Глава 14
Сахар и пыльца
Больцман великолепен. <…> Он блестящий толкователь. Я твердо уверен, что принципы его теории верны.
Альберт Эйнштейн
В 1905 году, за год до самоубийства Людвига Больцмана, была опубликована научная статья, которая не только реабилитировала его идеи, но и сделала их частью научного консенсуса. Эта статья убедила скептиков, что молекулы и атомы действительно существуют, а статистический анализ их поведения может объяснить второе начало термодинамики. К несчастью, она запоздала на два-три года и потому не смогла спасти Больцмана от утомительных споров с приверженцами феноменологии.
Статью написал молодой человек, которому не исполнилось и тридцати. Он познакомился с идеями Больцмана, прочитав его изданную в 1898 году монографию “Лекции по теории газов”, которая открывалась словами: “Я прекрасно сознаю, что я всего лишь человек, который бессильно борется с течением времени”. Молодой читатель книги разглядел в аргументах Больцмана огромную силу и написал своей невесте, которая также изучала физику: “Больцман великолепен. <…> Он блестящий толкователь. Я твердо уверен, что принципы его теории верны <…> что вопрос сводится к движению атомов в определенных условиях”.
Этим человеком был Альберт Эйнштейн.
Принято считать, что Эйнштейн черпал свою науку из ниоткуда. По легенде, когда ему было 26 лет и он работал в Швейцарском патентном бюро в Берне, у него наступил “год чудес”. Именно в тот год он вывел формулу E = mc2 и изменил физику. Но большинство людей забывает о других не менее важных статьях, написанных Эйнштейном в тот же удивительный год. Вдохновением для двух из них послужили работы Больцмана, и одна в итоге помогла убедить научное сообщество, что австриец справедливо верил в существование молекул и атомов.
Хотя Эйнштейн читал критику Больцмана, она нисколько его не смущала. Его не смущали и собственные финансовые затруднения. В 1900 году, окончив тот же цюрихский университет, где преподавал Клаузиус, Эйнштейн надеялся получить должность доцента, но недостаточно хорошо сдал итоговые экзамены. Кроме того, он был по уши влюблен в Милеву Марич, вместе с ним изучавшую физику, а его профессора полагали, что он слишком увлекается работами Джеймса Клерка Максвелла и Людвига Больцмана, идеи которых считались либо слишком сложными, либо слишком спорными для студентов.
Желая жениться на Марич, Эйнштейн в поисках работы обращался ко многим европейским профессорам. Отвечали единицы, да и те отказом. “Скоро я предложу свои услуги всем физикам от Северного моря до южной оконечности Италии”, – жаловался Эйнштейн в письме Марич. Чтобы сводить концы с концами, он давал частные уроки и подменял школьных учителей. В конце концов его друг Марсель Гроссман сообщил, что в Швейцарском патентном бюро в Берне появилась вакансия “технического эксперта III класса”. Более того, отец Гроссмана, знакомый с директором Патентного бюро, написал Эйнштейну рекомендательное письмо. Работа была не слишком интересной и предполагала оценку патентных заявок по поручению старших сотрудников. Но Эйнштейну она сулила желанную регулярную зарплату, и он пришел в восторг. “Если дело выгорит, я сойду с ума от радости”, – написал он Марич.
Затем Марич забеременела. В начале 1902 года у нее родилась девочка, судьба которой остается загадкой, поскольку Эйнштейн и Марич не ничего не сказали о дочери друзьям и близким. Историки полагают, что девочку отдали на удочерение, потому что появление внебрачного ребенка разозлило бы родителей Эйнштейна и помешало бы ему найти работу в консервативной Швейцарии. Если последнее действительно сыграло свою роль в принятии решения, то это обернулось успехом, поскольку летом 1902 года Эйнштейн получил работу в Швейцарском патентном бюро в Берне. Марич приехала к нему в начале 1903 года, и в январе они поженились.
Работа в Патентном бюро была настолько непыльной, что, как писал Эйнштейн, он “справлялся с дневными задачами за два-три часа”. У него оставалось достаточно времени на другие дела, и его жизнь к 1904 году стала весьма активной. Он работал и самостоятельно занимался наукой, а Марич тем временем родила сына, Ганса Альберта. Он появился на свет в более подходящих обстоятельствах, и его родители были счастливы.
В 1903–1904 годах Эйнштейн не сомневался, что сделает важнейший вклад в свою область науки. Стремясь к этому, он отправил свои первые статьи в Annalen der Physik, самый престижный научный журнал немецкоязычного мира. Эти ранние работы демонстрируют увлеченность Эйнштейна термодинамикой. По сути, они представляют собой обобщение статистических идей, которые Больцман развивал на протяжении своей жизни. Опубликовав их, Эйнштейн стал одним из ведущих мировых экспертов по термодинамике и заложил фундамент для своего “года чудес”, наступившего в 1905-м.
Первая статья того года, которую Эйнштейн представил на рассмотрение 17 марта, называлась “Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света”. Именно ее Эйнштейн считал революционной для того времени, а Нобелевский комитет в 1921 году цитировал при вручении ему премии.
В некотором смысле эта статья стала подтверждением опубликованной в 1900 году работы Макса Планка, в которой больцмановский статистический анализ молекул газа был применен к свечению тел при нагревании. Как мы помним, Планк пришел к выводу, что молекулы горячих тел испускают и поглощают свет крошечными порциями. Однако Планк не думал, что свет всегда ведет себя именно так. Он считал, что обычно он представляет собой непрерывный поток электромагнитных волн.
В своей статье Эйнштейн, однако, идет гораздо дальше Планка, который, по собственному признанию, обратился к идеям Больцмана лишь от отчаяния. Эйнштейн, напротив, принимает эти идеи и превращает их в “эвристический” аргумент, что свет всегда существует в качестве потока дискретных частиц. “Эвристический” значит “выявленный”. По мнению Эйнштейна, полезно представлять, “что энергия света распространяется по пространству дискретно”, хотя это однозначно и не подтверждается данными. Ученый приходит к этому выводу, принимая больцмановское статистическое определение энтропии шире, чем рискнул Планк. Эйнштейн утверждает, что многие аспекты света можно понять, если его поведение “будет интерпретироваться на основе введенного в физику Больцманом принципа, согласно которому энтропия некоторой системы есть определенная функция вероятности состояния этой системы”.
Эйнштейн напоминает читателям о предложенном Больцманом статистическом объяснении энтропии газа. Предположив, что газ состоит из крошечных частиц, или молекул, которые пребывают в постоянном движении, Больцман продемонстрировал, что энтропия газа возрастает исключительно по воле случая. Эйнштейн использует эти аргументы, чтобы показать, что изменение энтропии света также получит объяснение, если допустить, что свет, как и газ, состоит из дискретных частиц. Дело в том, что из крошечных частиц состоит не только воздух в вашей комнате, но и входящий в нее свет. Установив корпускулярную природу света на базе рассуждений, аналогичных больцмановскому статистическому анализу газа, Эйнштейн в заключительной части статьи показывает, как эта идея помогает “лучше объяснить” оптические явления, которые не были поняты прежде.
В качестве примера Эйнштейн приводит так называемый фотоэлектрический эффект – явление, при котором луч света (или любое электромагнитное излучение) создает электрический ток, когда сталкивается с некоторыми веществами. Взаимосвязь между частотой света и силой создаваемого тока озадачивала исследователей. Во многих случаях яркий красный свет не дает тока, а тусклый синий свет более высокой частоты – дает. Слабый ультрафиолетовый свет еще большей частоты дает еще больше тока. Эйнштейн объяснил это следующим образом: свет состоит из сгустков энергии, но количество энергии в каждом сгустке зависит от частоты света. Таким образом, сгусток красного света меньше (то есть содержит меньше энергии), чем сгусток синего света. Сгусток синего света меньше, чем сгусток ультрафиолетового света. Следовательно, направлять на вещество красный свет все равно что бомбардировать его перьями. Если сотня перьев прилетит вам в лицо, вы смахнете их без всякого труда. Направлять на вещество ультрафиолетовый свет все равно что расстреливать его пулями. Одна пуля причинит гораздо больший ущерб, чем сотня перьев. Подобным образом небольшое количество частиц ультрафиолетового света создаст гораздо больше электрического тока, чем большое количество частиц красного света.
Опубликованная в 1905 году статья Эйнштейна считается одним из основополагающих текстов квантовой физики. Однако потребовалось еще двадцать лет, чтобы научное сообщество в полной мере признало и осознало его идеи. Лишь в конце 1920-х годов частицы света стали называть фотонами. Волновое поведение света при этом никуда не исчезло. Фотоны демонстрируют и корпускулярное, и волновое поведение – отсюда и термин корпускулярно-волновой дуализм и многие загадки квантовой физики.
Стоит отметить, что Эйнштейн в своей статье упоминает имя Больцмана шесть раз, а также вводит целый раздел “Интерпретация выражения для зависимости энтропии монохроматического излучения от объема, полученной на основе принципа Больцмана”. И все же в “Лекциях по теории газов” – той самой книге, из которой Эйнштейн узнал об этом принципе, – Больцман выразил опасение, что его идеи будут забыты. Печальнее всего, что в 1905 году он был еще жив, но ничто не указывает на его знакомство с работой Эйнштейна. Больцман умер, так и не узнав о грандиозных последствиях своих трудов.
Когда Эйнштейн отправлял статью о квантах света в Annalen der Physik, он понимал, насколько она революционна. Однако ему еще только предстояло завоевать авторитет в научном мире и остро не хватало докторской степени. Через несколько недель после завершения статьи о квантах света, работая в свободное время, он закончил свою диссертацию и отправил текст в Цюрихский университет. Эйнштейн также посвятил ее термодинамике и поставил перед собой задачу обосновать веру Больцмана в существование молекул и атомов.
Для этого Эйнштейн обратил внимание на явление, которое сложно объяснить, если атомов не существует. Его заинтересовало, каким образом вода становится более вязкой (или липкой) при растворении сахара. Чтобы ощутить этот эффект, помешайте пальцем раствор сахара в воде. Вам придется приложить больше усилий, чем если бы вы помешивали простую воду. По утверждению Эйнштейна, такое повышение липкости можно объяснить, если принять, что сахар и вода состоят из отдельных частиц. Более того, Эйнштейн полагал, что, измерив и сравнив липкость простой и сахарной воды, можно оценить размер молекулы сахара. Довольно смело было предположить, что такая банальная вещь, как сахарная вода, позволяет познать глубокую истину о природе реальности.
В воображении Эйнштейна сахарная вода не стабильная неделимая жидкость, а масса крошечных молекул воды, которые он представлял в форме маленьких сфер, налетающих друг на друга. Среди молекул воды находятся более крупные молекулы сахара, которые не позволяют маленьким сферам свободно двигаться. В результате молекулы воды замедляются при столкновениях с большими молекулами сахара. Это приводит к тому, что сахарная вода становится гораздо более липкой, чем чистая.
Затем Эйнштейн показал, как такое описание позволяет сделать точные количественные прогнозы. Его диссертация полна математических уравнений, которые приводят читателя к ошеломляющему выводу – что, проведя два простых измерения свойств сахарной воды, можно оценить диаметр одной молекулы сахара.
Измерения таковы:
1. Сравните вязкость сахарного раствора, содержащего известное количество сахара, с вязкостью чистой воды.
2. Измерьте “осмотическое” давление сахарного раствора. Представьте банку, разделенную посередине тонкой мембраной. С левой стороны находится слабый раствор сахара в воде, с правой – концентрированный. Вода стремится просочиться сквозь мембрану слева направо, чтобы устранить разницу. Оказываемое ею при этом давление называется “осмотическим”.
Провести эти измерения довольно просто, и Эйнштейн собрал значения, полученные другими учеными. Пользуясь их числами, он оценил диаметр молекулы сахара примерно в одну десятимиллионную сантиметра (9,9 × 10-8 см). Это довольно близко к современным оценкам, и работа Эйнштейна произвела на экзаменаторов Цюрихского университета достаточно большое впечатление, чтобы они удостоили соискателя докторской степени.
Но одной этой статьи было бы недостаточно, чтобы Эйнштейн достиг своей истинной цели и однозначно доказал существование молекул и атомов. Проблема заключалась в том, что, хотя он и оценил размер молекул сахара, частицы были слишком малы, чтобы разглядеть их даже в лучший микроскоп, а потому его расчеты не поддавались проверке. Ему нужно было отыскать в мире некоторое свойство, демонстрирующее атомно-молекулярное строение вещества. Вскоре после завершения работы о сахарной воде Эйнштейн взялся за вторую статью “года чудес”. Именно она наиболее очевидным образом оправдала веру Больцмана в существование молекул и атомов.
И снова Эйнштейн взял для рассмотрения весьма будничное, казалось бы, явление. На этот раз он занялся броуновским движением – загадочным поведением крошечных пылевых частиц в воде. Еще в 1820-х годах его изучал друг Чарльза Дарвина, ботаник Роберт Броун, который извлекал крошечные частицы из полостей в пыльцевых зернах и смешивал их с водой. Частицы не растворялись, как сахар, а рассеивались по воде, создавая легкую взвесь, называемую коллоидной суспензией. Диаметр крошечных частиц составлял не более нескольких десятитысячных сантиметра, но такого размера было достаточно, чтобы Броун наблюдал за ними через микроскоп. В процессе этих наблюдений он заметил одну странность: частицы дрожали и медленно перемещались в воде. Сначала Броун решил, что частицы живые, но затем отказался от этой идеи, увидев, что мелкий песок и золотая пыль в воде ведут себя точно так же.
Большую часть XIX века броуновское движение оставалось необъясненной загадкой, но мало кто из ученых наделял его огромной важностью. Несогласный с таким положением вещей, в мае 1905 года Эйнштейн отправил в немецкий физический журнал Annalen der Physik статью, в которой показал, что единственное приемлемое объяснение броуновского движения заключается в том, что атомы и молекулы действительно существуют. Эйнштейн представил эту статью всего через две недели после завершения работы над диссертацией о сахарной воде, а значит, он размышлял над обеими проблемами одновременно.
Чтобы проследить за мыслью Эйнштейна, представьте воду на микроскопическом уровне. Она состоит из молекул, напоминающих крошечные сферы. Время от времени среди них появляется гигантская сфера, которая в тысячи раз больше молекул воды. Это частица пыльцы. Также наблюдается бешеная активность: молекулы воды колеблются и дрожат, налетая друг на друга, как машинки на автодроме. Молекулы, оказавшиеся рядом с частицей пыльцы, сталкиваются с ней. Как малюсенькие шарики для настольного тенниса, они со всех сторон врезаются в огромный пляжный мяч.
На первый взгляд может показаться, что ничего интересного здесь произойти не может. Поскольку молекулы воды двигаются совершенно случайным образом и налетают на частицу пыльцы со всех сторон, логично предположить, что столкновения молекул воды с частицей пыльцы нейтрализуют друг друга и пыльца остается неподвижной. Но Эйнштейн заявил, что ситуация обстоит иначе. На коротких отрезках времени исключительно случайным образом с одной стороны в частицу пыльцы врезается больше молекул, чем с любой другой. Когда такое происходит, частица чуть сдвигается с места. На следующем коротком отрезке она подобным образом сдвигается в другом направлении. Процесс повторяется снова и снова, и частица движется по воде случайными зигзагами – точно так, как в 1820-х годах наблюдал Броун.
Вам, должно быть, интересно, как эта картина доказывает существование атомов и молекул. Здесь в игру вступает оригинальность мышления Эйнштейна. Он продемонстрировал, что молекулярная модель столкновения сфер позволяет предсказать, как далеко частица пыльцы продвинется за заданное время. Поскольку частицы пыльцы достаточно велики, чтобы смотреть на них через микроскоп, можно измерить, как далеко они продвигаются на самом деле. Если бы данные измерений оказались близки к расчетам Эйнштейна, это стало бы весомым доказательством существования молекул воды.
Каким образом Эйнштейн вычислял, как далеко продвинутся частицы пыльцы, учитывая случайный характер их столкновений с молекулами воды? Ответ дает особая статистическая техника, называемая “прогулкой пьяницы”. Представьте пьяницу на городской площади. Время от времени он делает шаг в случайном направлении. Вопрос: можно ли предсказать, где окажется пьяница, сделав определенное количество шагов? Оказывается, что сказать, в каком направлении переместится пьяница, невозможно, но можно вычислить, как далеко он отойдет от начальной точки. Таким образом, если пьяница начинает прогулку от фонарного столба, нельзя сказать, что он очутится севернее, южнее, восточнее или западнее этого столба, но можно вычислить, что, скажем, через час блужданий он сместится от столба на 50 метров.
Эйнштейн применил эту логику к частицам пыльцы. Они тоже время от времени делают шаг в случайном направлении, когда в них врезаются молекулы воды. Используя формулу “прогулки пьяницы”, Эйнштейн продемонстрировал, что частица пыльцы диаметром 0,001 мм, передвигающаяся по воде, температура которой равна 17 °C, будет преодолевать 0,006 мм за каждые 10 секунд.
Стоит сделать паузу и осознать важность этого утверждения. Эйнштейн говорил, что если атомы и молекулы действительно существуют, то можно провести числовые расчеты, подлежащие экспериментальной проверке. Он нашел способ положить конец вековому спору о реальности атомов с помощью простого измерения. В конце статьи он написал: “Если бы какому-либо исследователю удалось вскоре ответить на поднятые здесь важные для теории теплоты вопросы!”
Всего через четыре года предсказание Эйнштейна подтвердил талантливый физик-экспериментатор Жан Перрен, работавший в Париже. В 1909 году Перрен опубликовал статью, в которой описал тонкие эксперименты, проведенные им с целью установить, как далеко частицы перемещаются в воде. Перрен проявлял огромное внимание к деталям. Он не стал использовать частицы пыльцы, поскольку они часто бывают неровной формы, а следовательно, измерить их диаметр непросто. (Чтобы вычислить, какое расстояние пройдет частица, пользуясь методом Эйнштейна, необходимо знать ее диаметр.) Сделав множество проб, Перрен остановился на частицах гуммигута – резины, добываемой из дерева с тем же названием. (Желтый гуммигут используется для окрашивания одеяний буддийских монахов.) При смешивании гуммигута с метиловым спиртом и водой образуется мелкий порошок, состоящий из частиц почти идеальной сферической формы, диаметры которых Перрен мог точно измерить. Они варьировались в диапазоне от 0,5 до 5 микрон в поперечнике.
Перрен поместил суспензию частиц гуммигута в воде под микроскоп. Чтобы измерять расстояние, преодолеваемое частицами, он спроецировал изображение из-под микроскопа на бумагу с координатной сеткой, на которой затем отслеживал путь, проходимый частицами за заданное время.
Измерения Перрена подтвердили расчеты Эйнштейна в пределах экспериментальной ошибки. Десять лет спустя в научной среде не осталось сомневающихся в существовании молекул и атомов. Вильгельм Оствальд, ярый сторонник энергетизма и один из главных критиков Больцмана, сдал позиции и сказал коллегам, что статья Перрена, подтвердившая расчеты Эйнштейна, заставила его переменить мнение.
Диаграмма броуновского движения из статьи Жана Перрена
На уступки, казалось, пошел даже Эрнст Мах: в 1912 году он встретился с Эйнштейном и, по свидетельству очевидца, согласился, что допущение о существовании молекул и атомов дает возможность производить полезные и точные расчеты. Но правда ли Мах переменил свою точку зрения? Еще недавно он восклицал: “Я не верю в существование атомов!” Судя по всему, он остался при своем мнении, поскольку после смерти ученого его сын нашел в бумагах отца записку: “В своем преклонном возрасте я не готов принять ни теорию относительности, ни существование атомов”.
Эйнштейн продолжал работать над вопросами термодинамики. В том же 1905 году он сделал важное дополнение к первому началу – о сохранении энергии. Оно нашло выражение в самом знаменитом его уравнении: E = mc2.
В этом уравнении Е — энергия, m — масса, а c2 – большое, но неизменное число, скорость света, умноженная на саму себя, то есть возведенная в квадрат. Это уравнение гласит, что, хотя энергию нельзя создать и уничтожить, иногда она может принимать маловероятную форму твердого вещества. Иными словами, любое твердое тело можно считать формой застывшей, сильно сконцентрированной энергии, а любую форму энергии – растворенной массой. Самым ярким подтверждением этого принципа стала ядерная бомба, в которой небольшое количество массы трансформируется в разрушительный взрыв невероятной мощности. Поскольку с2 – огромное число, в малой массе заключается гигантская энергия. Для уничтожения Хиросимы хватило примерно полуграмма массы – а это меньше массы скрепки для бумаг, – которые превратились в грандиозную разрушительную энергию.
Выводя уравнение E = mc2, Эйнштейн не думал об атомных бомбах. Это уравнение стало логическим следствием введенной им в физику аксиомы, которая гласит, что скорость света одинакова для всех наблюдателей. Если наблюдатель на земле светит фонариком вверх, то измеренная им скорость света составит около 300000 км/с. Но что насчет второго наблюдателя, который движется вверх параллельно лучу, летя на ракете с почти равной скоростью в 299000 км/с? Может показаться, что измеренная им скорость света составит 1000 км/с. Но это не так. Она также будет равна 300000 км/с.
Эйнштейн пришел к этому сногсшибательному выводу, оттолкнувшись от описания света как электромагнитной волны, предложенного Джеймсом Клерком Максвеллом. Как мы помним, свет состоит из двух перемежающихся волн – одной в электрическом и одной в магнитном поле – и эти волны расположены под прямым углом друг к другу. Измерив в лаборатории, с какой силой электрические заряды притягиваются друг к другу или отталкиваются друг от друга и какова напряженность магнитного поля, создаваемого электрическим током, Максвелл сумел определить скорость света.
Чтобы понять, почему эта скорость одинакова для всех, представьте двух физиков, Алису и Боба, которые хотят, руководствуясь логикой Максвелла, определить скорость света в вакууме. Их лаборатории находятся в космосе, и оба ученых одеты в скафандры, поскольку воздуха в лабораториях нет. В первой лаборатории Алиса измеряет напряженность электрического и магнитного полей по методу Максвелла, а затем на основе полученных данных вычисляет скорость света.
Боб проводит такие же измерения во второй лаборатории, которая движется мимо лаборатории Алисы со скоростью 1000 км/ч, хотя Боб об этом не знает. Эйнштейн утверждал, что Боб получит такое же значение скорости света, как Алиса. Почему? Потому что, если бы в его лаборатории не было окон, он не знал бы, что движется относительно Алисы. Вакуум ощущается одинаково, на какой бы скорости вы в нем ни двигались. Поскольку в вакууме существуют магнитные и электрические поля, при измерении их напряженности значения оказываются одинаковыми вне зависимости от относительной скорости движения лабораторий, где проводятся измерения.
В 1905 году Эйнштейн не смог представить неопровержимых доказательств этого. Однако он полагал, что считать законы физики законами можно лишь в том случае, если они согласованы. Ему казалось неправильным, что двум физикам пришлось бы использовать различные версии максвелловской теории электромагнетизма в зависимости от относительной скорости их лабораторий.
В третьей статье “года чудес” Эйнштейн разъяснил эту идею, имеющую множество удивительных следствий. Так, время течет по-разному в зависимости от скорости движения наблюдателя. Наблюдатели, скорости движения которых сильно различаются, по-разному оценивают расстояние между объектами. Позже, в четвертой статье за этот год, Эйнштейн, как известно, сделал вывод, что, поскольку скорость света для всех одинакова, энергию и массу можно превращать друг в друга, то есть E = mc2.
Снова представьте наших физиков Алису и Боба. На этот раз Алиса стоит на поверхности земли, а Боб сидит в ракете. Когда с земли в космос направляется луч света, Боб устремляется за ним. У ракеты мощный двигатель, и скорость Боба непрерывно возрастает. Однако, какой бы высокой она ни была, свет все равно удаляется от него с постоянной скоростью. Боб не может его догнать. Но что насчет Алисы, которая стоит на земле? Важно отметить, что для нее скорость света также не меняется. Как же она объяснит, почему Боб не может догнать луч?
Ответ: Алисе кажется, что скорость Боба возрастает все медленнее. Ему нужно все больше времени, чтобы достичь скорости света. Когда скорость Боба оказывается почти, но не совсем равна скорости света, она перестает увеличиваться. Двигатели его ракеты работают, как и прежде, но толку от этого мало. Как такое возможно? Алисе кажется, что энергия ракеты теперь увеличивает не скорость ракеты, а массу.
Этот мысленный эксперимент дает интуитивно понятное объяснение взаимопревращаемости энергии и массы. Масса, подобно теплоте и движению, представляет собой еще одну форму энергии. Всякий раз, когда мы ссылаемся на первое начало термодинамики и говорим о сохранении энергии, нам следует помнить, что вся масса во Вселенной – это тоже форма энергии. Сам Эйнштейн считал свою формулу следствием закона сохранения энергии, сформулированного Джеймсом Джоулем и Германом Гельмгольцем в XIX веке. “Можно сказать, что закон сохранения энергии, – писал Эйнштейн в 1945 году, – ранее поглотивший закон сохранения теплоты, теперь поглотил и закон сохранения массы – и один удерживает позиции”.
Благодаря Эйнштейну первое начало термодинамики расширило область своего действия. Но почему оно истинно? Почему энергия сохраняется?
