Дэниэл Смит - Думай, как Эйнштейн

• Название: Думай, как Эйнштейн
• Автор: Дэниэл Смит
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-17-086366-2

Как из обычного служащего стать величайшим ученым и нобелевским лауреатом? Как затейливая личная жизнь влияет на научные исследования и помогает совершать невероятные открытия? Как сочетается религия и атеизм? Насколько все в мире относительно и как это можно доказать?

Альберт Эйнштейн не стал бы величайшим ученым и гуманистом, чьи теории и открытия по сей день являются одними из самых авангардных, если бы мыслил хоть немного иначе.

---

Величайшая ценность, которую может привить детям учитель, – не знание или понимание как таковые, но стремление к знанию и пониманию, равно как и само преклонение перед любыми интеллектуальными ценностями – художественными, научными или нравственными.

Эту же мысль он повторил двумя годами позже:

Главной целью должна быть подготовка независимо действующих и мыслящих личностей, которые, тем не менее, видели бы своим величайшим достижением бескорыстное служение обществу.

Но при всех недостатках Эйнштейна как лектора, он был однозначно бесценным собеседником для людей с интеллектом и стремлением к саморазвитию. В письме от 1911 года, призывавшем Цюрихский университет вернуть Эйнштейна обратно в Цюрих из его профессуры в Праге, Генрих Зангер писал:

Как учитель он не годится для господ, ленивых умом, которые только и горазды писать конспекты да вызубривать их для сдачи экзаменов; оратор из него неважный. Однако любой, кто желает научиться конструировать физические идеи, тщательно исследовать все предпосылки, учитывать все возможные логические западни и трезво оценивать надежность собственных умозаключений, найдет в лице Эйнштейна преподавателя высшего класса.

Тернистый, извилистый путь в большую науку, который пришлось проделать Эйнштейну даже после написания работы, впоследствии принесшей ему Нобелевскую премию и мировую славу, пожалуй, останется одной из самых странных загадок XX столетия. Хотя, как считают некоторые, самым заклятым врагом Эйнштейна порой являлся он сам.

Куй железо, пока горячо

Всё по-настоящему новое изобретается только в молодости.

Альберт Эйнштейн

Несмотря на все разочарования, сопровождавшие начало его научной карьеры, Эйнштейн не сдался и не отступил в самом главном для себя сражении – борьбе за ответы на фундаментальные вопросы науки. Игнорируемый величайшими академиями Европы, он исправно ходил на службу в бёрнское патентное, используя каждую свободную минуту для разработки своих необычных идей. И всякий раз, когда вдохновение посещало его, не нуждался ни в признании, ни в поддержке никаких ученых сообществ для того, чтобы совершить очередной великий прорыв в умозрительном постижении мира.

И это было большой удачей, поскольку позже Эйнштейн придет к убеждению, что самые новаторские прозрения и изобретения люди почти всегда совершают, пока они молоды. 1905-й год, когда Эйнштейну исполнилось двадцать шесть, называют его annus mirabilis – «годом чудес». Уже в 1906-м он начал беспокоиться о том, что скоро достигнет «возраста стагнации и стерильности, в котором принято ругать молодежь за бунтарский дух». Разумеется, впереди у него было еще много великих свершений, включая Общую теорию относительности и многолетние исследования по созданию Единой теории поля. Но все же несомненно и то, что самые значительные свои труды Эйнштейн завершил, когда ему не было еще и сорока.

Став фигурой мирового масштаба, он посвящал все больше времени для продвижения своих политических и гуманистических интересов – и фаза жизни, особо плодотворная для инноваций, осталась для него позади. Область его интересов заполнилась новыми исследованиями и научными статьями, во многом – «по мотивам» его собственных работ, и он уже физически не успевал читать все, что писали по всему белу свету его коллеги и оппоненты. Постепенно он утрачивал интуитивное понимание того, откуда могут появляться очередные новые идеи, о чем свидетельствует череда довольно болезненных неудач при создании Единой теории поля. Разрушительное влияние возраста на силу мысли все больше тревожило его, и он чем дальше, тем чаще высказывался о проблеме «деформации интеллекта». Особенно тяжело он перенес свой полувековой юбилей, написав о «все возрастающей сложности адаптации к новым идеям – проблеме, с которой сталкивается любой человек после пятидесяти».

Вероятно, Эйнштейну было горько признавать, что свои самые триумфальные открытия он сделал в молодые годы, ведь стремление к постоянному личностному прогрессу – естественное свойство каждого человека. Но для тех, кто пришел в этот мир позже него, куда большее значение имеют сами достижения, нежели периоды жизни, в которые он их совершал. И сегодня нам с вами остается лишь благодарить судьбу за то, что она предоставила Эйнштейну в молодые годы достаточно сил и средств для воплощения его идей в реальной жизни.

Так что же именно сделало 1905 год для Эйнштейна таким «чудесным»? Если совсем коротко – четыре научные публикации, каждая из которых заставила мировую науку переписать на новый лад свои правила. На заре двадцатого столетия человечество жило во вселенной Ньютона, представления о которой не менялись в течение двух с лишним веков. За этот период времени такое представление приняло форму незыблемой истины. Все объяснялось причиной и следствием. Объекты двигались и вели себя определенным образом потому, что на них влияли те или иные конкретные силы. Как писал Эйнштейн: «В начале (если такое понятие существует) Бог создал ньютоновские законы движения, а одновременно с ними – требуемые для них массы и силы».

Разумеется, после смерти Ньютона в 1727 году наука не останавливалась в своем развитии. Труды того же Майкла Фарадея по электрическим и магнитным полям в середине XIX века заложили основу для изучения Джеймсом Максвеллом электромагнитных волн. Факт открытия этих волн необычайно вдохновлял Эйнштейна, который называл это «важнейшим достижением со времен Ньютона». При этом именно Эйнштейну хватило прозорливости и интеллектуальной смелости, чтобы осуществить очередной научный прорыв.

Основная часть трудов, опубликованных Эйнштейном в «чудесном» 1905 году, была написана на волне высочайшего вдохновения с марта по июнь. Тогда же он написал своему другу и соучредителю «Академии Олимпия» Конраду Габихту длинное письмо, в котором извинился за то, что тревожит установившийся между ними «торжественный дух тишины» описаниями «всякой малосущественной ерунды», и затем в краткой форме изложил суть всех четырех работ, которые вскоре перевернули мировую науку.

Публикации 1905 года

Первая работа, которую сам Эйнштейн назвал «очень революционной», касалась свойств излучения и энергии пучка света. Именно этому труду обязана своим развитием квантовая теория. Базируясь на работах Максвелла, Густава Кирхгофа и Макса Планка, Эйнштейн пришел к выводу, что свет существует в виде микроскопических частиц, которые теперь называют фотонами. Позже это открытие, в свою очередь, позволило квантовой механике прийти к заключению, что свет может существовать двояко – и как частица, и как волна.

Устройство квантового мира, предложенное Планком, не давало Эйнштейну покоя. Как он написал много лет спустя, «это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не было видно твердой почвы, на которой можно было бы строить». Тем не менее в своей первой работе 1905 года он взял абстрактную теорию Планка и поместил ее в физическую реальность. В результате получилось нечто настолько замысловато-грандиозное, что сам Эйнштейн был потрясен масштабом собственных идей. Во введении к своей работе он назвал ее «эвристической точкой зрения» – иными словами, гипотезой, которая указывает путь к решению, но доказанным тезисом не является. В частности, он писал:

Согласно сделанному здесь предположению, энергия пучка света, вышедшего из некоторой точки, не распределяется непрерывно во всё возрастающем объеме, а складывается из конечного числа локализованных в пространстве неделимых квантов энергии, поглощаемых или возникающих только целиком.

Согласно его биографу Уолтеру Айзексону, это было «самое революционное предложение из всех, которые Эйнштейн когда-либо написал». Но даже после такого блестящего прорыва к истине некоторые детали его новой физической реальности оставались неясны. Незадолго до смерти Эйнштейн откровенно признал, что после пятидесяти лет работы над этой темой он так и не приблизился к пониманию того, что же эти «световые кванты» из себя представляют.

За свою вторую работу – о «вычислении истинных размеров атома» – Эйнштейн наконец-то удостоился докторской степени. Но все-таки она была написана с явной академической целью и, в сравнении с другими работами этой серии, казалась относительно неброской. Третья же работа посвящалась изучению броуновского движения частиц на основе статистического анализа и подтверждала, что атомы и молекулы действительно существуют. До появления этого труда об их существовании подозревали многие, но убедительных, поддающихся наблюдению доказательств не предлагал никто.

И, наконец, в четвертой работе «чудесного» 1905 года Эйнштейн формулировал свою Специальную теорию относительности. В письме Габихту он описывает ее как «всего лишь грубые наброски на определенную тему», в которых он рассматривает электродинамику движущихся тел и «предлагает модифицировать теорию пространства-времени». Трудно представить более хладнокровный и сдержанный способ заявить о том, что ты готов фундаментально изменить представление человечества об устройстве Вселенной.