Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная

Он убеждал ее, что она не должна стыдиться и позволять людям жалеть себя из-за отношений с человеком, который не женится на ней. Они будут устраивать совместные прогулки и там принадлежать друг другу. Если ей захочется предложить ему что-то большее, он будет признателен. Но, не вступая в брак, они будут защищены от образа жизни “довольного буржуа” и превращения их отношений в “банальные и тусклые”. Для него брак был неким ограничителем свободы, а этому он инстинктивно сопротивлялся.

“Я рад, что нашим нежным отношениям не будет вредить провинциальная обывательская жизнь”⁸⁶.

В былые времена близкая ему по духу Марич разделяла подобные богемные представления. Эльза же была не такой. Комфортная жизнь в окружении удобной мебели ей нравилась. Равно как и брак. Она согласится с его решением не жениться, но только на некоторое время, никак не навсегда.

В то же время Эйнштейн оказался втянутым в борьбу с Марич на расстоянии по поводу денег, мебели и воспитания детей, которых, как он считал, она “настраивает” против него⁸⁷. И как будто от них, пошла цепная реакция, ввергнувшая Европу в самую невероятно кровавую войну за всю ее историю.

Эйнштейн отреагировал на все эти потрясения предсказуемым образом – с головой погрузился в науку.

Записная книжка Эйнштейна 1912 г. Расчеты отклонения траектории световых лучей под действием гравитационного поля звезды.

Глава девятая Общая теория относительности. 1911-1915

Свет и гравитация

После того как Эйнштейн в 1905 году сформулировал специальную теорию относительности, он понял, что теория была неполной по крайней мере по двум причинам. Во-первых, в ней утверждалось, что никакое физическое взаимодействие не может распространяться с большей скоростью, чем скорость света, а это противоречило теории тяготения Ньютона, согласно которой сила тяжести между удаленными объектами возникает мгновенно. Во-вторых, теория была справедлива только для движения с постоянной скоростью. Поэтому в течение следующих десяти лет Эйнштейн напряженно работал, стараясь сформулировать новую полевую теорию гравитации и распространить свою теорию относительности на движение с ускорением¹.

Впервые он заметно продвинулся в конце 1907 года, когда работал над большой статьей о теории относительности для научного ежегодника. Как я говорил раньше, мысленный эксперимент со свободно падающим лифтом, в котором находится наблюдатель, привел его к осознанию принципа, гласящего, что локальные эффекты в ускоренной системе и системе, находящейся в гравитационном поле, неразличимы[43].

Человек в закрытом лифте без окон чувствует, что его ноги прижимает к полу, но он не в состоянии сказать, из-за того ли это происходит, что лифт в космическом пространстве ускоренно движется вверх, или из-за того, что лифт находится в состоянии покоя в гравитационном поле. Если он вынет монетку из кармана и отпустит ее, она в обоих случаях будет падать на пол с ускорением. А человек, который плавает в невесомости в закрытом лифте, не будет знать, парит ли он потому, что лифт находится в свободном падении, или потому, что завис в невесомости в космическом пространстве².

Эти соображения привели Эйнштейна к формулировке “принципа эквивалентности”, которым он будет руководствоваться, когда будет работать и над созданием теории гравитации, и над обобщением специальной теории относительности. “Я понял, что смогу продолжить или обобщить принцип относительности, распространив его на движение в ускоренных системах, а не только в тех, которые движутся с постоянной скоростью, – позже пояснил он, – и считал, что таким образом я одновременно буду в состоянии решить проблему гравитации”.

Он понял, что так же, как эквивалентны инертная и гравитационная массы, эквивалентны и все инерционные и гравитационные эффекты, например “поле ускорения” [44] и гравитационное поле. Он понял, что все они – проявления одного и того же явления, которое мы сейчас иногда называем инерционно-гравитационным полем³.

Как заметил Эйнштейн, одним из следствий этой эквивалентности является то, что гравитация должна искривить световой луч. Это легко показать, используя мысленный эксперимент с лифтом. Представьте себе, что лифт ускоренно движется вверх, а лазерный луч входит через небольшое отверстие в одной из стенок. К тому времени, как он достигнет противоположной стены, пятно окажется немного ближе к полу, поскольку лифт продвинулся вверх. Если бы вы нарисовали его траекторию при движении через кабину лифта, она оказалась бы изогнутой из-за ускоренного движения лифта вверх. Принцип эквивалентности требует, чтобы этот эффект был одинаковым, когда лифт движется ускоренно вверх и когда он находится в состоянии покоя в гравитационном поле. Таким образом, при прохождении через гравитационное поле луч света должен казаться искривленным.