Ирина Радунская - Безумные идеи
«Еще не повешен»
Через три года в Германии вместе с Гитлером и в науке к власти пришли крайние реакционеры. Эйнштейна в это время, к счастью, уже не было на родине.
Вместе с евреями из немецких университетов изгонялись прогрессивные ученые других национальностей, в том числе немцы. Теория относительности была объявлена неарийской теорией, противоречащей немецкой физике. Ее преподавание было запрещено. Ссылки на нее в научных работах могли привести к увольнению.
Среди крупных немецких ученых лишь один – нобелевский лауреат Макс Лауэ высказывался за теорию относительности против особой немецкой физики.
Рассказывают, что, когда Лауэ прочел в Стокгольме лекцию о теории относительности, он по возвращении в Германию получил нагоняй от фашистского начальства. Поклонники компромиссов посоветовали Лауэ быть более осмотрительным, тогда ученый опубликовал новую статью о применимости теории относительности. «Вот это и должно быть моим ответом», – сказал он.
Отчасти за Лауэ следовали Гейзенберг и Планк, понимавшие, что отказ от теории относительности ведет к застою физики.
В Германии делались попытки сделать теорию относительности приемлемой для нацистов, умаляя роль Эйнштейна и приписывая ее создание арийским физикам. Конечно, судьба теории относительности в гитлеровской Германии не была единственным исключением. Из науки изгонялось все прогрессивное. В космогонии главенствовала арийская теория мирового льда, согласно которой сердцевина всех планет и звезд состоит из обычного льда. Наукой руководили фашистские бонзы, такие активные нацисты, как физик Штарк, нападавший на Гейзенберга и других физиков-теоретиков и назвавший их в газете белыми евреями, бесплодные физики старшего поколения Ленард и Шуман, механик и сотрудник гестапо Озенгер. Даже Гиммлер считал себя способным руководить наукой. Вот один из его проектов:
«Для будущих исследований погоды, которыми мы собираемся заняться после войны, я предлагаю заметить следующее: корни или луковицы растения «безвременник осенний» в различные годы находятся на разных глубинах. Чем они находятся глубже, тем более суровой будет зима; чем ближе они к поверхности, тем зима будет мягче. На этот факт обратил мое внимание фюрер».
Триумфальное шествие теории относительности не приостановилось тем, что труды ее создателя были сожжены на сквере перед Берлинской оперой, а портрет ее создателя с подписью «Еще не повешен» был первым в изданном нацистами альбоме врагов гитлеровского режима. Список преступлений Эйнштейна начинался с главного «злодеяния» – создания теории относительности.
Не пострадала теория относительности и от того, что американские реакционные лиги и корпорации травили ее творца, обвиняя его в коммунизме, пацифизме и безбожии.
Астрономы всех национальностей совершают новые путешествия в погоне за солнечными затмениями, наблюдают планеты и звезды и все более убеждаются в том, что теория относительности правильно описывает окружающий нас мир.
Каждый день в своих исследованиях ученые наталкиваются на ее проявления, раскрывают новые богатства, многочисленные россыпи истины, заключенные в этой величественной системе.
По сей день идет экспериментальная проверка теории относительности.
Дефект массы
К сожалению, пока невозможно отправить космонавта в полет со скоростью, близкой к скорости света, поэтому еще нельзя непосредственно проверить вывод о замедлении жизненных процессов при таком полете. Значит ли это, что невозможно практически подтвердить вывод о том, что в движущихся телах время течет медленнее, чем в неподвижных, и тем медленнее, чем быстрее будет лететь ракета?
Если пока нельзя проверить идею о космическом омоложении, то есть другие надежные пути, убеждающие нас в правильности этого вывода теории Эйнштейна. Один из этих путей – проверка формул теории относительности на частицах космических лучей. Ведь они влетают в земную атмосферу с огромными скоростями. Среди них есть целый набор элементарных частиц, летящих с разными скоростями, достаточно близкими к скорости света. Можно изучить поведение этих микроскопических «ракет». Можно выяснить влияние скорости на их свойства. Такие же опыты успешно проводятся и с частицами, разогнанными почти до скорости света при помощи больших ускорителей.
Частицы больших энергий при подходящих условиях порождают неустойчивые частицы, а ученые знают, что время жизни неустойчивых микрочастиц, тоесть среднее время, за которое половина из наблюдаемых частиц распадется, породив другие частицы, есть постоянная величина, характерная для частиц данного типа. Это время ничем нельзя изменить, ни электрическим или магнитным полем, ни другими подобными воздействиями.
Но, измеряя время их жизни, время распада по лабораторным часам, ученые убедились, что оно зависит от скорости частиц. Быстрые мю-мезоны, например, более живучи, чем медленные. Они как бы испытывают космическое омоложение. Так в опытах с космическими частицами блестяще подтвердились формулы теории относительности. Подтверждаются они и рядом других экспериментов. Современная физика без теории относительности так же немыслима, как здание без фундамента. Сегодняшняя техника во многих случаях тоже бессильна без этой теории. Она лежит в основе таких грандиозных инженерных сооружений, как ускорители заряженных частиц и ядерные реакторы.
Уже циклотрон – первый ускоритель, в котором ускоряемые частицы двигались по орбитам, близким к круговым, обнаружил коварные особенности скоростей, близких к скорости света. В циклотроне заряженные частицы движутся между полюсами большого постоянного магнита, периодически попадая в электрическое поле, заставляющее их еще немного ускорить свой бег. Период обращения частиц по орбите и период изменения электрического поля должны быть одинаковы, иначе поле перестанет ускорять частицы и начнет их тормозить. Именно это и происходило во всех циклотронах. Достигнув определенной скорости, частицы переставали ускоряться.
Причиной оказался эффект, предсказанный теорией относительности. При скоростях, близких к скорости света, масса уже не остается постоянной, как это бывает обычно, а увеличивается с возрастанием скорости. В результате период движения частицы в циклотроне изменяется и расходится с периодом ускоряющего электрического поля. Работа ускорителя нарушается. Так теория относительности впервые вмешалась в технику. Она определила предел энергии, достижимой без учета ее законов.
Выход из тупика указал советский ученый, академик В.И. Векслер. Он предложил несколько путей, которыми можно, несмотря на изменение массы частиц, сохранить совпадение периода их обращения с периодом ускоряющего поля и благодаря этому получать частицы с гораздо большей энергией.
Можно, например, вычислить при помощи теории относительности закон изменения периода частиц при изменении их массы и соответственно изменять период ускоряющего поля. Можно также скомпенсировать изменение массы частицы соответствующим изменением силы магнитного поля, удерживающего частицу на орбите, с тем чтобы период обращения частицы оставался постоянным, несмотря на изменение ее массы. Можно комбинировать оба эти метода.
Сейчас, в соответствии с предложением Векслера, построено много гигантских ускорителей, например известный ускоритель в городе Дубне. Работа этих машин является практическим подтверждением истинности теории относительности и ее удивительного вывода о том, что не только течение времени, но и масса всех тел зависит от их скорости.
Многовековая история науки установила глубочайшую связь между веществом и энергией. Теория относительности внесла дополнительную конкретизацию в это основное положение естествознания. Эйнштейн установил, что вещество и энергия, являющиеся двумя формами существования материи, связаны между собой. И вещество в форме частиц и энергия в форме квантов электромагнитного поля или в форме тепла, механических колебаний и других видов энергии являются объективной реальностью и одинаково испытывают действие поля тяготения. Опыт, как мы знаем, подтвердил, что лучи света, идущего от звезд, притягиваются к Солнцу.
Ядерные реакторы также подтверждают и практически используют этот вывод теории относительности.
В таких реакторах, как известно, происходит деление ядер урана. Если бы удалось собрать все осколки, получающиеся при делении ядер урана (в том числе и нейтроны), и взвесить их на сверхчувствительных весах, то оказалось бы, что они весят меньше, чем исходный уран. Разность частично улетела в пространство вместе с антинейтрино, а большей частью ушла на разгон осколков деления, а потом постепенно передалась окружающим атомам в виде тепла, которое используется для работы турбин.
