Думай, как Эйнштейн - Дэниел Смит Страница 11

Первая работа, которую сам Эйнштейн назвал «очень революционной», касалась свойств излучения и энергии пучка света. Именно этому труду обязана своим развитием квантовая теория. Базируясь на работах Максвелла, Густава Кирхгофа и Макса Планка, Эйнштейн пришел к выводу, что свет существует в виде микроскопических частиц, которые теперь называют фотонами. Позже это открытие, в свою очередь, позволило квантовой механике прийти к заключению, что свет может существовать двояко – и как частица, и как волна.

Устройство квантового мира, предложенное Планком, не давало Эйнштейну покоя. Как он написал много лет спустя, «это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не было видно твердой почвы, на которой можно было бы строить». Тем не менее в своей первой работе 1905 года он взял абстрактную теорию Планка и поместил ее в физическую реальность. В результате получилось нечто настолько замысловато-грандиозное, что сам Эйнштейн был потрясен масштабом собственных идей. Во введении к своей работе он назвал ее «эвристической точкой зрения» – иными словами, гипотезой, которая указывает путь к решению, но доказанным тезисом не является. В частности, он писал:

Согласно сделанному здесь предположению, энергия пучка света, вышедшего из некоторой точки, не распределяется непрерывно во всё возрастающем объеме, а складывается из конечного числа локализованных в пространстве неделимых квантов энергии, поглощаемых или возникающих только целиком.

Согласно его биографу Уолтеру Айзексону, это было «самое революционное предложение из всех, которые Эйнштейн когда-либо написал». Но даже после такого блестящего прорыва к истине некоторые детали его новой физической реальности оставались неясны. Незадолго до смерти Эйнштейн откровенно признал, что после пятидесяти лет работы над этой темой он так и не приблизился к пониманию того, что же эти «световые кванты» из себя представляют.

За свою вторую работу – о «вычислении истинных размеров атома» – Эйнштейн наконец-то удостоился докторской степени. Но все-таки она была написана с явной академической целью и, в сравнении с другими работами этой серии, казалась относительно неброской. Третья же работа посвящалась изучению броуновского движения частиц на основе статистического анализа и подтверждала, что атомы и молекулы действительно существуют. До появления этого труда об их существовании подозревали многие, но убедительных, поддающихся наблюдению доказательств не предлагал никто.

И, наконец, в четвертой работе «чудесного» 1905 года Эйнштейн формулировал свою Специальную теорию относительности. В письме Габихту он описывает ее как «всего лишь грубые наброски на определенную тему», в которых он рассматривает электродинамику движущихся тел и «предлагает модифицировать теорию пространства-времени». Трудно представить более хладнокровный и сдержанный способ заявить о том, что ты готов фундаментально изменить представление человечества об устройстве Вселенной.

В процессе написания этой работы он и поставил несколько умозрительных экспериментов, о которых мы уже упоминали выше. Пытаясь в воображении догнать луч света, Эйнштейн осознал, что как только он достигнет одной с лучом скорости, свет для него остановится – точно так же, как поезд, несущийся в одном направлении и на одной скорости с поездом, в котором едем мы сами, при взгляде из окна покажется нам неподвижным. Теория Максвелла, однако же, таких выводов делать не позволяла, и Эйнштейн решил, что этому явлению должно быть иное, альтернативное объяснение. Точно так же, рассматривая ситуацию с поездом, в который ударила двойная молния, он пришел к выводу о том, что одно и то же событие может выглядеть по-разному в зависимости от позиции наблюдающего.

Стоит отметить, Эйнштейн вовсе не был первым, кто поднял вопросы, рассмотренные в его Специальной теории относительности. Несколько других ученых уже подошли очень близко к нескольким из выводов, которые сделал он. Однако именно Эйнштейн поверил относительностью нежелание расстаться с догмами, которые когда-то считались неоспоримой истиной. Так, например, он развил идеи Анри Пуанкаре, ставившего еще в 1880-е годы вопрос о существовании квазимистического эфира, сквозь который, как считалось, и путешествует свет. Пуанкаре, в свою очередь, основывался на трудах голландского физика Генриха Лоренца, применявшего сложные математические вычисления для объяснения результатов знаменитого эксперимента Майкельсона – Морли (1887) над скоростью света. Однако именно Эйнштейн совершил тот поистине революционный прорыв в воображении, который не удавался никому до него.