Гравитация. Последнее искушение Эйнштейна - читать онлайн книгу. Автор: Маркус Чаун cтр.№ 45

Ещё через год, в конце 1915-го, наступил кульминационный момент.

Прочесть несколько лекций в Гёттингенском университете Эйнштейна пригласил величайший немецкий математик того времени. Давид Гилберт стал всемирно известен в 1900 году, когда выделил 23 сложнейшие проблемы математической науки, задав вектор её развития в XX веке.

Поскольку коллеги игнорировали Эйнштейна в Берлине, он ухватился за возможность быть выслушанным в Гёттингене. В конце июня – начале июля 1915 года он прочитал там шесть лекций о своей теории гравитации. Своей аудитории он сказал, что его расчёты трансформации гравитации в геометрию были в основном верны, хотя это и не полностью соответствовало действительности. В частности, его теория гравитации была несовместима с одним из ключевых положений его же собственной специальной теории относительности 1905 года: о том, что наблюдатели, движущиеся равномерно относительно друг друга, должны видеть действие одинаковых законов физики. Ещё одна проблема состояла в том, что новая теория неправильно рассчитывала орбиту Меркурия.

Гилберт был уверен, что Эйнштейн находится на верном пути, и тот вернулся в Берлин в приподнятом настроении. Но к концу сентября радость сменилась ужасом.

В отличие от многих математиков Гилберт очень интересовался физикой. Именно поэтому в первую очередь он и пригласил Эйнштейна в Гёттинген. Интерес к физике побудил его попытаться исправить те проблемы, которые Эйнштейн описал в своей лекции. Забросив всю свою работу, он начал разрабатывать теорию гравитации, которая была бы совместима со специальной теорией относительности. После восьми лет одинокого труда у Эйнштейна появился конкурент, да ещё и наделённый исключительными способностями к математике.

Ситуация ещё больше ухудшилась, когда к концу сентября Эйнштейн осознал: нестыковки со специальной теорией относительности и неспособность рассчитать орбиту Меркурия — это не просто детали, как ему казалось, а фундаментальные проблемы. В частности, наблюдатели, вращающиеся относительно друг друга, будут видеть разные законы физики в действии, а это неправильно. С его теорией гравитации очевидно было что-то не в порядке.

Эйнштейн был глубоко подавлен, и его можно было понять. Он мог легко сломаться под гнётом проблем, но печаль очень быстро переросла в ярость. Он не мог допустить, чтобы другой человек прославился, использовав результаты его восьмилетнего труда. Эйнштейн не был готов сдаться без борьбы.

К началу октября свершилось чудо — Эйнштейн понял, в каком направлении ему следует двигаться. Американский физик Ричард Фейнман говорил: «Хороший учёный много работает, чтобы допустить все возможные ошибки перед тем, как найти правильный ответ». ^[172] Таким учёным и был Эйнштейн. В попытках создать свою теорию гравитации он совершил все мыслимые ошибки. Но гений состоит в том, чтобы уметь найти тропинку даже в самой кромешной темноте.

Выйдя из этой темноты на свет, Эйнштейн работал как одержимый в течение шести недель. Часто он забывал поесть и поспать. В дальнейшем он рассказывал, что в этот период испытал самое большое умственное напряжение в своей жизни.

К началу ноября работа была почти завершена. Эйнштейну не хватало лишь уравнения для описания гравитационного поля. Но откладывать уже было нельзя.

За несколько месяцев до этого Эйнштейн обязался представить свою теорию, прочитав ряд лекций в Прусской академии. Когда он давал это обещание, ему казалось, что его теория достаточно разработана, но теперь понимал, что она не завершена. Тем не менее нужно было действовать, потому что время работало против него. Ему всего лишь нужно было достичь финиша раньше Гилберта.

Эйнштейн должен был читать лекции по одной в неделю в течение четырёх недель. На первое выступление он сумел найти достаточно материала, а вот дальше действовал по наитию. В течение всех последующих недель он лихорадочно пытался закончить задачу, на решение которой у него ушло восемь лет, и в конце каждой недели выходил к аудитории в Прусской академии и читал лекцию о своих вчерашних результатах.

Всё это время соперник дышал ему в затылок. Из писем, которые Гилберт писал Эйнштейну, было понятно, что он нащупал более или менее правильный путь, и это подталкивало Эйнштейна вперёд.

В своей первой лекции, прочитанной 4 ноября, Эйнштейн не делал никаких предсказаний. Но теперь его теория избавилась от внутренних противоречий и стала совместимой с общей теорией относительности. Как будто для того, чтобы специально подчеркнуть это, Эйнштейн сумел доказать, что ньютоновская теория гравитации представляет собой лишь приближённый вариант его собственной теории для небольшого искривления пространства-времени. ^[173] Впервые за всё время работы над теорией гравитации она начинала выглядеть убедительно.

Через две недели, 18 ноября 1915 года, Эйнштейн впервые озвучил предсказание, основанное на своей теории. Он рассчитал значение гравитационного поля Солнца, что позволило не только вычислить искривление света, но и, что гораздо важнее, предсказать прецессию перигелия Меркурия.

В Рождественский сочельник 1907 года, окончив анализ специальной теории относительности, Эйнштейн написал своему цюрихскому другу Конраду Хабихту: «Я надеюсь объяснить непонятные до сих пор вековые колебания перигелийного расстояния Меркурия». ^[174] В тот раз у него не вышло это сделать. Тем не менее это письмо показывает, что Эйнштейн уже тогда верил: это малозаметное явление на самом деле указывает на фундаментальную ошибку теории гравитации Ньютона.

Меркурий — самая близкая к Солнцу планета, а это значит, что ему приходится иметь дело с самым искривлённым пространством-временем в Солнечной системе. Соответственно, именно на Меркурий искривление пространства-времени имеет наибольшее воздействие.

В 1905 году Эйнштейн открыл, что все формы энергии имеют эффективную массу. А значит, все они должны порождать силу тяготения. При этом одной из форм энергии является гравитационная энергия, то есть энергия самого искривлённого пространства-времени. Удивительно, но искривлённое пространство-время не только само по себе является гравитацией, но и выступает как источник дополнительной гравитации. Гравитация порождает саму себя!