Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная - Уолтер Айзексон (2015)

За это время он обобщил теорию относительности, вывел уравнения поля для гравитации, нашел физическое объяснение квантам света, высказал предположение о том, что кванты скорее связаны с вероятностью, чем с детерминированностью[61], и выдвинул концепцию структуры Вселенной как целого. В обращении и с самыми маленькими мыслимыми вещами – квантами, и с самыми большими – самим космосом Эйнштейн доказал, что он великий мастер.

Затмение, 1919 год

В это время появилась возможность впечатляющей экспериментальной проверки общей теории относительности, которая могла бы позволить измученным войной людям отвлечься и помочь им исцелиться. Она была основана на простой концепции, которую каждый мог понять: гравитация должна искривить траекторию света. В частности, Эйнштейн предсказал, на какую величину отклоняется свет от далекой звезды при его прохождении через сильное гравитационное поле, окружающее Солнце.

Чтобы проверить это предположение, астрономы должны были бы начертить траекторию звезды в обычных условиях. Потом они должны были бы подождать, пока расположение звезды относительно Солнца будет таким, что свет от этой звезды пройдет в непосредственной близости от него, и посмотреть, изменится ли положение звезды.

Было одно важное препятствие. Такое наблюдение возможно только при полном затмении, когда звезды можно увидеть и сфотографировать. К счастью, природа случайно выбрала для размеров Солнца и Луны такие удобные для нас пропорции, что каждые несколько лет случаются полные затмения, причем в те моменты времени и в тех местах, которые идеально подходят для таких наблюдений.

В статье Эйнштейна 1911 года “О влиянии гравитации на распространение света”, и в работе, описывающей его проект теории (Entwurf), опубликованной в следующем году, он подсчитал, что луч света, проходящий вблизи Солнца, отклонится (с учетом некоторых более поздних исправлений) примерно на 0,85 угловой секунды. Это значение совпадало с результатом, который можно получить с помощью эмиссионной теории, в частности ньютоновской, в который свет рассматривается как поток частиц. Как упоминалось ранее, попытка проверить этот результат во время затмения августа 1914 года в Крыму была сорвана войной, и этим Эйнштейн был спасен от возможного обвинения в том, что его теория неправильно описывает эксперимент.

В конце 1915 года, когда он нашел уравнения поля и вычислил кривизну пространства – времени, вызванную гравитацией, он получил для отклонения вдвое большее значение. Свет, проходящий рядом с Солнцем, по его расчетам, должен был отклониться примерно на 1,7 угловой секунды.

В своей популярной книге по теории относительности, вышедшей в 1916 году, Эйнштейн описал еще одну возможность проверки этого вывода учеными. “Это должно было бы проявляться в том, что неподвижные звезды, видимые вблизи Солнца при полных солнечных затмениях, казались бы смещенными на 1,7 угловой секунды по сравнению с тем положением, которое они занимают в том случае, когда Солнце находится в другом месте неба [62], – утверждал он. – Проверка правильности этого вывода представляет собой задачу чрезвычайной важности, и мы надеемся на скорое решение ее астрономами”16.

Голландскому астрофизику Виллему де Ситтеру удалось в 1916 году, в разгар войны, переправить копию статьи по общей теории относительности Эйнштейна через Ла-Манш Артуру Эддингтону, директору Кембриджской обсерватории. Эйнштейн был не очень известен в Англии: у английских ученых считалось патриотичным либо игнорировать, либо принижать достижения германских коллег. Эддингтон стал исключением. Он с энтузиазмом принял теорию относительности и написал обзор на английском языке, который сделал теорию популярной, по крайней мере среди ученых.