Глеб Анфилов - Бегство от удивлений

Словом, относитесь с уважением к воде и следите за газетами — я думаю, не за горами день, когда зажгутся на Земле искусственные звезды. Это не басенный посул синицы, возмечтавшей «поджечь море», это будет наверняка. Ибо обязательство дает тысячи раз проверенная и перепроверенная формула Эйнштейна. Видите: теория относительности пророчит человечеству величайшее, сказочное благосостояние.

Очередной коротенький экскурс в область философии и религии.

В классической физике неравноправие массы и энергии налицо. Они там оторваны друг от друга. Весом и инерцией Ньютон наделил только «хозяйку»-массу, оставив «имущество»-энергию невесомым и безынерционным. Так получилось не случайно. Ньютон вынужден был признавать абсолютное неподвижное пространство, и, следовательно, все, что покоилось относительно него, награждалось свойством абсолютной неподвижности. Абсолютная неподвижность же — это полное бессилие, полное отсутствие способности совершить работу. А значит, и безоговорочная пропажа энергии. Вещество Ньютона — мертвое, оно не может стать источником движения.

Ньютон это превосходно понимал. Но видел кругом мир, насыщенный безостановочным движением. Откуда взялось оно, Ньютон объяснил: от бога. Бог—вот кто, по мнению Ньютона, совершил «первый толчок», расшевелил инертное, мертвое вещество Вселенной. Нематериальное вдохнуло жизнь в материальное—прямо по священному писанию. А потом, соблюдая законы механики, мир пошел по кругам истории.

Этот тезис ньютоновского учения с радостью приняла церковь: из уст уважаемого физика прозвучало что-то вроде доказательства бытия всевышнего. Такое откровение было для богословов драгоценностью, неожиданным кладом. Ведь со времен Коперника и Галилея многое изменилось. Отцам церкви стало ясно, что знание уже не сожжешь на кострах, что науку невыгодно отбрасывать, отрицать — ее лучше подчинить, сделать помощницей религии. Тут, как нельзя кстати, и подоспела гипотеза «божественного толчка».

Опять, как прежде, когда обсуждалось ньютоновское обожествление пространства и времени, я приглашаю вас согласиться, что глупо и бессмысленно из многознающего сегодняшнего далека ставить в вину великому физику его религиозность. Спросите умников, которые нынче посылают в прошлое подобные упреки (это, увы, бывает): а что бы они придумали на месте Ньютона?

Ничего бы они не придумали.

Религия — дитя незнания. Пока в научной картине мира зияла такая солидная брешь, как отсутствие материальной причины физического движения, неизбежны были ссылки на мистику. Точно так же, как не мог обойтись без веры в Зевса-громовержца древний грек, понятия не имевший о подлинных причинах дождя и грозы.

Такой вдумчивый атеист, как Фридрих Энгельс, увидел даже зерно прогресса в мистической мысли Ньютона-философа. В божьей власти, по мнению Ньютона, осталось одно лишь давнее прошлое: великий физик отдал творцу только первый удар и лишил всего остального. Таким образом, речь шла, скорее, об освобождении Вселенной от божественного управления. Подобное случалось нередко. Пусть не сразу, но бог неминуемо вытеснялся из естествознания — и знаменательно, что это часто делалось учеными, которые отнюдь не были безбожниками. Постигая природу, наука изгоняла из нее мистику порой даже вопреки воле самих исследователей.

Все же вплоть до начала XX века гипотеза «божественного толчка» оставалась прибежищем идеализма в физике. Она рухнула с появлением теории относительности, создатель которой тоже, кстати, вовсе не был воинствующим атеистом. Ниспроверг гипотезу закон эквивалентности массы и энергии. Именно этот закон показал, что материя буквально «до дна» насыщена движением, скрытым или явным, принципиально от нее неотделимым.

Я приглашаю вас еще раз удивиться этой неуязвимой логике: тому, как из причуд игры света в хитро расставленных майкельсоновских зеркалах родилась уверенность, что любая капля воды, любой булыжник — титанический запас энергии, способности к работе, к движению. Ныне факт этот доказан опытом, подтвержден даже войной, индустрией, освещен заманчивыми и вполне реальными надеждами.

И он же отверг надобность в нематериальном начале для полноты физической картины мира.

Так Эйнштейн лишил божество работы, которую навязал ему Ньютон. И разрушил его прибежище — абсолютное пространство и математическое, отрешенное от физики время. В беспокойном мире Эйнштейна материя сама себя движет, сама себе «обставляет квартиру» (управляет относительными расстояниями) и регулирует собственные «часы» (относительное время). Посторонней — в том числе и потусторонней! — помощи не требуется.

И все это — итог двух постулатов Эйнштейна и принципа причинности. Ведь уже в них материя с самого начала была лишена покоя: вещество — абсолютного, а поле — даже относительного. Что ни говорите, поразительная цепь умозаключений!

Шаг за шагом мы узнали много любопытного из эйнштейновской физики быстрых движений. Теперь попробуем сообразить, как изменяется добытым знанием наше привычное восприятие мирового пейзажа.

Вот еще один утрированный пример. Раз уж расстояние зависит от скорости путника, значит, можно... не сходя с Земли, дотянуться рукой до Луны? Двинь туда достаточно быстро ладонь — и для нее от четырехсот тысяч километров останется полметра? Еще быстрее махни рукой — дотронешься до звезды? Сказка!..

Разумеется, такое невозможно. Запретов масса, о них уже говорилось. «Для головы» (которая «останется дома») путь до звезды не изменится, а движущаяся рука укоротится — значит, оторвется от тела. Спорт варварский. Если «взмах» Земля — Сириус «для ладони» продлится секунду, то «для головы» — больше десяти лет. Тоже нехорошо. Главное же, немыслимо преодолеть катастрофически возрастающую инерцию руки, не хватит никакой энергии. Тут, пожалуй, не мысленный эксперимент, а праздное баловство фантазии.

Все так. Со взмахом руки эйнштейновские эффекты не связываются, это ясно.

Но помня о запретах и тем не менее развлекаясь подобными размышлениями, начинаешь, мне кажется, не только умом, но и сердцем, каким-то новым чувством, понимать суть эйнштейновской относительности.

Иными видятся мировые дали. Привычная бездонность небес и вездесущая вечность зримо обогащаются тончайшей игрой релятивистских расстояний и длительностей. Звезды будто рядом, хоть они «технически» и недоступны. Пути и сроки податливы, подчинены движению. Вся Вселенная преображается во что-то новое, еще более сложное и интересное, чем мыслилось прежде.

Физика Эйнштейна меняет модель мира в самом фундаменте человеческих представлений!

Об этом еще будет идти речь впереди.

Вы не забыли, от какого удивления мы намеревались убежать в начале этой книжки? От удивления падению. Падению ядер, пуль, пушинок. Нам очень хотелось понять внутреннюю сущность земного тяготения: как это оно действует через пустоту, почему одинаково ускоряет тела разного веса? Мы, кажется, довольно скоро поняли, что задача не из легких. На вопрос «Почему тяготение действует через пустоту?» ответа не нашлось. На вопрос «Почему тополиная пушинка и пушечное ядро в безвоздушной среде получают от тяготения равные ускорения?» ответ был добыт, но не очень вразумительный. Пришлось допустить, что во всяком теле существуют две массы — тяжелая и инертная и что они с беспредельной, абсолютной точностью одинаковы.

Равенство тяжелой и инертной масс выглядело в физике Ньютона чистой случайностью. Отсюда следовал неправдоподобный вывод: космический порядок звездных и планетных движений, весь гармоничный хоровод светил держится на совпадении! Удивительно! Просто невероятно!

Дабы убежать от этого удивления, мы углубились в физику. Разобрались в странностях распространения света, через серию промежуточных удивлений проникли в мир Эйнштейна, дошли до относительности времени, расстояний, до великого закона эквивалентности массы и энергии. По ходу дела мы без стеснения пользовались, если было нужно, равенством тяжелой и инертной масс. Но этим вносили, как по аналогичному поводу выражался Эйнштейн, натяжку в рассуждении, ибо старое сомнение отнюдь не было разрешено. Все разговоры о том, что энергия имеет вес, вытекают из замены инертной массы на тяжелую. А это и есть натяжка.

И вот я с радостью сообщаю вам: настало время избавиться от недоумений по поводу «случайного» равенства тяжелой и инертной масс. Мы уже почти готовы к обсуждению внутренней сущности тяготения, готовы к заключительному этапу бегства от удивления одинаковой быстроте падения мельничных жерновов и тополиных пушинок. И даже от удивления «действию без прикосновения».