Умозрительные эксперименты

Умозрительные эксперименты

Что, если бежать вдогонку за световым лучом?.. А если попробовать оседлать его?.. А если бежать достаточно быстро, станет ли он для нас неподвижным?.. Что это такое вообще – «скорость света»?

Альберт Эйнштейн, 1916

Вероятно, Эйнштейн был величайшим из постановщиков т. н. умозрительных экспериментов (по-немецки – Gedankenexperiment), каких только знала История. Но что же такое умозрительный, или мысленный, эксперимент? В широком смысле – опыт, поставленный в собственном воображении, чтобы осознать появление новой идеи или гипотезы, для которых в физическом мире доказательств нет. Этот изысканный инструмент получали, использовали плодотворно в работе и передавали далее ученикам такие маститые ученые и философы, как Рене Декарт, Галилео Галилей, Готфрид Лейбниц и Исаак Ньютон.

Приведенная выше цитата описывает первый умозрительный опыт, задуманный Эйнштейном еще в «босоногом» шестилетнем возрасте. Когда он озадачился вопросом: что было бы, оседлай человек луч света? Над этим вопросом он бился все следующие десять лет – и пришел к выводам, которые послужили инструментарием для формулирования Специальной теории относительности. Вопрос «Каково прокатиться на солнечном луче?», заданный со стороны, мог бы смутить кого угодно, но Эйнштейн, несмотря на столь юные годы, добился выдающихся достижений, не только разобрав эту головоломку на составные, но и сразившись с результатами ее решения.

Много мысленных экспериментов не меньшей важности ждало его впереди. При разработке все той же Специальной теории относительности он придумал ситуацию, когда в несущийся мимо станции поезд попадает молния, причем двойным разрядом – одновременно и в хвост, и в голову состава. И стал размышлять, как это событие могло бы выглядеть для наблюдателя на станции, а как – для пассажира поезда. Выводы, к которым он пришел, перевернули вверх тормашками его (и наше) представление о Времени.

Третий из его великих умозрительных опытов (который он придумал, скучая однажды без дела в конторе) рассматривал ситуацию, при которой человек помещается в лифт, и этот лифт вдруг срывается в пропасть. Человек внутри лифта, осознал Эйнштейн, понятия не имеет, находятся они с лифтом в поле гравитации – или же пребывают в состоянии невесомости. Это озарение и привело его к разработке Общей теории относительности.

Примеры выше – лишь малая целой вереницы мысленных экспериментов, поставленных Эйнштейном за всю его карьеру. Многие из которых также приводили к гениальным выводам – например, опыт над воображаемой бочкой с порохом, которая в квантовой терминологии может быть обречена на состояние взорванной и не взорванной одновременно (что, согласно Эйнштейну, противоречит «реальному положению вещей»). Шрёдингер признавал, что именно эта воображаемая бочка с порохом послужила ему инструментом при создании образа его кошки – очевидно, самой знаменитой из всех концептуальных кошек Истории.

Большинство интеллектуальных полетов Эйнштейна в бездну собственного любопытства так и увенчалось лаврами славы, доставшейся экспериментам, описанным выше; но все они помогали ему оттачивать понимание физического мироустройства. Не говоря уже о том, что каждый из этих опытов – яркое свидетельство того, какую упряжь Эйнштейн использовал, чтобы обуздать свое титаническое воображение в интересах науки. Как сам он описывал, «это приходит как внезапная вспышка – нечто вроде молнии в голове. Позже, конечно, разум включает аналитику и экспериментирует, чтобы подтвердить или опровергнуть эту подспудную догадку. Но все-таки любой по-настоящему важный прорыв сознания происходит интуитивно».