Великие исторические личности. 100 историй о правителях-реформаторах, изобретателях и бунтарях - Анна Мудрова

Хотя описания событий при переходе из одной системы отсчета в другую меняются, есть и универсальные вещи, остающиеся неизменными. Если вместо описания падения очков задаться вопросом о законе природы, вызывающем их падение, то ответ на него будет один и тот же и для наблюдателя в неподвижной системе координат, и для наблюдателя в движущейся системе координат. Закон распределенного движения в равной мере действует и на улице, и в трамвае. Иными словами, в то время как описание событий зависит от наблюдателя, законы природы от него не зависят, то есть, как принято говорить на научном языке, являются инвариантными. В этом и заключается принцип относительности.

Идею можно лучше понять, если представить космический корабль и мелкие частицы света, которые называются фотонами. Если двигаться по направлению от солнца, надев специальные очки, которые помогают видеть фотоны, то, достигнув скорости 300 000 км/с можно увидеть, как фотоны медленно двигаются мимо космического корабля. И здравый смысл говорит, что, увеличив скорость, можно обогнать фотоны, так как скорость космического корабля превысит скорость света.

Ко всеобщему удивлению, ученые обнаружили, что если двигаться быстрее, то свет не будет проходить мимо иллюминаторов медленнее. Свет всегда движется с одной скоростью. Другими словами, фотоны всегда побеждают в гонке — ничто не может обогнать скорость света.

Как любую гипотезу, принцип относительности нужно было проверить путем соотнесения его с реальными природными явлениями. Из принципа относительности Эйнштейн вывел две отдельные (хотя и родственные) теории. Специальная, или частная, теория относительности исходит из положения, что законы природы одни и те же для всех систем отсчета, движущихся с постоянной скоростью. Общая теория относительности распространяет этот принцип на любые системы отсчета, включая те, что движутся с ускорением. Специальная теория относительности была опубликована в 1905 году, а более сложная с точки зрения математического аппарата общая теория относительности была завершена Эйнштейном к 1916 году.

В соответствии со специальной теорией относительности (СТО) всякое движение требует пространства и времени, но все равно для «измерения» требует какой-то точки отсчета. Когда анализируешь — получается, что никакой выделенной «точки отсчета» в природе не существует, кроме света, который имеет всегда одну и ту же скорость («приблизительно», а по гипотезе А. Эйнштейна — Пуанкаре и математически), намного большую, чем все остальные тела. Тогда несложными алгебраическими выкладками получаются формулы для правильного сложения скоростей обычных тел, когда их скорости сравнимы со скоростью света. Для малых скоростей эти формулы дают почти такой же результат, что и старые, что и житейский опыт.

Кроме того, СТО показывает, что при разгоне материальных тел до высоких скоростей (около скорости света) неизбежно растет их масса, которая увеличивается за счет получаемой телом энергии разгона. Получается Е = мс2, знаменитая формула, на идеологии которой создана ядерная и термоядерная бомбы. Из этого же следует, что разогнаться до световой скорости материальному телу не получится — оно начнет тяжелеть и скорее станет «черной дырой», чем достигнет световой скорости.

Общая теория относительности (ОТО) — предполагает, что пространство и время вообще составляют единое целое, искривление которого и объясняет возникновение сил, ускорений, гравитации, законов взаимодействия вещества с «черной дырой». Общая теория относительности применяется уже ко всем системам отсчета (а не только к движущимися с постоянной скоростью друг относительно друга) и выглядит математически гораздо сложнее, чем специальная (чем и объясняется разрыв в одиннадцать лет между их публикацией). Она включает в себя как частный случай специальную теорию относительности (и, следовательно, законы Ньютона). При этом общая теория относительности идёт значительно дальше всех своих предшественниц. В частности, она дает новую интерпретацию гравитации.

Закон всемирного тяготения Ньютона говорит нам, что между любыми двумя телами во Вселенной существует сила взаимного притяжения. С этой точки зрения Земля вращается вокруг Солнца, поскольку между ними действуют силы взаимного притяжения. Общая теория относительности, однако, заставляет нас взглянуть на это явление иначе. Представьте туго натянутое полотно, на которое помещен массивный шар. Полотно деформируется под тяжестью шара, и вокруг него образуется впадина в форме воронки. Согласно общей теории относительности, Земля обращается вокруг Солнца подобно маленькому шарику, пущенному кататься вокруг конуса воронки, образованной в результате «продавливания» пространства-времени тяжелым шаром — Солнцем.

Все теории относительности получили практическое подтверждение, многие наблюдаемые явления физики можно объяснить только этими (или похожими) теориями. Эйнштейн собрал воедино все факты и ввел незначительные, на первый взгляд, усовершенствования. Но это был великий шаг для науки и, чтобы сделать его, надо было обладать немалой смелостью.

В 1905 году Эйнштейн не поставил точку, а завершил лишь один из этапов становления великой теории и дал направление развитию совершенно новой физики. Через 10 лет ученый опубликовал свою общую теорию относительности, дающую толкование природы тяготения. И обе эти теории за сто лет доказали, что имеют право на существование.

Ньепс Жозеф Нисефор

1765–1833

Французский изобретатель, первооткрыватель фотографии.

Нисефор Ньепс родился городе Шалон-сюр-Сон в Бургундии в аристократической, богатой семье. Его отец был советником короля, а мать — дочерью известного юриста. Интерес к изобретательству проявился у Ньепса еще в детстве, но он готовился к духовной карьере; отказавшись от нее в 1792 году, стал армейским офицером. Покинул армию в первый период Французской революции из-за роялистских симпатий. С приходом Наполеона Ньепс вернулся в армию и участвовал в военных действиях на Сардинии и в Италии. Из-за плохого здоровья вышел в отставку и несколько лет был в Ницце государственным чиновником, там он женился на Агнессе Рамеру.

Но через 6 лет он вернулся в родной город к своей матери и братьям. Здесь он начал заниматься своими исследованиями вместе со своим старшим братом Клодом. Первым изобретением был пиреолофор — двигатель внутреннего сгорания, с помощью которого можно было двигать лодку по Сене.

Ньепс до 1813 года много лет занимался улучшением процесса литографии, который был изобретен Алоисом Зенефельдером в 1796 году. Тяжелый баварский известняк, которым пользовался Зенефельдер, Ньепс заменил куском жести, на котором его младший сын рисовал жирным цветным карандашом различные картинки. Когда юноша был призван в армию в 1814 году, Ньепс, который не умел рисовать, оказался в трудном положении. Вот тогда он и начал серию экспериментов с различными солями серебра, стремясь избавиться от необходимости прибегать к услугам художника, стараясь сделать так, чтобы свет рисовал для него.

В 1816 году Ньепс начал работать над получением фотографического изображения. Изначально использовалась серебряная соль, которая чернеет при контакте с дневным светом. Ньепс смог получить негатив, однако при высвобождении серебряной соли из камеры снимок весь почернел. В дальнейшем Ньепс пытался использовать медную или известняковую пластинку, покрытую асфальтом.

Он добился самых удовлетворительных результатов с помощью покрытия, сделанного из особого битума, растворенного в животном масле. Этот раствор он накладывал на пластину из стекла, меди или сплава олова со свинцом, экспонируя ее от двух до четырех часов, чтобы получить «гравюрную копию», или целых восемь часов, чтобы получить «отражение видимого».

Когда изображение на покрытии (или на асфальте, как его тогда тоже называли) затвердевало и картина становилась видимой простым глазом, он уносил пластину в темную комнату для обработки. Сначала он окунал пластину в кислоту, которая растворяла покрытие под нанесенными линиями. Это покрытие было защищено от воздействия света во время экспозиции и, соответственно, оставалось мягким и растворимым. Затем Ньепс отправлял пластину своему другу, художнику-граверу Леметру, который четко гравировал линии, покрывал пластину чернилами и отпечатывал необходимое количество экземпляров, что он всегда делал с любых травленых или гравированных пластин. Таким образом, «первая фотобумага» была изготовлена из асфальта. В результате получалась гравюра, созданная не художником, а светом — гелиография (в переводе с греческого «нарисованная светом»). Самой удачной была гелиография кардинала де Амбо, сделанная Ньепсом в начале 1827 года.