Космос Эйнштейна. Как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени

Эта книга посвящается Мишель и Элисон

Einstein’s
Cosmos 

How Albert Einstein’s Vision 
Transformed Our Understanding 
of Space and Time

MICHIO KAKU

A T L A S  B O O K S

W . W . N O R T O N  &  C O M P A N Y

N E W  Y O R K  •  L O N D O N

Москва
2016

Перевод с английского

Космос 
Эйнштейна 

Как открытия Альберта Эйнштейна 
изменили наши представления 
о пространстве и времени

МИТИО КАКУ

© Michio Kaku, 2004
 
First published as a Norton paperback 2005
© Издание на русском языке, перевод, 
оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2016
ISBN 978-5-91671-468-5 (рус.)
ISBN 0-393-32700-0 (англ.)

УДК 530.1(092)
ББК 22.3г
 
К16
Переводчик Наталья Лисова

Научный редактор Владимир Сурдин, к. ф.-м. н.

Редактор Антон Никольский

Каку М.
Космос Эйнштейна: Как открытия Альберта Эйнштейна изменили 
наши представления о пространстве и времени / Митио Каку ; Пер. 
с англ. — М.: Альпина нон-фикшн, 2016. — 272    с.

ISBN 978-5-91671-468-5

Описывая жизнь Альберта Эйнштейна, Митио Каку погружает 
нас в бурлящую атмосферу первой половины XX в. — две мировые 
войны, революция в Германии, создание атомной бомбы. Он по-
казывает читателю невидимый обычно за триумфальной стороной 
открытий и озарений мир ученого — этапы становления, баталии в 
научном мире, зачастую непростые отношения с близкими. В книге 
представлен свежий взгляд на новаторскую деятельность Эйнштей-
на, перевернувшего представления человечества о пространстве и 
времени.
Автор книги, Митио Каку, — всемирно известный физик и по-
пуляризатор науки. Его умение доносить научные знания до самого 
широкого читателя сродни великому Эйнштейну, любившему по-
вторять, что новая теория никуда не годится, если не базируется 
на зримом образе, достаточно простом, чтобы понять его мог даже 
ребенок. В своей книге Митио Каку не только удается увлекательно 
рассказать о жизни великого гения, но и дать четкое представление 
об открытиях Альберта Эйнштейна даже тем, кто далек от науки.

УДК 530.1(092)
ББК 22.3г

К16

Все права защищены. Никакая часть этой книги не может быть 
воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы 
то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет 
и в корпоративных сетях, а также запись в память ЭВМ 
для частного или публичного использования, без письменного 
разрешения владельца авторских прав. По вопросу организации 
доступа к электронной библиотеке издательства обращайтесь 
по адресу mylib@alpina.ru.

Содержание

Предисловие. Новый взгляд на наследие Альберта Эйнштейна 7
Благодарности 13

Часть I. КАРТИНА ПЕРВАЯ 
Верхом на луче

Глава 1 
Физика до Эйнштейна 17
Глава 2 
Ранние годы 29
Глава 3 
Специальная теория относительности 
и «год чудес» 57

Часть II. КАРТИНА ВТОРАЯ
Искривленное пространство-время

Глава 4 
Общая теория относительности 
и «счастливейшая мысль моей жизни» 93
Глава 5 
Новый Коперник 117
Глава 6 
Большой взрыв и черные дыры 137

М и т и о  К а к у

Часть III. НЕЗАВЕРШЕННАЯ КАРТИНА 
Единая теория поля

Глава 7 
Обобщение и квантовый вызов 155
Глава 8 
Война, мир и E = mc2 191
Глава 9 
Пророческое наследие Эйнштейна 219

Библиография 259
Предметно-именной указатель 263

П Р Е Д И С Л О В И Е

Новый взгляд на наследие 
Альберта Эйнштейна

Г

ений. Рассеянный профессор. Отец теории относительности. 
Легендарная фигура Альберта Эйнштейна — 
с пышными белыми волосами, развевающимися 
на ветру, в туфлях на босу ногу, в просторном 
джемпере, попыхивающий трубкой, не замечающий ничего 
вокруг — навсегда отпечаталась в нашем сознании. «Поп -
идол уровня Элвиса Пресли и Мэрилин Монро — загадочно 
смотрит на нас с открыток, журнальных обложек, футболок 
и огромных плакатов. Одно из агентств в Беверли-Хиллз 
предлагает его образ для использования в телевизионной 
рекламе. Ему все это очень бы не понравилось», — пишет 
биограф Эйнштейна Денис Брайан .
Эйнштейн принадлежит к числу величайших ученых 
всех времен, это грандиозная вершина, которую по вкладу 
в науку можно поставить в один ряд с Исааком Ньютоном. 
Неудивительно, что журнал Time именно его назвал Челове-

М и т и о  К а к у

ком столетия. Многие историки видят его среди ста самых 
влиятельных людей последней тысячи лет.
Учитывая место Эйнштейна в истории, можно назвать 
несколько причин для того, чтобы попытаться заново вспомнить 
и переосмыслить его жизнь. Во-первых, его теории 
столь глубоки и всеобъемлющи, что сделанные несколько 
десятилетий назад предсказания до сих пор будоражат 
общественность и мелькают в газетных заголовках, поэтому 
очень важно попытаться понять корни этих теорий. По мере 
того как новые поколения исследовательских инструментов, 
которые в 1920-е гг. даже представить себе было невозможно (
среди них можно назвать, к примеру, спутники, 
лазеры , суперкомпьютеры, детекторы гравитационных 
волн), зондируют дальний космос и внутренний мир атома, 
предсказания Эйнштейна приносят Нобелевские премии 
другим ученым. Даже крошки с эйнштейнова стола открывают 
в науке новые горизонты. Так, Нобелевская премия 
1993 г. досталась двум физикам, которые сумели косвенным 
образом, проанализировав движение двойной нейтронной 
звезды  , подтвердить существование гравитационных волн, 
предсказанных Эйнштейном в 1916 г. Нобелевская премия 
2001 г. была присуждена трем физикам, подтвердившим 
существование бозе-эйнштейновского конденсата — нового 
состояния вещества при температуре, близкой к абсолютному 
нулю ; Эйнштейн предсказал его в 1924 г.
Сегодня подтверждаются и другие предсказания. Черные 
дыры, когда-то считавшиеся причудой теории Эйнштейна, 
обнаружены телескопом «Хаббл» и многоэлементным 
радио телескопом VLA*. Кольца Эйнштейна и линзы  

* Very Large Array — буквально «очень большая решетка». Радиотелескоп 
построен в американском штате Нью-Мексико и состоит из 27 параболических 
антенн диаметром 25 м каждая. — Прим. пер.

К о с м о с  Э й н ш т е й н а

Эйнштейна не только нашли практическое подтверждение, 
но и являются теперь основным инструментом астрономов 
при измерении невидимых объектов в дальнем космосе.
Даже «ошибки» Эйнштейна, по общему признанию, 
внесли большой вклад в наши знания о Вселенной. В 2001 г. 
астрономы получили убедительные доказательства того, 
что «космологическая константа », считавшаяся ранее вели-
чайшим просчетом Эйнштейна, в действительности олице-
творяет максимальную концентрацию энергии во Вселен-
ной и что именно она определит окончательную судьбу 
самой Вселенной. Таким образом, мы наблюдаем свое-
образный ренессанс наследия Эйнштейна и накопление все 
большего числа доказательств, подтверждающих его пред-
сказания.
Во-вторых, физики в настоящее время пересматривают 
наследие Эйнштейна и особенно стиль его мышления. Пока 
биографы в подробностях изучают его личную жизнь в поис-
ках истоков блестящих теорий, физики все глубже осоз-
нают, что теории Эйнштейна основаны не столько на мудре-
ной математике (и уж тем более не на его личной жизни!), 
сколько на простых и элегантных образах. Эйнштейн любил 
говорить, что новая теория, вероятно, никудышна, если 
не базируется на зримом образе, достаточно простом, чтобы 
понять его мог даже ребенок.
В этой книге такого рода картины — результат научного 
воображения Эйнштейна — становятся формальным орга-
низующим принципом, вокруг которого выстраиваются 
описания его мыслительного процесса и величайших дости-
жений.
В первой части используется картина, которую Эйн-
штейн увидел в своем воображении, когда ему было 16 лет: 
как выглядел бы луч света, если бы можно было лететь 

М и т и о  К а к у

рядом с ним. Эта картина, в свою очередь, возникла, веро-
ятно, под влиянием детской книги, которую он прочел. 
Наглядно представив себе, что происходит, если лететь вме-
сте с лучом света, Эйнштейн выделил ключевое противоре-
чие между двумя основными физическими теориями того 
времени: законами Ньютона и электромагнитной теории 
Максвелла . В определенном смысле в этой картине заклю-
чена вся специальная теория относительности (которая 
со временем раскроет тайну звезд и ядерной энергии).
Во второй части мы увидим другую картину: Эйнштейн 
представил планеты в виде шариков, катающихся по искрив-
ленной поверхности с Солнцем в центре; это иллюстра-
ция к мысли о том, что гравитация возникает в результате 
искривления пространства и времени. Заменив ровную 
поверхность и действующие в ней силы Ньютона  искрив-
ленным пространством, Эйнштейн получил совершенно 
новую, революционную картину гравитации. В этих рамках 
ньютоновы «силы» были всего лишь иллюзией, вызванной 
искривлением самого пространства. Из этой простой кар-
тины со временем возникнут черные  дыры, Большой взрыв 
и конечная судьба самой Вселенной.
В третьей части книги картинка отсутствует — эта часть 
в основном посвящена неудачной попытке предложить 
образ-основу для «единой теории поля» — той, что позво-
лила бы Эйнштейну сформулировать итог двух тысяч лет 
исследования законов вещества и энергии. Здесь его инту-
иция начала спотыкаться, поскольку в то время о силах, 
управляющих ядром и элементарными частицами, почти 
ничего не было известно.
Незавершенную единую теорию поля и 30-летний поиск 
«теории всего» нельзя назвать неудачей, что признали лишь 
недавно. Современники же Эйнштейна видели в этих иссле-

К о с м о с  Э й н ш т е й н а

дованиях «валяние дурака». Физик и биограф Эйнштейна 
Абрахам Пайс сетовал: «В последние 30 лет жизни он про-
должал вести активную работу, но его слава не уменьши-
лась бы, а может, наоборот, выросла, если бы он вместо 
этого занялся рыбалкой». Иными словами, его наследие 
могло оказаться еще более величественным, если бы он 
оставил физику в 1925 г., а не в 1955-м.
Однако в последние годы с появлением новой теории, 
получившей название теории суперструн , или М-теории, 
ученые занялись переоценкой поздних трудов Эйнштейна 
и его наследия, поскольку на первое место в мире физики 
вышел поиск единой теории поля. «Теория всего» стала 
основной целью изысканий целого поколения молодых 
амбициозных ученых. Если раньше считалось, что обобще-
нием могут заниматься только стареющие физики на излете 
карьеры, то сегодня это доминирующая тема теоретической 
физики.
В своей книге я надеюсь представить новый, свежий 
взгляд на новаторскую деятельность Эйнштейна и, воз-
можно, более точное описание его непреходящего насле-
дия при помощи простых физических образов. Его озаре-
ния, в свою очередь, дали энергию нынешнему поколению 
революционных экспериментов, которые проводятся в космосе 
и в передовых физических лабораториях; они дают толчок 
интенсивным исследованиям, направленным на исполнение 
его заветной мечты — создание теории всего. Мне 
кажется, что такой подход к его жизни и работе больше 
всего понравился бы самому Эйнштейну.