Мастер Игры

Согласно Ньютону все природные явления, все связи между телами можно объяснить простыми законами механики. Зная их, можно описать практически все, что происходит вокруг. Тела движутся в пространстве, подчиняясь этим законам, например закону гравитации, и все их передвижения можно выразить с помощью мате­матических формул. В такой Вселенной все подчиня­лось строгим законам, было упорядочено и рациональ­но. Но концепция Ньютона опиралась на два допуще­ния, проверить которые эмпирическим путем было невозможно: наличие абсолютного времени и про­странства, существующих независимо как друг от друга, так и от живых существ и физических тел. Без такого допущения ни одна система мер не была бы оптималь­ной. Тем не менее блестящую систему Ньютона было очень трудно оспорить, учитывая, что ученые, основы­ваясь на ее законах, могли точнейшим образом изме­рять распространение звуковых волн, диффузию газов или движение звезд.

В конце XIX века, тем не менее, концепция механической Вселенной Ньютона немного пошатнулась. Отталкива­ясь от исследований Майкла Фарадея великий шотланд­ский математик Джеймс Максвелл сделал интересные от­крытия, касавшиеся свойств электромагнетизма. Работая над своей теорией, позднее получившей название теории электромагнитного поля, Максвелл высказал предполо­жение, что об электромагнетизме следует рассуждать не с точки зрения заряженных частиц, а в терминах силовых линий в пространстве, где могут образовываться элек­трические и магнитные поля и распространяться импуль­сы. Согласно его вычислениям электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью около 300 000 км/сек, что, как оказалось, совпадает со скоростью света. Такое совпадение не могло быть случайным. Свет, таким образом, мог быть видимым проявлением целого спектра электромагнитных волн.

Такое представление о физической Вселенной было со­вершенно новым, революционным; пытаясь увязать ее с идеями Ньютона, Максвелл и его соратники ввели поня­тие «светоносного эфира», некой субстанции, способ­ной колебаться, порождая электромагнитные волны по аналогии с водой океана или воздухом и звуковыми волнами. Такая концепция добавила в уравнение Ньютона еще один стандарт — абсолютного покоя. Скорость дви­жения этих волн можно было измерить исключительно по отношению к чему-то, пребывающему в покое, — та­кой точкой отсчета и предполагался гипотетический «светоносный эфир». Однако этот эфир был странной субстанцией — заполняя собой всю Вселенную, он ни­коим образом не отражался на движении планет и дру­гих физических тел.

Десятки лет ученые во всем мире бились, пытаясь дока­зать существование эфира. Ставились всевозможные сложные эксперименты, но это была погоня за неулови­мой целью, в результате порождавшая все больше вопро­сов и сомнений касательно ньютоновой Вселенной и тех абсолютов, от которых она зависела.

Эйнштейн с жадностью прочел все, что мог найти о тру­дах Максвелла и о поднятых им проблемах. По натуре он не был ниспровергателем — напротив, Эйнштейн убеж­денно верил в законы природы, в существование упоря­доченной Вселенной, в которой все строго подчинено этим законам, так что возникшие сомнения волновали и тревожили его.

Однажды, погруженный в мысли такого рода, юный Эйнштейн — тогда еще ученик школы в Аарау — пред­ставил человека, путешествующего со скоростью света. Перед ним возникла четкая картина, а следом нахлынули вопросы, породившие то, что впоследствии он назвал мысленным экспериментом: если бы человек двигался со скоростью света вслед за световым лучом, то он смог бы «воспринимать такой луч света, как покоящееся, пере­менное в пространстве электромагнитное поле».

Интуитивно, однако, Эйнштейн понимал, что возник­шая перед ним картинка не имеет смысла — по двум при­чинам. В момент, когда человек смотрит на источник света, желая увидеть луч, световой импульс будет уда­ляться от него со скоростью света. Иначе он не сможет его увидеть, так как видимый свет передвигается в про­странстве с постоянной скоростью. Скорость светового импульса относительно наблюдателя все равно будет со­ставлять те же 300 000 километров в секунду. Закон, управляющий скоростью света или любых электромаг­нитных волн, одинаков и для наблюдателя, неподвижно­го относительно Земли, и для того, кто теоретически движется со скоростью света. Двух разных законов здесь быть не могло. И все же в теории можно было предпо­ложить, что, сумей кто-то развить нужную скорость, ему удастся увидеть саму волну еще до того, как она превра­тится в свет. Это был парадокс, и Эйнштейн не мог от­делаться от мыслей о нем.