Мир по Эйнштейну. От теории относительности до теории струн

Книга французского физика Тибо Дамура рассказывает о становлении Эйнштейна как ученого, о его научных трудах и статьях, которые буквально перевернули представления о природе физики в 20 веке. Молодой 26-летний физик Альберт Эйнштейн в 1905 году пишет свою самую первую статью по специальной теории относительности и доказывает, что время относительно! Автор сравнивает его с Моцартом и даже приводит цитату, чтобы подчеркнуть, как рождаются идеи в голове гения:

Моцарт продолжает следующим описанием: «Произведение тогда приобретает законченный и упорядоченный вид в моей голове, несмотря на всю свою длину, как если бы я действительно мог объять его целиком одним взглядом, как картину или статую. В моем воображении я не слышу произведения в его течении, в том виде, как оно должно разворачиваться, а скорее, воспринимаю его целиком. Не могу передать, какое это удовольствие! Сочинение, подготовка - все происходит во мне, как в великолепном и грандиозном сне, но, когда мне удается достичь подобного восприятия произведения “в высшем смысле”, в его абсолютной полноте, - это лучший момент».

При этом, Эйнштейн постоянно сталкивался с противодействием современных ему корифеев физики. Даже Пуанкаре, Лоренц и Макс Планк поначалу не принимали его идеи. Нам это сложно понять, потому что для нас Эйнштейн уже признанный гений. Дамур приводит множество примеров из физики Эйнштейна, пытаясь объяснить ее природу простому читателю:

Именно новое понимание концепции времени, предложенное Эйнштейном, отличает его вклад от всего, сделанного другими учеными (в том числе Лоренцом и Пуанкаре) в области электродинамики движущихся тел. Для Лоренца и Пуанкаре существовало лишь одно "действительное время" - абсолютное время Ньютона, с которым они были знакомы всегда. Другие переменные, напоминающие время, но связанные с движущейся системой отсчета, оставались лишь вспомогательными математическими приемами.

Ну и самое знаменитое уравнение Эйнштейна также находит свое место в книге:

Согласно уравнению Эйнштейна, E=mc2, или, скорее, в обратном виде m=E/c2, масса и, следовательно, материя утрачивают свое постоянство. Если тело получает энергию, например при нагревании, его масса увеличивается. Тогда как, если тело теряет энергию, например в виде электромагнитного или другого излучения, его масса уменьшается. В своей статье в сентябре 1905 г., в которой он ввел уравнение E=mc2, Эйнштейн упоминает возможность проверить эквивалентность между массой и энергией в случае радия, открытого семью годами ранее Пьером и Марией Кюри.

Чтобы объяснить это уравнение Дамур приводит потрясающий пример, который позволяет понять, что вся материя во Вселенной образовалась из энергии. Это потрясает:

Еще более поразительным является обратный феномен, также имеющий многочисленные подтверждения: в качестве начального можно взять "нематериальное" состояние, в котором нет ничего, кроме электромагнитного излучения (например, два сталкивающихся кванта света, обладающих достаточным количеством энергии), и это начальное состояние приводит к появлению двух (или более) "материальных частиц. Читатель, возможно, подумает, что речь здесь идет о каких-то исключительных ситуациях, практически не имеющих конкретных проявлений для обычной материи вокруг нас. Это далеко не так! Напротив, согласно современной космологии, вся окружающая нас "материя", а также материя из которой состоим мы сами, не существовала на ранних стадиях расширения Вселенной и возникла из энергии, заключенной в непрерывном поле (подобном электромагнитному полю) и заполняющей все пространство.

Попутно автор развенчивает распространенные мифы про ядерную физику:

Поскольку мы обсуждаем здесь ядерные реакции, уместно отметить, что, несмотря на устойчивый миф, уравнение E=mc2 никоим образом не влекло осознание возможности создания "атомной" (или, точнее, "ядерной") бомбы, ни тем более ее устройства или способа реализации. На самом деле, наиболее простое "объяснение" происхождения огромной энергии, высвобождаемой в результате деления ядер при взрыве бомбы либо в ядерном реакторе, состоит в том, что эта энергия, по сути, есть не что иное, как электроэнергия отталкивания положительно заряженных протонов делящегося ядра. Простой расчет, основанный на законе Кулона для силы взаимодействия между электрическими зарядами, известный с 1790-х гг., и на знании радиуса атомного ядра, дает хорошую оценку энергии, высвобождающейся при делении ядра, без какой-либо нужды апеллировать к эквивалентности между массой и энергией.

Как физик, Тибо Дамур иногда пишет совершенно непонятно для неспециалиста. Более того, кажется, что в каких-то вещах он сам не очень разбирается, когда говорит, например, о теории струн.

Мы уже упоминали "программу объединения", которую Эйнштейн пытался осуществить в течение 30 лет. Эта программа не была реализована в том смысле, что она не привела ни к какому явному результату, способному охватить общую теорию относительности и квантовую теорию и объяснить необходимость разных типов взаимодействий в физике. Тем не менее примечательно, что та теория, которая активно развивается в настоящее время посредством совершенно новых методов, кажется способной реализовать надежды Эйнштейна об объединении. Изначально она получила название "теория струн", поскольку ее исходная идея заключается в том, что элементарные составляющие материи (и силы) являются струнами, а не точечными частицами, как предполагалось ранее.

Но тем не менее, эта книга в целом написана для того, чтобы ещё раз обратить внимание на гений Эйнштейна и как сильно он повлиял на современную физику. Можно сказать, что он перевернул всё.

Книга биографическая лишь отчасти - более всего автор фокусируется на его открытиях , на их влияние на научное сообщество ; на бэкграунд открытий (кто из известнейших физиков того времени как думал и что открыл до Эйнштейна , что Эйнштейн мог обобщить и открыть независимо ) и на то , какие последствия всего этого были . Есть ссылки на хорошие биографии и неплохие книги по объяснению физических теорий , стоит своего времени .Книга читается не тяжело , но от этого суть теории не искажается . Тибо Дамур - хороший автор и хороший физик.