Эйнштейн и Милева со своим первым сыном Гансом Альбертом (Берн, ок. 1904 г.)

 

Интерлюдия 1

Многомерная история

В 1884 году Эдвин Эбботт, в ту пору – директор Школы Лондонского Сити, проделал нечто такое, что в викторианском обществе считалось для почтенного руководителя учебного заведения даже скандальнее, чем выйти на улицу без шляпы. Он опубликовал роман, герой которого имеет в длину лишь 11 дюймов и всю свою жизнь проводит на огромном листе бумаги, «где Прямые Линии, Треугольники, Квадраты… Шестиугольники и другие фигуры свободно перемещаются на поверхности или внутри нее, не имея возможности ни подняться над нею, ни нырнуть под нее». Этот мир был назван Флатландией (Плоским миром). На обложке книги лондонцы прочли псевдоним автора – А. Square («А. Квадрат»). Эбботт стал создателем этого необычного мира, повествование же ведется от лица А. Квадрата – одного из его обитателей. Книга несла в себе заряд социальной сатиры и предлагала оригинальный способ представить физический мир, который мы не способны увидеть.

Самые презренные из обитателей Флатландии – прямые линии, чьих острых концов следует всеми силами избегать. На следующей ступеньке социальной иерархии – рабочие, представляющие собой вытянутые треугольники с длинной стороной в 11 дюймов. У них скверное образование, и они становятся довольно опасными, если их спровоцировать. Впрочем, обычно они ведут себя достаточно мирно, без пререканий выполняя то, что им прикажут вышестоящие. Над рабочими – специалисты из среднего класса, врачи, учителя и другие респектабельные граждане. Они имеют форму квадратов, и скромный повествователь принадлежит к их числу. Уровнем выше – элита, имеющая еще больше сторон: пятиугольники, шестиугольники и т. п. На верхушке социума – жрецы-круги, скользящие по поверхности куда им заблагорассудится; низшие классы вроде прямых и треугольников научились держаться от них подальше.

В начале истории мистер А. Квадрат вполне доволен своим плоским миром, только вот его все тревожит сон, который ему однажды приснился: о каком-то странном другом мире, где все существа обитают на одной и той же одномерной линии, подобно крошечным поездам, вечно ограниченным одной железной дорогой. Бедняги могут понять идею движения вперед и назад, однако, в отличие от мистера Квадрата, не в состоянии представить себе существование дополнительного, «второго» измерения, которое позволяет двигаться слева направо. Когда он пересекает их линию, они видят лишь его фрагменты – там, где его двухмерное тело входит в их одномерный мир и затем покидает его.

Сон мистера Квадрата ясно дает понять, что такая особенность предоставляет визитерам из более «высоких» измерений немалую власть. Если существо наподобие А. Квадрата доберется до линии, где они живут, и выхватит какого-то из его обитателей, оставшиеся жители «Лайнландии» не поймут, куда подевался их собрат. Если же затем А. Квадрат милостиво вернет лайнландца на родину, поместив его в иное место, собратья невольного путешественника не сумеют понять, как он оказался в этом новом месте, не пройдя через промежуточные области доступным им методом.

Мистер Квадрат просыпается и с удовольствием обнаруживает себя дома, в родной Флатландии. Он человек достаточно благополучный, у него собственный двухмерный дом, довольно внушительный. В доме имеется вход для него и для сыновей, а также (поскольку речь идет о сексистском обществе, где женщины считаются существами низшего порядка) дополнительная, куда более узкая дверь, через которую полагается проскальзывать его жене и всем прочим женщинам.

Дом мистера А. Квадрата

Жизнь могла и дальше идти самым замечательным образом. Но, как позже вспомнит мистер Квадрат в тюрьме:

Это был последний день 1999 года нашей эры. Стук дождя [барабанящего только в стены флатландских домов, поскольку в этом мире нет понятия крыши] давно возвестил приход ночи. Я сидел в обществе жены, размышляя о былом и о том, каким… будет наступающее столетие…

А потом в доме раздается странный звук, и вдруг… «к нашему неописуемому ужасу… мы увидели перед собой некую Фигуру!». Она не проскользнула в какую-то из двух дверей, ведущих в дом. Она просто возникла в их комнате, и ни Квадрат, ни его жена не могли понять, каким образом это произошло. Загадочный посетитель быстро начал преображаться, превращаясь из очень маленького кружка в большой. Жена Квадрата приходит в ужас, заявляет, что ей пора спать, и быстренько выскальзывает из комнаты. Мистер Квадрат остается с незнакомцем наедине. С должной любезностью он осведомляется, откуда изволил прибыть достойнейший посетитель. Тот отвечает, что явился из Третьего Измерения: «Оно наверху, а также внизу».

Наш Квадрат смущен. Вероятно, говорит он своему гостю, тот имел в виду, что пришел с севера или с юга, а может быть, слева или справа. Но гость непреклонен: «Я ничего такого не имел в виду. Я имею в виду направление, в котором вы не можете посмотреть».

Бедный мистер Квадрат думает, что гость пытается таким образом пошутить, но тот непреклонен: «Послушайте, сэр. Вы живете на Плоскости. То, что вы именуете Флатландией, являет собой огромную ровную поверхность… на которой суетитесь вы и ваши соотечественники, не поднимаясь вверх и не падая вниз».

Чтобы доказать это, посетитель заявляет, что намерен сейчас же пройти сквозь Флатландию, поднимаясь вверх, и затем воспарить над нею. Квадрат с изумлением наблюдает, как гость, которого он видит как круг, стремительно уменьшается в размерах, и наконец остается лишь крошечная точка:

Отбытие и прибытие Шара

Затем процесс идет вспять. Мы-то понимаем, что гость – сфера, которая прошла сквозь поверхность Флатландии снизу вверх и затем обратно. Но мистер Квадрат сумел увидеть лишь череду сечений. Он озадачен. Его не удивило, когда жители одномерной Лайнландии поразились внезапному появлению среди них нежданной линии. Ведь они не знают, что на самом деле существуют в более обширном мире – в двумерной Флатландии. Но мистер А. Квадрат убежден, что двумя измерениями все и ограничивается, и даже не представляет, что и сам существует в пространстве более обширном – трехмерном.

Гость понимает, что должен продемонстрировать что-то еще. Мистер Квадрат держит свои бухгалтерские книги у себя в кабинете (см. схему). Странный посетитель просит хозяина запереть дверь в эту комнату. Затем он сообщает, что поднимается вверх, в третье измерение, которое существует «над» Флатландией невидимо для ее обитателей. Оттуда он спустится в запертое помещение (которое, разумеется, не имеет крыши, поскольку в двухмерном мире такой штуки вообще не существует) и возьмет оттуда эти книги с финансовыми выкладками.

Мистер Квадрат ему не верит. Да, в своем собственном сне о Лайнландии он сумел брать там предметы, которые из-за этого казались презренным лайнландцам внезапно и необъяснимо исчезающими. Но это благодаря тому, что он свободно двигался вокруг них в замечательной двухмерной Флатландии, а они зажаты в ограниченном одномерном пространстве. Здесь же, уверен он, ничего такого случиться не может, ибо за пределами Флатландии ничего нет! Гость уменьшается в размерах, а затем вовсе исчезает. Мистер Квадрат принимается действовать:

Я кинулся к кабинету и отодвинул дверцу. Одна из бухгалтерских табличек исчезла. С издевательским смехом Незнакомец возник в другом углу комнаты, и одновременно на полу появилась моя табличка. Я подобрал ее. Никаких сомнений – это была та моя исчезнувшая табличка. Я в ужасе застонал. Быть может, я лишился рассудка?

В этот момент Квадрат наконец готов осознать истину. Странный посетитель объясняет:

– То, что вы зовете Пространством, на самом деле всего лишь огромная Плоскость. Это я нахожусь в [истинном] Пространстве, взирая сверху вниз на внутренние части предметов, у которых вы видите лишь внешние части. Вы сами можете покинуть Плоскость. Легкое движение вверх или вниз позволит вам увидеть все то, что вижу я.

И незнакомец тотчас же поднимает его «вверх».

«Невыразимый ужас охватил меня, – вспоминает мистер Квадрат. – Наступила тьма. Потом у меня возникло головокружительное, тошнотворное ощущение».

Шар велит ему открыть глаза и попытаться смотреть не отрываясь. А когда Квадрату это удается…

Я взглянул [вниз] – и узрел новый мир!.. Мой родной город, с внутренним устройством всякого дома, со всеми их обитателями, лежал, открытый моему взору, словно картинка-миниатюра.

Наконец он видит, что весь мир, который он прежде знал, целиком состоит из маленьких геометрических фигур, скользящих в разные стороны по поверхности плоскости. Живя там, внизу, он этого не осознавал: вся эта картина приобрела смысл, лишь когда он поднялся в более «высокое» измерение. Таков общий принцип: то, что кажется странным обитателю мира с неким количеством измерений, делается совершенно осмысленным и понятным, если этот мир удается представить с точки зрения мира, где измерений на единицу больше. Жители королевства прямой линии не могли понять, как лайнландцы (движимые Квадратом) внезапно исчезают и затем внезапно появляются на новых местах, но все это имело простой и понятный смысл при наблюдении с точки зрения Флатландии. Точно так же и с приключениями А. Квадрата, в которые его вовлек трехмерный посетитель. Волшебное исчезновение предмета из запертой комнаты легко объясняется, если осознать, что существуешь не только во Флат-ландии, к которой ты привык и которую всегда можешь видеть, но и в куда более обширной Сферландии, которую никогда не мог себе и вообразить.

Однако, вернувшись домой, Квадрат сталкивается с тем, что никто из родных или знакомых не верит его рассказам о том, что ему, Квадрату, довелось увидеть. С течением времени он и сам с тревогой осознает, что понемногу забывает свое приключение, ставшее для него откровением:

Примерно через 11 месяцев после возвращения из Страны Пространства я попытался увидеть Куб, закрыв глаза, но у меня ничего не получилось. И хотя затем я все-таки в этом преуспел, я до конца не уверен, что в точности понял оригинал (этой уверенности мне с тех пор так и не удалось обрести), что еще больше усилило мою меланхолию.

История мистера Квадрата заканчивается печально. Его приводят в Высший Совет, где он обнаруживает: жрецы Флатландии отлично знают, что существуют в мире всего двух измерений. Но поскольку они не желают, чтобы весть об этом широко распространялась, и, кроме того, не считают, что мистеру Квадрату можно доверять, нашего отважного героя сажают в тюрьму.

«С тех пор прошло семь лет, а я по-прежнему в заточении», – пишет он на последней странице книги. Он лишь надеется, что «эти мемуары, быть может, каким-то неведомым мне образом станут доступны человечеству… и, быть может, позволят вырастить породу бунтарей, которые откажутся вечно томиться в ограниченном количестве Измерений».

* * *

Конечно же, здесь прослеживается аналогия с нашим собственным миром. Эбботту хотелось, чтобы англичане задумались о привилегиях правящего класса, которые принимаются как должное, а потому часто кажутся почти невидимыми. Отрезки, живущие в Лайнландии, не способны увидеть, что вокруг них существует более обширный мир – двумерный. Квадраты, пятиугольники и треугольники Флатландии не способны увидеть, что и вокруг них существует более обширный мир – трехмерный.

Вот почему читателям не следует расстраиваться из-за того, что они не в силах вообразить себе искривленное пространство. Это не может никто, будь вы даже новый Эйнштейн. На самом деле Эбботт просто хотел показать: даже величайшие ученые могут страдать от такой же зашоренности, как и население Флатландии. Поскольку Эбботт был к тому же и весьма ревностным христианином, он не имел ничего против того, чтобы читатели отыскали в его иносказаниях и религиозные параллели. То, как «в начале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог» (Иоанн 1:1); чудеса Христа; его Вознесение, – все это может показаться невозможным, если мы ограничены трехмерным пространством.

Как раз примерно в то время, когда вышла «Флатландия», кое-какие немногочисленные математические рассуждения о различных геометриях уже проникли в общественное сознание и культуру. Так, в рассказах о Шерлоке Холмсе преступный профессор Мориарти, при всей своей низости и подлости, обладает ученой степенью по математике и, вероятно, слыхал о неевклидовой геометрии. В «Братьях Карамазовых» Иван так пытается объяснить простодушному брату Алеше проблему зла:

Я смиренно сознаюсь, что у меня нет никаких способностей разрешать такие вопросы, у меня ум эвклидовский, земной, а потому где нам решать о том, что не от мира сего. Да и тебе советую об этом никогда не думать, друг Алеша, а пуще всего насчет Бога: есть ли он или нет? Всё это вопросы совершенно несвойственные уму, созданному с понятием лишь о трех измерениях [4] .

Однако для большинства физиков того времени вопрос о реальном существовании этих «других геометрий» казался лишенным всякого смысла. Иван Карамазов – персонаж Достоевского. Профессора Мориарти никогда не существовало. Ученые могли преспокойно продолжать свою работу, не смущаясь видениями, которые так встревожили А. Квадрата, некогда – обыкновенного обывателя-буржуа, вполне довольного жизнью.

Но тайный мир, тот, что сумели увидеть эти персонажи, как раз и требовался Эйнштейну, дабы решить проблемы, над которыми он бился у себя в патентном бюро после того как наконец оправился от переутомления, вызванного трудами, породившими в конечном счете его знаменитую формулу E = mc².

 

Глава 5

Первый проблеск решения

Год 1907. Прошло уже два года с тех пор, как Эйнштейн опубликовал свою серию статей – два года с тех пор, как он объединил царства массы и энергии, показав, что их можно воспринимать как единую категорию взаимосвязанных «Вещей», при необходимости трансформирующихся в строгом соответствии с его уравнением E = mc².

Да, Эйнштейн предложил очень впечатляющие теории, способные объяснить многое, но оставался открытым вопрос: почему единство Вселенной не простирается еще дальше? К 1907 году на этот вопрос ученым так и не удалось получить ответа. Все эти Вещи, наделенные массой и энергией, существуют в окружающем их царстве Пустого Пространства. Зачем бы Богу (или еще каким-то силам, обустроившим Вселенную) решить: пускай будут две совершенно не связанные между собой категории – Вещи и Пустое Пространство? Если энергия и масса взаимосвязаны, тогда, может быть, Вещи и Пространство тоже взаимосвязаны?

Эйнштейну (в чьем сознании еще оставались пережитки религии, где одно-единственное Божество сотворило все на свете) такое разделение казалось бессмысленным, а потому он вернулся к своим изысканиям.

У себя в патентном бюро он приступил в 1907 году к новой стадии работы – над тем, что позже будет названо общей теорией относительности, тогда как более узкие исследования, результаты которых он опубликовал в сентябре и ноябре 1905-го, касались специальной теории относительности и некоторых ее следствий.

Эти более широкие исследования Эйнштейна произведут переворот в физике, и их влияние мы даже сейчас не можем полностью осмыслить. Изыскания этого периода выведут его на творческие высоты, намного превосходящие даже его работы над E = mc², но они же в конечном счете приведут к его падению.

* * *

Гений редко действует напрямую. Сидя в бюро, Эйнштейн любил поразмышлять, закрыв глаза и изгнав из сознания окружающие звуки – шуршание перьев в конторе, постоянное цыканье герра Галлера, патрулирующего столы конторских служащих. Но в 1907 году он, размышляя подобным образом, однажды оставил глаза открытыми. И либо увидел, как рабочие взбираются по приставной лестнице на край близлежащей крыши, либо представил себе их на этой крыше. Произошло, должно быть, какое-то непонятное замыкание нейронных связей, внезапно породившее, как он сам позже выразился, «самую счастливую мысль в моей жизни».

Он задумался о падении с крыши дома. Если дом очень высокий, то после того, как вы сорветесь с кровли, ни вы сами, ни ваши собратья по падению не смогут определить, падаете вы или нет, – если не смотреть на окружающее и не обращать внимание на воздушные потоки, которые вы ощущаете. Если спрыгнуть с крыши вместе с такими же безрассудными смельчаками, держась за руки, ваши спутники останутся в том же положении, они будут казаться вам такими же «стационарными», как и вы сами. Вы будете ощущать себя невесомым, и они тоже.

Такова будет точка зрения падающих. Но если кто-нибудь из стоящих на земле поднимет голову, он увидит, как вы стремительно несетесь вниз. Более того, сам он, разумеется, не будет находиться в невесомости. Вес этого наблюдателя составит ровно столько же, сколько он составлял за мгновение до того, как вы соскользнули с крыши.

Но почему (спросил себя Эйнштейн) этот наблюдатель будет ощущать силу тяжести, а вы вдруг перестанете ее чувствовать?

Ведь гравитация вокруг вас не исчезает, когда вы начинаете падение с крыши.

Должен существовать способ разобраться в этом получше. И тут весьма полезна «Флатландия» Эбботта. Многие из ее персонажей пребывают в мире, где больше измерений, нежели они способны уловить. А значит, в привычном им мире с меньшим количеством измерений существуют некие направляющие «кривые», которые объясняют события, кажущиеся жителям этого мира загадочными. Сравним бедных обитателей одномерной Лайнландии с крошечными поездами на чрезвычайно узком железнодорожном полотне. Даже самые блистательные лайнландские умы не сумели бы понять, как после долгого путешествия путник оказывается в том же месте, откуда он начал странствие. Но это будет вполне понятно для наблюдателя из мира с более высоким количеством измерений, например, для того же мистера А. Квадрата: он отлично видит, что железная дорога, на которой обитают лайнланд-цы, в двухмерном пространстве искривляется, образуя круг. «Все мы, – пишет Эбботт во введении к «Флатландии», – склонны к одним и тем же ошибкам, все мы – рабы предрассудков, свойственных нашим Измерениям».

Отсюда следует недвусмысленный вывод. Если объекты движутся сквозь «более высокие» измерения, их движением можно управлять способами, непостижимыми для них самих. Тут, на Земле, в нашей трехмерной Вселенной, мы думаем, будто невидимая сила тяготения исходит вверх из центра нашей планеты и тянет нас вниз. Но, может быть, на самом деле, падая, мы скользим вдоль какого-то искривленного пространственного пути? Эту кривую мы не способны воспринять непосредственно, однако математический анализ, быть может, ее выявит. Тогда удалось бы обнаружить поистине чудесную связь между Вещами и Пространством, своего рода выверт или канал, существующий в Пространстве: вдоль него-то и скользят Вещи, когда они движутся.

Даже великий Ньютон никогда не был до конца уверен в том, что понимает, как работает гравитация. Если Эйнштейн сумеет придумать собственные теории насчет невидимых каналов в Пространстве, управляющих каждым нашим движением (в том числе и нашими кувыркающимися падениями под действием гравитации), он превзойдет самого Ньютона!

Сказочная перспектива. В большой обзорной статье 1907 года он начал развивать свои идеи 1905 года, касающиеся специальной теории относительности, с тем, чтобы включить в эту теорию некоторые новые мысли о гравитации. Впрочем, Эйнштейну пришлось прерваться, не успев как следует развить свои концепции. Выяснилось, что в патентном бюро совершенно невозможно заниматься наукой, даже несмотря на то, что Эйнштейну не требовалось полной тишины для того, чтобы сосредоточиться. Майя замечала, что, бывало, развлекаясь в шумной компании, брат порой «ретировался на диван, хватал перо и бумагу, рискованно пристраивал чернильницу на подлокотнике и погружался … в какую-нибудь очередную задачу». Когда Альберту было уже двадцать с лишним, один из гостей молодых супругов видел (и затем описал), как Эйнштейн сидел в большом кресле, качая своего младенца на левой руке, а правой записывая уравнения на подвернувшейся плоской поверхности, при этом не давая сигаре погаснуть благодаря энергичным попыхиваниям прямо над головой ребенка, чему ничуть не мешали ни его выкладки, ни гость.

Но поиск связи между Пространством и Вещами требовал времени и сил. Работы урывками, в эти случайные вечерние часы, здесь уже не хватало. Иногда на службе Альберту все-таки удавалось укрыться от бдительного взора суперинтенданта Галлера, и он тайком открывал ящик стола, чтобы извлечь бумаги из своего «отделения теоретической физики». Но Галлер все строже приглядывал за своими клерками, и Эйнштейну слишком часто приходилось закрывать заветный ящик, не успев сделать что-нибудь существенное. Нужно было искать себе более подходящее место работы. Была и еще одна причина, более личного свойства, уйти из патентного бюро.

Хотя визит фон Лауэ (как мы помним, это случилось в 1907 году) формально не поспособствовал карьере Альберта, его слава как ученого с тех пор неуклонно росла, неуклонно увеличивалось и количество визитеров. Эти посетители уже не походили на друзей молодых супругов, которыми они обзавелись в первые годы после свадьбы, друзей, с которыми можно вместе погулять или поужинать, не говоря уж о таких, как Гроссман, их однокурсник по Политехникуму, с которым их связывали общие студенческие воспоминания. Эти новые посетители хотели общаться с Эйнштейном – и только с ним одним. Милева их не интересовала.

А ведь в студенческие годы ее воспринимали как невероятно умную и образованную женщину! Теперь же она просто госпожа Эйнштейн. Конечно, гости мужа были с ней вежливы, когда она подавала пиво или чай, но затем на нее уже никто не обращал внимания.

Милева терпела такое положение дел с большим трудом. В математике она уступала Гроссману, но в университете отлично училась, и ей вполне по плечу были интегральное и дифференциальное исчисление, статистическая механика и другие весьма сложные вещи. В студенческие годы они с Эйнштейном мечтали, как будут работать вместе. И даже в 1905 году она «снова и снова перепроверяла» выкладки в самых важных его статьях – он знал, что она блестяще умеет находить математические ошибки, и полностью доверял ей в этом смысле. Закончив статью, они отмечали это в каком-нибудь заведении – не как степенные бюргеры, а как восторженные студенты (о чем свидетельствует их открытка с рассказом о падении под стол после изрядных возлияний).

Вероятно, ее задевало и то, что другая супружеская научная команда, парижане Пьер и Мария Кюри, прекрасно работали вместе и только что получили Нобелевскую премию: Милеве эту мечту пришлось оставить, ведь у нее был сын, требовавший столько внимания… Однако она все-таки старалась не унывать. Подруге она писала: «При такой славе у него остается мало времени на жену… Ничего не поделаешь!»

И в любом случае им не помешали бы дополнительные деньги на уход за ребенком: они высвободили бы время для работы, которого так не хватало и Эйнштейну, и Милеве. В конце концов Эйнштейн смирил гордыню и снова вышел на связь с Бернским университетом. Как мы уже знаем, когда-то там отвергли его первое заявление, где он просил о месте преподавателя: поданные им статьи о специальной теории относительности не удовлетворяли требованиям университетского руководства. Теперь же он, все-таки вняв условиям университета, представил диссертацию, оформленную достаточно традиционно, и ему позволили читать лекции низшего уровня. Жалованья за них не полагалось, он мог рассчитывать лишь на добровольные пожертвования студентов, которые будут посещать эти занятия, так что Эйнштейну пришлось параллельно продолжать работу в патентном бюро. Но все равно это была какая-то новая жизнь…

Он начал читать лекции весной 1908 года. Его время было по вторникам и субботам, в безнадежно ранний час – 7:00. Когда казалось, что никто не придет его слушать, спасали верный Мишель Бессо (и еще два его друга из патентного бюро). По завершении лекции они наскоро пили кофе и спешили вниз по холму – на работу в бюро.

Во время зимнего семестра к ним присоединился настоящий студент, что очень воодушевило Альберта. Когда же этот слушатель перестал появляться в аудитории, ему на смену пришла Майя, сестра Эйнштейна – она начала посещать лекции брата, чтобы университетское начальство не отменило его курс. Ясное дело, Майя не понимала ни слова из того, что он говорил. Конечно же, Эйнштейн не брал деньги с Бессо и сестры, а потому финансовая ситуация в его семействе оставалась непростой. «Неужели кому-то не ясно, что мой муж урабатывается до полусмерти?» – вопрошала его верная жена, когда подруга заметила ей, что им следовало бы нанять служанку, чтобы у Милевы было побольше свободного времени.

Впрочем, вскоре они узнали, что в Цюрихском университете, то есть всего в 60 милях, может появиться платное местечко. Однако требовалось, чтобы кто-нибудь из цюрихских профессоров приехал послушать лекцию Эйнштейна. А это вызывало определенное беспокойство. Эйнштейн сам всегда признавался, что «из-за скверной памяти» иногда ему лекция удается, а иногда – нет, и никогда нельзя угадать заранее, каким будет его очередное выступление. И вот решающий день настал. Эйнштейн вернулся домой, и Милева спросила его, как все прошло. Ответ звучал неутешительно. «Этот тип в аудитории действовал мне на нервы, – признался Альберт. – Я прочел лекцию отнюдь не блестяще».

Однако в конце концов Цюрих уступил – главным образом потому, что все большее число европейских ученых признавало ценность Эйнштейновых работ. Более того, когда местный, цюрихский, кандидат на место преподавателя физики узнал, что факультет все-таки может отклонить заявку Эйнштейна, этот претендент (Фридрих Адлер, его старый знакомец еще по Политехникуму) проявил себя весьма достойно и снял свою кандидатуру. «Если имеется возможность заполучить для нашего университета такого человека, как Эйнштейн, нелепо вместо него назначать меня», – заявил он.

Так что в 1909 году, после семи лет патентного рабства Эйнштейн наконец-то покинул царство герра Галлера и получил свою первую по-настоящему научную должность в университете. Кстати, герр Галлер, явно равнодушный к растущей славе Эйнштейна, все-таки повысил его – в соответствии с бюрократическими законами продвижения по службе – до почтенной должности технического специалиста второго класса. Впрочем, перед уходом Эйнштейна из бюро Галлер намекнул ему (вероятно, в надежде удержать ценного сотрудника), что Альберту светит и возможность подняться до сияющих высот технического специалиста первого класса!

Покинув патентное бюро, Эйнштейн наконец-то обрел возможность продолжать свои исследования – выяснить, действительно ли самые глубинные составляющие Вселенной связаны какими-то путями или кривыми, о которых никто до сих пор и не догадывался.

 

Глава 6

Время обдумывать

Итак, в 1909 году Эйнштейн переходит из патентного бюро в Цюрихский университет. Альберту 30 лет, Милеве – 34.

Берн, при всей своей привлекательности, был глубоко провинциальным, оторванным от большой жизни захолустьем. А вот Цюрих – настоящий город. Там до сих пор живут многие их друзья по Политехникуму. Сам этот факт как-то обнадеживает супругов.

Переезд в Цюрих взбодрил Эйнштейна и его жену. Какое-то время их жизнь протекала так же бурно, как и в первые годы после женитьбы. Они познакомились с Карлом Юнгом, что особенно понравилось Милеве, поскольку ее первой областью научных интересов, еще до физики, была медицина. Но когда Юнг пригласил Эйнштейнов на ужин, он почти не обращал внимания на Милеву и сосредоточился на Эйнштейне, пытаясь убедить его в своих психологических идеях. Альберту это не доставило никакого удовольствия, и больше они к Юнгу не ходили.

Удачнее сложились отношения с Генрихом Зангером, университетским специалистом по медицинской криминалистике, весьма изобретательным человеком, одним из отцов-основателей медицины экстренной помощи. Широта интересов Зангера произвела на Эйнштейна большое впечатление. Повезло Эйнштейнам и с жильем – они поселись в том же многоквартирном доме, что и Адлеры: совсем недавно Фридрих Адлер заступился за Эйнштейна перед университетской администрацией, теперь же он не преминул отметить, что в квартире молодой четы всегда теплая, легкая атмосфера. «Они живут над нами, и мы с ними [с Эйнштейнами] в очень хороших отношениях… – писал Фридрих отцу. – У них настоящий богемный дом».

Эйнштейн одевался не так, как другие факультетские преподаватели, и выглядел иначе: слишком короткие брюки, слишком взлохмаченные волосы. Но и ему, и Милеве нравилось, что они не похожи на обычную буржуазную семью. Жалованье Альберта в Цюрихском университете оказалось побольше, чем в патентном бюро, и супругам совсем не хотелось, чтобы Эйнштейна выгнали из-за того, что он плохо читает лекции. Впрочем, он готовился к своим лекциям гораздо тщательнее, чем в Берне. Теперь он уже не во всем доверял своей скверной памяти: по воспоминаниям одного из студентов, доктор Эйнштейн приносил с собой «клочок бумаги размером с визитную карточку, где заранее записывал пункты, которые намеревался изложить».

Однако важнее было то, что Эйнштейн относился к своим студентам очень благожелательно. В определенных кругах Европы накануне Первой мировой войны поддерживались очень строгие иерархические взаимоотношения, и профессора отнюдь не поощряли вопросы, особенно от «простых студентов». Эйнштейн же всегда с презрением отзывался о тех, кто ведет себя надменно и смотрит на всех свысока, полагая, что им это позволяет общественное положение. В Цюрихе он призывал студентов прерывать его в любой момент, когда им захочется что-то спросить. Частенько после лекции он приглашал их в кафе, дабы продолжить начатое обсуждение или просто ближе познакомиться. Часто он приводил их и к себе домой, чтобы рассказать о своих последних результатах. Студентам все это очень нравилось. Следует отметить, что Эйнштейн неизменно боролся с травлей и унижениями в студенческой среде. Несколько лет спустя одна его студентка вспоминала, как она волновалась перед выступлением на семинаре. Эйнштейн, сидевший в аудитории, ободряюще кивнул ей, как бы говоря: «Давай, у тебя все получится». А когда ее сокурсник попытался заработать баллы, высмеяв ее доклад, Эйнштейн остановил его, бросив: «Умно, но неверно», после чего попросил девушку продолжать.

Новая цюрихская квартира Эйнштейнов оказалась побольше бернской, и благодаря расширившемуся пространству и вновь вспыхнувшей страсти у них вскоре родился второй сын, которого назвали Эдуардом. Один из студентов, захаживавших к ним, вспоминал: когда два мальчика поднимали шум, мешавший Эйнштейну сосредоточиться, молодой профессор улыбался, брал в руки скрипку, это безотказное отцовское оружие, и успокаивал детей, наигрывая их любимые мелодии. Они с Милевой любовно называли своих сыновей die Bärchen – «медвежата».

В 1911 году Эйнштейну подвернулась более выгодная работа, в пражском Немецком университете, так что семейство снова переехало. Выросший заработок Альберта позволил им поселиться в огромной квартире (их первом жилище с электрическим освещением). А еще здесь, в Праге, в этом Немецком университете, у него появилось больше времени для размышлений.

Прага в чем-то стала для Эйнштейна городом-передышкой, но для славянки Милевы, говорившей по-немецки, город оказался не столь приятен: между пражскими немцами и пражскими чехами существовали весьма натянутые отношения. Чешский национализм набирал силу, но немецкое меньшинство сохраняло контроль над многими высшими постами. Чехи, отлично владевшие обоими языками, часто отказывались говорить по-немецки, чтобы смутить таких, как Милева, то есть тех, кто дерзал в их городе отправиться за покупками, не владея чешским. Немецкоговорящие жители, что выглядело еще более зловеще, стали открыто третировать всех славян, а в эту категорию, разумеется, входила и Милева. Само существование в Праге какого-то «Немецкого университета» лишь подливало масла в огонь, поскольку его создали, когда от исходного учебного заведения отделился «Чешский университет», и теперь (хотя Эйнштейн принципиально разрешил студентам-чехам посещать свои лекции) большинство профессоров даже отказывались разговаривать с кем-либо из конкурирующего университета. В городе имелось небольшое сообщество образованных евреев, пытавшихся сохранить нейтралитет. Эйнштейн посещал один из литературных салонов, где беседовал на философские темы и музицировал. Там он однажды встретил Франца Кафку, хотя Кафка, судя по всему, был слишком застенчив, чтобы сказать что-нибудь этому непринужденному, уже весьма уважаемому иностранцу. Можно лишь догадываться, о чем они могли бы поговорить.

* * *

Может быть, в Праге супругам жилось и не очень легко, но, по крайней мере, в этом городе Эйнштейн мог продолжить и расширить свои мысленные эксперименты. У него уже имелись кое-какие идеи о том, что само пространство каким-то образом искривлено; это объяснило бы представления Альберта о гравитации, но пока он не мог уяснить себе все необходимые детали. Кроме того, он полагал, что из-за таких искривлений свет отдаленных звезд будет отклоняться, пролетая мимо Солнца. Но и детали этого процесса оставались пока не очень-то ясны.

Как ни странно, помог ему жанр приключенческих романов, где героический первопроходец напивается или накачивается наркотиками, а потом просыпается и никак не может сообразить, где он, между тем как время поджимает и ему угрожает смертельная опасность. Эйнштейн использовал этот образ. Допустим, некто очнулся в закрытой комнате без окон. Ему ввели какой-то наркотик, и он совершенно не помнит, как сюда попал. Он не чувствует силы тяжести, он просто парит в этой комнатке.

Сумеет ли он каким-то способом определить, где находится? Есть ли такой метод?

Отважный путешественник начинает размышлять. Может быть, он где-то в космосе, за пределами Солнечной системы, вдали он всех крупных источников гравитации вроде нашего Солнца или даже Юпитера (куда более скромного по размерам). Но есть и другая возможность – что он попросту внутри лифта, какие сооружают в этих новомодных американских небоскребах. Какой-то подлый злодей перерезал трос, и вот бедняга падает в этой кабине с самого верха лифтовой шахты. Но если помещение совершенно замкнутое и если он в нем свободно плавает, то узник не сможет определить, какая из этих двух версий справедлива. Вспомним рабочих, которых Эйнштейн представил себе сорвавшимися с бернской крыши. Пока они падают (если вообразить, что они не могут смотреть по сторонам и ощущать движение воздуха), они знают лишь то, что пребывают как бы в невесомости. Но они не способны определить, на каком расстоянии от поверхности земли в данный момент находятся – нескольких миль или всего нескольких дюймов.

Теперь же Эйнштейн понял: все-таки есть способ, который позволит нашему отважному герою понять, где он, при этом не выглядывая из своей замкнутой комнатки. Ему потребуются лишь два яблока. Нужно взять по одному яблоку в каждую руку, развести руки в стороны и затем уронить плоды.

Если оба яблока будут спокойно парить в воздухе, герой поймет, что находится где-то очень далеко от Земли, в бескрайних просторах космоса, и поблизости нет никаких сколько-нибудь крупных небесных тел (в том числе планет, изрытых метеоритами). У него масса времени на то, чтобы соорудить двигатель и добраться до безопасных мест.

А вот если после того, как он разожмет пальцы, яблоки не повиснут неподвижно, а начнут медленно, но неуклонно скользить по направлению к нему (и если он знает, что это происходит не из-за воздушных потоков или его собственного взволнованного дыхания), тогда он волей-неволей должен заключить, что дела его плохи. Лишь одна вещь способна сделать так, чтобы два яблока, которые вначале двигались более или менее параллельно узнику, стали загадочно и зловеще приближаться к нему. Эта вещь – центральный источник гравитации, находящийся где-то внизу. К нему-то и стремится каждое яблоко, исходя из своей собственной стартовой точки:

Эффект будет заметнее, если представить себе несчастного над Землей:

Следует неутешительный, но недвусмысленный вывод: когда такой эффект происходит в миниатюрных масштабах, герой явно находится внутри свободно падающего лифта. И в любой момент он вместе с яблоками и со всей кабиной может весьма болезненно столкнуться с поверхностью земли. Это неизбежно.

Наблюдение за движением яблок – оригинальный способ определить, находится путешественник близ крупного гравитационного источника вроде нашей планеты или же он где-то в далеком космосе. Но тут есть своя загвоздка. Находясь в свободном парении, герой вообще не ощущает действия какой-либо силы тяготения. Однако нечто заставляет столь же свободно парящие яблоки двигаться к нему. Но если он не ощущает действия какой-либо силы, то логично предположить, что и яблоки ее не «ощущают».

Каким образом пустое пространство внутри воображаемого лифта вынуждает объекты вроде свободно парящих яблок сближаться друг с другом, хотя наблюдателю, который заключен с ними в одну кабину, они кажутся просто висящими в воздухе?

Сражаясь с этой проблемой, Эйнштейн многое понял о собственном мыслительном процессе. Мыслителей часто делят на «гольфистов» и «теннисистов». Гольфист действует один, а теннисисту нужен партнер. В этом смысле Ньютона можно отнести к гольфистам, а Уотсона с Криком (а также, например, многих композиторов и поэтов-песенников) – к теннисистам. Эйнштейн уже долго был гольфистом. Он мог бы еще чуть-чуть продвинуться по пути решения этой проблемы, работая в одиночку, но чтобы сделать существенный рывок, ему потребовался коллега…

К кому же обратиться? Милева больше не могла ему помочь: хотя ей удавалось проверять некоторые выкладки в его ранних работах (за время их учебы в цюрихском Политехникуме она неплохо освоила математику и физику), нынешние проблемы лежали далеко за пределами того, что они когда-то выучили в Цюрихе. Бессо не годился по той же причине. Он, по выражению Эйнштейна, являл собой «лучшего собеседника в Европе для обкатки научных идей», однако его недостаточная амбициозность и чересчур эксцентричное отношение к серьезным исследованиям означали, что и он недостаточно сведущ для того, чтобы помочь (и недостаточно упорен, чтобы узнать нужные вещи).

А вот Марсель Гроссман, эйнштейновский друг еще со студенческих времен, когда-то одалживавший ему конспекты лекций, тут идеально подошел бы. Он бы сумел помочь Альберту продвинуться по этому долгому и медленному пути, который в конце концов приведет его к общей теории относительности. После окончания цюрихского Политехникума Гроссман, некоторое время поработав учителем старших классов, пошел в аспирантуру, где изучал высшую математику, и с тех пор не оставлял научную работу. В конце концов он стал профессором математики в своей альма-матер, недавно произведенной в ранг настоящего университета (и получившей гордое название Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETHZ) – Швейцарская высшая техническая школа в Цюрихе). За десяток лет, протекших после окончания Политехникума, Эйнштейн и Гроссман пересекались несколько раз (припомним, как Гроссман добывал приятелю работу в Бернском патентном бюро или по мере сил помогал с прошениями о месте учителя старших классов, которые постоянно отклоняли), но вообще они успели за это время как-то отдалиться друг от друга. Однако Эйнштейн по-прежнему относился к его талантам с огромным уважением. Если бы в Швейцарии удалось подыскать приличное место, Эйнштейн только выиграл бы от соседства с другом.

Для отъезда из Праги имелся и еще один мотив – опять-таки, личного свойства. Расставание с цюрихскими друзьями не в лучшую сторону сказалось на браке Альберта и Милевы. Прохладное отношение со стороны пражских чехов и пражских немцев также не способствовало приятной жизни. И Альберт, и Милева чувствовали растущее отчуждение. Когда в Брюсселе затеяли конференцию, где планировалось собрать большинство ведущих физиков тогдашней Европы, Эйнштейн не взял с собой Милеву, хотя там она оказалась бы в обществе великих умов, которыми так восхищалась: из Манчестера приезжал Резерфорд, из Берлина – Планк, не говоря уж о блистательной женщине-физике, которой сама она так и не стала (у нее просто не было такой возможности), – о парижанке Марии Кюри. Во время конференции Милева писала ему (паровые почтовые экспрессы стремительно развозили корреспонденцию по всему континенту): «Я бы с огромной радостью чуть-чуть послушала всех этих замечательных людей, посмотрела бы на них. Тебя так давно не было… Сумеешь ли ты меня узнать, когда мы встретимся?»

Может быть, возвращение в Цюрих воскресит былую пылкость чувств? Конечно, Милева очень обрадовалась, когда Эйнштейн все-таки добыл себе место на одном из факультетов ETHZ, заведения, которое совсем недавно не желало иметь с ним ничего общего. Семейство собрало вещи и в 1912 году снова перебралось в Швейцарию.

Вскоре после того как они добрались до Цюриха, Эйнштейн ворвался в кабинет своего друга и провозгласил:

– Grossmann, Du musst mir helfen, sonst werd' ich verrückt!

Гроссман только рад был внять этому призыву. К тому же теперь Эйнштейн получил работу в ETHZ (бывшем Политехникуме), и его офис – совсем рядом с офисом его давнего друга и покровителя. Теперь они официально стали коллегами.

 

Глава 7

Затачивая инструменты

Первым делом Гроссману предстояло помочь Эйнштейну наверстать отставание по части математики: в студенческие времена тот пропустил слишком много занятий. Если в пустом пространстве имеются какие-то кривые, понадобится метод их четкого и недвусмысленного описания. Эйнштейн поразился, когда Гроссман (этот человек, похоже, знал все!) продемонстрировал ему, сколько соответствующих инструментов уже разработано.

Принцип работы этих математических инструментов основывался на том, что давно осознали картографы, бороздившие планету, измеряя долготы и широты. Когда топографы и геодезисты XVIII века делали промеры между деревянными вехами, разделенными десятками миль, то (даже если земля между ними казалась просто пустынной равниной, сплошь засыпанной снегом и совершенно плоской) по угловым параметрам они могли установить, насколько в действительности искривлена поверхность между этими пунктами.

На плоской равнине любые огромные прямоугольники из таких геодезических вех обладали бы действительно прямыми углами – ровно в 90° каждый. А вот на гораздо более искривленной поверхности такие прямоугольники «вспухали» бы, так что их углы превышали бы 90°.

Поверхность Земли, чья сравнительно незначительная кривизна не позволяет путешественникам обнаружить эту кривизну невооруженным глазом, способна порождать удивительные эффекты. Вообразим, к примеру, что от Финляндии до Северного полюса простирается совершенно гладкая ледяная равнина. Двух конькобежцев из маленького финского городка расставляют в одной-двух милях друг от друга, а затем по сигналу оба начинают скольжение на север по абсолютно прямым линиям.

Вначале им кажется, что это легко. Из своего опыта катания по плоским замерзшим озерам родных краев они знают, что два конькобежца, начинающие двигаться параллельно, могут, казалось бы, скользить так сколько угодно.

Теперь же, по мере того, как они все больше удаляются от дома, прилежно и неутомимо следуя полученным инструкциям, постоянно сверяясь с компасом и стараясь не отклониться вбок ни на один дюйм, они с удивлением замечают, как что-то «тянет» их друг к другу по мере того, как они все больше приближаются к полюсу, пока на «макушке» планеты они попросту не врежутся друг в друга.

С их точки зрения это необъяснимо. Почему два спортсмена, начавшие свой путь в милях друг от друга и старательно придерживавшиеся параллельных курсов, в конце концов столкнулись? Как такое могло получиться? Но если взглянуть на них с достаточной высоты (скажем, с гигантского воздушного шара, откуда открывается вид на эти две фигурки, упорно скользящие по льду), ответ станет ясен. То, что конькобежцы ощущают как неотвратимое тяготение, влекущее их друг к другу, на самом деле вовсе не проявление какой-то таинственной силы. Наша планета – это, грубо говоря, шар. Поэтому движение по таким вот параллельным прямым линиям, мысленно пролагаемым по поверхности этой сферы, неизбежно приведет к тому, что наши конькобежцы рано или поздно столкнутся.

Именно такое явление Эйнштейн и вообразил себе в рамках своего мысленного эксперимента с таинственно сближающимися яблоками (просто нам кажется, что история с яблоками происходит не на плоскости). Однако в ту пору мало кто верил, что подобные причудливые эффекты и искривленные пути могут существовать (или, по крайней мере, иметь практическое применение) вне поверхности нашей планеты: иными словами, что космическое пространство, которое кажется нам пустым, на самом деле может обладать какой-то скрытой структурой, способной оказывать влияние на движущиеся в нем объекты. Напротив, все полагали, что само пространство, где находятся звезды и планеты, полностью соответствует представлениям Ньютона: это пустынная и довольно скучная штука, темная голая сцена, куда пока не вышли актеры.

Теперь же Гроссман объяснил Эйнштейну, что некоторые математики представляют отрадное исключение в этом хоре единообразия мнений. Еще за несколько десятилетий до того, как Эбботт написал свою сказку о Флатландии, они уже предположили: а не существует ли наша планета в рамках какой-то более обширной геометрии, нежели та, что доступна нашему непосредственному восприятию? Венгерскому офицеру Яношу Бойяи эта идея показалась столь заманчивой, что, перебрав кое-какие ее логические следствия, он (как сам Бойяи писал в 1820 году) почувствовал, что «создал новую вселенную из ничего!». Немецкий математик Карл Фридрих Гаусс, хоть и занимался вполне академической наукой, то и дело обращался к таким идеям на протяжении десятилетий и отмечал, что «теоремы [из области криволинейной геометрии] кажутся парадоксальными, а непосвященным – даже абсурдными, однако взвешенное и неуклонное размышление позволяет обнаружить, что они вовсе не содержат в себе ничего невозможного».

Однако никто не сумел отыскать экспериментальные подтверждения таких возможностей, и эта область науки заглохла. Учась в Кембридже, Эдвин Эбботт слышал отголоски сих тщетных усилий, о них время от времени упоминалось в научной литературе, но большинство физиков не принимало их всерьез. О тех математиках, которые все-таки продолжали рассматривать такие возможности, обычно говорили, что они зря тратят время. Даже Эйнштейн некогда присоединился к такому осмеянию. Еще в 1902 году он писал Милеве: «Гроссман затеял диссертацию на тему, которая связана со всякими плясками вокруг неевклидовой геометрии. Уж не знаю, что это такое». Но теперь, в 1912-м, взгляды Эйнштейна успели перемениться. «Я проникся глубоким уважением к математике!» – признавался он.

* * *

Давно забытые инструменты, которые математики-первопроходцы еще в XIX столетии разработали для изучения геометрии искривленных пространств, теперь могли принести ему неоценимую пользу. Они идеально подходили для той задачи, которую пытались решить Эйнштейн с Гроссманом. Это стало особенно очевидным, когда кто-то из них вспомнил, что математик Бернхард Риман, один из протеже Гаусса, на своей лекции 1854 года (которую посетил и престарелый Гаусс) продемонстрировал, как «существа, обитающие на [любой] поверхности, могут открыть кривизну своего мира и вычислить ее в любой точке». Эта идея, по сути, просто развивала наблюдения, уже сделанные картографами. Если треугольники «вспучиваются», это означает, что поверхность, на которой они существуют, подобна поверхности нашей сферической Земли. Если же треугольники «усыхают», сжимаясь внутрь, это означает, что речь идет о вогнутой поверхности – и все это можно увидеть, не выходя за пределы поверхности. Мистер А. Квадрат, обитающий в двухмерной вселенной, мог бы применить эти операции для того, чтобы выяснить, что он живет на плоской поверхности, еще до того, как зашедший к нему в гости Шар поднял его, чтобы Квадрат увидел свой мир сверху.

Эйнштейн осознал: если тщательно следовать процедурам Гаусса и Римана, мы тоже (измеряя углы на огромных расстояниях) сумеем выяснить, заставляет ли что-нибудь вспухать или сжиматься наше трехмерное пространство. Правда, без соответствующего измерительного оборудования этого не выявить: пространство перед нашими глазами кажется неискривленным. Человек лишен врожденной способности «видеть» более высокие измерения, будь он даже Эйнштейн. Однако при помощи особого рода расчетов мы все-таки можем узнать, есть ли в пространстве какая-то «кривизна», какие-то «кривые».

Основная идея оказалась столь простой и красивой, что позже Эйнштейн легко объяснил ее своему младшему сыну Эдуарду. Представь себе, говорил он, маленькую гусеницу, которая кружит по очень большому стволу дерева. Она не знает и не может знать, что ствол под ней – не плоская, а выпуклая поверхность, и что, ползя, она проделывает в пространстве некую кривую. Лишь мы, глядя на это с некоторого расстояния, способны видеть, что происходит на самом деле. Эйнштейн растолковывал сыну, что проводит столько времени у себя в кабинете, потому что пытается придумать способ, каким гусеница, ползающая по стволу и не покидающая его, могла бы понять, что ее мир на самом деле искривлен.

Эйнштейн по-прежнему много занимался интеллектуальным «гольфом», но Гроссман время от времени оказывал ему большую помощь в качестве партнера по интеллектуальному «теннису». «Сейчас я занимаюсь исключительно проблемой гравитации, – писал Эйнштейн в Мюнхен физику Арнольду Зоммерфельду (некогда относившемуся к нему с подозрением, но теперь полному восхищения). – И я убежден, что с помощью моего здешнего друга-математика сумею преодолеть все трудности».

Гроссман с Эйнштейном оказались хорошим научным тандемом, хотя и любили обыгрывать свои несходства. Гроссман, подмечал Эйнштейн, был «вовсе не таким рассеянным чудаком», как он сам. В те два неполных года, что они вместе провели в ETHZ, Эйнштейн расхаживал в мятой, но удобной одежде, тогда как Гроссман всегда щеголял в безукоризненном костюме, в белоснежной рубашке с высоким воротничком. Когда Эйнштейн, поддразнивая друга, замечал, что предпочитает держаться подальше от математики, ибо она «разбита на бесчисленные специальные области, на каждую из которых может уйти целая жизнь, а ведь наша жизнь так коротка», Гроссман отвечал, что физика до смешного проста и в ней имеется лишь одна полезная идея: до изучения этой науки он, «садясь в кресло и чувствуя остаток тепла того, кто сидел там до меня, всякий раз брезгливо вздрагивал. Теперь это прошло. Физика научила меня, что теплота – вещь совершенно безличная».

От того периода сохранилась, в частности, записная книжка, куда Эйнштейн заносил свои идеи. Это маленький томик в коричневом кожаном переплете, заполненный аккуратными чернильными значками, причем все они чуть наклонены вправо. На первой странице владелец книжки решает всякие забавные задачки: к примеру, рисует схему железнодорожных путей и параллельных вагончиков, которая должна помочь ему решить более сложные проблемы. А потом он углубляется в серьезные расчеты. Уже через несколько страниц появляется молящее «zu umstaendlich» («слишком запутанно»): Эйнштейн чувствует, что застрял, пытаясь перечислить искривления так, чтобы те имели смысл для наблюдателя, глядящего на поверхность с любого направления. В другом месте появляется обнадеживающее «Гроссман»: его друг предложил важнейшую идею, которая очень помогла.

В 1913 году они с Гроссманом представили свои первые находки в совместной статье, остроумно разбитой на две части: Гроссман подписал математическую, а Эйнштейн – физическую. Но Эйнштейн быстро шел дальше. К концу года он договорился о том, что в начале следующего займет престижную должность в Берлине (на полной ставке). Гроссман уже сделал для него все, что мог.

Дальше Альберт двигался один.

* * *

Завершение того, что они начали вдвоем, стало тяжелейшей работой в жизни Эйнштейна. «По сравнению с этой проблемой исходная теория относительности [1905 года] – просто детская игра, – писал он. – Никто из тех, кто не прошел через подобные терзания и обманчивые надежды, не поймет, из чего слагается такой труд».

Коллеги видели, насколько глубоко он погрузился в свои исследования. «Эйнштейн так погряз в гравитации, что глух ко всему остальному», – сообщал Арнольд Зоммерфельд одному из коллег. Шли месяцы. «Никогда в своей жизни я так себя не истязал», – признавался Альберт. Все это время он чувствовал: вот-вот проклюнется нечто гораздо более великое, чем E = mc², нечто словно бы ожидающее, когда его наконец увидят. «Природа показывает нам лишь кончик львиного хвоста, – писал он в Цюрих давнему другу-криминалисту Генриху Зангеру. – Но у меня нет никаких сомнений, что он принадлежит льву, хотя из-за своих колоссальных размеров зверь не может непосредственно явить себя наблюдателю».

Имелось и еще одно затруднение. Переезд в 1912 году из Праги обратно в Цюрих ничем не помог их с Милевой браку. Отчасти причиной стал сексизм эпохи, подталкивавший умную и образованную Милеву к жизни, целиком сосредоточенной на домашних заботах. К тому же, увы, Эйнштейн увлекся своей дальней берлинской родственницей Эльзой Ловенталь, вдовой с двумя взрослыми дочерьми.

Актриса по образованию, эта обладательница прекрасных голубых глаз имела неплохие связи в мире берлинской богемы. Она бойко говорила по-французски, куда лучше Эйнштейна (что, впрочем, не составляло особого труда: один сочувствующий ему француз, с которым он познакомился во время войны, замечал, что Эйнштейн не только калечил язык парижан чрезмерной артикуляцией, но и вечно «подбавлял туда немецкого»). Эльза разделяла пристрастие Эйнштейна к музыке и театру, а еще хохотала, когда он высмеивал ее высокомерных и напыщенных друзей. А поскольку она получила образование в сфере искусства, а не науки, то совершенно не чувствовала себя обделенной, если гости-ученые лишь бегло приветствовали ее, прежде чем обратиться к Эйнштейну.

В 1912 году настал момент, когда Эйнштейн понял: следует прервать эти отношения. Он написал Эльзе письмо о том, что все кончено; его жена поняла: эта женщина – не просто дальняя родственница, а реальная угроза. Но при этом он оставил Эльзе свой обратный адрес, и когда в начале 1913-го она непринужденно написала ему под предлогом того, что ей нужен совет, какое популярное пособие по теории относительности стоит почитать, он не смог противиться искушению, и переписка возобновилась.

Милева пришла в ярость, когда Эйнштейн принял предложение переехать из Цюриха в Берлин, поскольку знала, что там ее муж будет ближе к женщине, угрожающей их браку. Их юные сыновья понятия не имели о происходящем. Когда семья все-таки вновь перевезла все свои пожитки в Берлин весной 1914-го, мальчиков этот громадный современный город поразил. Но для Альберта и Милевы дни упоения переездом, сидения в обнимку на балконе, наслаждения видом Альп остались в каком-то невозможном прошлом. Друзья заметили, какими подозрительными, холодными и обидчивыми они стали. В те их первые берлинские недели Эйнштейн жестко предупредил Милеву, что намерен соблюдать лишь видимость дружелюбия «в случае крайней социальной необходимости», хотя только он один был виноват в грозящем им разрыве.

К июлю 1914-го ситуация обострилась. Милева не могла смириться с тем, что муж столь явно увлечен другой женщиной. Она по-прежнему считала, что их союз можно спасти, но была слишком горда, чтобы оставить все как есть. Эйнштейн попал в западню: в глубине души он полагал, что их брак больше не существует (он даже начал называть дочерей Эльзы своими падчерицами), но хотел общаться с сыновьями, так что на официальном разводе он не настаивал. В конце концов благородный Бессо приехал из Цюриха, чтобы помочь Милеве с мальчиками вернуться в Швейцарию. Эйнштейн согласился высылать ей половину своего жалованья. Повсхлипывав на берлинском вокзале при виде уезжающих детей, он затем подыскал себе квартиру поменьше, где как раз хватало места на тот случай, если мальчики приедут к нему в гости.

Разрыв вымотал его, как и непрестанная работа. Не прошло и месяца после разрыва с Марич, как в Европе разразилась война. Условия жизни в Берлине стремительно ухудшались. Вскоре ввели ограничения на продукты, электричество и топливо. Начался подъем истерического национализма. Эйнштейн писал своему старому другу Бессо: «Разговаривая с местными жителями, я чувствую в их сознании нечто патологическое». А в письме голландскому знакомому он замечал: «Убежден, что здесь всех охватила какая-то психологическая эпидемия».

Личная жизнь Эйнштейна погрузилась в хаос, но ничто не могло заставить его прекратить свои изыскания. Он просто обязан распутать проблему гравитации, над которой, с перерывами, бился начиная с 1907 года. Он должен раскрыть самую глубинную, самую важную тайну Вселенной.

И в ноябре 1915 года он это сделал.

 

Глава 8

Величайшая идея

В ту промозглую военную берлинскую зиму Эйнштейн совершил величайший со времен Ньютона переворот в понимании физического устройства Вселенной. Его открытие стало одним из главных научных достижений всех времен. Пожалуй, если бы Эйнштейн никогда не родился, кто-нибудь другой наверняка вывел бы формулу E = mc², причем ненамного позже, чем в 1905 году, когда он сделал это сам. Так, француз Анри Пуанкаре и голландец Хендрик Лоренц отставали от него самое большее на несколько лет. Но никто в ту пору и близко не подошел к достижениям Эйнштейна 1915 года. Хотя подробности достаточно сложны (кое-какие мы постараемся бегло осветить в Приложении, где покажем, в частности, что искривляется не только пространство, но и время), основную идею можно изложить следующим образом.

Уподобим по-настоящему пустое пространство поверхности громадного батута. Пускай она будет плоской, без всякой кривизны, без впадин или всхолмий. Если запустить по такому батуту крошечный металлический шарик, он совершенно не исказит поверхность и будет просто двигаться по прямой.

А теперь поместим на наш батут небольшой камень. Его вес заставит поверхность батута несколько прогнуться. Если снова запустить шарик и если он пройдет близ этого камня, то он чуть отклонится в сторону камня из-за этой вмятины.

Масса камня заставляет батут искривляться. Это искривление меняет траекторию других объектов (скажем, нашего шарика), оказывающихся поблизости.

Так видел это Эйнштейн. В этом, по его мнению, и состоит объяснение того, откуда берется искривление пространства. (Он пытался объяснить эту кривизну с тех самых пор, как вообразил себе искателя приключений, попавшего в лифт.) Причина искривленности – все эти штуки (массы и энергия), которые разбросаны по всему пространству! Там, где сосредоточены масса или энергия, они искажают пространство вокруг себя, подобно тому, как камень прогибает наш батут. Перемените положение объекта какой-то небольшой массы (скажем, взмахните рукой, изменив ее положение в воздухе на несколько дюймов) – и вы словно нажмете на невидимые резиновые листы, так что конфигурация пространства вокруг объекта (вашей руки) слегка изменится. А если свое положение изменит тело огромной массы (представим себе Землю, мчащуюся по орбите), это породит куда более серьезные искажения в невидимом пространстве вокруг нас.

Это была блистательная и очень смелая идея, во многих смыслах созвучная более ранним работам Эйнштейна по обнаружению туннеля между двумя городами М и Е, каждый из которых накрыт куполом. Эйнштейн осознал: да, энергию и массу соединяет незримая связь, но при этом они неразрывно вплетены и в окружающее их пространство, в то пространство, которое они занимают. Он всегда полагал, что во Вселенной есть глубинное единство, и теперь он еще на один шаг приблизился к тому, чтобы это единство описать.

Теория Эйнштейна об искажении пространства стала поворотным моментом в истории физики, но это лишь половина его открытия. Выявив воздействие, которое вещи оказывают на окружающее их пространство, он к тому же сумел понять и то, как это измененное (искривленное) пространство влияет на другие вещи, находящиеся поблизости.

Что происходит, когда батут прогибается? Искажения его геометрии заставляют объекты, оказывающиеся поблизости от прогиба, изменять свою траекторию. Шарик, который катится по провисающему батуту, не находится под действием какой-то загадочной силы со стороны камня. Он просто следует кратчайшим – со своей точки зрения – путем.

Идея интуитивно понятна. Создайте в каком-то месте искаженную геометрию, и в результате все движущиеся объекты, что окажутся неподалеку, будут следовать по новому пути, не объяснимому никак иначе. Мы уже видели: именно поэтому два недоумевающих финских конькобежца неизбежно будут все сильнее сходиться по мере приближения к Северному полюсу, ведь они катятся по двухмерной поверхности, которая обернута вокруг нашей трехмерной планеты. Вот почему два яблока, отпущенные в свободно падающей кабине лифта, начнут медленно сближаться друг с другом, если внизу имеется источник гравитации. Они движутся по трехмерному пространству, которое, по мысли Эйнштейна, должно как бы представлять собой искривленную поверхность невидимого для нас четырехмерного пространства, вокруг которого «обернуто» трехмерное. И бедный узник лифта, парящий между яблоками, просто видит, как они движутся вдоль этой кривой.

Эйнштейн радикально пересмотрел взгляды человечества на пространство. Итак, совершенно незачем воображать себе дополнительную силу – силу гравитации. Гравитация, по его мнению, – просто результат искривления пространства. Заснеженный Северный полюс вовсе не посылает какую-то незримую силу, которая тянет конькобежцев друг к другу. Если ничто не отталкивает их друг от друга, объекты всегда следуют по кратчайшим («наиболее прямолинейным») каналам, которые перед ними находятся. Более того, ни к чему даже представлять себе ледяной Север или падающий лифт. Поглядите, как серфингист взмывает на своей доске на несколько футов. Если бы мы не видели волны под ним, этот подъем казался бы нам величайшей загадкой – как и последующий спуск вниз. Но как только вы увидите воду, для вас все станет ясно.

Эйнштейн понял: и геометрия пространства, и движение объектов в нем определяются его искажениями, а причина этих искажений – сами же объекты. Если в пространстве ничего нет, то нет и никаких искажений: это неискривленный геометрический объект вроде совершенно ровной плоскости. Если же на этой «плоскости» появится хоть одна планета, обязательно возникнет некоторое искажение, поскольку планета заставит окружающее пространство «прогибаться». А если появятся десятки планет, возникнет еще больше искажений, поскольку все эти объекты будут воздействовать на окружающее их пространство.

Осознание этого феномена коренным образом изменило наше понимание самой ткани Вселенной. В 1816 году немецкий математик Гаусс писал: «Быть может, в другой жизни мы сумеем постичь природу пространства, которая сейчас для нас совершенно непредставима». Не прошло и столетия, как Эйнштейн это сделал. Оказывается, царство Вещей и Геометрия пространства, окружающего эти Вещи, вовсе не отделены друг от друга. Между ними существует глубинная взаимосвязь. Разместите где-нибудь гигантскую каменную глыбу (скажем, позвольте нашей планете Земля занять некое место в Солнечной системе) – и ее колоссальная масса вызовет прогиб пространства, достаточный для того, чтобы крепко прижать к поверхности людей, и яблони, и целые горные хребты; для того, чтобы направлять движение самолетов, и космических челноков, и даже далекой Луны. Именно так Солнце управляет движением Земли: оно словно бы прорыло вокруг себя незримую борозду, и мы по ней летим. Нам кажется, будто мы всегда движемся прямолинейно, но это лишь иллюзия, просто мы не в силах «отступить назад и увидеть» гигантскую кривую, вдоль которой скользим. Но Эйнштейну это удалось – он сумел разглядеть ее мысленным взором.

* * *

Символы порой точнее слов. Фраза «Масса и энергия вызывают прогиб пространства» – лишь очень грубое приближение. То, что написал Эйнштейн, можно (хотя и по-прежнему очень приблизительно) передать так: в некоем месте есть вещи, обозначим их как T (от английского Th ings). Возле себя они вызывают искажение геометрии. Обозначим эту искаженную геометрию как G.

Идея Эйнштейна (упрощенно изображаемая нашими картинками с батутом) состоит в том, что любое новое расположение вещей (Т) порождает новую геометрию (G) окружающего их пространства, и это изменение геометрии можно заметить. Предметы или части предметов, которые существуют в том или ином месте (будь то руки, горы или вспыхивающие солнечные протуберанцы), искривляют или смещают геометрию окружающего их пространства. Выражаясь языком символов, любое новое расположение Т порождает вокруг себя новую G, то есть T → G.

Простота этого объяснения ошеломляет, к тому же Эйнштейн сумел выразить его необычайно кратким уравнением. Как узнать, когда вещи собираются прийти в движение? Как предсказать характер движения объектов? Достаточно взглянуть на искаженную геометрию окружающего их пространства. Сокращая запись все сильнее, получим следующее:

Геометрия пространства (провисающий батут) управляет движением вещей

Геометрия управляет Вещами

G управляет T

G → T

G = T

А как определить, насколько искажено пространство? Достаточно посмотреть на вещи, которые в нем таятся. Снова прибегнем к череде все более кратких выражений:

Вещи искажают геометрию пространства (то есть нашего провисающего батута) вокруг них

Вещи искажают Геометрию

T искажает G

T → G

T = G

Каким необыкновенно симметричным оказалось уравнение, описывающее устройство Вселенной! В нем заключена почти вся ее структура и динамика – в этих двух уравновешивающих друг друга выражениях: Вещи искажают Геометрию, а Геометрия направляет Вещи. Используйте знак равенства для краткой записи всех этих операций, и вы получите всеобъемлющее G = T. На самом-то деле уравнение Эйнштейна выглядит чуть сложнее. Выражение G = T мы используем как метафору, но она вполне точна и отлично передает суть теории Эйнштейна.

Это было поистине потрясающее открытие. То, что казалось нам, нашему разуму странным и случайным (например, движение планет в космосе), на самом деле подчинено весьма ясным и строгим законам. А главное, человеческий разум способен во всем этом разобраться.

Эйнштейн всегда старался держаться скромно, рассуждая об этом уравнении, которое стало краеугольным камнем его общей теории относительности. Позже он заметил: «Когда после долгих лет поиска набредаешь на мысль, приоткрывающую завесу тайны над красотами нашей таинственной Вселенной, незачем требовать персональных лавров». Но в то время он не мог удержаться – в 1915 году он гордо написал: это открытие принесло ему «величайшее удовлетворение в жизни». А в письме своему верному Мишелю Бессо выразился еще откровеннее. «Сбылись мои самые дерзкие мечты», – сообщал он другу после того, как в ноябре 1915 года распутал эту загадку. В конце он подписывался так: «…поклон от твоего довольного, но kaput [зд.: измотанного] Альберта».