Беседы с Альбертом Эйнштейном - страница 13

Кажется, я понимаю, в чем трудность. Ускоренное движение нужно включить в теорию относительности, но, поскольку оно не относительное, включить его нельзя. И как же вы с этим справились?

Я должен был найти другое явление, которое не обнаруживало бы себя при некоторых условиях. У меня была сильнейшая мотивация сделать это, потому что расширение теории относительности с включением в нее ускоренного движения автоматически включило бы и тяготение, поскольку движение при наличии тяготения есть ускоренное движение. В 1907 году, при подготовке всеобъемлющей работы по специальной теории, мне внезапно пришло в голову, что человек, падающий с крыши дома, не будет ощущать своего веса — то есть не будет ощущать тяготения. Это была самая счастливая мысль в моей жизни — она заставила меня понять, что тяготение тоже относительно и зависит от того, в каком движении находится наблюдатель. Эта мысль буквально натолкнула меня на идею создания общей теории.

Я понимаю, как тяготение может быть относительным, ведь оно существует для человека, находящегося на земле, но не для того, кто падает на землю, как вы только что объяснили. Именно тяготение представляет собой явление, которое не обнаруживает себя?

Не только тяготение, но и любое ускорение. Приведу пример. Группа ученых работает в лаборатории без окон на борту космического корабля, движущегося с постоянным ускорением 1 g. На этом корабле ученые не невесомы, потому что они ощущают, что придавлены к полу с той же силой, что и сила тяготения на Земле. Если ученый отпустит какой-нибудь предмет, он будет плавать в пространстве, пока не столкнется с полом лаборатории, который движется с ускорением в направлении этого предмета. С точки зрения ученых, которые двигаются вместе с кораблем, этот предмет падает на пол лаборатории с ускорением 1 g, как если бы лаборатория находилась на Земле. Ученые не могут опытным путем определить, ускоряются ли они с 1 g или находятся на Земле. Законы физики одинаковы для обоих случаев. Ускорение и влияние тяготения — одно и то же явление.

А нельзя ли определить ускорение, если бы корабль двигался с ускорением в 1/3 g, например? Тогда вы бы знали, что вы не на Земле, верно?

Да, но вы не смогли бы отличить это тяготение от марсианского, которое как раз составляет 1/3 g. Благодаря тяготению ускорение зависит от массы небесного тела, вблизи которого вы находитесь.

Теперь я понимаю, профессор. Значение имеет не земное тяготение, а ускорение, зависящее от тяготения вблизи небесного тела.

Да, любая величина ускорения космического корабля не отличается от гравитационного ускорения вблизи небесного тела. Эта мысль вывела меня на путь, ведущий к созданию общей теории относительности. Но путь был тернистее, чем я ожидал, потому что потребовал ухода от евклидовой геометрии, где пространство плоское, и прихода к новой геометрии с искривленным пространством. Искривление пространства подразумевает, что свет в гравитационном поле распространяется криволинейно. Чтобы наблюдать это явление, нужно сильное гравитационное поле, как у Солнца. И даже в этом случае его можно обнаружить только с помощью высокоточных приборов.

А как искривление пространства отражается в теории?

Здесь может помочь эквивалентность тяготения и ускорения. Вернувшись в лабораторию на борту космического корабля, двигающегося с ускорением, можно увидеть, как ученые, исследующие путь луча света, который проходит горизонтально через маленькое отверстие в одной стороне корабля, видят искривленный путь. Я вам сейчас набросаю на этом конверте, чтобы вы могли наглядно представить, как маленький метеорит проникает в ускоряющийся космический корабль. Когда он впервые входит через отверстие A, корабль находится в некоем положении. Мгновение спустя, когда метеорит проходит небольшое расстояние до точки B, корабль уже удалился с ускорением от этого места, но метеорит продолжает двигаться в первоначальном направлении. С точки зрения метеорита корабль ускоряется навстречу ему и пол лаборатории также приближается к нему. С точки зрения ученого, стоящего на этом полу, путь метеорита искривляется и он падает на пол в точке F. То же самое справедливо и для луча света: ученые увидят, как путь луча искривляется и тот падает на пол. Поскольку ускорение эквивалентно тяготению, мы приходим к выводу, что гравитационное поле также искривляет путь луча света. Этот вывод имел большое значение, поскольку его можно было сравнить с реальностью.