Эврика! Девять озарений, изменивших Вселенную

Он знает, чему равна скорость света: её измерили астрономы по движению спутников Юпитера. Она равна примерно 300 000 000 метров в секунду. Цифры совпадают с точностью до нескольких процентов.

Случайность? Максвелл не верит в такие случайности. Он пишет: «Трудно избежать вывода, что свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений».

Перевод: свет — это электромагнитная волна.

Аналогия под микроскопом: волна на стадионе

Представьте себе переполненный стадион. Зрители сидят на местах. Внезапно кто-то вскакивает и снова садится. Сосед видит это и повторяет. За ним — следующий. По трибунам бежит «волна», хотя каждый человек остаётся на своём месте.

Электромагнитная волна устроена так же. Электрическое поле в одной точке меняется — и это изменение, как вскочивший зритель, запускает магнитное поле в соседней точке. Магнитное поле меняется — и возбуждает электрическое поле дальше. И так до бесконечности. Волна бежит, а среда — электромагнитное поле — остаётся на месте.

Последствия: мир, которого мы не видим

Открытие Максвелла — одно из величайших в истории. Он объединил три явления, которые считались независимыми: электричество, магнетизм и свет.

Но он же и открыл ящик Пандоры. Видимый свет — это лишь крошечный кусочек спектра. Красный, жёлтый, зелёный, синий, фиолетовый. А за красным, за фиолетовым — что? Уравнения Максвелла предсказали: там существуют другие волны. Радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, ультрафиолет, рентген, гамма-лучи. Всё это — электромагнитные волны одной природы, различающиеся только длиной.

Через двадцать лет Генрих Герц экспериментально получит радиоволны и подтвердит правоту Максвелла. Через полвека появится радио. Потом — телевидение, радары, мобильная связь, Wi-Fi, микроволновки. Вся наша коммуникационная цивилизация стоит на четырёх уравнениях, которые Максвелл довёл до совершенства.

Но он до этого не дожил.

За кулисами «Эврики!»: человек, которого не поняли

Максвелл умер в 1879 году, в возрасте 48 лет, от рака желудка — той же болезни, что унесла его мать. Его провожали немногие. Его теорию при жизни почти никто не понял.

Уравнения Максвелла требовали высочайшей математической культуры. Их смысл ускользал даже от крупных учёных. Лорд Кельвин, величайший физик того времени, до конца жизни считал, что должен быть механический эфир, и отвергал абстрактный подход Максвелла. «Я не могу понять Максвелла, — говорил он. — Я хочу механическую модель».

В Кембридже, где Максвелл стал первым директором Кавендишской лаборатории, его лекции посещали два-три студента. Сегодня Кавендишская лаборатория — одна из самых престижных в мире. Из неё вышли больше тридцати нобелевских лауреатов.

Максвелл был не только физиком, но и поэтом. Он писал стихи, часто шуточные, и исполнял их на вечеринках под гитару. Он был глубоко верующим человеком и видел в гармонии физических законов проявление божественного порядка.

Он так и не увидел радиоволн, которые предсказал. Но его наследие — это весь невидимый спектр, который человечество приручило.

Эпилог: музыка уравнений

Когда Эйнштейна спросили, стоял ли он на плечах Ньютона, он ответил: «Нет, я стоял на плечах Максвелла». Потому что теория относительности родилась именно из попытки разрешить противоречие между механикой Ньютона и уравнениями Максвелла.

Четыре уравнения Максвелла — это, возможно, самый лаконичный и мощный текст, написанный человеком. В нескольких строчках спрятана вся электродинамика, оптика и радиотехника. Это симфония, записанная математическими нотами.

А началось всё с мальчика, который спрашивал: «Почему проволока блестит?»

Глава 4. Трамвай, который обогнал свет: год, изменивший всё

Альберт Эйнштейн

Берн, Швейцария, май 1905 года. Тёплый весенний вечер окутывает город. По улицам, позвякивая, катятся трамваи. В одном из них едет молодой человек. Ему 26 лет. Он только что закончил рабочий день в патентном бюро, где шесть дней в неделю разбирает чужие заявки на изобретения. Его костюм слегка помят, галстук сбился набок, в руках — потрёпанный портфель.

Зовут его Альберт Эйнштейн.

Коллеги знают его как тихого, немного рассеянного парня, который при любой возможности начинает что-то черкать в блокноте. Никто не догадывается, что в этом блокноте — черновики статей, которые через несколько месяцев изменят мир.

Эйнштейн смотрит в окно трамвая. Его взгляд падает на башню с часами. И тут — мысль. Та самая, которая перевернёт всё.

Что я увижу, если мой трамвай поедет со скоростью света?

Детективная завязка: эфирный ветер, который не дует

Чтобы понять, что именно осенило Эйнштейна в том трамвае, нужно вернуться на двадцать лет назад.