Две величайшие физические теории — механика Ньютона и электродинамика Максвелла — Лоренца противостояли друг другу в неразрешимом противоречии. Именно в это время, в 1905 году среди глубокой тьмы вспыхнул свет. Он исходил из двух статей начинающего ученого, безвестного патентного эксперта третьего класса Эйнштейна, обдумывавшего эти противоречия в свободное от работы время. Он понял, что теория Максвелла несовершенна сразу в двух отношениях: она не удовлетворяет принципу относительности и не описывает микроструктуру света. В двух статьях он устранил эти пороки.

Работая в полном одиночестве, лишенный доступа к научным библиотекам, Эйнштейн многого не знал и ко многому приходил самостоятельно, своими путями. Он не знал работу Лоренца 1904 года, а лишь его работы 1895 года.

Он не был знаком с исследованиями Пуанкаре. В его статье нет ссылки на какие-либо труды предшественников.

В своей статье он опирается лишь на уравнения механики Ньютона и уравнения Максвелла — Герца для пустого пространства. Он проверяет свои результаты на оптических явлениях: аберрации, эффекте Допплера и давлении света. Эти явления, а также движение электронов используются в качестве пробных камней новой теории.

Исходный пункт работы выражен так: «Известно, что электродинамика Максвелла в современном ее виде приводит в применении к движущимся телам к асимметрии, которая несвойственна, по-видимому, самим явлениям». Эйнштейн указывает, что эти асимметрии должны были бы позволить определить, движется ли проводник относительно магнита или наоборот, то есть обнаружить абсолютное движение, что не соответствует свойствам реального мира. Вывод ясен: «Примеры подобного рода, как и неудавшиеся попытки обнаружить движение Земли относительно «светоносной среды», ведут к предположению, что не только в механике, но и в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя… Это предположение (содержание которого в дальнейшем будет называться «принципом относительности») мы намерены превратить в предпосылку и сделать, кроме того, добавочное допущение, находящееся с первым лишь в кажущемся противоречии, а именно, что свет в пустоте всегда распространяется с определенной скоростью, не зависящей от состояния движения излучающего тела. Эти две предпосылки достаточны для того, чтобы, положив в основу теорию Максвелла для покоящихся тел, построить простую, свободную от противоречий электродинамику движущихся тел. Введение «светоносного эфира» окажется при этом излишним…»

В этих удивительно ясных фразах ставится четкая задача: создать теорию, симметрия которой полностью соответствует симметрии реального мира, совместить принцип относительности и постоянство скорости света. Два наиболее общих факта, установленных многочисленными и разнообразными опытами. Два факта, ставившие в тупик всех, кто пытался их примирить.

Прежде чем приступить к делу, Эйнштейн замечает: всякая теория должна основываться на кинематике реальных твердых тел, на соотношениях между твердыми линейками, часами и электромагнитными процессами. Недостаточное понимание этого является корнем всех трудностей, которые предстоит преодолеть. Сохраняя уравнения механики Ньютона, Эйнштейн отбрасывает его понятие абсолютного времени и показывает, что понятие одновременности является сложным понятием, зависящим от движения тел. Если учесть это и определить, как при помощи световых сигналов устанавливать ход и показания часов, расположенных в различных местах и перемещающихся друг относительно друга с постоянной скоростью, то противоречие между принципом относительности и постоянством скорости света исчезает. Исчезает роковая асимметрия теории. Ценой этого является замена простых преобразований Галилея более сложными. Эта замена вытекает как математическое следствие новых физических основ. Эйнштейн получает необходимые математические формулы, не зная, что ими уже пользовался Лоренц, подобравший их как удобную математическую гипотезу. Так Эйнштейн, следуя идеологии Ньютона, вывел закон преобразования Лоренца из принципов обобщенного опыта. Именно поэтому Лоренц, получивший свои преобразования в результате математических проб, отвергал все попытки приписать ему честь создания теории относительности и справедливо считал ее создателем Эйнштейна. Он был старше по возрасту, но боготворил Эйнштейна. И они были добрыми друзьями. О теории относительности Лоренц говорил так: «Каждый любитель прекрасного должен желать, чтобы она оказалась правильной».

Еще Ломоносов писал: «Природа весьма проста; что этому противоречит, должно быть отвергнуто». Можно с уверенностью сказать, что Эйнштейн не был знаком с этим высказыванием, но во всем своем творчестве он постоянно следовал этому правилу. Теория должна возводиться на простейшей достоверной основе опытных фактов при наименьшем количестве предположений. В данном случае Эйнштейн взял за основу лишь два факта: скорость света постоянна, принцип относительности верен. Он обошелся всего одним дополнительным замечанием — предписанием того, как устанавливать часы. Из этого, как чертики из коробочки, появилось все: преобразования Лоренца, сокращение Фицджеральда — Лоренца, зависимость течения времени от скорости движения, принцип Допплера, известный ранее из опыта, закон аберрации, тоже известный из опыта, уравнения движения электрона и зависимость его массы от скорости, связь массы и энергии, вычисленная ранее Абрагамом из специальной гипотезы, и в то время недоступная экспериментальной проверке, но приведшая к пониманию строения вещества и к овладению ядерной энергией. Все это богатство содержалось в двух статьях, появившихся с разрывом в несколько месяцев. А равноценным дополнением к ним была третья статья, содержащая открытие квантов света.

Эта третья статья, вместе с фундаментальной работой Планка, стала началом квантовой физики. Первые две завершили величественное здание классической физики. Они, подобно мощной арке, соединили два независимых здания— механику Ньютона и электродинамику Максвелла, каждое из которых выросло так высоко, что оба грозили рухнуть под грузом взаимных противоречий. Теперь они могли стоять вечно и постоянно служить людям во всех технических применениях за исключением полетов в дальний Космос и ядерной техники. Здесь необходимо обращаться к их продолжению — к теории относительности Эйнштейна.

Великие мыслители всех эпох стремились в своих построениях охватить многообразие природы с единой точки зрения. Высшим воплощением этих усилий стали философские системы. Каждая из многих противоборствовавших и сменявших одна другую философских систем претендовала на свою исключительную способность стать всеобъемлющей и завершенной системой. Материалистические учения считали философскую систему отражением внешнего мира. Идеалистические учения утверждали, что внешний мир есть плод философских построений. Только диалектический материализм нашел в себе смелость допустить возможность бесконечного развития не только во внешнем мире, но и в самом здании философской системы.

Сейчас нам предстоит совершить великолепный подъем. Подъем на лифте, при помощи которого его создатель поднялся так высоко, как ни до него, ни после него не поднимался одинокий путник. Если бы наука имела вершину, подобную Эвересту, то подвиг Эйнштейна можно было бы сравнить с достижением альпиниста, поднявшегося в одиночку от базового лагеря до вершины, лишь изредка на начальных этапах прибегая к помощи одного-двух спутников. Но наука — не горы. Она не имеет высочайшей вершины. В науке каждая покоренная вершина открывает вид на глубочайшие пропасти и новые вершины, за которыми, сквозь туман, угадываются еще более высокие пики.

Прежде чем начать подъем, полезно еще раз оглядеть фундамент, над которым вознесся лифт. Ибо, как это практикуется теперь многими прогрессивными строителями, этот лифт был сооружен не внутри готового здания, а до него. Он одиноко возвышался над фундаментом, чтобы подымать строительные материалы для возведения будущих этажей.