Кто открыл теорию относительности?

Открытие явления электромагнитной индукции и сформулированная Максвеллом теория электромагнитного поля дали мощный импульс развитию дальнейших революционных событий в физике. На научном небосклоне взошла новая звезда огромной величины — ослепительная звезда Гендрика Антона Лоренца. Развивая учение Фарадея и опираясь на электромагнитную теорию Максвелла, он создает классическую электронную теорию, рассматривающую вкупе электрические, магнитные и оптические свойства веществ и электромагнитных явлений на основе движения дискретных электрических зарядов. Сложные математические выкладки этой теории получили название уравнений Лоренца — Максвелла.

Мы уже знаем, что идея дискретности электричества возникала в умах великих людей не раз. В разные времена ее выдвигали Фарадей и Франклин. Решительно высказывался за неё и отстаивал свой приоритет ирландский физик Джордж Джонстон Стоней, доказывавший, что именно им была дана количественная оценка минимального электрического заряда и предложено название "электрон".

Но понадобился гений Лоренца, чтобы с введением в теорию электричества дискретности связать воедино все явления и раскрыть единый электронный механизм. Это случилось в 1892 году, когда вышел в свет большой фундаментальный труд Лоренца "Электромагнитная теория Максвелла и ее приложение к движущимся телам". В этой работе уже заметны контуры будущей перспективной области знаний — электродинамики движущихся тел. Но что особенно важно: Лоренц уже тоща выдвигает ошеломляющую гипотезу о сокращении размеров движущихся тел в направлении движения Земли.

И сразу же он берется за поиск ответа на труднейший вопрос: как сопоставить изменения в кинетике этих тел с допущением полной невозможности определения величины абсолютного движения? Затем он оперирует уже со временем, по-разному протекающим для покоящихся и совершающих движение тел. Наконец, в статье "Электромагнитные явления в системе, движущейся со скоростью, меньшей скорости света", Лоренц математически определяет зависимость между пространственными координатами и временем в различных системах отсчета. Этот вывод напрямую ведет к положениям физической теории относительности, которые сразу же после Лоренца обнародывает Анри Пуанкаре.

Большой поклонник таланта Пуанкаре, академик A.A. Логунов, исследуя его труды, относящиеся к разработке теории относительности и законов релятивистской механики, в своих книгах "К работам Анри Пуанкаре" и "О динамике электрона" отмечает, что в работах Лоренца и не менее гениального француза "имеется почти все основное, что составляет содержание теории относительности". В то же время Логунов считает, что гипотеза Лоренца о сокращении движущихся тел принадлежит все-таки Пуанкаре, поскольку тот подтвердил ее расчетами, но великодушно отдал приоритет Лоренцу. По убеждению Логунова, Пуанкаре нашел в трудах своего предшественника, наряду с очевидным, такие откровения, которых там и в помине не было. "Он, вероятно, как никто другой, — замечал о Пуанкаре Логунов, — всегда крайне высоко ценил и отмечал каждого, кто дал толчок его мысли и доставил радость творчества. Ему абсолютно чужды личные приоритетные соображения… Заслуживает внимание то обстоятельство, что, развивая в своих статьях о динамике электрона совершенно новые идеи, исправляя и дополняя Лоренца, Пуанкаре максимальным образом отдает дань Лоренцу как первооткрывателю, предоставляя другим судить о его личном вкладе в создание теории относительности".

Будучи крайне порядочным человеком, никогда не зарившимся на чужое добро, сам Лоренц от неожиданного "подарка" Пуанкаре поспешно, с присущим ему достоинством, отказался. "Пуанкаре получил полную инвариантность уравнений электродинамики и сформулировал "постулат относительности" — термин, впервые введенный им, — указал он в своей работе "Две статьи Анри Пуанкаре о математической физике". — В самом деле, исходя из точки зрения, которую я упустил, он вывел эти формулы (имеются в виду формулы преобразования скоростей электрона и плотности заряда. — С.Б.) и, исправляя, таким образом, недостатки моей работы, никогда в них меня не упрекнул".

В своих математических расчетах Лоренц использовал предложенную английским физиком и математиком Оливером Хевисайдом рационализированную гауссову систему единиц. Кроме того, он нашел применение и другим идеям англичанина, которые излагались в фундаментальном пятитомном труде "Электромагнитная теория". Тогда почему же отдельные математические вывода Хевисайда сегодня отнесены к заслугам Эйнштейна? Из-за непомерной популярности последнего и его непререкаемого авторитета? И отчего за кадром этого открытия века остался Пуанкаре, практически сказавший первое весомое слово?

Нет, история рождения теории относительности явно требует того, чтобы в нее были внесены некоторые поправки. Шире") разрекламированная личность Эйнштейна как единственного автора новой революционной теории довлеет над остальными настолько, что вроде бы и сомневаться неудобно в том, что только он и совершил этот небывалый по масштабу переворот в науке. И наряду с этим допускается проявление высшей несправедливости в отношении одной из самых ярких личностей, когда-либо рожденной человечеством, — Анри Пуанкаре.

Принижению мировой роли Пуанкаре в особенности способствовал основатель советского государства В.И. Ленин, разразившийся в книге "Материализм и эмпириокритицизм" самой безосновательной и уничтожающей критикой в адрес этого блестящего французского математика, физика, астронома, историка науки и философа, оставившего свыше тысячи (!) работ в самых разных областях знаний. Затем (стыдно сказать!) доступ к его трудам в большевистской России вообще был напрочь закрыт из-за того, что он, дескать, имел родственные узы с Раймоном Пуанкаре, тогдашним президентом Франции — ярым антикоммунистом и организатором интервенции со стороны иностранных государств против России после победы в ней Октябрьской революции.

Совершенно очевидно, и незачем здесь что-то скрывать, что Пуанкаре раньше Эйнштейна сформулировал принцип относительности и рассматривал его в контексте других фундаментальных законов природы. Свои воззрения по поводу несостоятельности концепции ньютоновского абсолютного движения в пространстве Пуанкаре скрупулезно и последовательно изложил в вышедших друг за другом статьях "Наука и гипотеза'* и "Ценность науки" в 1903–1904 годах. Первая его статья в русском переводе (1904 год) появилась даже на целый год раньше эйнштейновской "К электродинамике движущихся сред", где обсуждались принцип относительности и вытекающие из него новые пространственно-временные представления об окружающем нас мире. В этих и последующих работах "О динамике электрона" и "Измерение времени" Пуанкаре фактически осветил все то, что на сегодня составляет основное содержание теории относительности.

Единственным его научным заблуждением, как считается в ученых кругах, было допущение в природе эскалации скоростей движения выше скорости света. Но разве последние совершенные исследования не показывают, что Пуанкаре и здесь, скорей всего, не ошибался? Во всяком случае выдающиеся теоретики все смелее оперируют со скоростями движения материи, превышающими световую скорость.

Кстати, сам Эйнштейн достаточно уважительно относился к пионерским работам Пуанкаре, после знакомства с которыми он разом разрешил все проблемы и противоречия в научном мире, связанные с выходом на принципиально новый фундаментальный закон физики.

После того, как теория относительности заявила о себе в полный голос, многие крупные специалисты того времени удивлялись, отчего вдруг судьба отдала все лавры молодому эксперту Бернского патентного бюро, чье образование явно уступало глубоким и всеохватывающим знаниям Пуанкаре? Как это вообще могло случиться? Хотя кое-кто из столпов науки, в том числе и Луи де Бройль, полагали, что Пуанкаре при всем его превосходстве над Эйнштейном, "так и не сделал решающего последнего шага" в создании цельной теории. Изначально такого мнения придерживался и В. Паули, хотя под конец жизни изменил его: "В совпадении результатов, полученных независимо друг от друга Эйнштейном и Пуанкаре, я усматриваю глубокий смысл гармонии математического метода и анализа…".

Так в связи со всем сказанным, нам все же стоит изменить традиционный взгляд на теорию относительности и связывать ее в будущем не только с именем Альберта Эйнштейна, но и Анри Пуанкаре? Ведь в разработке релятивистской теории гравитации Пуанкаре тоже на целых десять лет опередил Эйнштейна. И именно эта теория, исчерпывающе объясняющая с помощью сложного математического аппарата физическую сущность тяготения, составила ядро работы Эйнштейна "Основы общей теории относительности", увидевшей свет в 1916 году.

Неважно, что сам Пуанкаре не был в этом вопросе первопроходцем. Раньше его, в 1904 году, релятивистский закон изменения массы со скоростью гениально вывел Гендрик Антон Лоренц. Но именно Пуанкаре блестяще завершил его работу, доказав, что данный закон распространим на любую материю.

Мало того, Эйнштейн в своих работах прямо оперирует отдельными научными представлениями Анри Пуанкаре. В частности, из труда "Измерение времени", датированного 1898 годом, он заимствует у французского математика рассуждения об одновременности протекания разноместных событий. Гений Пуанкаре предвидел условность данного явления, а также условность понятия о неизменности скорости света, распространяющегося в диаметрально противоположных направлениях. "Мы не можем непосредственно на основе интуиции, — отмечал Пуанкаре, — определить ни одновременность, ни равенство двух промежутков времени". И это глубочайшее заключение он не оставил без серьезных математических доказательств.

Раскрывая, например, понятия "одновременности и времени", Эйнштейн объяснял их на примере синхронизации часов, пространственно разделенных световыми сигналами. Этим сравнением пестрят почти все его публичные выступления и лекции. "Часы" Эйнштейна сделались чуть ли не ходячей легендой. Но разве не о том же самом говорил Пуанкаре еще в 1900 году?!

Точно также известный "парадокс близнецов", приписанный фантазии Эйнштейна, на самом деле обнаружил и использовал в качестве иллюстрации своих трудов французский мыслитель Поль Ланжевен. А до него эффект отставания движущихся часов был замечен и изучен английским физиком Джозефом Лармором в 1900 году.

Ланжевен также независимо от Эйнштейна установил очень важную закономерность, объясняющую связь массы и энергии. Более того, Ланжевен был первым, кто на основе этой связи просчитал реальные отклонения масс атомов от целочисленных значений. Мы же знаменитую формулу E=mc² продолжаем автоматически считать формулой Эйнштейна, игнорируя колоссальный вклад в разрешение этой проблемы П. Ланжевена, Ф.Газенёрля, А. Пуанкаре, О. Хевисайда и Дж. Дж. Томсона.

Кому-то, конечно, вышеприведенные доводы могут показаться кощунственными по отношению к памяти Эйнштейна. Но ведь все они — чистая правда. Многие из положений, высказанные молодым физиком-теоретиком, уже были выдвинуты его предшественниками. Да и что в том удивительного? Достаточно в качестве аналогии вспомнить одну литературную загадку, над которой в наше время ломало голову немало умов, интересующихся историей науки и психологии научного творчества. Вопрос ставился так: каким образом Александр Блок еще за год до теоретических интерпретаций Эйнштейна в стихотворении "Моей матери" сумел прозреть одно из следствий теории относительности — "Парадокс близнецов"? Воспроизведем этот текст:

Нам казалось: мы кратко блуждали.
Нет, мы прожили долгие жизни…
Возвратились — и нас не узнали,
И не встретили в милой отчизне.

Что можно к нему добавить? Произошла просто непостижимая вещь: поэт обскакал физика! Сколько версий на этот счет не выдавала шокированная прозорливостью Блока отечественная и зарубежная литература: от "высосанных из пальца" до самых "заземленных"! На самом же деле истоки блоковского "ведовства" объяснялись просто. Располагая уникальной библиотекой, Блок узнал о "парадоксе близнецов" еще до работ Эйнштейна из других, более ранних, источников и не "предвосхитил" его открытие, как это утверждают некоторые оригиналы, а отразил в поэтической форме мысли, скажем, того же Ланжевена.

И вот еще над чем в ключе нашего разговора стоит поразмышлять: почему Альберт Эйнштейн сразу же не имел чести быть удостоенным Нобелевской премии за перевернувшую мир теорию относительности и лишь через годы после потрясающего рывка вперед получил эту престижную премию за куда менее значимое открытие квантовых законов фотоэффекта? Неужели в Нобелевском комитете догадывались, на какой научной платформе эта грандиозная теория родилась и потому не спешили накалять страсти?

Конечно, никто здесь не собирается умалить вклад Альберта Эйнштейна в современное развитие физики. Такая цель не стоит. Но не отдать дань заслугам других талантливых людей было бы совсем нехорошо. Каждый ученый должен занимать свое место на иерархической лестнице корифеев науки не по усмотрению заинтересованных лиц или причудам фортуны, а соответственно лепте, действительно вложенной им в прогресс научной мысли. Уникальная теория относительности, как мы убедились, есть плод коллективного разума многих ученых, так почему именно Эйнштейну должна достаться единоличная слава? Было бы вернее разделить ее между всеми, кто проложил ему дорогу к знаменитой формуле, сделавшей "теорию века" красивой, целостной, стройной и безупречной. Но этого не случилось, и Альберт Эйнштейн, будучи просто незаурядным мыслителем, сделался благодаря разным подпевалам и не слишком добросовестным историкам науки не только символом нашей эпохи, ее идеалом и кумиром, но и в какой-то степени ее жертвой, невольно оказавшись причастным к очередной научной мистификации. Ореол "единственного и неповторимого" провидца в физической науке ему бездумно навязывала и вездесущая пресса, и малоосведомленные в ней историографы. В какой-то степени сооружению несоответствующего заслугам Эйнштейна пьедестала помогла и атмосфера самого общества, вконец растерявшегося от головокружительных успехов современной науки, способной, благодаря работам физиков-теоретиков, высвобождать колоссальные запасы внутриатомной энергии.

Так уж случилось, что после ухода из жизни таких исполинов мысли, как Резерфорд, Рентген, супругов Кюри и других ученых подобного размаха, новая плеяда представителей чисто экспериментальной науки XX столетия не смогла неверному представлению о теоретической физике как о персоне № 1 выдвинуть хоть какое-либо серьезное возражение. И поэтому нет ничего странного в том, что "золотой век", в который она вступила, имена Бора, Планка, Эренфеста, Паули, Дирака, Гейзенберга, Шредингера, Ландау и, в первую очередь, Эйнштейна не подлежали обсуждению. Недоверчивое и скептическое отношение к теоретикам, свойственное среде ученых начала столетия, исходя из высказываний и действий того же Томсона, Резерфорда, Иоффе и других, резко сменилось восторженным преклонением перед всеми последующими теоретическими разработками и их авторами.

Сам Эйнштейн со своими броскими статьями и оригинальными лекциями вполне вписывался в общую картину. Склонность к саморекламе, его характер и поведение работали на руку "заказным" биографам, стремящимся вылепить облик современного героя науки как можно монументальнее. Нобелевский лауреат частенько шутил, что провидение превратило его в большой авторитет в отместку за то, что он в молодости не считался с авторитетами.

Сдержанной иронией проникнут и ответ Эйнштейна на вопрос, почему именно он, а не другие, создал теорию относительности. "Нормальный взрослый человек, — писал Эйнштейн, — вряд ли станет размышлять о проблемах пространства-времени. Он полагает, что разобрался в этом еще в детстве. Я же, напротив, развивался так медленно, что, только повзрослев, начал раздумывать о пространстве и времени". Если же воспринять эту фразу на полном серьезе, то получится, что, по мнению Эйнштейна, для того чтобы сделать открытие, ученому необходимо впасть в забытый мир детства, с тем, чтобы, имея сложившееся мировоззрение, поточнее ответить себе самому на разные детские "почемучки".

Как бы ни было, в любой шутке есть доля истины. Даже вспоминая в преклонном возрасте свои первые юношеские опыты, Эйнштейн говорил, что его не покидала мысль найти разумный ответ на парадоксальный вопрос: "Что будет с ним, если он начнет преследовать световые волны с той же скоростью?" Подобные головоломки, одолевавшие молодого исследователя, по его словам, и привели в конце концов к разрешению вопроса о теории относительности.

В другой раз, когда его дотошно расспрашивали, как все же рождаются открытия, переделывающие весь мир, он в духе Бернарда Шоу острил: "Очень просто. Все знают, что сделать это невозможно. Но вот появляется невежда, который этого не знает. Он-то и делает открытие".

От вопроса же своего малолетнего сына, чего он такого сверхподобного совершил, что стал знаменитостью, Эйнштейн "отделался", воспользовавшись художественным образом: "Когда слепой жук ползет по развесистому стволу дерева, он не замечает, что прошел по искривленному маршруту. Я же, к счастью, в отличие от слепого жука, заметил кривизну пространства". И от этой "правды" тоже уйти нельзя. Да, именно эйнштейновское учение о кривизне пространства повергло в шок мир и позволило посмотреть на Вселенную совершенно другим взглядом. Так что, несмотря ни на что, за счет редкого обаяния, умения подать серьезнейшие научные проблемы самым доступным языком, насыщенным разными каламбурами и остротами, Эйнштейн остается нам глубоко симпатичен. И за одно это мы склонны больше его оправдывать, нежели в чем-то винить. Вероятно, также отнеслись бы к нему, если бы состоялось их личное знакомство, обойденные вниманием эпохи его соавторы по теории относительности.