Гудвин относительности (стр. 1 )

ГУДВИН ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

В сентябре 1905 года в редакцию Лейпцигского научного журнала «Annalen der Physik» («Анналы физики») поступила статья «К электродинамике движущихся тел». Статья принадлежала перу 26-летнего служащего патентного бюро. Звали молодого человека Альберт Эйнштейн. Так начала свое шествие через время «великая и ужасная» теория относительности.

УЧЕНИЕ ВСЕСИЛЬНО, ПОТОМУ ЧТО ОНО ВЕРНО

В конце XIX века физика была полна сознанием своего могущества. Ученым казалось, что мир объяснен до мельчайших подробностей – еще несколько усилий, и мать наук превратится в компендиум классических законов, которыми будут пользоваться все последующие поколения. Бытовало убеждение, что молодым людям не стоит идти на физические факультеты – мол, все уже открыто, и на их долю не осталось ничего мало-мальски интересного. Но прошло сто лет, и что мы видим сейчас? Несмотря на явные успехи физической науки, современные ученые, как ни парадоксально это звучит, имеют гораздо менее ясные представления о мире, чем их прадедушки. Отодвинуты далеко назад наглядность, соответствие основ науки здравому смыслу, – бал в физике правит математика. Уравнения порождают уравнения, один математический аппарат сменяет другой – пытаясь объяснить математику, физики множат теории, соревнуясь друг с другом в оригинальности и парадоксальности, и все дальше уходят от реального мира. Нынешнее поколение физиков с институтской скамьи прочно усвоило, что мироздание непознаваемо принципиально: человек дошел до предела своего понимания, и теперь ему остается лишь играть математическими символами – записывать абстрактную «мелодию», а потом под нее сочинять «слова», которые, в свою очередь, далеко не однозначны и требуют толкования.

Как же так получилось, что гигантское здание современной физики стоит на зыбучем песке незнания и неверия в силу человеческого разума? Чтобы ответить на этот вопрос, перенесемся на сто лет назад, к тому времени, когда физика выбрала свой нынешний путь.

С самого своего рождения теория относительности стала не только явлением науки, но и достоянием общественной жизни планеты. Говоря современным языком, Теория была «раскручена» в средствах массовой информации, еще не войдя в научный обиход. Один только факт: на следующий день после выхода номера журнала с первой статьей Эйнштейна ее полный текст был передан телеграфом в газету “Нью-Йорк Таймс”. Вскоре мода на «относительность» овладела массами, и не важно, что обыватель ничего не понимал в физике, – газеты и журналы наперебой говорили о гении всех времен и народов, опрокинувшем классическую физику Галилея-Ньютона, потрясшем основы мироздания. Впрочем, что говорить про неподготовленных обывателей – Теория вызвала немалое замешательство и в научном мире, разделила его поначалу на два лагеря – тех, кто принимал Теорию и всячески пропагандировал ее, и тех, кто стремился сохранить классическое видение мира. Тогда же родилась поговорка, что теорию относительности во всем мире понимают лишь несколько человек, да и те ее не понимают. Постепенно скептиков становилось все меньше, и вскоре Теория прочно заняла свое место на олимпе научного знания. Но это не означает, что она полностью победила своих противников. Под гладью научного официоза протекала незаметная обывателю борьба.

«Партизанская война» некоторых физиков против «оккупанта» Эйнштейна велась все время существования Теории. «Партизаны»-антирелятивисты умудрялись обходить академическую цензуру, стоявшую на страже завоеваний великой Теории. А стража была организована по всем правилам того времени. Чего стоит, например, «Постановление ЦК ВКП(б) по дискуссии о релятивизме» 1934 года, в котором противники теории относительности причисляются к «идеалистам» и к «уклонистам». Известно письмо, направленное группой известных физиков (в числе подписантов такие корифеи как И. Е. Тамм, Л. А. Арцимович, И. К. Кикоин, А. Д. Сахаров, Г. Н. Флеров, Л. Д. Ландау, А. П. Александров) небезызвестному Лаврентию Берии: «…Непосредственным поводом нашего обращения к Вам послужил возмутивший нас факт опубликования в газете "Красный флот" от 13 июня 1952 г. невежественной и антинаучной статьи члена-корреспондента АН СССР …В этой статье Максимов заявляет, что "Теория относительности несомненно пропагандирует антинаучные воззрения по коренным вопросам современной физики". Основные положения теории относительности Максимов объявляет нелепостью и стремится их высмеять…». К счастью для Максимова, Берия отреагировал вяло – переслал письмо в ЦК КПСС, и дело закончилось не посадкой «идеалиста и уклониста» Максимова, а публикацией ответной статьи правоверного В. Фока.

В 1964 году неприкосновенность «священной коровы» физики в нашей стране достигла своего апогея – было принято специальное Постановление Академии Наук СССР, приравнивающее любую критику теории относительности к изобретательству вечного двигателя.

В 70-80-е годы прошлого столетия противники маневрировали более осторожно. Предположим, ученый А. Тяпкин в предисловиях к различным книгам аккуратно сообщал читателю, что Лоренц и Пуанкаре подготовили всю теорию относительности.  Гинзбург (ныне – нобелевский лауреат) в журнальных и книжных публикациях аккуратно доказывал, что Эйнштейн велик, несмотря ни на что, и товарищам, подобным Тяпкину, не нужно так настаивать на своей неверной точке зрения... Ряды защитников Теории не редеют и в наше смутное время – верность заветам Эйнштейна активно хранит созданная при Президиуме РАН Комиссия по борьбе с лженаукой.

Несмотря на, казалось бы, полную победу Теории и утверждение ее в роли «новой классики», сегодня все чаще раздаются голоса, что теория Эйнштейна в качестве фундамента естественнонаучного знания не оправдала себя – более того, – говорят злопыхатели, – она тормозит развитие физики, и даже завела ее в тупик. А это значит – в научном воздухе начала третьего тысячелетия пахнет революцией. Революция же означает возвращение к основам и пересмотр оных. Ведь если в начале длинного пути была взята неверная поправка «на ветер» (в нашем случае – на эфирный ветер, ставший причиной пересмотра физических основ), удаление от истинной цели растет пропорционально длине пути, и мы попадаем вовсе не туда, куда намеревались.

Попытаемся же понять, откуда есть пошла Теория, восхитимся тому, как петляния пытливого ума приводят к неким результатам при полном непонимании содеянного, задумаемся, почему эти результаты, погребенные в толще столетней истории, так и остались непонятыми и непонятными, определив при этом всю странность новой физики.

ЭФИР И ЕГО СТОРОННИКИ

Прежде всего, кратко обрисуем состояние вопроса на момент появления статьи Альберта Эйнштейна. Без этого невозможно воссоздать ту увлекательную научную и психологическую драматургию, которая лежит в основе знаменитой Теории. Ради экономии печатного пространства-времени ограничимся ломаной кривой, проведенной через несколько эпохальных точек-событий.

В конце XIX века в физике разразился кризис. Он назревал с начала XIX века, когда Огюстен Френель «победил» корпускулярную оптику Ньютона (свет – поток частиц) и создал непротиворечивую волновую теорию света. Но волна, как известно, это периодическое изменение в пространстве и времени состояния некоей среды – жидкости, газа, даже твердого тела. То есть, волне требуется носитель. Был вызван к жизни эфир – гипотетическая «тонкая» материя, заполняющая все пространство, в которой и бежит волна, воспринимаемая нами как свет.

Нельзя сказать, что эфир был принят безоговорочно. Как увязать его не только с оптикой, но со всей физикой, если свойства эфира оказались крайне противоречивыми? В нем должны беспрепятственно двигаться небесные тела, но в то же время он больше похож на твердое тело, чем на газ или жидкость, – поскольку несжимаем (по расчетам выходило, что плотность эфира выше плотности стали) и допускает образование только поперечных волн (Френель установил, что световая волна поперечна, подобно волне на воде). Неясно было, увлекается ли эфир движущимися телами или беспрепятственно проходит сквозь них… Короче говоря, введение эфира в «серьезную» физику поставило больше проблем, чем решило. Однако у него не было альтернативы в таком важном разделе науки, как оптика, и ученые довольно быстро согласились с существованием этого противоречивой, но, в общем, понятной сущности.

Спустя полвека после оптических открытий Френеля Джеймс Максвелл развивает фарадеевскую идею поля, передающего электромагнитные взаимодействия. Само собой, здесь тоже не обойтись без эфира. Логика проста: если что-то распространяется с определенной скоростью, значит, оно существует между моментами излучения и поглощения; отсюда – необходимость в передающей среде. Максвелл создал теорию взаимодействий в два этапа: вначале – гидродинамическая модель (эфир как движущаяся жидкость), потом – механическая (шестеренки, молекулярные вихри). Он выписывает свои знаменитые уравнения (не выводит, а строит, исходя из наглядных моделей!) и приходит к гениальному выводу: «Наука об электромагнетизме ведет к совершенно таким же заключениям, как и оптика в отношении направления возмущений, которые могут распространяться через поле; обе…утверждают поперечность этих колебаний, и обе дают ту же самую скорость распространения». Максвелл открыл, что световая волна и волна, переносящая электромагнитные взаимодействия, – одно и то же! Герц, исследуя электрические колебания (1887-89), экспериментально подтверждает электромагнитную природу света. Эфир еще более упрочивает свое существование – оно уже ни у кого не вызывает сомнений.

Но вернемся к оптике движущихся тел. Еще Френель ставил вопрос о влиянии движения Земли через эфирную «тонкую жидкость» на оптические явления. Максвелл тоже считал, что такая проверка возможна. Осуществил ее в 1881-87 годах американец Альберт Майкельсон. Схема эксперимента основывалась на влиянии эфирного ветра, обдувающего Землю при ее движении по орбите вокруг Солнца, на скорость света. Грубо говоря, прибор (интерферометр) должен был обнаружить разницу скоростей света в перпендикулярном и продольном движению земли направлениях. В 1887 году опыты завершились полным провалом – ожидаемые смещения были в пределах ошибки. Эфирный ветер никак не обнаружил себя, и это была катастрофа! Требовались чрезвычайные меры по спасению только-только сложившейся картины мира. Эфир уже прочно вошел в науку, как теоретическую, так и экспериментальную. Уже началась эпоха радио, уже Петр Лебедев произнес знаменитую фразу: «встретимся в эфире»…