Читать онлайн «Занимательно о космологии». Страница 39

XX век начинался бурно. По дорогам и улицам городов покатили, пугая лошадей, громыхающие, изрыгающие удушливый дым автомобили. В небе затрещали, зафыркали моторы первых аэропланов. В качестве главной силы технического прогресса утвердилось электричество. Наступило время чудес и для науки.

В 1900 году профессор Берлинского университета Макс Карл Эрнст Людвиг Планк выдвинул удивительную гипотезу, согласно которой поток энергии не мог больше считаться непрерывным, а излучался отдельными порциями — квантами. Родилась квантовая теория. В том же году русский астроном Аристарх Аполлонович Белопольский в лабораторных условиях доказал справедливость эффекта Доплера при оценке скорости движения источников света. Теперь астрофизики могли измерять скорости движения звезд с большой степенью надежности.

В 1901 году молодой немецкий физик Вильгельм Кауфман с помощью тонкого эксперимента доказал, что масса недавно открытого электрона при чрезвычайно быстром его движении изменяется. Это было совершенно непонятно. Масса — почтенная, по утверждению классической теории, постоянная величина оказывалась зависимой от скорости?..

В 1902 году Майкельсон вместе с Морли повторил измерение скорости света и получил 299 890 ± 60 км/час. При этом измеренная величина не менялась ни при каких условиях…

Еще через год в России вышла работа Константина Эдуардовича Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В ней была обоснована возможность применения реактивных аппаратов для полетов в космос и разработана теория движения ракет.

Движение, движение! XX век словно брал реванш за неторопливое XIX столетие. Стремление к переменам охватило все отрасли жизни, все слои общества. По всему миру нарастали волны стачек. Напуганное поднимавшейся грозой, правительство царской России спешно ввязалось в войну с Японией. «Маленькая победоносная война! Что может быть лучше для успокоения народа?» Метод испытанный! Метод старый! Но… видимо, слишком старый для нового столетия. Русский пролетариат ответил революцией! По всей огромной стране в 1905 году прокатилась грандиозная «генеральная репетиция Октября».

В том же году в немецком журнале «Анналы физики» появилась статья, озаглавленная «К электродинамике движущихся сред» и подписанная именем А. Эйнштейна. Впрочем, для того, чтобы понять значение этого факта для науки, давайте отойдем на несколько шагов назад… Для разбега…

Беспокойный характер грядущего столетия начал проявляться еще в недрах умиротворенного XIX века, волнуя и будоража современников. Самой большой неожиданностью явился эксперимент Майкельсона — Морли, поставленный для исследования зависимости скорости света от движения среды.

Результаты этого эксперимента оказали слишком большое влияние на предмет нашей заинтересованности, и потому автор льстит себя надеждой, что читателю будет небезынтересно узнать некоторые подробности о тех, чьи имена отмечены в каталоге истории.

Альберт Абрахам Майкельсон родился 19 декабря 1852 года в небольшом польском городке Стрельно близ Познани и неподалеку от польско-германской границы. Настолько «неподалеку», что в описываемый момент город принадлежал Германии, отойдя к ней усилиями Фридриха Великого в 1772 году вместе со всем Познаньским княжеством. Жизнь под крылом германских кайзеров была, видимо, несладкой, потому что скоро отец семейства Самуил Майкельсон, забрав скромные сбережения, жену Розалию и двухлетнего сынишку, иммигрировал в Америку. Вряд ли имеет смысл описывать иммигрантскую жизнь. По ее результату — Самуил Майкельсон до смерти был владельцем небольшой галантерейной лавки, с трудом и впроголодь кормившей его семью, — ясно, доли в Америке польский иммигрант не обрящил. Его сын Альберт благодаря своей настойчивости поступил в Морскую академию. В срок окончил ее, прослужил положенное время на судах Североамериканского флота и стал преподавателем физики и химии в той же академии. Там он прочел только что изданный труд Максвелла «Электричество и магнетизм» и вместе со всеми физиками земного шара удивился тому, что скорость света оказалась одной из важнейших физических величин. Вот тогда-то и посетила молодого преподавателя идея измерить эту скорость света с предельной точностью. Эта проблема и стала для него делом, которому он посвятил всю свою жизнь.

Позже, уже имея за плечами опыт экспериментальной работы, Майкельсон переехал в Кливленд в Технологический институт Кейса, где познакомился с профессором химии и естественной истории соседнего университета Эдвардом У. Морли.

По свидетельству знавших их, трудно было представить себе более непохожих друг на друга людей. Во-первых, Морли был лет на пятнадцать старше. Разница весьма существенная, если вспомнить, что Майкельсону в 1885 году было всего тридцать три года… Во-вторых, Э. У. Морли происходил из рода англичан-переселенцев, прибывших на берега Нового Света еще в начале XVII века. Для старых американских семейств традиционна гордость своими бродягами предками и пренебрежительное отношение к иммигрантам. Так же традиционна, если не для большинства, то, во всяком случае, для многих, религиозность. Сын священника-конгрегационалиста Эдвард Морли также окончил духовную семинарию. И лишь неожиданно проснувшаяся в нем любовь к химии спасла его от сутаны. Морли остался чрезвычайно религиозным человеком. Даже место профессора в университете он принял с тем условием, что ему разрешат регулярно читать проповеди и играть на органе в часовне. Тем не менее описанные качества не помешали его дружбе с убежденным атеистом Майкельсоном. Внешне разница между обоими профессорами была не менее разительной. Окончив военную академию, Майкельсон на всю жизнь сохранил любовь к подтянутости, был строен, щеголеват в одежде, любил спорт. Он имел очень привлекательную внешность.

Морли был типичным рассеянным профессором XIX века. Огромные рыжие усы и длинные, до плеч, волосы, вечно в движении, вечно обуреваем идеями. Незастегнутая жилетка или мел на брюках — боже, какие пустяки! Он никогда не только не заботился о своей внешности, он даже не подозревал, что она существует.

Однако в работе, в конструировании приборов и в исследованиях у этих столь различных людей обнаруживался удивительный педантизм. И упрямство. Ни тот, ни другой не любили отступать, взявшись за какую-либо проблему. Кроме того, оба были страстные музыканты. И если Морли любил посидеть за органом, извлекая из его труб не только мотивы псалмов, то Майкельсон с детства весьма прилично играл на скрипке.

К 1885 году оба профессора были уже достаточно известны в науке: Морли — скрупулезными исследованиями процентного содержания кислорода в воздухе и относительного веса кислорода и водорода в составе воды, Майкельсон — своими экспериментами по определению скорости света.

В Европе уже несколько лет бушевали страсти вокруг вопроса об эфире. И потому не мудрено, что два английских физика, Уильям Томсон и Джон Уильям Стретт, оба получившие за научные заслуги титулы лордов (соответственно: Кельвина и Рэлея), обратились к Майкельсону с предложением проверить, как влияет среда на скорость света. Предложение было лестным. Майкельсон поделился идеей с Морли. Морли загорелся и тут же великодушно предоставил приятелю подвал, в котором находилась его лаборатория.

И уже первая совместная работа принесла Майкельсону первую ученую степень — доктора философии.

Затем друзья стали готовить второй опыт. О! Он был задуман как настоящий «решающий эксперимент».

«Мы с Майкельсоном приступили к новому эксперименту, — писал Морли отцу-священнику 17 апреля 1887 года, — который должен показать, одинакова ли скорость распространения света в любых направлениях. Я не сомневаюсь, что мы получим окончательный ответ».

Оба экспериментатора были уверены, что, измерив скорость светового луча по направлению движения Земли и против, им удастся уловить разницу, доказать существование «неуловимого эфира» — носителя световых волн — и определить абсолютное движение Земли в пространстве, заполненном все тем же эфиром. Увы, в июле 1887 года, когда опыты были закончены, а результаты сведены воедино и проанализированы, оба исследователя обнаружили, что никакой разницы в скорости света нет. В каком бы направлении наблюдатель ни двигался, упрямая скорость света оставалась одной и той же. Такое заключение казалось абсурдным. Оно противоречило всему человеческому опыту, который говорил, что летящая птица при попутном ветре движется быстрее, чем против ветра. Майкельсон и Морли написали короткое сообщение об отрицательном результате эксперимента, послали его в научный журнал. В том же году оно было напечатано в английском журнале, и об опыте американцев узнал мир.