Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга)

Эйнштейн показал, что c, величина, впервые измеренная на движениях световых квантов и поэтому названная "скоростью света", обладает фундаментальным значением для всех естественных процессов: как всеобщая абсолютная естественная константа. Тем самым он обосновал новую релятивистскую механику, в которую ньютоновские законы движения входят как частные законы: они справедливы для тел, скорость движения которых мала по сравнению со скоростью света в свободном пространстве. Или, говоря иначе, формулы классической механик" выводятся из уравнений релятивистской механики, если скорость света в вакууме рассматривается как бесконечно большая.

В 1905 году в работе "Зависит ли инерция тела от его энергетического содержания" Эйнштейн сделал вывод, научных последствий и общественно-политического воздействия которого поначалу никто не мог предвидеть. Эта статья объемом всего три печатных листа содержит основные идеи учения о взаимоотношении между массой и энергией. По Эйнштейну, массу можно всегда свести к энергии, а энергию к массе. С излучением энергии связано соответствующее уменьшение массы покоя. При добавлении энергии возрастает и масса покоя. Лауэ считает справедливым, по меньшей мере для электрона, утверждение, что масса "есть не что иное, как форма энергии, которая при других обстоятельствах превращается в другие формы". Таким образом, положение о сохранении массы потеряло свою" самостоятельность; оно перешло в положение о сохранении и превращении энергии.

Диалектическая взаимосвязь массы я энергии отображена математически во всемирно известной формуле Эйнштейна: E = mc2 - энергия равна массе, умноженной на квадрат скорости света в свободном пространстве.

Эта формула открыла не замеченную до тех пор "эквивалентность" массы и энергии и дала физикам возможность выражать величину одной через другую. Для особого случая, инерции излучения внутри подвижного полого тела, еще за год до Эйнштейна австрийский физик Фридрих Газенёрль пришел к тому же результату; об инертности других или вообще всех видов энергии он, однако, не думал.

Утверждение, что Газенёрль, погибший в первой мирово" войне, открыл закон инерции энергии, является позднейшей легендой, которую распространял Ленард, не желавший признать, что этот фундаментальный закон атомной физики открыл "еврей Эйнштейн". Эта легенда косвенно была связана с его утверждением, что Рентген не был первооткрывателем рентгеновских лучей, хотя побудительные причины в данном случае были иными.

Учение об инерции энергии является одним из самых удивительных открытий естествознания. Оно есть результат чистого исследования основ науки, образец открытия, вырастающего из логики науки, а не вызванного какой-либо технической потребностью времени. При механических, тепловых и химических процессах в той мере, в которой ими технически пользовались в начале столетия, изменения энергии тел столь незначительны, что соответствующие изменения массы ускользают от наблюдения и практически не имеют значения.

В одной из лекций, прочитанных в 1956 году, Гейзенберг сказал: "За пятьдесят лет, прошедших со времени создания теории относительности, эта гипотеза об эквивалентности массы и энергии революционизировала физику, а в те времена экспериментальных доказательств этого закона было очень мало. В наши дни можно во многих экспериментах непосредственно видеть, как элементарные частицы рождаются из кинетической энергии и как такие частицы могут снова исчезнуть, превратившись в излучение. Поэтому ныне превращение энергии в массу и наоборот не представляет собой ничего необыкновенного".

Эйнштейн не считал возможным, что его уравнение станет практически применимым еще при его жизни. Но после открытия расщепления урана Ганом и Штрасманом и соответствующих исследований по физике ядра, проведенных Ферми и Жолио-Кюри, эйнштейновская формула обрела в атомной физике зловещий практико-технический смысл: как ключ к раскрепощению энергии атомного ядра и тем самым - при господствующих политических отношениях - как важнейшее теоретическое основание для производства атомных бомб.

Положение об инерции энергии порождено творческой мыслью исследователя, который всю жизнь боролся с войной и ненавидел ее, считая ее преступлением и позором для культуры. И какой глубокий трагизм в том, что первое техническое применение этого закона природы по вине социального строя было совершено во зло - он был поставлен на службу новым дьявольским методам уничтожения людей. Первое разрушительное применение формулы Эйнштейна оттеснило поначалу на задний план в сознании общественности ее значение в использовании сил атома для мира и в том числе в исследовании энергетического баланса звезд.

Теория относительности 1905 года со всеми выводами и следствиями сегодня принадлежит к экспериментально подтвержденным основам физики и почти превратилась в инженерную науку. Она имеет необычайно широкую сферу применения. Она, собственно, служит исчерпывающим толкованием физических экспериментов, пока не принимается во внимание сила тяжести. В ней содержится вся электродинамика. Она указывает путь в царство атомов. Ускорители частиц в ядерных институтах в Дубне, Женеве, Беркли и т.д. не могли бы работать и малейшую долю секунды, если бы учение Эйнштейна во всех составляющих его частях не было верным отражением действительности.

Как писал в одном из писем Макс Планк, эйнштейновская теория относительности "настолько высоко усовершенствовала и одновременно упростила строение теоретической физики, что последняя более немыслима без нее". Американские атомные бомбы 1945 года стали пробным камнем ее правоты. Они уничтожили последние сомнения и колебания многих ученых.

Известный французский физик Луи де Бройль так характеризовал методологическое значение теории относительности: "Она показала нам, что можно преодолевать кажущиеся неприступными препятствия и открывать неожиданные точки зрения, стоит только отказаться от предвзятых мнений, которые считаются справедливыми скорее в силу привычки, чем логики. Теория относительности была великолепным средством упражнять дух физиков".

Свое гениальное теоретическое открытие Эйнштейн осуществил будучи независимым ученым. Он не принадлежал ни к какому университету и в момент подготовки своей первой рукописи по теории относительности еще не имел докторской степени.

Не известно, удалось ли бы ему сохранить независимость и свободу мысли, столь необходимые для осуществления революции в физике, если бы он был тогда ассистентом какого-либо института. Сам Эйнштейн считал счастливым стечением обстоятельств то, что первые годы его творческих исканий прошли "в мирском монастыре", как он шутливо называл Патентное бюро - на такой службе, которая оставляла ему достаточно времени и сил для занятий собственными научными проблемами.

Такой личный опыт объясняет позднейшие высказывания Эйнштейна, утверждавшего, что юные теоретики, особенно математики и философы, должны работать на маяках или брандерах. Он считал, что это даст дм твердый заработок и одновременно поможет углубленным занятиям наукой, избавив их от необходимости постоянно и как можно больше публиковаться, что было характерным для обычного академического пути и располагало молодых ученых к поверхностности, если они не обладали достаточной твердостью характера.

Лишь немногие физики тотчас же поняли эпохальное значение теории относительности. К их числу принадлежал Макс Планк, который стал одним из первых и величайших покровителей молодого ученого. "Вы были одним из самых деятельных зачинателей современной физики, - сказал Эйнштейн в 1929 году в своей речи по поводу золотого докторского юбилея Планка. - Вы первый выступили в защиту теории относительности".

Планк с самого начала указывал на организующее и созидательное начало принципа относительности, признавая, что оно преобладает над разлагающим и разрушительным его действием. К числу сторонников теории относительности быстро примкнули Зоммерфельд и Лауэ В 1911 году Лауэ издал первую книгу о принципе относительности, которая внесла существенный вклад в распространение учения Эйнштейна.