Давид Ласерна - Эйнштейн. Теория относительности. Пространство – это вопрос времени.

• Название: Эйнштейн. Теория относительности. Пространство – это вопрос времени.
• Автор: Давид Ласерна
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015

Альберт Эйнштейн – один из самых известных людей прошлого века. Отгремело эхо той бурной эпохи, в которую ученому выпало жить и творить, эхо мировых войн и ядерных атак, но его гениальные открытия и сегодня не потеряли остроты: закон взаимосвязи массы и энергии, выраженный знаменитой формулой Е = mc² , поистине пионерская квантовая теория и особенно теория относительности, навсегда изменившая наши, до того столь прочные, представления о времени и пространстве.

---

Семьям братьев-предпринимателей не оставалось ничего другого, как последовать за ними. Герману и Паулине пришлось оставить идиллический дом, утопающий среди деревьев, своих друзей, родственников, музыку родного языка – и сына.

Родители считали, что семейные финансовые трудности не должны помешать учебе Альберта, поэтому оставили его в Мюнхене на попечение дальнего родственника. Юноша получал из Милана полные энтузиазма письма, но отвечал на них телеграфически кратко. Его немногословные послания умалчивали о том, что теперь, без отдушины семейного круга, школьная атмосфера стала невыносимой. А вместе с мрачной перспективой военной службы этого было достаточно, чтобы Альберт чувствовал себя на грани отчаяния и с каждым днем унывал все сильнее.

Репродукция первого электромагнитного генератора, изобретенного Фарадеем. Медный диск вращается между полюсами подковообразного магнита, и вращение вызывает появление в диске электрического тока; так механическая энергия превращается в электрическую.

Рисунки Фарадея, иллюстрирующие поведение железных стружек вблизи одного магнита или нескольких.

Юный Эйнштейн, который в Германии чувствовал себя, как в тюрьме, решил любым путем сбежать из страны. Он раздобыл медицинское свидетельство, подписанное семейным врачом, о том, что ему рекомендуется немедленно воссоединиться с родителями во избежание нервного расстройства. Справка сработала, и директор гимназии освободил Эйнштейна, не входившего в число его любимцев, от учебных обязанностей. Самое трудное было позади: 29 декабря 1894 года Альберта отделяли от Милана только 350 км, которые он решил преодолеть на свой страх и риск. Юноша не собирался возвращаться после новогодних праздников: своим родителям он ясно написал, что больше не сядет за парту Луитпольдовской гимназии.

Это решение поставило под вопрос все будущее Эйнштейна. С одной стороны, с незаконченным средним образованием он не мог рассчитывать на поступление ни в один немецкий вуз. Угроза военной службы делала ситуацию еще более неоднозначной. Любой гражданин Германии, достигший 17 лет и пребывающий вне страны вместо того, чтобы служить на благо отечества, автоматически считался дезертиром.

Проезжая на велосипеде по живописной дороге в Геную и рассматривая Альпы на горизонте, Эйнштейн решил отказаться от немецкого гражданства и начать хлопотать о швейцарском. Отринув идею об участии в семейном предприятии, Альберт собрался поступать в цюрихский Политехникум (Высшее политехническое училище). Этот вариант имел ряд преимуществ: Цюрих не принадлежал Германии, но находился в немецкоязычной зоне Швейцарии, а также славился своим высшим образованием в области физики и математики. Там преподавали такие научные светила эпохи, как Генрих Вебер, Адольф Гурвиц и Герман Минковский.

Большую часть 1895 года Эйнштейн провел между Миланом и Павией, готовясь к вступительным экзаменам в Политехникум. Переживая приступы синдрома Стендаля и все больше влюбляясь в Италию, он появлялся и на фабрике, чтобы помочь отцу и дяде. Якоб поражался тому, как юноша за четверть часа разрешал проблемы, над которым техники бились целыми днями. Бурные события этого года пробудили в Эйнштейне первый проблеск научного озарения. 50 лет спустя в своих «Автобиографических заметках» он вспоминал об этом так:

«Уже в шестнадцать лет я столкнулся с парадоксом, из которого потом выросла вся теория: если бы я стал двигаться вслед за лучом света со скоростью с (с – скорость света в пустоте), то я должен был бы воспринимать такой луч света как покоящееся, переменное в пространстве электромагнитное поле. Но ничего подобного не существует; это видно как на основании опыта, так и из уравнений Максвелла».

Этот парадокс преследовал Альберта в течение десяти лет, пока решение не было найдено. Сам того не подозревая, юноша посеял в своем воображении зерно специальной теории относительности. В летние месяцы Эйнштейн написал первую научную статью под названием «К рассмотрению состояния эфира в магнитном поле», которую потом отослал одному из своих дядюшек, Цезарю Коху.

В октябре Паулина и Альберт отправились на поезде в Цюрих. Неизвестно, дрожала ли рука будущего ученого, когда тот подписывал экзаменационные листки, ведь на кону стояло его будущее. Первая попытка поступления провалилась, но результаты проб по физике и математике впечатлили профессора университета Генриха Вебера, и тот пригласил Альберта на свои занятия в качестве вольнослушателя. Тогда директор Политехникума посоветовал юноше завершить среднее образование в школе города Арау, расположенного в живописной долине между Цюрихом и Базелем. На следующий год, после получения диплома, он мог снова подавать заявление в университет.

Вдали от давящей атмосферы Германской империи характер Эйнштейна изменился. Еще в Италии из характеристик, даваемых ему людьми, начали исчезать слова «замкнутый», «нелюдимый», «необщительный», а вместо них возникает образ обаятельного юноши с отчасти богемными привычками, который не прочь пофлиртовать с девушками.

В Арау студент остановился в доме Йоста Винтелера, блестящего филолога, орнитолога-любителя и поклонника естественных наук. Среди членов его семейства Альберт нашел заботу и поддержку. Винтелеры были людьми веселыми, придерживались либеральных взглядов, они без конца спорили о книгах и о политике и по малейшему поводу устраивали праздник. Йоста Винтелера Альберт звал «папой», а его жену, Паулину, которая делила с его настоящей матерью не только имя, но и любовь к игре на пианино, – «мамой». Что касается детей Винтелеров, то чувства молодого Эйнштейна к ним нельзя назвать братскими: по крайней мере если говорить о Мари Винтелер, в которую Альберт весьма скоро влюбился.

Окончив школу в Арау, Эйнштейн собирался начать новый этап своей жизни в качестве студента одного из самых престижных университетов Швейцарии.

Однажды, разговаривая с Альбертом, Мари полушутя сказала, что боится, как бы физика не разлучила их. И действительно, среди 11 товарищей Эйнштейна по курсу оказалась и Милева Марич, умная и независимая девушка, способная разделить с Альбертом увлечение кинетической теорией газов и этим резко отличавшаяся от остальных представительниц прекрасного пола, которых он знал. Милева стала студенческой любовью Эйнштейна и его первой женой.

Словно в оперной увертюре, в 17 лет будущий ученый уже начертил лейтмотив своей жизни – он написал первую научную статью, вступил в конфликт с представителями власти, успел влюбиться и разлюбить и поставил вопрос, способный вызвать научную революцию: что случится, если погнаться за лучом света и догнать его?

ГЛАВА 2 Всякое движение относительно

На протяжении 1905 года Эйнштейн, обычный служащий патентного бюро в Берне, опубликовал пять статей, которые произвели в физике того времени настоящий переворот. В одной из этих работ содержались наброски будущей специальной теории относительности. После определения конечной скорости света в вакууме привычные понятия времени и пространства были пересмотрены.

Погоня за лучом света привела Эйнштейна к специальной теории относительности, которая, помимо прочего, позволяла примирить разные точки зрения в физике. И это огромное академическое достижение для юного ученого, который чаще терпел поражения, чем одерживал победы. В годы своей учебы в Политехникуме Эйнштейн практически разорвал отношения с преподавателями университета, с академическими организациями, которые могли бы предоставить ему место работы, и даже с собственной семьей. Если бы в это время Эйнштейн должен был выбрать девиз, чтобы начертать его на своем щите, там скорее всего оказались бы слова: Albert contra mundum (лат. «Альберт против всего мира»). Подход юноши к учебе, к романтическим отношениям и к занятиям наукой противоречил всем стандартам, принятым в том обществе, где ему выпало жить.

Симпатия, возникшая между Генрихом Вебером и Эйнштейном при первом знакомстве, исчезла после того, как Альберт провалил первые вступительные экзамены в Политехникум. Разочарование преподавателя, судя по всему, не было связано со способностями незадачливого абитуриента: впоследствии Вебер всегда отмечал работы Эйнштейна наивысшим баллом. Дело в том, что юный физик не слишком рьяно исполнял роль преданного и послушного ученика. Вместо почтительно-пышного «герр профессор» он предпочитал обращаться к преподавателю без излишнего пиетета – «герр Вебер». В течение первых семестров Альберт с энтузиазмом ждал лекций Вебера по термодинамике, но скоро понял, что профессор преподает совсем не ту физику, которую он хотел изучать: об электродинамической теории Максвелла на занятиях не прозвучало ни слова. Эйнштейн решает заняться самообразованием и начинает прогуливать лекции. К счастью, его университетский друг, Марсель Гроссман, лекций не пропускал и вел отличные конспекты, по которым Альберт и готовился к экзаменам.