ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
Первая мировая война. Относительность
Прогресс физики после ряда открытий, о которых мы сейчас рассказали, был задержан первой мировой войной, резко оборвавшей первый, героический период современной физики. Война призвала некоторых, но отнюдь не большинство ученых на военную службу; однако даже и там, где этого не случилось, она существенно задержала, исключая нейтральные страны, чисто научные исследования не призванных в армию ученых - экспериментаторов. Но ученые - теоретики в большинстве своем продолжали свою работу, и именно к этому периоду относится одно из величайших достижений в истории человеческой мысли — завершение в 1915 году Эйнштейном общей теории относительности. Между тем относительность, по сути дела, принадлежит скорее науке XIX, чем XX века. Основной чертой науки XX века была прерывность и атомистика; с другой стороны, относительность по - прежнему представляет собой континуум и теорию полей; однако поля относительности значительно шире, чем электромагнитные поля Максвелла. Это новые поля пространства — времени. Специальная теория относительности, выдвинутая Эйнштейном в 1905 году, показала, что поскольку наблюдению поддается только относительное движение, то пространство и время являются до известной степени взаимозаменимыми и зависят от движения наблюдателя. Десятью годами позднее Эйнштейн смог ввести до этого произвольную и таинственную силу тяготения в общую картину пространства — времени, но для того, чтобы это сделать, ему пришлось порвать не только с механикой Ньютона, но и с еще более прочно обоснованной геометрией Эвклида.
Эквивалентность массы и энергии
При всей своей популярности теория относительности по - прежнему представляет собой теорию, разобраться в которой очень трудно. Однако значение ее в науке зависит от двух тесно между собой связанных отношений: эквивалентности массы и энергии и особого предельного характера скорости света. Первое из них, выраженное формулой ?? — /гас2, где Е означает энергию, т — массу и с — скорость света, дает теоретическое выражение огромного количества энергии, заключенного в атоме.Позднее было показано, что эта энергия является источником всей сконцентрированной во вселенной энергии — энергии Солнца и звезд, этих первых реакторов ядерной энергии. Солнце обогревает нас, фактически становясь при этом легче, сжигая свой водород, превращающийся при этом в гелий — вид огня, который наследники Прометея, не убоявшись постигшей его судьбы, спускают с неба в форме водородной бомбы. Столь же важным фактом является предельный характер скорости света. Показав, что все скорости являются относительными, Эйнштейн смог также объяснить, что, несмотря на непрерывное ускорение, ни одна частица не может перемещаться быстрее, чем критическая скорость света, ибо по мере того, как она приближается к этой скорости, одновременно возрастают ее энергия и масса, так что становится все труднее и труднее заставить ее двигаться быстрее.