E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира
Профессор Оствальд на это письмо не ответил
Мир, каким он был в 1905 году, кажется нам далеким, однако он обладал немалым сходством с нынешним. Европейские газеты жаловались на засилье американских туристов, а американские — на засилье иммигрантов. Представители старшего поколения повсеместно жаловались на непочтительность молодежи, а политиков Европы и Америки тревожили бурные события, происходившие в России. Существовали курсы новомодной «аэробики», входившие в моду вегетарианские сообщества и призывы к сексуальной свободе (которым давали опор традиционалисты, стоявшие за семейные ценности) — и много чего еще.
1905-й был также годом, в котором Эйнштейн написал ряд статей, навсегда изменивших наши представления о Вселенной. До той поры, он вел — внешне — приятную и тихую жизнь. В детстве его нередко интересовали задачи по физике, теперь он был недавним выпускником университета, отличавшимся добродушием и покладистостью, которые позволили ему обзавестись множеством друзей. Он был женат на своей талантливой однокурснице по имени Милева, а заработок, который давала служба в государственном патентном бюро, позволял ему посещать по будним вечерам и воскресеньям пивные или совершать долгие прогулки — и, главное, у него было более чем достаточно времени для размышлений.
Письмо отца никакого результата не возымело, однако университетский друг Эйнштейна Марсель Гроссман смог подергать за нужные ниточки и в 1902 году раздобыть для Эйнштейна место в патентом бюро. Помощь Гроссмана оказалась необходимой не столько потому, что из университета Эйнштейн вышел с необычайно низкими оценками — наспех зазубрив весьма полезные конспекты Гроссмана, он смог получить средний балл 4,91 — при общем среднем, равном 6, — но и потому, что один из его профессоров, гневавшийся на Эйнштейна за шуточки и пропуски занятий, из чистой злобы написал ему характеристику, с которой никакую работу получить было невозможно. Преподавателей, с которыми Эйнштейн сталкивался за годы учебы, вечно раздражало его непослушание, а преподававший ему в средней школе греческую грамматику Йозеф Дегенхарт ухитрился даже навсегда войти в исторические труды, заявив: «из вас никогда не выйдет ничего путного». А несколько позже, в разговоре о том, что самое лучшее для Эйнштейна это уйти из школы, Дегенхарт пояснил: «Ваше присутствие в классе разрушает уважение учеников к учителю».
Внешне Эйнштейн производил впечатление человека уверенного в себе, со смехом говорившего о том, что всякий, кто наделен властью, похоже, получает удовольствие, принижая его. Годом раньше, в 1904-м, он подал просьбу повысить его в должности, переведя из патентных служащих третьего класса в служащие второго. Его начальник, доктор Халлер, эту просьбу отклонил на том основании, что, хоть Эйнштейн и «продемонстрировал вполне приличные достижения», следует, однако же, подождать «до тех пор, когда он полностью освоит профессию инженера-механика».
На самом же деле, отсутствие какого-либо успеха становилось серьезной проблемой. Эйнштейну и его жене пришлось отдать их первого ребенка, дочь, родившуюся еще до того, как они поженились, на воспитание, теперь же они старались вырастить второго на невеликое жалование служащего бюро патентов. Эйнштейну было двадцать шесть лет. Ему не хватало средств даже на то, чтобы помочь жене хотя бы частично возобновить ее научные занятия. Действительно ли он так умен, как уверяла обожавшая его младшая сестра Майя?
Ему удалось напечатать несколько статей по физике, однако особого впечатления они не произвели. Эйнштейна неизменно интересовали существующие между различными явлениями связи общего характера — в самой первой своей статье, опубликованной в 1901 году, он попытался показать, что силы, управляющие жидкостью, которая поднимается по соломинке для питья, в фундаментальном отношении подобны тем, о которых трактуют ньютоновские законы тяготения. Однако добиться того, чтобы эти общие связи заработали, ему не удавалось, и почти никаких откликов от других физиков он не получал. В письме к сестре Эйнштейн гадал, удастся ли ему это когда-либо вообще.
Даже часы, которые он проводил в бюро патентов, работали против него. Ко времени окончания рабочего дня единственная в Берне научная библиотека уже закрывалась. А как пробиться в науку, если у тебя нет возможности хотя бы знакомиться с последними ее достижениями? Когда на службе выпадали свободные минуты, Эйнштейн записывал кое-что на листах бумаги, которые держал рабочем столе, в ящике, который он шутливо называл своей кафедрой теоретической физики. Однако Халлер не спускал с Эйнштейна глаз и потому ящик этот по большей части оставался закрытым. В сравнении с друзьями, которыми он обзавелся в университете, Эйнштейн все больше и больше отставал от науки. Он разговаривал с женой о том, чтобы оставить Берн и попытаться найти место школьного учителя. Однако и эта возможность гарантированной отнюдь не была — четыре года назад он уже предпринял такую попытку, но постоянного места получить так и не смог.
А затем, в прекрасный, по воспоминаниям Эйнштейна, весенний день 1905 года он встретился со своим лучшим другом, Мишелем Бессо. («Я очень любил его, — писал Эйнштейн, — за острый ум и простоту».) Они совершили долгую прогулку по окрестностям города. Как правило, друзья болтали при таких встречах о работе в патентном бюро, о музыке, однако на этот раз Эйнштейну было не по себе. То, о чем он размышлял в последние месяцы, начинало складываться в единую картину, и все же, существовала некая тонкость, которую он никак не мог уловить. Она не далась ему и в тот вечер, зато утром следующего дня он вдруг проснулся, ощущая «величайшее волнение».
Сочинение первого чернового наброска статьи — тридцати с чем-то страниц — потребовало пяти-шести недель. Эйнштейн послал ее в «Annalen der Physik», однако еще несколько недель спустя понял, что статья эта требует добавления. И вскоре в тот же физический журнал были посланы три дополнительных страницы. Позже он признался еще одному другу, что был не вполне уверен и в точности этого дополнения: «Идея занятна и увлекательна, но я не знаю, не посмеется ли над нею Господь, не сыграл ли он со мной злую шутку». Впрочем, в написанном им никакой неуверенности не ощущалось: «Результаты электродинамических исследований, опубликованные мною недавно в этом журнале, привели к очень интересному заключению, которое я и хочу изложить». За этим следовало четыре абзаца.
Так появилось на свет E=mc 2.
Часть 2. Предки E=mc 2
Глава 2. Е — это энергия
Слово «энергия» на удивление молодо, проследить происхождение нынешнего его смысла удается лишь до середины 1800 годов. И дело вовсе не в том, что до той поры никто не осознавал, что вокруг нас существуют самые разные силы — потрескивание статического электричества, буйные ветра, срывающие паруса с мачт. Просто всем казалось, что эти силы никак одна с другой не связаны. Не существовало понятия «энергии», которое охватывало бы их все.
Одним из людей, сыгравших важнейшую роль в изменении этого понятия, был Майкл Фарадей, очень толковый подмастерье переплетчика, которому однако же не хотелось заниматься всю жизнь одним лишь переплетным делом. Впрочем, в Лондоне 1810-х это занятие не только позволяло избежать бедности, но и обладало еще одним редкостным преимуществом: «Там было столько книг, — годы спустя говорил Фарадей другу, — и я их читал». Впрочем, чтение это было, что сознавал и сам Фарадей, фрагментарным — несколько страниц из одной книги, несколько из другой. Но иногда, оставаясь вечерами в одиночестве, он прочитывал при свече или лампе целые тетрадки из шестнадцати, а то и тридцати двух ожидавших переплета страниц.
Он мог так и остаться переплетчиком, однако в георгианской Англии существовала хоть и малая, но все же не нулевая социальная мобильность. Когда Фарадею было двадцать лет, один из посетителей мастерской предложил ему билеты на лекции, читавшиеся в «Королевском институте». Сэр Гемфри Дэви рассказывал там об электричестве, о скрытых силах, которые должны существовать под внешней оболочкой видимого мира. Фарадей отправился на лекции и понял, что ему выпала удача увидеть жизнь намного лучшую, чем та, какую он вел, работая в мастерской. Но как в эту жизнь войти? Ни в Оксфорде, ни в Кембридже он не учился, да и того, что мы именуем теперь средней школой, тоже почти не посещал. Денег у Фарадея было ровно столько, сколько мог дать ему работавший кузнецом отец, — то есть не было никаких, — а в друзьях у него состояли такие же бедняки, как он.