Нашата цел в тази книга е да опишем теорията на Айнщайн за пространството и времето по възможно най-простия начин и същевременно да разкрием дълбоката ѝ красота. В крайна сметка това ще ни позволи да достигнем до известното му уравнение E = mc², използвайки математика не по-сложна от Питагоровата теорема. И не е нужно да се притеснявате, ако не можете да си спомните Питагоровата теорема, защото ще я опишем и нея. Също толкова важна цел за нас е всеки читател, който прочете тази малка книга, да разбере как мислят съвременните физици за природата и как изграждат теории, които се оказват изключително полезни и в крайна сметка променят живота ни. Изграждайки модел на пространството и времето, Айнщайн подготви почвата, за да разберем как блестят звездите, разкри по-дълбоката причина за функционирането на електрическите двигатели и генераторите и накрая положи основата, върху която се гради цялата съвременна физика. Тази книга също така цели да бъде предизвикателна и изискваща. Темата не е физиката сама по себе си: както ще установим по хода на книгата, теориите на Айнщайн са много добре документирани и подкрепени от множество експериментални данни. Разбира се, трябва да подчертаем, че с течение на времето Айнщайн вероятно ще отстъпи пред още по-точна представа за природата. В природните науки няма универсални истини, а само възгледи за света, които все още не са доказани като грешни. Единственото, което можем да кажем със сигурност, е, че засега теорията на Айнщайн работи. Предизвикателството, което споменахме, се състои в начина, по който науката ни призовава да мислим за света около нас. Всеки от нас, независимо дали е изучавал някаква природна наука или не, има някакво интуитивно възприятие и всички ние правим някои изводи за света от ежедневния си опит. Но ако подложим наблюденията си на студената и точна светлина на научния метод, често откриваме, че природата опровергава интуицията ни. По хода на тази книга ще открием, че когато нещата се движат с големи скорости, понятията на здравия разум относно пространството и времето се срутват и се заменят с нещо напълно ново, неочаквано и елегантно. Изводът, който произтича, е благотворен и пробуждащ, и оставя много учени с чувство на възхищение: Вселената е много по-богата, отколкото ежедневният ни опит може би ни кара да вярваме. Може би най-прекрасното от всичко е фактът, че новата физика, въпреки богатството си, се ръководи от магическа математическа елегантност.
Колкото и да изглежда понякога трудна, природната наука по същество не е сложно поле. Може би някой би казал, че това е опит да се премахнат вродените ни предразсъдъци, за да наблюдаваме света възможно най-обективно. Въпреки че в тази си цел може да е по-успешна или по-малко успешна, малцина могат да оспорят успеха ѝ да ни научи как „работи“ вселената. Истинската трудност е да се научим да не се доверяваме на това, което може би обичаме да смятаме за здрав разум. Като ни учи да приемаме природата такава, каквато е, а не такава, каквато нашите предразсъдъци може би подсказват, че трябва да бъде, научният метод е оформил съвременния технологичен свят.
Накратко, работи.
В първата половина на книгата ще изведем уравнението E = mc². Когато казваме, че ще „изведем“, имаме предвид, че ще покажем как Айнщайн е достигнал до заключението, че енергията е равна на масата, умножена по квадрата на скоростта на светлината, което е това, което ни казва уравнението. Ако помислите за миг върху тази връзка, тя ще ви се стори много странна. Може би най-известният вид енергия е кинетичната енергия; ако някой ви удари в лицето с крикетна топка, когато ви удари, ще ви заболи. Един физик би казал, че причината е, че хвърлящият е предал енергия на крикетната топка, а тази енергия се прехвърля на лицето ви, когато то спира топката. Масата е мярка за това колко материя съдържа един обект. Крикетната топка има по-голяма маса от топче за пинг-понг, но по-малка от планета. Това, което казва връзката E = mc², е, че енергията и масата могат да се преобразуват една в друга, подобно на това как доларите могат да се обменят за евро, и че „коефициентът на преобразуване“ е скоростта на светлината на квадрат. Как по дяволите Айнщайн е успял да стигне до това заключение и как е възможно скоростта на светлината да се появява в уравнение, което се отнася до връзката между енергия и маса? По пътя към това уравнение не изискваме никакви предварителни научни познания и избягваме математиката колкото е възможно повече. Въпреки това, целта ни е да предложим на читателя истинско обяснение (а не просто описание) на науката. От тази гледна точка, особено, се надяваме да предложим нещо ново.
В последната част на книгата ще разгледаме как уравнението E = mc² е основата на нашето разбиране за механизмите на вселената. Защо звездите светят? Защо ядрената енергия е толкова по-ефективна от въглищата или петрола? Какво е масата? Този въпрос ще ни отведе в света на съвременната физика на частиците, в Големия адронен колайдер в ЦЕРН в Женева и в търсенето на частицата Хигс, която вероятно ще доведе до обяснение за самия произход на масата [вж. бележка на редактора на стр. 162]. Книгата завършва с удивителното откритие на Айнщайн, че структурата на пространството и времето в крайна сметка е отговорна за силата на гравитацията, и странната идея, че Земята „пада по права линия“ около Слънцето.
