Сергей Иванов - Альберт Эйнштейн

• Название: Альберт Эйнштейн
• Автор: Сергей Иванов
• Жанр: История
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-389-10102-9

Альберт Эйнштейн, лауреат Нобелевской премии по физике, автор знаменитой формулы E = mc².

Создатель теории относительности, один из основателей современной теоретической физики, написал более 300 научных работ, множество книг и статей в области истории и философии науки. Всю жизнь он поддерживал универсальность прав человека, противостоял войнам и национализму. Последним его трудом стало воззвание с призывом предотвратить ядерную войну. Ему принадлежит великое высказывание: «Человек начинает жить лишь тогда, когда ему удается превзойти самого себя».

Данная книга – попытка ответить на вопрос, в чем феномен Альберта Эйнштейна, уверявшего, что «есть только два способа прожить жизнь. Первый – будто чудес не существует. Второй – будто кругом одни чудеса».

---

Студентка Цюрихского политехникума сербка греко-католического вероисповедания Милева Марич была эмигранткой из Австро-Венгрии. Очень серьезная, молчаливая студентка не отличалась ни живостью ума, ни внешностью. Тем не менее Милева стала одной из первых женщин, принятых в Цюрихский политехникум. Она изучала физику, и с Эйнштейном ее сблизил интерес к трудам великих ученых. Ее загадочная улыбка, нежное лицо, ум и страсть к математике привлекли Эйнштейна. Очень быстро увлечение наукой превратилось в любовную связь.

Через год она ушла из Политехникума, чтобы провести следующие семестры в Университете Гейдельберга. Там она занималась на курсе профессора Филиппа Ленарда, пытавшегося обосновать кинетическую теорию газов, весьма заинтересовавшую Милеву. Эта теория позднее стала отправной точкой в работах Эйнштейна по броуновскому движению. В феврале 1898 г. он написал Милеве письмо, в котором убеждал вернуться в Политехникум, высоко оценивая научный уровень преподавания.

Средства у Эйнштейна были весьма скудные. Дела отца не улучшались, и Альберт ежемесячно получал по 100 франков от богатых генуэзских родственников, из них 20 откладывал: он решил принять швейцарское подданство, а на это нужны были деньги.

В 1900 г. Эйнштейн сдал экзамены и получил диплом Цюрихского политехникума. Отметки у него (по 6-балльной системе) были следующие:

• теоретическая физика – 5;

• физический практикум – 5;

• теория функций – 5,5;

• астрономия – 5;

• дипломная работа – 4,5;

• общий балл – 4,91.

Однако, несмотря на великолепные оценки и все свои усилия, молодой выпускник в отличие от своих друзей не получил желаемую должность ассистента. Можно предположить, что профессор физики Вебер сыграл здесь не последнюю роль. Пришлось искать работу вне Политехникума. Немного – сущие гроши – Эйнштейн зарабатывал вычислительной работой для Цюрихской федеральной обсерватории. Остальное время он ходил по городу в поисках постоянной службы, которую надеялся найти уже в новом качестве – гражданина Швейцарии.

В феврале 1901 г., отдав все свои сбережения, ответив на вопросы о здоровье и нравах дедушки и заверив власти об отсутствии наклонностей к алкоголю, Эйнштейн получил швейцарское подданство. В швейцарскую армию нового гражданина не взяли, поскольку у него нашли плоскостопие и расширение вен.

Альберт продолжал поиски работы, но по-прежнему безуспешно. Что касается Милевы, то она провалилась на экзамене в 1900 г. и следующий год также не смогла завершить успешно. Возможно, помешала беременность, о которой она узнала накануне испытаний. Родители Альберта были крайне недовольны связью сына и сербской революционерки, которая не была еврейкой и к тому же хромала. Не такую спутницу жизни желали они своему ребенку. Родителям Эйнштейн заявил, что Милева стала его женой еще до официального вступления в брак, но Герман и Паулина были настолько шокированы этим известием, что разрешения на женитьбу сыну не дали.

Начало научной деятельности

В начале 1901 г. положение молодой семьи оставалось неопределенным. Отсутствие работы у Альберта не мешало им с женой страстно предаваться любимому занятию – физике. В это время Эйнштейн, ставший швейцарским гражданином, опубликовал первую статью – о явлении капиллярности. Несмотря на все трудности, о Швейцарии он всегда вспоминал как о «самом прекрасном уголке Земли». В свои 22 года он все свободное время посвящал исследованиям, впоследствии прославившим его.

В поисках работы он написал голландскому физику Хейке Камерлингу-Оннесу (тот первым сумел получить жидкий гелий и открыл явление сверхпроводимости) в Лейден, но не получил ответа. Между тем Милева вернулась к своим родителям в Сербию. Эйнштейн писал ей, что ему «пришла в голову идея о молекулярных связях». На этот же период приходится и начало его работы над теорией относительности. Электродинамика движущихся тел весьма занимала молодого ученого, но не только она. Он интересовался кинетической теорией газов и жидкостей, а также природой света.

Статья Филиппа Ленарда, вышедшая в 1901 г., о воздействии ультрафиолета на катодные лучи произвела на Альберта сильное впечатление. Эйнштейн с увлечением занялся теорией молекулярных сил, термоэлектричеством, физической и даже органической химией. Знания, полученные в Политехникуме, охватывали многие области науки. Он очень рано прочел труды Германа Гельмгольца, Густава Кирхгофа, Генриха Герца, Пауля Друде, Макса Планка, Хендрика Лоренца, Анри Пуанкаре, Людвига Больцмана, Эрнста Маха, Фридриха Оствальда. Из этих книг Эйнштейн узнал об актуальных проблемах физики, о различных взглядах ученых на одни и те же проблемы. Например, Больцман был убежденным атомистом и одним из первых авторов теории, основанной на атомарном строении материи. Мах и Оствальд – яростными противниками атомистики. Осмысливая все это, Эйнштейн имел возможность выработать свою точку зрения на физические явления и сформулировать собственные теории.

В январе 1902 г. Милева родила дочь Лизерль. Эйнштейн, находившийся в это время в Берне, писал жене: «Я уже так люблю ее, хотя пока еще не знаю!» Но… Альберт предложил в «связи с материальными трудностями» отдать младенца на удочерение в богатую бездетную семью родственников Милевы. Дальнейшая судьба девочки неизвестна. По одним сведениям, она оказалась в детском приюте, по другим – у опекунов. Большинство исследователей уверены, что она умерла в двухлетнем возрасте от скарлатины в семье своей матери. Даже сегодня, когда опубликовано множество архивных материалов, об этом ребенке никто не знает правды.

Финансовое положение оставалось напряженным, хотя постепенно у Альберта появилось несколько временных должностей в разных лицеях. В апреле 1902 г. он писал Гроссману: «Милый Марсель! Когда я вчера нашел твое письмо, оно меня тронуло верностью и человеколюбием, заставившими тебя не забыть старого неудачливого друга. Нелегко было бы найти лучших друзей, чем ты… Не стоит даже говорить, как был бы я счастлив, если бы мне удалось приобрести такой круг деятельности; я приложил бы все старания, чтобы с честью оправдать данные мне рекомендации. Уже три недели нахожусь у родителей, чтобы отсюда добиться места ассистента при каком-нибудь университете. Давно я бы добился места, если бы Вебер не интриговал против меня. Но, невзирая на это, не пропускаю ни одной возможности и не теряю юмора… Бог сотворил осла и дал ему толстую кожу. Сейчас у нас прелестнейшая весна, и весь мир глядит на тебя с такой счастливой улыбкой, что поневоле отбрасываешь всякую хандру. Кроме того, музыкальные встречи оберегают меня от скисания. В отношении науки – задумано несколько прекрасных идей, но их еще следует высиживать…» [4, с. 15].

Наконец благодаря отцу Марселя Гроссмана в июне 1902 г. Эйнштейн получил место технического эксперта 3-го класса в Патентном бюро города Берна. 6 января 1903 г., после смерти отца, он женился на Милеве. В Берне молодожены вели научный образ жизни, обсуждали проблемы философии и физики со своими друзьями – Мишелем Бессо и его женой, Морисом Соловиным и Конрадом Хабичем. Работа в патентном ведомстве не мешала Эйнштейну заниматься теоретической физикой. В 1904 г. Милева родила ему сына, которого назвали Гансом.

Удивительный год

Самый удивительный год в жизни Эйнштейна – 1905-й. Из шести опубликованных им статей четыре стали известны во всем мире. В начале года он написал другу Конраду Хабичу: «Я обещаю тебе четыре статьи, первая из которых весьма революционна» [4, с. 21]. Написанная в марте 1905 г., эта первая статья вышла 9 июня 1905 г. Она называлась «Эвристическая точка зрения, касающаяся генерации и трансформации света». В ней Эйнштейн впервые выдвинул теорию о квантовой природе энергии. Он сформулировал невероятное предположение, что и волны имеют квантовую структуру. Так родилась квантовая физика.

Эйнштейн был не первым, кто заговорил о квантах. За пять лет до него, в 1900 г., понятие кванта (или элемента) энергии ввел Макс Планк. Но для него это было всего лишь техническим приемом. Кванты энергии не рассматривались в его системе как физическая реальность, а использовались как некая «промежуточная» условность, помогающая теоретическим рассуждениям, но выпадающая из окончательного результата. О мелких частичках света говорил еще Ньютон, но и в начале XX в. физики не располагали никакими экспериментальными данными, позволяющими верить в их объективное существование. К тому же все оптические явления прекрасно описывались теорией электромагнитных волн, опирающейся на общие уравнения электромагнетизма Максвелла.

В начале 1905 г. Эйнштейн задался вопросом, не приходившим тогда в голову ни теоретикам, ни экспериментаторам: почему материя атомарна (т. е. дискретна), а свет непрерывен? Конфликт непрерывности и дискретности проступает особенно остро, если свет и атомы взаимодействуют, – когда, например, атомы излучают или поглощают свет. Эта ситуация, глубоко прочувствованная и продуманная Эйнштейном, подсказала ему новый неожиданный подход к физической природе света. Он сформулировал его так: когда луч света распространяется в пространстве от точки к точке, его энергия не распределяется непрерывно по возрастающему объему пространства; напротив, она состоит из конечного числа квантов энергии, каждый из которых движется как целое без дробления и затем поглощается (атомом) тоже целиком как некое неделимое целое.