Эйнштейн упорно трудился. Сидя за столом в своем патентном бюро, он часами размышлял о теории, которая постепенно формировалась, приобретала очертания. Он размышлял о ней, даже гуляя с друзьями, — благо, ему была свойственна уникальная способность слушать одно, а думать при этом совсем о другом. С собой он всегда носил блокнотик, куда записывал самые разные мысли. Он непрестанно размышлял и об исходном парадоксе, и обо всех изменениях, которые тот претерпел, прокручивая все это в своих мыслях, представляя тысячи вариантов и возможностей. С утра до ночи он примеривался к нерешенной задаче то с одной стороны, то с другой.
Наконец Эйнштейн сформулировал два важных принципа, которые помогли ему продвинуться дальше. Во- первых, он установил, что первая его догадка была верна: законы физики одинаково действуют в отношении как наблюдателя, находящегося в покое, так и того, кто движется в космическом корабле с постоянной скоростью. Никакие другие варианты не имели смысла. Было и второе — скорость света неизменна. Даже если свет исходит от звезды, несущейся в пространстве со скоростью тысяч километров в час, распространяться он будет со скоростью 300 000 км/сек, и ни на йоту быстрее. Такое допущение не противоречило закону Максвелла о неизменной скорости электромагнитных волн.
Эйнштейн продолжал размышлять, и ему в голову пришел еще один парадокс в виде мысленной картины. Теперь он вообразил поезд, движущийся по рельсам со включенным прожектором. Человек, стоящий на перроне, увидит луч света, приближающийся к нему с ожидаемой скоростью. Но что, если, к примеру, женщина побежит по платформе к поезду или от него? Скорость женщины относительно поезда будет определяться тем, насколько быстро и в каком направлении она будет двигаться, — но разве то же самое не касается и светового луча? Разумеется, относительно женщины луч света будет иметь разную скорость, в зависимости от того, бежит она навстречу или, наоборот, удаляется, и скорость луча относительно нее будет отличаться от скорости применительно к человеку, стоящему на платформе. Этот образ явно ставил под сомнение все до сих пор известные основополагающие принципы.
Прошел не один месяц, Эйнштейн продолжал размышлять над этим парадоксом, и в мае 1905 года он решил вообще бросить все это. Задача, казалось, была неразрешимой. Как-то, в один прекрасный солнечный день в Берне, Альберт, прогуливаясь с другом и коллегой по патентному бюро, стал рассказывать ему, что зашел в тупик, поделился своей досадой и со вздохом признался, что решил сдаться. Не успев договорить, вспоминал потом Эйнштейн, он вдруг понял, в чем суть проблемы. Решение пришло как яркое озарение, вспышка интуиции — сначала в виде зрительного образа, а потом и в словесном выражении, — все произошло в ничтожную долю секунды, которая навсегда изменила наши представления о Вселенной.
Позже Эйнштейн иллюстрировал свое прозрение таким образом: предположим, поезд движется вдоль платформы с постоянной скоростью. Человек стоит в центре платформы. Как раз в то мгновение, когда поезд проезжает мимо него, в голову и хвост состава одновременно ударяют две молнии, попав в точки А и Б, равноудаленные от нашего наблюдателя. Теперь предположим, что в середине состава, проходящего перед наблюдателем на платформе в тот момент, когда внезапно ударяют молнии, сидит женщина.
Пока луч света от вспышек молний идет до ее глаз, она успевает немного удалиться от вспышки А (сзади) и приблизиться к вспышке Б (впереди). Она увидит вспышку впереди на миг раньше, чем молнию, ударившую в хвост состава. То, что одновременно для мужчины на платформе, не одновременно для женщины в поезде. Ни про какие два события невозможно однозначно сказать, что они произошли одновременно, так как любой движущийся наблюдатель ориентируется на собственное относительное время, а все во Вселенной постоянно движется относительно чего-то еще. «Во Вселенной нет таких часов, которые показывали бы единственно реальное время». Если время не абсолютно, значит, не абсолютно и пространство или расстояние. Все в мире относительно по отношению к чему-то еще — скорость, время, расстояние и так далее, кроме скорости света, которая не меняется никогда.
Эйнштейн назвал свое открытие специальной теорией относительности, и в последующие годы, доработав ее, произвел настоящий переворот в науке. Много лет спустя ученый следовал тем же путем, что привело его к открытию общей теории относительности и того, что он назвал «искривлением пространства-времени», которое описал, применив относительность к явлению гравитации. И на этот раз он начал с образа, мысленного эксперимента, над которым размышлял почти десять лет, пока не сформулировал в 1915 году свою гениальную теорию. Исключительно на основании этих своих выводов Эйнштейн не только высказал догадку, что световые лучи должны отклоняться от прямой линии под влиянием кривизны пространства-времени, но пошел еще дальше, вычислив предположительное отклонение для лучей звезд, на своем пути касающихся Солнца. К изумлению ученых и интересующихся этими проблемами любителей, во время солнечного затмения 1919 года астрономы сумели проверить и в точности подтвердить догадку Эйнштейна. Казалось, только индивидуум, наделенный сверхчеловеческими способностями и супермозгом, способен произвести столь точные вычисления без приборов, только на основании логических рассуждений. Именно тогда родилась слава Альберта Эйнштейна и его репутация чудака и абсолютного гения, которая закрепилась за ним навсегда.