Владимир Львов - Альберт Эйнштейн

• Название: Альберт Эйнштейн
• Автор: Владимир Львов
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1959

Это книга о жизни и научных открытиях одного из величайших физиков нашего времени. Альберт Эйнштейн, мужественный ученый, смело пролагавший новые пути в науке, творец теории относительности, коренным образом изменившей научные взгляды на законы природы, выдающийся борец за мир, изображен автором на широком историческом фоне, в окружении близких ему людей, в борьбе с научными противниками. Рассказывая о сложном и противоречивом жизненном пути ученого, книга в общедоступной форме знакомит читателя с существом замечательных открытий Эйнштейна.

---

Планк, выйдя вперед, бросил на чашу весов свой авторитет главы европейской теоретической физики. «Атомы не менее и не более реальны, чем небесные тела… Когда я оговорю, что атом водорода веоит 1,1610-24 грамма, то это положение содержит в себе истину такого же рода, как и то, что Луна весит 7•1025 граммов. Правда, я вижу ее (Луну), но ведь масса планеты Нептун была измерена до того, как астрономы направили на него свои телескопы…»

Мах ответил злобной репликой: «Если вера в атомы для вас так существенна, то я отказываюсь от физического образа мыслей; я не желаю быть физиком, я не желаю оставаться в общине верующих — свобода мысли мне дороже!»

Климент Тимирязев в Москве отметил кратко: «Трескучие фразы! Свобода от чего? От строго научно доказанного факта… И как неудачно это глумление в устах у человека, выбывшего из ряда физиков, чтобы стать адептом учения его преосвященства епископа Клойнского!»[13]

* * *

Это происходило примерно в те дни, когда Альберт Эйнштейн рассеянно катал детскую колясочку по узким улицам Берна.

Глава четвертая. Броуновское движение

1

Известие об этих делах принес ему Адлер — тот самый Фриц Адлер, которого надлежало теперь именовать герром приват-доцентом Фридрихом Адлером. Окончив учение, он тотчас же и без особых хлопот уселся в приват-доцентское кресло Цюрихского университета, который так негостеприимно захлопнул двери перед Эйнштейном. Почему? Злые языки говорили, что успехи австрийской социал-демократии на последних выборах сделали старого Виктора Адлера важной персоной для академических канцелярий Вены. Перст судьбы воплотился далее в сгорбленной, всклокоченной и совершенно глухой фигуре надворного советника доктора Маха, чьим усерднейшим учеником числился ректор в Цюрихе.

Итак, приват-доцент герр Фридрих Адлер рвался в бой, имея целью «дополнить Маркса махизмом…» Разговор коснулся сначала докторской диссертации Адлера, «посвященной теплоемкости хрома, и Эйнштейн поинтересовался, какое именно допущение о строении вещества положено диссертантом в основу исследования? «Никакое! — самодовольно ответил тот. — Мы не пользуемся гипотезами. Мы ограничиваемся чистым опытом!» Беседа перешла затем на атомы, и Эйнштейн заметил, что «число Авогадро» (число молекул в куске вещества, весящем столько граммов, сколько единиц в молекулярном весе) приобретает все более реальные очертания…

Адлер скептически и брезгливо поджал губы.

— Метафизический вздор! Сказки Демокрита! После великого Маха («Der grosse Mach!» — Адлер даже благоговейно прикрыл глаза, произнося это имя), после Маха говорить о реальности, извините меня, просто глупо…

— Но теория Больцманна, из которой прямо получается…

— Вульгарные метафизические бредни! Оствальд доказал, как дважды два, что можно переписать уравнения Больцманна, устранив из них молекулярные массы и оставив только непосредственно наблюдаемые энергии.

— Пусть так. Ну, а если удастся установить реальную связь между неощущаемыми молекулярными движениями и наблюдаемыми феноменами?..

— Знаю. Чушь! Никакой связи! Время физики моделей кончилось, герр коллега, зарубите это себе на носу. Наступил век физики феноменов!

Эйнштейн внимательно посмотрел на собеседника.

— Возможно. Но вся штука в том, что я установил эту связь…

* * *

В течение 1902–1904 годов он закончил и послал в берлинские «Анналы физики» четыре статьи, посвященные, как и напечатанный ранее мемуар о капиллярности, вопросам молекулярно-кинетической теории вещества.

Эти статьи были его ответом на обскурантскую свистопляску, поднятую махизмом вокруг атома. Все это вызывало у него чувство протеста. «Предубеждение этих ученых (Оствальда и Маха. — В. Л.) против атомной теории можно, несомненно, отнести за счет их позитивистской философской установки», — вспоминал он в автобиографии. «Вот пример того, как философские предубеждения мешают правильной интерпретации фактов!» Свой долг ученого он видел в теоретическом и экспериментальном обосновании реальности атомов. «Главной моей целью было найти такие факты, которые возможно надежнее устанавливали бы существование атомов определенной конечной величины…»

И он нашел эти факты.

В первых трех исследованиях — «Анналы» напечатали их без промедления — развивались основные идеи и теоремы статистической механики. Из нее выводились положения термодинамики, то есть был проделан труд, уже выполненный несколько ранее Больцманном и Гиббсом. Как не без досады должен был он вскоре признать, эти работы Больцманна и Гиббса попросту не попали в круг его, эйнштейновского, чтения. Вот до чего довели безалаберность и манкирование лекциями в политехникуме! Но он мог по крайней мере, утешать себя тем, что проделал самостоятельно путь мысли, пройденный двумя гигантами физической теории. Замечательно и другое. Замечательно то, что редакция «Анналов», возглавлявшаяся тогда Паулем Друде, при близком участии Планка и других физиков-материалистов, без колебаний приняла решение печатать статьи, оставив в стороне вопрос о приоритете… Причина в том, что тема статей оставалась на повестке дня физической теории. Статьи Эйнштейна били в нужную точку, они сражались на переднем крае борьбы между материализмом и идеализмом в тогдашней физике!

Четвертая работа этого цикла шла еще дальше. Она давала в руки физики новый метод подхода к реальности атома. Она предсказывала и анализировала удивительное явление, обещавшее сделать наглядно-зримым движение молекул в жидкости.

Бросим в воду мелкорастертый порошок какого-нибудь нерастворимого твердого вещества, например смолы. Попав в гущу невидимой толпы молекул жидкости, порошинки, получая беспорядочно толчки от налетающих с разных сторон молекул, должны начать метаться из стороны в сторону… И это даст ключ к установлению на опыте скрытых закономерностей молекулярного мира. Так, для примера, можно не видеть игроков в волейбол, скрытых, скажем, за высокой стеной, но, следя за взлетающим над стеной мячом, уяснить ход происходящих внизу событий.

Воссоздать картину молекулярного хаоса, исходя из отражения его в движениях пляшущих порошинок, — таков был замысел, подлежавший математическому решению.

Задача была решена с большим изяществом и блеском. Законы поведения взвешенных в жидкости пылинок оказались и впрямь отражением законов больших чисел, управляющих молекулярным хаосом самой жидкости. Исходя из видимой на глаз картины перемещений пылинок (в частности, из длины их среднего пробега между двумя столкновениями), можно было надеяться вычислить подлинные размеры молекул.

Статья за подписью «А. Эйнштейн. Берн.» была напечатана в тетрадке 17-го тома «Анналов», вышедшей в свет в мае 1905 года. «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией», — так называлась эта статья, и слово «требуемый» было тут не простой риторической фигурой. Если теория дает картину реальности, она должна, она обязана требовать от эксперимента точного и безусловного себе подчинения. «Если, — писал Эйнштейн, — выведенные здесь теоретические закономерности для поведения частиц действительно будут наблюдаться… тогда станет возможным точное определение истинных атомных размеров…» «О, если бы, — так заканчивалась статья, — каким-нибудь экспериментатором удалось вскоре подтвердить поднятые здесь важные для теории вопросы!»

Экспериментаторы нашлись, и скорее, чем мог ожидать Эйнштейн.

Самое занятное было то, что, приступая к анализу беспорядочной пляски взвешенных в жидкости пылинок, он опять-таки лишь довольно смутно припоминал, что это явление давно открыто на опыте!

Шотландский ботаник Роберт Броун три четверти века назад натолкнулся на него случайно, рассматривая под микроскопом водную взвесь какой-то цветочной пыльцы. Пылинки совершали причудливый хаотический танец. Ботаник был поражен: «жизненная сила» или иной «дух», вселившийся в материю? Он принялся лихорадочно толочь с помощью кухонной ступки все, что попадалось ему под руку. Он растолок даже осколок какого-то ископаемого кирпича, подаренного ему хранителем музея. Картина была прежней. Более крупные порошинки не двигались вовсе. Как только их размельчали до сотых и тысячных долей миллиметра, они начинали метаться из стороны в сторону, выписывая беспорядочные и трудноуловимые зигзаги. Рост температуры — это было выяснено значительно позднее — усиливал наблюдаемый эффект, как и следовало из кинетической теории вещества и из формул Эйнштейна.

Роберт Броун не торопился публиковать свою диковинную находку — отчет о ней пролежал без движения в его архиве около сорока лет! Еще меньше он мог догадываться о правильном объяснении открытого им явления. Впервые это объяснение было дано («в семидесятых годах) английским физиком Рамзаем. И вот теперь известные ученые Жорж Гуи из Лиона и Ганс Зидентопф из Вены, давно занимавшиеся броуновским движением, сообщили в Берн Эйнштейну о своих наблюдениях. Мариан Смолуховский, теоретик из города Львова, прислал оттиски своих статей из краковского научного журнала.