E=mc2. Биография самого знаменитого уравнения мира

Эйнштейн же при всей покладистости, какую он проявлял во множестве иных отношений, самодовольства не переносил. Он перестал посещать многие университетские курсы — учителя, так относившиеся к делу, ничему его научить не могли. Ему требовалось нечто более глубокое и обширное. Тот же Фарадей и иные викторианцы, смогли ведь расширить концепцию энергии настолько, что она охватила, как им тогда казалось, все возможные силы.

Другое дело, что тут-то они и ошиблись.

В то время Эйнштейн этого еще не сознавал, однако он уже вышел на правильный путь. В Цюрихе было множество кофеен, и он проводил в них послеполуденные часы, попивая кофе со льдом, читая газеты, валяя дурака с друзьями. Однако потом наступали тихие минуты, в которые Эйнштейн, размышляя о физике, энергии и многом ином, начинал улавливать намеки на то, чем не ладны воззрения, которые ему преподают. Все те типы энергии, которые различили установившие их взаимную связь викторианцы, — химическая, энергия огня, электрических искр и пороховых зарядов, — это лишь крошечная часть того, что, возможно, существует на самом деле. В девятнадцатом столетии царство энергии считалось огромным, однако пройдет лишь несколько лет, и Эйнштейн обнаружит источник энергии, в сравнении с которым даже самые лучшие, самые востребованные источники, открытые викторианскими учеными, покажутся карликами.

Он обнаружит место, в котором кроется гигантская энергия и в которое никто до него даже не думал заглядывать. И прежние уравнения для поддержания мира в равновесии уже не понадобятся. Количество энергии, которое Бог дал нашей вселенной, окажется не зафиксированным раз и навсегда. Энергии может быть и побольше.

Глава 3. =

Большинство основных типографских символов, какие мы используем, утвердились под конец Средневековья. В Библии четырнадцатого столетия нередко можно было увидеть текст, походивший на телеграмму:

В НАЧАЛЕ СОТВОРИЛ БОГ НЕБО И ЗЕМЛЮ ЗЕМЛЯ ЖЕ БЫЛА БЕЗВИДНА И ПУСТА И ТЬМА НАД БЕЗДНОЮ

В разное время происходили изменения, обращавшие большинство букв из прописных в строчные:

В начале сотворил Бог небо и землю земля же была безвидна и пуста и тьма над бездною

Другое изменение сводилось к тому, что в тексте появлялись кружочки, обозначавшие главные места, на которых можно было переводить дыхание:

В начале сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна и пуста и тьма над бездною.

Использовались также и закорючки помельче — для обозначения таких же мест, но уже не главных:

Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною.

Когда по конец 1400-х появилось книгопечатание, основные символы довольно быстро заняли свои места. Тексты начали наполняться странными символами? и совсем новыми значками!. Все это немного походило на то, как стандарт Windows вытеснял в персональных компьютерах прочие операционные системы.

Утверждение символов менее значимых потребовало несколько большего времени. Сейчас мы воспринимаем их как нечто само собой разумеющееся, — настолько, что, к примеру, смаргиваем на каждой точке, какая стоит в конце предложения. (Присмотритесь к любому читающему что-то человеку и вы сами увидите это.) А между тем, это реакция целиком и полностью заученная.

(א)

Более тысячи лет в одном из главных населенных пунктов мира в качестве знака сложения использовался символ, показывавший приближающегося к вам человека (который тем самым «добавлялся» к вам), а в качестве значка вычитания —. Эти египетские символы вполне могли получить широкое распространение и утвердиться, как то случилось с арабскими. Те же финикийские символы стали основой еврейских א и ב — «алеф» и «бет», — как и греческих α и β, — «альфа» и «бета», образовавших основу нашего «алфавита».

Во всю середину 1500-х у предприимчивых людей еще сохранялась возможность установить собственные значки для оставшихся неоформленными символов менее значительных. В 1453-м Роберт Рекорде, ретивый автор английских учебников, попытался ввести новый значок «+», приобретший некоторую популярность на Континенте. Книга, которую он по этому поводу написал, не принесла ему состояния, и в следующем десятилетии он предпринял новую попытку, на сей раз с символом, имевшем некоторые корни в старых текстах по логике и способном, как он был уверен, взять верх над другими. Рекорде попробовал даже — в лучшем стиле беззастенчивой рекламы — указать на его экономическую целесообразность: «…и дабы избегнуть утомительного повторения одних и тех же словес: это равно тому, я устанавливаю две параллели, или линии равной длинны, а именно ========, поелику никои две вещи не могут быть более уравнены…».

Судя по всему, и это новшество Рекорде особенно не обогатило, поелику ему пришлось яро соперничать со столь же вразумительным // и даже с причудливым символом «[;», каковой отстаивали могучие немецкие печатни. Полный набор предлагавшихся возможностей, если представить их внедренными в наше уравнение, выглядит так:

e || mc ²

e->mc ²

e.æqus. mc ²

e][mc ²

И наконец, мое любимое

е============ mc ²

Победа Рекорде оставалась отнюдь не явственной до наступивших поколение спустя времен Шекспира. Только тогда педанты и школьные учителя начали все чаще использовать знак равенства для обозначения того, что разумеется само собой, однако еще оставались мыслители, у которых имелись идеи получше. Если я говорю 15+20=35, это не так уж и интересно. А вот представьте, что я говорю вам:

(сместитесь на 15градусов на запад)

+

(на 20градусов на юг)

=

(и вы найдете пассаты, которые за 35дней донесут вас через Атлантику до нового континента)

А теперь я сообщу вам некую новость. Хорошее уравнение это не просто вычислительная формула. И не весы, показывающие, что два элемента, которые вы полагали почти равными, и вправду равны. Нет, ученые начали использовать знак = как некий телескоп, позволяющий усматривать новые идеи, устройство, привлекающее внимание к новым, неожиданным областям. Дело попросту в том, что уравнения писались символами, а не словами.

Именно так Эйнштейн и использовал «=» в его написанном в 1905 году уравнении. Викторианцы полагали, что им удалось обнаружить все возможные источники энергии: химическую, тепловую, магнитную и так далее. А в 1905-м Эйнштейн сказал: Нет, существует еще одно место, в которое вы не заглядывали, там ее куда больше. Его уравнение было подобно телескопу, наставленному на это укромное место, находившееся отнюдь не в далеком космосе. Оно находилось рядышком — под самым носом всех его профессоров.

Эйнштейн обнаружил источник энергии там, где никто его попросту не искал. Источник, скрытый в самом веществе.

Глава 4. m — это масса

В течение долгого времени с концепцией массы происходило примерно то же, что и с концепцией энергии до того, как Фарадей и иные ученые девятнадцатого столетия завершили свою работу. Людей окружало вещество самое разное — лед, камень, ржавое железо, — однако оставалось неясным, как они связаны друг с другом, если связаны вообще.

В наличие некой великой связи между ними ученым помогало верить то, что в 1600-е годы Исаак Ньютон сумел доказать: все планеты, луны и кометы, какие мы наблюдаем, можно описать как детали некоей созданной Богом огромной машины. Единственная проблема состояла в том, что это величественное видение представлялось далеко отстоящим от заурядного, пыльного и плотного вещества, с каким нам приходится иметь дело здесь, на Земле.

Для того, чтобы установить применимость начертанной Ньютоном великой картины к нашей грешной Земле, — то есть показать, что различные типы вещества, нас окружающего, воистину взаимосвязаны и весьма основательно, потребовался человек, обладавший приверженностью к дотошной точности, готовый тратить время на промеры даже крошечных изменений весов и размеров. К тому же, он должен был обладать романтичностью, достаточной для того, чтобы вдохновиться грандиозной картиной Ньютона, — иначе с чего бы он стал изыскивать лишь смутно подозреваемые связи между любыми видами материи?