Представим себе, однако, пассажира, который при поездке не в поезде Эйнштейна, а в обычном, хотя бы курьерском, вздумал бы ввести поправку на теорию относительности, опасаясь, что иначе его часы отстанут от станционных. Такого пассажира мы бы подняли на смех. В самом деле, ведь уже не говоря о том, что поправка составляет микроскопически малую долю секунды, влияние на самые лучшие часы хотя бы одной только тряски поезда во много раз больше.
Инженер-химик, сомневающийся в том, остается ли постоянной масса воды при нагревании, явно находится не в своем уме. Но зато физик, наблюдающий столкновение атомных ядер и не учитывающий изменения массы при ядерных превращениях, должен быть изгнан из лаборатории за невежество.
Конструкторы проектируют и будут проектировать свои двигатели, пользуясь законами старой физики, потому что поправки на теорию относительности имеют гораздо меньше влияния на их машины, чем микроб, севший, скажем, на маховик. Физик же, наблюдающий за быстрыми электронами, обязан учесть изменение массы электронов со скоростью.
Таким образом, теория относительности не опровергает, а лишь углубляет созданные старой наукой понятия и представления и определяет границы, в пределах которых эти старые понятия могут применяться без того, чтобы приводить к неверным результатам. Все законы природы, открытые физиками до рождения теории относительности, не отменяются, а лишь ясно очерчиваются границы их применимости.
Соотношение между физикой, учитывающей теорию относительности, именуемой иначе релятивистской, и старой физикой, которую называют классической, примерно такое же, как между высшей геодезией, учитывающей шарообразность Земли, и низшей геодезией, пренебрегающей этой шарообразностью. Высшая геодезия должна исходить из относительности понятия вертикали, релятивистская физика должна учитывать относительность размеров тела и промежутков времени между двумя событиями — в противоположность классической физике, для которой этой относительности не существует.
Подобно тому как высшая геодезия является развитием низшей, релятивистская физика явилась развитием и расширением физики классической.
Мы можем совершить переход от формул сферической геометрии — геометрии на поверхности шара к формулам планиметрии — геометрии на плоскости, если будем считать, что радиус Земли бесконечно велик. Земля окажется тогда уже не шаром, а бесконечной плоскостью, вертикаль получит абсолютное значение, сумма углов в треугольнике окажется в точности равной двум прямым.
Аналогичный переход мы можем осуществить и в релятивистской физике, если будем считать, что скорость света бесконечно велика, то есть что свет распространяется мгновенно.
В самом деле, если свет распространяется мгновенно, то, как мы видели, понятие одновременности становится абсолютным. Промежутки времени между событиями и размеры тел получают абсолютный смысл без отношения к тем лабораториям, из которых они наблюдаются. Следовательно, все классические представления можно сохранить, если только скорость света считать бесконечной.
Однако всякая попытка сочетать конечную скорость света с сохранением старых представлений о пространстве и времени ставит нас в глупое положение человека, который знает, что Земля шарообразна, но уверен, что вертикаль того города, где он живет, есть абсолютная вертикаль, и опасается уходить далеко от места своего жительства, дабы не скатиться кубарем в мировое пространство.
ПОСЛЕСЛОВИЕ
Странички воспоминаний о Л. Д. Ландау
В этих заметках я не хочу касаться научных трудов Л. Д. Ландау. Современная теоретическая физика не доступна неспециалистам. Умение популяризировать эту науку — особый талант, которым обладают не все. Я не считаю и себя обладателем такого таланта, несмотря на то, что в соавторстве с Львом Давидовичем написал книжку «Что такое теория относительности».
Мне вспоминается шутливый отзыв, который давал этой книжке сам Ландау: «Два жулика уговаривают третьего, что за гривенник он может понять, что такое теория относительности».
Попытка дать представление нефизику о научном творчестве Ландау в коротких заметках — это попытка с негодными средствами. Она должна быть отвергнута с самого начала.
Я не хотел бы также отдавать и малой дани той популярной легенде, в которой Ландау фигурирует «в сандалиях и ковбойке». Потому что (воспользуюсь подходящим термином) центр тяжести образа Ландау не здесь — не в его парадоксальных высказываниях, которые превращают его в героя анекдотов, а в том, что это был крупнейший ученый-физик мирового масштаба и создатель выдающейся школы советских физиков.
В читальном зале библиотеки Ленинградского университета стоит восемнадцатилетний мальчик с прядью черных волос, спускающейся на высокий, красивый лоб. Он только что получил последний выпуск «Annalen der Phisik». Здесь он обнаруживает первую статью Шредингера по квантовой механике «Квантование как проблема собственных значений». Мальчик не отдает себе отчета в том, что наступает звездная минута его жизни и что этот момент предопределит все его будущее.
Он не все понимает в прочитанной статье. (Как он рассказывал впоследствии, тогда он еще не вполне ясно представлял себе, что такое вариационное исчисление, хотя и перерешал все примеры в задачнике Веры Шифф по дифференциальному и интегральному исчислению.)
Но он все же «продирается» через эту статью, которая, по его признанию, произвела на него столь же ошеломляющее впечатление, как и первое знакомство с теорией относительности.
За первой статьей Шредингера следует вторая. Вскоре мальчик узнает о том, что наряду с волновой механикой Шредингера в Геттингене развивается матричная механика, исходящая из совершенно других идей, казалось бы, в корне противоположных идеям Шредингера.
Окончательно вопрос проясняется, когда в руки этого мальчика попадает статья Шредингера об эквивалентности обеих механик — волновой и матричной. И мальчик понимает, что нашел свой путь в жизни.
Обычно будущий ученый узнает о своей науке из уст другого ученого — более опытного и старшего — своего учителя. Ландау не мог ни у кого учиться квантовой механике. Не потому, что не было хороших учителей, а потому, что самой квантовой механики тогда еще не существовало. Он до всего должен был доходить сам. Память об этом времени сказалась в его нелюбви к традиционному изображению ученого, стоящего на стремянке у верхней полки своей библиотеки. Ландау говорил: «Из толстых книг нельзя узнать ничего нового. Толстые книги — это кладбища, где погребены идеи прошлого».
В период своего своеобразного обучения Ландау выработал метод, сохранившийся у него на всю жизнь. Он проглатывал огромное количество научных журналов. Но в каждой статье определял только постановку задачи и затем смотрел в конец статьи, чтобы узнать результат. Промежуток не читал, утверждая: «Мне нужно узнать от автора, что он делает; как делать, я сам знаю лучше».
В Харькове около 1936 года стала возникать школа Ландау.
Появились первые ученики. Своеобразие возникавшей школы заключалось в том, что учениками Ландау были его однолетки или люди моложе его лишь на несколько лет. Все ученики были «на ты» друг с другом и с учителем. Когда они собирались вместе, то эти собрания напоминали по духу собрания способных студентов, готовящих свои дипломные работы, а не семинары у знаменитого на весь мир ученого.
Очень часто ученики вступали в спор с учителем. Иногда Ландау терпеливо опровергал мнение какого- нибудь из своих ретивых оппонентов, а иногда заканчивал спор вопросом: «Кто кого обучает: ты меня или я тебя? Не мое дело искать ошибки в твоих рассуждениях. Укажи мне лучше ошибки в моих».
Будущая школа физиков уверенно развивалась, становилась на ноги. К Ландау устремилось много молодых людей различных способностей и различных вкусов. Неизбежно возникла необходимость научиться сортировать желающих и отбирать тех из них, которые смогли бы стать теоретиками-профессионалами.
Ландау считал, что заниматься теоретической физикой без предварительных глубоких и прочных знаний бессмысленно. Но изучать физику, по мысли Ландау, значило прежде всего уметь выбирать, что стоит и чего не стоит изучать.
«Жизнь человека, — говорил Ландау, — слишком коротка, чтобы браться за безнадежные проблемы; память ограниченна, и чем больше научного сора будет в твоей голове, тем меньше останется места для великих мыслей» (он говорил это с улыбкой).
В тесном кругу учеников происходил отбор материала по механике, электродинамике, теории относительности, статистической физике и квантовой механике, который необходимо знать человеку, пытающемуся плодотворно работать в области теоретической физики.
Так возник теорминимум. Ландау принял зачет по теорминимуму от своих первых учеников. А затем уже они сами принимали зачеты от людей, желающих вступить в школу Ландау.
Многие из выдающихся ныне ученых на всю жизнь запомнили, как они сдавали эти экзамены.
Что же представлял собой теорминимум?
Очень продуманную и скупо составленную программу по теоретической физике с подробным указанием литературы — книг, параграфов из них и журнальных статей.
Когда Ландау почувствовал в себе дар выдающегося педагога (здесь, по-моему, ему не было равных), когда его школа стала завоевывать авторитет в научном мире, и притом далеко за пределами нашей страны, возникла мысль изложить теоретическую физику в виде единого курса, чтобы по нему можно было изучать не только теорминимум, но и более глубоко — современную теоретическую физику.
Говоря о курсе теоретической физики, задуманном Ландау, нельзя не подчеркнуть важности вклада, который внес в осуществление этого замысла Е. М. Лифшиц — один из первых учеников Ландау. Безусловно, все согласятся с тем, что без Евгения Михайловича такой курс не появился бы. Он привнес в создаваемый курс много новых научных идей, он затратил на него много самоотверженного труда, добиваясь ясности и точности изложения.