Всего на сайте:
166 тыс. 848 статей

Главная | Физика

E=mc2, уравнение E=mc2  Просмотрен 53

Предисловие

Некоторое время назад я прочитал в киножурнале интервью сактрисой Камерон Диаз. Под конец разговора интервьюерша спросила у нее,существует ли нечто такое, что ей хотелось бы узнать, и актриса ответила, да - ей хотелось бы узнать, что на, самом-то деле, означает E=mc2. Обе рассмеялись, потом Диаз пробормотала, что говорила серьезно, на том интервью и закончилось.

«Думаешь, она и вправду говорила серьезно?» - спросил один из моих друзей, когда япрочитал это место вслух. Я пожал плечами, однако все, кто присутствовал в тойкомнате - архитекторы, два программистаи даже один историк (моя жена!) -твердо стояли на своем. Они точно знали, что имела в виду актриса: им и самимхотелось бы понять, что, собственно, означает прославленное уравнение.

И я задумался. Все знают, что E=mc2 - штука очень важная, но не знают, как правило,что она означает, и огорчаются этим, поскольку уравнение так коротко, чтокажется удобопонимаемым.

Существует множество книг, написанных в стараниях объяснитьего, но кто из нас, не кривя душой, скажет, что понял хотя бы их? Большинству читателей они представляются просто собранием странных картинок - все эти маленькие поезда, ракеты и вспышкисвета остаются для них полной загадкой. Даже объяснения, полученные из первыхрук, и те помогают далеко не всегда, что и обнаружил Хаим Вейцман[1],который в 1921 году пересекал вместе с Эйнштейном Атлантику: «Эйнштейн объяснял мне свою теорию каждый день, - рассказывал Вейцман, - и довольно быстро убедил меня в том, чтодействительно ее понимает».

И я сообразил, что можно воспользоваться другим подходом.Общие обзоры теории относительности терпят неудачу не потому, что они плохонаписаны, но потому, что они представляют собой попытки объять слишком многое.Вместо того, чтобы писать еще один такой обзор, не говоря уж о биографииЭйнштейна, - темы это интересные, но заезженныедо смерти, - я мог бы просто рассказатьоб уравнении E=mc2. Задача выполнимая, поскольку это уравнениесоставляет лишь часть куда более пространных трудов Эйнштейна. А кроме того,оно в значительной мере стоит особняком.

И как только мои мысли пошли в этом направлении, мне сталоясно, каким путем следует двигаться. Вместо того, чтобы возиться с ракетами ивспышками света, я могу просто написать биографию E=mc2. Биография,как всем известно, подразумевает рассказ о предках, детстве, взрослении и зрелыхгодах их предмета.

То же и с уравнением.

Соответственно, эта книга начинается с истории каждой из частейуравнения - символов E, m, c, = и 2 . Рассказывая об этих «предках» уравнения, ясосредотачиваюсь на одном человеке или одной группе ученых - на тех, чья работа оказалась особенноважной для понимания этих терминов.

Прояснив происхождение символов, можно приступить к рассказуо «рождении» уравнения. Вот тут в книге появляется Эйнштейн: его служба в бюропатентов в 1905 году, круг его чтения и размышлений, приведших к тому, что всеэти символы сплелись в уравнение, которое мгновенно заняло в его уме положенноеместо.

Если бы уравнение и его «работа» оставались исключительной собственностью Эйнштейна, наша книга просто продолжала бы рассказывать о егожизни после 1905 года. Однако вскоре после того, как он совершил свое великоеоткрытие, его начали интересовать совсем другие вещи, поэтому книга уходит отжизни Эйнштейн в сторону и обращается к другим физикам, на сей разэкспериментаторам - таким как шумный,играющий в регби Эрнест Резерфорд и тихий Джеймс Чедвик, бывший военнопленный, - к людям, чьи совместные усилия которыхоткрыли в атоме структуры, которые допускают, в принципе, использованиеогромной энергии, описываемой уравнением.

В любом другом веке превращение этих теоретических открытий в практическую реальность потребовало бы очень долгого времени, однакодетальное понимание того, как можно использовать уравнение Эйнштейна, сложилосьуже в 1939 году, как раз в начале величайшей из войн двадцатого век. Большойцентральный раздел книги посвящен достижению нашим уравнением совершеннолетия входе бешеной гонки ученых, обосновавшихся в Соединенных Штатах, и других,работавших в нацистской Германии, - ите, и другие пытались первыми создать смертоносную, позволявшую контролироватьвсю планету бомбу. История эта нередко изображается так, точно победа Америкибыла неизбежной просто-напросто вследствие ее промышленного превосходства,выясняется, однако, что немцы подошли к успеху гораздо ближе, чем представляетсямногим. Даже и в день Д, в июне 1944 года, начальник штаба армии США Джордж Маршалл позаботился о том, чтобы снабдитьнекоторые из высаживавшихся во Франции частей счетчиками Гейгера, - в виде меры предосторожности на случайиспользования нацистами радиоактивного оружия.

В последних главах книги мы поворачиваемся к войне спиной - начинается «зрелость» уравнения. Мы увидим,как уравнение E=mc2 становится душой и сердцем многих медицинских приборов, таких, например, как позитронные томографы, применяемые дляобнаружения опухолей; как оно начинает работать в привычных нам бытовых приборахвроде телевизоров и детекторов дыма. Однако еще более значительной становитсяего власть, простирающаяся далеко во вселенную, где оно позволяет объяснитьрождение звезд и способность нашей планеты обогревать себя; возникновениечерных дыр и то, чем закончит наш мир. А в самом конце книги содержатсядетальные пояснения, предназначенные для читателей, которых интересуют болееглубокие сведения из области математики и истории - дальнейшие развернутые сведения можно найти на веб-сайтеdavidbodanis.com.

Истории, рассказанные в книге, повествуют в такой же мере олюбви, страсти и мщении, в какой и о бесстрастных научных открытиях. Мывстретимся с Майклом Фарадеем, юношей из бедной лондонской семьи, отчаянноищущим наставника, который позволил бы ему добиться лучшей жизни; с Эмилией дюШатле, женщиной, попавшей не в то столетие и пытающейся отыскать место, вкотором ей не придется терпеть насмешки над ее умом. Мы узнаем о Кнуте Хаукелидеи команде молодых норвежцев, вынужденных убивать своих соотечественников радитого, чтобы отвратить зло гораздо большее, которым грозят им нацисты; о Сесилии Пэйн, англичанке, погубившей свою карьеру тем, что она осмелилась предсказать участь,которая ожидает Солнце через 6 миллиардов лет; и о девятнадцатилетнем браминепо имени Субрахманьян Чандрасекар, обнаружившем, пока он плыл, страдая от удушающейжары, по Аравийскому морю, нечто еще более страшное. И все эти истории, нарядус кое-какими сведениями об Исааке Ньютоне, Вернере Гейзенберге и других ученых,помогут нам яснее понять каждую из составных частей нашего уравнения.

 

Предыдущая статья:ПРИЛОЖЕНИЯ, В приложения включаются документы, которые могут служить подтверждение.. Следующая статья:Глава 1 Бернское бюро патентов, 1905
page speed (0.0119 sec, direct)