3
3
Из найденных математических закономерностей не только была выведена формула законг тяготения, но получена формула более точная и всеобъемлющая, чем прежняя. Старый «закон Ньютона» оказался при этом, как всегда, включённым в новый «закон Эйнштейна» на правах первого приближения. Из новой формулы могли быть сделаны предсказания, прогнозы, недоступные для старой. Первый такой прогноз касался движения планет вокруг Солнца. Ньютоновский закон требует, чтобы планеты обращались по эллипсам. Закон Эйнштейна подтверждает это требование, но добавляет к нему медленное вращение самого эллипса в «искривленном» пространстве. Этот эффект должен резче всего проявляться у ближайшей к Солнцу планеты — Меркурия, где смешение должно составлять 43 секунды дуги за столетие. Фактически подобное смещение давно было замечено астрономами, и необъясненная законом Ньютона его часть составляет 42,6 секунды в столетие!
Второй прогноз давал ответ на известный уже нам вопрос об отклонении звездных световых лучей вблизи Солнца. Смещение видимого положения звезд в зоне полного затмения, вычисленное по закону тяготения Эйнштейна, оказывалось ровно вдвое большим, чем это получалось по закону Ньютона: не 0,87, а 1,75 дуговой секунды! Сюда же присоединялся, наконец, третий прогноз относительно изменения структуры времени (замедления «хода часов») вблизи больших звездных масс и о смещении соответственно линий в спектре звезд и Солнца в красную сторону…
Точный момент завершения этих открытий может быть установлен из письма Эйнштейна к мюнхенскому теоретику Арнольду Зоммерфельду. Контакт, установившийся между ними, был связан с важной теоретической работой, начатой в эти месяцы Зоммерфельдом. Как показал расчет, смещение осей эллипса, похожее на то, которое вывел Эйнштейн для планеты Меркурий (но в три раза меньшее), должно возникать уже в рамках эйнштейновской механики 1905 года. Там оно получается как простое следствие роста массы в зависимости от скорости и делается заметным лишь при очень высоких скоростях. Но как раз с такими скоростями мчатся по своим орбитам электроны вокруг ядер атомов! (В мире атома эффекты, связанные с тяготением, могут, кроме того, не учитываться вовсе.) Исходя из этих соображений, то есть из частной теории Эйнштейна, Зоммерфельд и смог произвести очень точный — «релятивистский» расчет движения электрона по эллипсам вокруг ядра водородного атома. А это немедленно привело к предсказанию нового эффекта «тонкого строения» спектральных линий водорода, что полностью подтвердилось на опыте. О ходе всех этих работ (завершенных в том же 1915 году и произведших большое впечатление среди физиков) Зоммерфельд и сообщал своему знаменитому коллеге. Казалось, тот должен был быть особенно заинтересован в новом; столь блестящем приложении его теории к миру атома. К крайнему своему изумлению, Зоммерфельд узнал, что мысли коллеги прикованы сейчас к совсем другим, несравненно более диковинным вещам… Письмо, о котором мы начали говорить, было датировано 28 ноября 1915 года.
«В течение последнего месяца, — читаем здесь, — я испытал самый критический период моей жизни и, правду сказать, самый плодотворный… Не только теория Ньютона получилась как первое приближение, но также движение перигелия Меркурия (43" в столетие) и двойная против прежнего цифра отклонения лучей света…»
Это сообщение показалось скептически настроенному Зоммерфельду чем-то невероятным, и он откровенно написал об этом Эйнштейну. Тот ответил открыткой от 8 февраля 1916 года.
«В правильности моей новой теории Вы убедитесь, как только изучите ее. Поэтому я не скажу больше в защиту ее ни одного слова!»
И несколькими днями раньше в письме к Эренфесту:
«Представь себе мою радость, когда движение перигелия Меркурия получилось в точности таким, каким оно должно быть! Целую неделю я был просто вне себя от радостного возбуждения. Теперь это прошло…»
Посягая на абсолютные права закона тяготения Ньютона (так же как он это сделал ранее в отношении основ ньютоновской механики), Эйнштейн не мог не испытать чувства огромного волнения. Он выразил это чувство в строках автобиографии, обращенных к тени великого Ньютона:
«Прости меня, Ньютон! Ты нашел единственно возможный для твоего времени путь, который был доступен человеку величайшей силы мысли, каким был ты… Понятия, созданные тобой, и сейчас еще ведут наше физическое мышление, но сегодня мы уже знаем, что для более глубокого постижения мировых связей мы должны заменить твои понятия другими, более удаленными от сферы непосредственного опыта…»
Говоря об отклонении лучей света в поле тяготения, приходилось вспомнить немедленно и о том конфликте, который возникает, как уже говорилось, между законом постоянства скорости света, лежащим в основе теории относительности, и фактом ускоренного движения света в поле тяготения.
Конфликт оказался разрешенным, и притом в точности так, как разрешился спор между двумя законами тяготения и как разрешаются все подобные противоречия в истории науки.
В рамках «уравнений тяготения 1915 года» принцип постоянства скорости света должен был быть снят, но зато вся механика теории относительности 1905 года в целом (включая принцип постоянства скорости света) математически вошла в новую картину как частный ее, касающийся равномерных и прямолинейных перемещений, случай.
Вскрытая до конца Лениным диалектика абсолютного и относительного познания истины нашла здесь свое стихийное и предельно ясное выражение.
Отталкиваясь стихийно от этой диалектической взаимосвязи, Эйнштейн назвал свой первый, созданный в 1905 году вариант теории — «частной», а вариант 1915–1916 годов — «общей теорией относительности»[40].
* * *
Шел 1917 год, и голод неумолимо расширял свои владения в столице Германии. Академики и профессора, не занятые работами военного назначения, — Эйнштейн был в их числе — получали урезанный паек. Арнольд Зоммерфельд, навестивший его в начале года, заметил, что он побледнел и осунулся. В комнате было холодно. Зябко кутаясь в старый, тщательно зачиненный чьей-то женской рукой халат, хозяин комнаты сидел за письменным столом, посасывая трубку. Трубка, как заметил Зоммерфельд, была совершенно пуста, и табаку давно уже не было ни крошки в этой холодной, плохо обжитой квартире, расположенной в одном из богатых кварталов Берлина… На вопрос, не тяготит ли его одиночество, Эйнштейн ответил, что пока он еще одинок, но что в недалеком будущем надеется соединиться с фрау Эльзой, своей двоюродной сестрой. Они друзья детства. У нее двое дочерей от первого брака. Младшая, Марго, — талантливый скульптор. Война, добавил он не очень-то подходящее время для брачных дел! Вскоре раздался звонок, и в комнату вошла сама фрау Эльза, сильного сложения женщина средних лет с мягкими и в то же время энергичными чертами прекрасного бледного лица. Ее сопровождала Марго, худенькая некрасивая девушка-подросток. Фрау Эльза извлекла из сумки завернутый в салфетку продолговатый предмет, оказавшийся сдобным пирогом ветвистой формы. «Таких баумкухенов, как этот, — заметил Эйнштейн, — не умеет печь в Берлине никто, кроме фрау Эльзы. Химический состав муки, из которой выпечен данный кухен, явился бы, однако, загадкой даже для нашего знаменитого химика Фрица Габера!» Фрау Эльза подтвердила, что трудности с мукой достигли предела, и, ужаснувшись холодом в комнате, принялась хлопотать у камина…
Чем он сейчас занят? Эйнштейн ответил, что правит корректуру популярной книжки «О частной и общей теории относительности». Издательство Фивег попросило его написать что-нибудь о принципе относительности для народа. Он принял охотно это предложение, хотя и сомневается, будет ли кому-нибудь интересно читать сейчас о принципе относительности. Он показал газетную страницу, заполненную сверху донизу траурными объявлениями.
— В наших газетах, — сказал Эйнштейн, — не говорится о самом главном. Гнев народа обращается против правителей, развязавших эту бойню. Народ жаждет мира, Благородный Либкнехт, выступивший первого мая прошлого года с призывом «долой войну!», томится на каторге, но в конце октября снова начались волнения матросов военного флота в Киле. Их судили полевым судом и многих расстреляли. Русская революция, вспыхнувшая в феврале, привела массы в движение. В Берлине бастуют рабочие военных заводов. Роллан пишет мне, что то же самое творится во Франции. Женщины-работницы демонстрировали на Елисейских полях в Париже. Они кричали: «Вон Пуанкаре, кончайте войну!» Солдаты-отпускники вступились за них, когда полиция набросилась на демонстранток… Нет, решительно сейчас не до теории относительности!
Зоммерфельд, рассматривавший молча корректурные листы, обратил внимание на подзаголовок книги: «Общедоступное изложение».
— Правильнее было бы поставить здесь: «Обще-НЕдоступное изложение»! — откликнулся Эйнштейн и в первый раз за время этой беседы повеселел.
— Что еще даете вы в печать в ближайшее время? — спросил Зоммерфельд.
— Работу, прилагающую идеи теории тяготения к строению вселенной в целом, — ответил Эйнштейн. — Название работы: «Космологические соображения в связи с общей теорией относительности».
— Вас удивляет, что я взялся за эту тему сейчас, когда происходит эта ужасная бойня? — продолжал Эйнштейн, заметив изумление на лице своего собеседника. — И все же моя совесть ученого подсказывает мне, что куда правильнее заниматься сейчас проблемами этого рода, нежели тем, над чем трудятся нынче мои друзья герр Габер и герр Нернст. Вы слышали, что правительство наградило их чином майора?..
Зоммерфельд знал, что Фриц Габер, член Прусской Академии и автор знаменитого метода получения азота из воздуха, занят производством взрывчатых веществ для армий Гинденбурга и Макензена.
Темой работ Вальтера Нернста было изготовление удушливых газов.