Чтение онлайн

К тому времени теория относительности уже была обнародована. Сегодня она является общепринятой и доказанной, тогда же она была предметом обстоятельных дискуссий. Теория, стоящая за формулой E = mc2, очень математическая и сложная для понимания. И она описывает физическую реальность, которая не так-то просто укладывается в наших обыкновенных головах. Представьте: вдруг появляется теоретическая возможность усадить одного из двоих близнецов на космический корабль и разогнать этот корабль до скорости света, чтобы доказать, что эти близнецы стареют по-разному: один быстрее, другой медленнее. Пространство и время, две координаты, которые в повседневной жизни ведут себя вполне предсказуемо, вдруг искривляются. То, что предсказал Эйнштейн, нельзя было возвести ни к образу сталкивающихся бильярдных шаров, ни к падению яблок с дерева. Чтобы осознать его предсказания, требовались уверенные познания в математике. Но несмотря на это – а может быть, и благодаря этому, – не только специалисты заинтересовались построениями Эйнштейна. «Сейчас всякий извозчик и официант готов поспорить с вами о том, верна ли теория относительности. И убеждения здесь определяются принадлежностью к той или иной политической партии», – писал Эйнштейн своему другу в 1920 году. Левые, либералы и пацифисты были на стороне ученого, а националистически настроенные современники не могли извлечь никакой пользы из его соображений. Очень многие немецкие ученые высказались против теории, назвав ее слишком абстрактной, слишком неправдоподобной, слишком недоступной. Немецкий химик и антисемит Пауль Вейланд называл теорию относительности «дадаизмом в науке», а национал-социалисты считали квантовую механику вообще и теорию Эйнштейна в частности «еврейской физикой». Философы вопрошали: все ли, включая мораль, теперь относительно? Неужели физика заняла теперь место религии? Но они, конечно, повернули положения теории на свой манер. Чарли Чаплин весьма удачно высказался на этот счет в одном разговоре с Эйнштейном: «Люди восхищаются мной, потому что все во мне им понятно, и они восхищаются вами, потому что ничего не понимают в вас». Сам Эйнштейн был равнодушен к происходящему. О своих критиках он как-то сказал: «Если бы я был не прав, одного было бы достаточно». Но вернемся к формуле. Она состоит – в противовес всем прочим уравнениям теории относительности – только из знака равенства, степени и умножения – ни одной греческой буквы. Но что же это все означает?

По одну сторону от знака равенства находится энергия Е, которая известна физикам с 1807 года. Это абстрактная величина, которая никуда не девается – она подчиняется закону сохранения, как мы уже знаем от Эми Нётер. Движущийся автомобиль обладает энергией движения, когда он тормозит, от трения колес о тормозные колодки выделяется тепло. То есть часть энергии движения превращается в тепло, но сумма всех видов энергии равна константе, она не меняется. С противоположной стороны от энергии Е находятся скорость света с и масса m. Эйнштейн установил, что скорость света – это предел скорости для всех систем и объектов, который не может быть превышен даже на немецком автобане: попросту не существует физической возможности двигаться быстрее. Масса же – это то, что мы на Земле называем весом и меряем, например, в килограммах.

Формула, простейшая на вид, обещает, что все, во что мы нагнетаем энергию, становится тяжелее. То есть обычная пальчиковая батарейка тяжелеет при зарядке. И это не означает, что внутри аккумулятора становится больше частиц: в любом состоянии их количество одинаково. Но его вес увеличивается, потому что внутрь поступает энергия. Но мы, будучи людьми, не способны этого заметить. Разница в весе составляет всего 100 пикограмм – примерно столько весят две человеческие кровяные клетки. Разница настолько мала, потому что скорость света – невероятно огромное число – возведена в квадрат. Добавленную энергию – не такую уж маленькую в масштабах батарейки – нужно разделить на это число, чтобы получить массу. Стоит ли удивляться, что остаются сущие крохи. Точно так же кончик стержня шариковой ручки становится тяжелее, когда мы нажимаем на него. И в нем растет запас энергии, которую можно рассчитать по формуле Эйнштейна.

Ситуация в корне меняется, если взглянуть на формулу в другом ключе. Допустим, нужно рассчитать, сколько энергии содержится в литре молока. Исследователь придет к тому выводу, что, если энергию покоя молока можно было бы без потерь преобразовать в электрическую энергию, она покрыла бы двухнедельный расход электроэнергии средней страны. Эти расчеты, конечно, сугубо теоретические: совершенно невозможно извлечь какую-либо энергию из молока.

Забавно, что впоследствии вышел фильм, в названии которого использовалась формула E = mc2, но не для того, чтобы намекнуть на то, что лента имеет отношение к науке. Присмотревшись к сюжету, можно подумать, что формула призвана оправдать появление нескольких актеров в лабораторных халатах. На сайте о кинематографе IMDb нашлись еще два фильма с таким названием. Первый – комедия 1996 года об ученом, который изучает теорию Эйнштейна на фоне романа с одной из лаборанток. Видимо, создателям фильма показалась забавной уже сама мысль о том, что ученый может закрутить роман, и этого было достаточно для сценария. Сосчитайте до трех, и комедия готова. Второй фильм оказался польским триллером, сюжет которого был пересказан, к сожалению, только на польском. Но в любом случае и здесь задействован ученый, которого просит о помощи гангстер. В конечном итоге все оказываются под давлением и наживают разнообразные проблемы с мафией. И даже если в обоих произведениях энергия многократно переходит из одного состояния в другое, ни одно из них не оправдывает своего гордого имени.

Аналогичную тенденцию можно заметить, если пролистать названия музыкальных альбомов. Мэрайя Кери, которая как раз выпустила такой в 2008 году, всплеснула руками, когда репортер спросил ее о теории Эйнштейна. Она призналась, что не сдала бы даже теста по математике для седьмого класса. Такое название она выбрала, потому что в процессе создания вошедших в альбом композиций чувствовала себя свободнее, чем когда-либо до этого. И формула выражает как раз эту свободу. Надо же выдумать такое!

Несколько больше озабочен научным подтекстом был Джорджо Мородер, пионер электронной музыки, который в честь столетнего юбилея Эйнштейна в 1979 году хотел записать альбом полностью на цифровой аппаратуре. Такой метод записи стоил тогда космических денег: каждый студийный день обходился Мородеру в 15 000 долларов. Но ему все удалось: на обложке альбома он описал процесс превращения энергии в музыку и поблагодарил Альберта Эйнштейна. Другой музыкальный сборник под этим заголовком записал джазовый пианист Каунт Бэйси, и он считается одной из лучших его работ. В оформлении виниловой пластинки использованы изображения ядерного взрыва.

Кое-кто даже использовал формулу в качестве названия песни: сначала так поступила группа Ayreon, работавшая в стиле прогрессивного рока, а затем – группа Big Audio Dynamite. Песня последней стала популярным хитом и добралась до 11-го места в британском чарте. Тезками всех вышеперечисленных являются также мультсериал и по меньшей мере два стихотворения. А посему мы не погрешим против истины, если скажем, что формула заняла важное место в популярной культуре. Это ясно уже потому, что почти все ее знают. В быту она стала символом науки, она красива, глубокомысленна и невероятно политизирована. И этим объясняется тот факт, что E = mc2 – афоризм, который человечеству оказалось легче всего запомнить. Короткая, сухая и меткая – точно в яблочко. Спасибо вам, Альберт Эйнштейн.

Разумеется – и мне, как представителю естественных наук, придется это признать, – история, сама по себе гуманитарная наука, хранит сведения о многих выдающихся семействах. На протяжении многих поколений разные роды владели просторами и кусочками земли, вели войны друг с другом и задавали направление истории мира. Власть, деньги, влияние, положение… Передать это по наследству было относительно легко, с трудностями сталкивались лишь немногие. Так может быть, эти мирские богатства легче унаследовать, чем склонность к занятиям наукой и творческую жилку? И как же тогда получилось, что гениальный физик и уважаемый математик передала своим детям не только громкое имя, но и свою искусность ученого?

В любом случае династия ученых – большая редкость в истории естественных наук. Один из немногих примеров – династия Бернулли, просвещенные представители которой были родом преимущественно из Швейцарии. И они могут дать фору многим своим оппонентам из числа лириков. Родителям неизменно удавалось передать своим потомкам не только ум, но и неукротимое желание заниматься математикой. Семейство вскормило примерно дюжину выдающихся математиков и ученых-естественников в XVII и XVIII веках, им принадлежат многие открытия. Почему летают самолеты? Как работают пульверизаторы для духов? Почему шторка для душа льнет к вам, когда вы включаете воду? Все это можно объяснить при помощи единственного уравнения – уравнения Бернулли. Уже за это можно присудить пару лишних баллов, так ведь?

Насколько вероятно, что при подбрасывании монеты пятьдесят раз кряду ровно десять раз выпадет решка? Это можно легко подсчитать с помощью распределения Бернулли. По какому пути между двумя точками объект быстрее всего доберется до цели? По пути, который построил Иоганн Бернулли, конечно. Этот путь математик назвал брахистохроной, то есть кривой скорейшего спуска. Звучит немного старомодно, но эта форма до сих пор используется при строительстве полуцилиндрических спусков для катания на сноуборде. Члены семьи подстегивали друг друга, увлекая к новым вершинам. Для этого они регулярно ставили себе задачи в профессиональных математических журналах, что было принято среди математиков того времени. Можно сказать, это были зачатки рэп-баттлов – с той только разницей, что новейшие тексты не декламировались со сцены, а печатались в периодике. С этой точки зрения семья была довольно боевитой. Взять производную, проинтегрировать, построить экспоненциальную функцию – все это стало возможно благодаря семье Бернулли. Представители рода помогли даже основать теоретическую физику, что уж там говорить.

Это была замечательная, показательная, влиятельная семья интеллектуалов. Такую можно было бы поместить на Олимп, считать образцом для всех ученых, если бы не одно обстоятельство: всех представителей фамилии отличали высокомерие и заносчивость, отчего они постоянно ссорились друг с другом. Но не только это: казалось, что отцы в этом семействе стремились помешать потенциальному успеху своих детей. Многим из них по настоянию родителей пришлось избрать для себя нематематическое поприще. Большинству удалось проявить талант и в нелюбимой науке, но дети Бернулли не переставали жаждать запретного плода и тайно посещали лекции по математике. И это неизбежно вело к семейным распрям. И хорошо еще, если кандидаты на звание лучшей научной династии устраивали скандалы в стенах родного дома… Братья Якоб и Иоганн разносили друг друга в пух и прах, когда один из них неверно решал задачу. Это был настоящий математический кулачный бой, и их схватки становились все более яростными, пока они наконец и вовсе не прекратили всякие сношения друг с другом. Иоганн Бернулли повздорил не только со своим старшим братом, но и с собственным сыном Даниилом. Парижская академия наук удостоила обоих награды, и отец отверг сына, посчитав наглостью то, что кто-то посмел сравнивать его с отпрыском. Но он оказался все же недостаточно утонченным человеком, чтобы удержаться от плагиата: главный труд Даниила Бернулли – «Гидродинамику», работу о том, как течет вода, – у него списал собственный отец. Он полностью скопировал монографию и пометил ее датой, на семь лет отстоящей от даты публикации работы сына, чтобы выдать ее за свою.

Если члены клана Бернулли возьмутся выяснять свои непростые отношения и таки поколотят друг друга, не дав ни одного шанса противникам, на ринг придется вызвать команду запасных. Там, на скамейке, дожидается среди прочих семья Лики, которая с начала XX века задавала тон мировой антропологии, как никто до них. И началось все с Луиса Лики, отца, который вырос среди представителей кенийского народа кикуйю. Он и его семья проводили раскопки в Африке, нашли огромное множество костей, похожих на кости человека, и так мы обрели еще одно весомое доказательство тому, что человек как таковой пришел с этого континента. Поблизости разместилась семья Кассини – династия замечательных астрономов, воспитавшая четырех директоров Парижской обсерватории, и семья Кюри, прежде всего Пьер и Мария Кюри, а также их дочь Ирен со своим мужем Фредериком Жолио-Кюри, которые смогли завоевать пять Нобелевских премий, не продливших, однако, их жизней, рано оборвавшихся из-за непрестанной работы с радиоактивными материалами.