ТОП 10 лучших статей российской прессы за
Янв. 15, 2020

ТРАГЕДИЯ ЭЙНШТЕЙНА, или СЧАСТЛИВЫЙ СИЗИФ

Рейтинг: 0

Автор: Евгений Беркович. Наука и Жизнь

Спросите об этом кого угодно, любой вам скажет: Альберт Эйнштейн. Не зря строгий академик Лев Ландау поставил его первым в своей иерархии физиков. Да и опрос Американского исторического общества на исходе ХХ века назвал Эйнштейна «человеком тысячелетия» — с большим отрывом от других претендентов.

А теперь спросим себя: «Почему Эйнштейн — самый великий физик?»

Да, он совершил гениальные открытия. Но и другие физики тоже не стояли в стороне. С 1901 года Нобелевские премии по физике получили двести с лишним человек. Каждый лауреат сделал выдающееся открытие, иначе премию не дают. Были случаи, когда авторы великих открытий премию не получали, но, чтобы премию дали ни за что, такого не припомню.

Так почему Эйнштейн — величайший среди великих?

Для ответа на этот вопрос давайте рассмотрим, как совершаются революции в науке, в частности в физике. Общая схема такова. Существует некая теория, которая худо-бедно отвечает на поставленные перед ней вопросы. Но кто-то замечает, что есть в этой теории недостатки, какие-то явления она не может удовлетворительно объяснить, какие-то противоречия вскрываются внутри самой теории. Учёные понимают недостаточность существующей теории и с нетерпением ждут новой. Многие над этим работают. И тогда появляются первопроходцы — они привносят новые идеи, которые в старую теорию не укладываются. Эти новые идеи ломают старую теорию, но ещё не обязательно образуют новую. Чтобы образовалась новая теория, должны появиться первооткрыватели, создающие на базе новых идей законченную научную теорию. Революция, о которой мечтал научный мир, совершилась!

Проиллюстрирую эту схему на примере революции в физике микромира, названной «революцией вундеркиндов», — мы подробно говорили о ней в предыдущей серии очерков «Эпизоды „революции вундеркиндов“» (см. «Наука и жизнь» №№ 9, 10, 11, 12 2018 г., № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 2019 г.).

В XIX веке существовали теории электромагнитных и тепловых явлений, вполне удовлетворительно описывающие многие оптические, электрические и тепловые явления. Но вот для излучения нагретого тела удовлетворительной теории не было. Это отметил, например, лорд Кельвин, подводя итоги физики XIX века на собрании Королевского общества в Лондоне в декабре 1900 года.

Первопроходцем оказался — прежде других — Макс Планк, который в том же декабре 1900 года предложил новую формулу для излучения нагретого абсолютно чёрного тела, выдвинув чрезвычайно смелую гипотезу о квантах света. Согласно Планку, свет распространяется не непрерывно, волнами, как предписывала старая теория, а пучками, сгустками энергии, названными потом фотонами или квантами. Эта гипотеза в старую теорию не укладывалась, но и новой теории ещё не создавала. Для этого требовались новые идеи и методы.

Следующим первопроходцем тут выступил молодой Альберт Эйнштейн, в 1905 году опубликовавший три великие работы, за каждую из которых он получил бы титул гениального физика. Это были статьи о фотоэффекте, объяснённом с помощью планковских квантов света, о броуновском движении и о специальной теории относительности. Здесь для нас важна сейчас именно первая работа, показавшая, что кванты не просто умозрительная конструкция, а реально существующие объекты. Но полной теории излучения этих квантов ещё не было.

Было непонятно, как устроены атомы, как они излучают и поглощают свет, почему разные источники света дают разные спектральные картины. Новыми первопроходцами стали Эрнест Резерфорд, предложивший в 1911 году планетарную модель атома, и Нильс Бор, который в 1912—1913 годах сформулировал постулаты, позволявшие начать хоть какие-то расчёты по новым правилам. Постулаты Бора не создали новую науку, оставаясь ещё во многом на уровне искусства: исследователь должен был придумывать различные дополнительные предположения, чтобы получать результаты, совпадающие с данными экспериментов.

Такое положение, когда старая теория уже скомпрометирована новыми идеями, но новой теории ещё нет, продолжалось четверть века. И только в 1925 году появились первооткрыватели — Вернер Гейзенберг, Макс Борн и Паскуаль Йордан, в знаменитой «работе трёх» (Dreimannerarbeit) построившие основы современной квантовой механики. В следующем году Эрвин Шрёдингер, опираясь на идеи Луи де Бройля, предложил другой вариант той же науки, назвав его волновой механикой. Он же доказал эквивалентность обоих подходов. Поль Дирак и Паскуаль Йордан поставили новую науку на прочный математический фундамент. Макс Борн вскрыл статистический характер процессов в микромире, а Вернер Гейзенберг с соотношением неопределённостей и Нильс Бор с принципом дополнительности дали физическую интерпретацию нового формализма. В 1927 году революция в науке о микромире была завершена.

Как видим, на каждом этапе этой революции действовали гениальные учёные: первопроходцы Планк, Эйнштейн, Резерфорд, Бор и первооткрыватели Гейзенберг, Борн, Йордан, Шрёдингер, Бор, Дирак… За исключением Паскуаля Йордана, замаравшего себя членством в нацистской партии, все участники революции получили Нобелевские премии.

А теперь посмотрим на революцию в области физики макромира, теории строения Вселенной.

Теория тяготения существовала со времён Ньютона, и её справедливость ни у кого не вызывала сомнений. Необходимость новой теории увидел один Эйнштейн. Далее, именно ему принадлежат новые идеи о связи материи и пространства и о силе тяготения как характеристике геометрии пространства. Первопроходцем выступил тут опять лишь Эйнштейн. Идея об отклонении лучей света от далёких звёзд при прохождении вблизи Солнца была оформлена уже в 1914 году, и её можно было проверять во время солнечного затмения в Крыму в августе того же года. Помешала это сделать начавшаяся Первая мировая война. А в 1915 году была завершена и общая теория относительности, первооткрывателем которой стал тот же Эйнштейн. Так что революцию в физике макромира, состоявшуюся за десять лет до «революции вундеркиндов», с полным правом можно назвать «революцией одиночки».

Этой революции, в отличие от «революции вундеркиндов», никто не ждал и никто её не предвидел. Если бы не Альберт Эйнштейн, революции в физике макромира пришлось бы ждать ещё не одно десятилетие.

Вот почему Эйнштейн не просто первый среди равных, а величайший среди великих. И хотя основные результаты квантовой механики принадлежат другим учёным, они все подчёркивали сильнейшее влияние на них идей и методов Альберта Эйнштейна.

Читать в оригинале

Подпишись прямо сейчас

Комментарии (0)

Коментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Другие номера Смотреть всё
Архив ТОП 10
Лучшие статьи за другие дни