ЭЙНШТЕЙН АЛЬБЕРТ
ЭЙНШТЕЙН АЛЬБЕРТ
(род. в 1879 г. – ум. в 1955 г.)
Физик-теоретик, немец по происхождению. Один из создателей современной физики, внесший значительный вклад в создание квантовой механики, развитие статистической физики и космологии, автор теории относительности, философ, гуманист. Лауреат Нобелевской премии (1921).
В конце 1999 г. журнал «Time», подводя итоги уходящего века, назвал Альберта Эйнштейна «человеком столетия» и опубликовал на обложке портрет человека, который внес наибольший вклад в развитие цивилизации за «отчетный период». По мнению редакции, XX в. запомнится людям главным образом стремительным развитием науки и техники, ставшим возможным благодаря работам великого физика. «Time» утверждал, что имя Эйнштейна стало синонимом человеческого гения, и, судя по результатам опроса, большинство читателей журнала разделяли это мнение.
Эйнштейна не зря считают самым выдающимся ученым и мыслителем XX в., перевернувшим мировоззрение человечества. Его отличали «способность видеть в известном то, чего не замечали другие, и стремление к логической простоте». Он предложил совершенно новое понимание пространства, времени и гравитации. Он был не только великим ученым, но и незаурядным философом. Эйнштейновские шутки и афоризмы не менее известны, чем его научные труды. Например, что такое относительность, он доступно и с юмором объяснял так: «Подержите руку на горячей плите минуту – и минута покажется часом. Посидите рядом с симпатичной девушкой час – и он покажется минутой». За его открытиями стояла новая мировая философия: твердо отрицая атеизм, Эйнштейн верил в «бога Спинозы, проявляющего себя в гармонии всего сущего».
Ученый, по его собственному признанию, обладал «страстным чувством социальной справедливости и социальной ответственности». Свою известность он использовал для борьбы за идеи пацифизма и либерализма. Стремясь к установлению гармонии в мире, Эйнштейн не был идеалистом; рассуждая о несовершенстве человеческой природы, не опускался до цинизма. Он был гуманистом по отношению к человечеству в целом: «Человек существует для других – в первую очередь для тех, от улыбок и благополучия которых полностью зависит наше счастье, затем для тех многих, незнакомых нам, с судьбами которых нас связывают узы сочувствия. Сотню раз каждый день я напоминаю себе, что моя внутренняя и внешняя жизнь основываются на труде других, живущих и умерших, и я должен прилагать усилия к тому, чтобы отдавать в той же мере, что получил и получаю…»
Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в старинном городе Ульме (ныне земля Баден-Вюртемберг в Германии), в семье Германа Эйнштейна и Паулины Кох. Его предки поселились в Швабии около 300 лет назад, и ученый до конца жизни сохранил мягкое южногерманское произношение, даже когда говорил по-английски.
Вырос он в Мюнхене, где у его отца и дяди было небольшое электрохимическое предприятие. Альберт был тихим, рассеянным мальчиком, который питал склонность к математике, но терпеть не мог школу с ее механической зубрежкой и казарменной дисциплиной. По настоянию матери он занимался музыкой и стал впоследствии превосходным скрипачом, хотя всю жизнь играл исключительно ради удовольствия. В унылые годы, проведенные в мюнхенской гимназии Луитпольда, Эйнштейн самостоятельно читал книги по философии, математике, научно-популярную литературу. Большое впечатление произвела на него идея о космическом порядке, и в 12-летнем возрасте мальчик решил посвятить себя решению загадки «огромного мира», а его идеалами на этом пути всегда оставались «доброта, красота и истина».
После того как в 1895 г. дела отца пришли в упадок, семья переселилась в Милан. Альберт остался в Мюнхене, но вскоре оставил гимназию, так и не получив аттестата, и присоединился к родственникам. Шестнадцатилетнего Эйнштейна поразила та атмосфера свободы и культуры, которую он нашел в Италии. Несмотря на глубокие познания в математике и физике, приобретенные главным образом путем самообразования, и не по возрасту самостоятельное мышление, юноша к этому времени так и не выбрал себе профессию. Однако отец настоял на том, чтобы сын избрал инженерное поприще, надеясь, что это поможет поправить финансовое положение семьи.
В 1895 г. Альберт отправился в Цюрих, в Федеральное высшее политехническое училище, для поступления в которое не требовалось свидетельства об окончании средней школы. Не обладая достаточной подготовкой, он провалился на экзаменах по французскому языку и истории, но понравился директору училища, который и посоветовал ему поступить в последний класс кантональной школы в Аарау, в 20 милях к западу от Цюриха, чтобы все-таки получить аттестат зрелости. Спустя год Эйнштейн без проблем поступил на педагогический факультет Цюрихского политехникума. Здесь одним из его учителей был превосходный математик Герман Минковский (впоследствии именно он придал специальной теории относительности законченную математическую форму), так что Эйнштейн мог бы получить солидную математическую подготовку, однако большую часть времени он работал в физической лаборатории, а в остальное время самостоятельно читал классические труды Г. Кирхгофа, Дж. Максвелла, Г. Гельмгольца и др.
Летом 1900 г. Альберт получил диплом учителя физики и математики, а в 1901 г. стал гражданином Швейцарии. Профессор физики Г. Ф. Вебер, приверженец старых порядков, не оставил своевольного студента на своей кафедре, поэтому Эйнштейну пришлось некоторое время преподавать физику в Шаффгаузене и давать частные уроки.
Только в июле 1902 г., с помощью бывшего однокурсника Марселя Гроссмана, Альберту удалось устроиться на должность эксперта третьего класса в Бернском федеральном бюро патентов. Он прослужил патентоведом семь с лишним лет – по октябрь 1909 г. В это время у Альберта усилился интерес к физике, которая увлекла его еще в годы учебы. Постоянный контакт с передовыми технологиями, новыми конструкторскими решениями будил научное воображение, рождал творческие идеи. Раскрепощению мысли способствовал и круг друзей, талантливых молодых людей, образовавших содружество, в шутку названное «Академия Олимпия».
В 1903 г., несмотря на категорическое возражение родителей, Альберт женился на своей университетской подруге Милеве Марич, сербке по происхождению, которая стала свидетельницей его первых шагов в мир науки. От этого брака у него было два сына (Ханс-Альберт и Эдуард). Альберт и Милева были совершенно разными людьми. Для Эйнштейна физика всегда была на первом месте. Второе место было где-то очень далеко от первого, и вот оно-то и было отдано жене. Их семейная жизнь сложилась неудачно. Рождение детей не сделало семью более крепкой, и с началом Первой мировой войны они разъехались, а в 1919 г. развелись. Несмотря на это, Эйнштейн отдал жене и сыновьям денежное вознаграждение от полученной им в 1921 г. Нобелевской премии. Сразу же после развода с Милевой Альберт женился на своей двоюродной сестре Эльзе Лёвенталь, у которой было две дочери от первого брака.
Бернский период в жизни Эйнштейна по научной плодотворности историки нередко сравнивают с «чумными годами», проведенными Исааком Ньютоном в Вулсторпе. Здесь, в Берне, в 1905 г. в престижном немецком ежемесячнике «Annalen der Physik» одна за другой вышли в свет четыре научные работы молодого ученого, совершившие переворот в физике. Первая раскрывала теорию броуновского движения, вторая – «Новое определение размеров молекул» – была принята в качестве докторской диссертации Цюрихским университетом, и вскоре Альберт стал доктором наук.
Сенсацией, вызвавшей в научной среде ожесточенные споры, стала статья, в которой излагалась двойственная природа света. Эйнштейн утверждал, что свет представляет собой одновременно и поток электромагнитных волн, и поток частиц (фотонов). Эта удивительная идея получила всеобщее признание только через 20 лет. Четвертая работа знаменитой серии статей под заголовком «К электродинамике движущихся тел» формулировала специальную теорию относительности. Она подводила итог многолетней упорной работы молодого ученого над проблемой пространства и времени (хотя написана была всего за 6 недель).
В этой теории Эйнштейн дерзнул перенести принцип относительности механических процессов, сформулированный еще Галилеем, на оптические и другие физические явления. Вопреки закону сложения скоростей ученый утверждал, что скорость света не зависит от скорости движения его источника, т. е. декларировал постоянство скорости света. В более широком плане это означало равноценность систем координат относительно друг друга. По сути, новая теория разрушала прежние представления об основах мироздания (правда, в той части, где события происходят со скоростями более низкими, чем скорость света). Относительный же мир Эйнштейна соответствовал световым скоростям, создавал новую механику, отличную от механики Ньютона.
Так Эйнштейн стал известным ученым, и весной 1909 г. его назначили экстраординарным профессором теоретической физики Цюрихского университета, а в начале 1911 г. пригласили возглавить кафедру в немецком университете в Праге. Летом следующего года Альберт возвратился в Цюрих и стал профессором созданной специально для него кафедры математической физики в политехникуме, где он когда-то учился сам.
В 1914 г. Эйнштейн был избран членом Прусской академии наук и приглашен в Германию на должность профессора Берлинского университета и одновременно директора Физического института кайзера Вильгельма (ныне Институт Макса Планка). В течение последующих 19 лет он читал здесь лекции, вел семинары, регулярно участвовал в работе коллоквиума, который во время учебного года раз в неделю проводился в Физическом институте.
Однажды на лекции Эйнштейна спросили, как делаются великие открытия. Он ненадолго задумался и ответил: «Допустим, что все знают о чем-то, что это невозможно сделать. Однако находится один невежда, который этого не знает. Он-то и делает открытие».
После нескольких лет напряженной работы ученому удалось в 1915 г. создать общую теорию относительности, выходившую далеко за рамки специальной теории, в которой движения должны быть равномерными, а относительные скорости постоянными. Общая теория относительности охватывала все возможные движения, в том числе и происходящие с переменной скоростью. Господствовавшая ранее механика, берущая начало из работ Исаака Ньютона, становилась частным случаем, удобным для описания движения при относительно малых скоростях. Эйнштейну пришлось заменить многие из введенных Ньютоном понятий. Так, например, по Ньютону, тела притягивают друг друга, даже если их разделяют огромные расстояния, причем сила притяжения распространяется мгновенно, а ее мерой служит гравитационная масса. Что же касается движения тела под действием этой силы, то оно определяется инерциальной массой тела, которая характеризует способность тела ускоряться под действием данной силы. Альберта заинтересовало, почему эти две массы совпадают.
Он произвел так называемый «мысленный эксперимент». Если бы человек в свободно падающем лифте уронил ключи, то они не упали бы на пол: лифт, человек и ключи падали бы с одной и той же скоростью и сохранили бы свои положения относительно друг друга. Так происходило бы в некой воображаемой точке пространства вдали от всех источников гравитации. Затем Эйнштейн расширил картину, распространив ее на свет. Если луч света пересекает кабину лифта «горизонтально», то выходное отверстие находится на большем расстоянии от пола, чем входное, так как за то время, которое требуется лучу, чтобы пройти от стенки к стенке, кабина лифта успевает продвинуться на какое-то расстояние. Наблюдатель в лифте увидел бы, что световой луч искривился. Для ученого это означало, что в реальном мире лучи света искривляются, когда проходят на достаточно малом расстоянии от массивного тела.
Предложенная Эйнштейном общая теория относительности заменила ньютоновскую теорию гравитационного притяжения тел пространственно-временным математическим описанием того, как массивные тела влияют на характеристики пространства вокруг себя. Согласно этой точке зрения, тела не притягивают друг друга, а изменяют геометрию пространства – времени, которая и определяет движение проходящих через него тел. Как однажды заметил коллега Альберта, американский физик Дж. А. Уилер, «пространство говорит материи, как ей двигаться, а материя говорит пространству, как ему искривляться».
В тот период Эйнштейн работал не только над теорией относительности. Например, в 1916–1917 гг. вышли его работы, посвященные квантовой теории излучения. В них ученый рассмотрел вероятности переходов между стационарными состояниями атома (теория Нильса Бора) и выдвинул идею индуцированного излучения. Эта концепция стала теоретической основой современной лазерной техники.
Хотя и специальная, и общая теории относительности были слишком революционны, чтобы принести автору немедленное признание, вскоре они получили ряд подтверждений. Одним из первых было объяснение прецессии орбиты Меркурия, которую не удавалось полностью понять в рамках ньютоновской механики. Английской экспедиции под руководством астрофизика Эддингтона удалось наблюдать звезду, скрытую за кромкой Солнца во время полного затмения в 1919 г. Этот факт свидетельствовал о том, что лучи света искривляются под действием гравитационного поля планеты.
Когда сообщения экспедиции Эддингтона облетели весь мир, к Эйнштейну пришла всемирная слава. Относительность стала привычным словом, и уже в 1920 г. ее автор был приглашен на должность профессора Лейденского университета (Нидерланды) – мирового центра физических исследований. Однако в Германии он подвергался нападкам из-за своих антимилитаристских взглядов и революционных физических теорий. Некоторые коллеги Эйнштейна, среди которых было несколько антисемитов, называли его работы «еврейской физикой» и утверждали, что полученные им результаты не соответствуют высоким стандартам «арийской науки». В это время ученый оставался убежденным пацифистом и активно поддерживал миротворческие усилия Лиги Наций. Он был сторонником сионизма и приложил немало усилий к созданию Еврейского университета в Иерусалиме в 1925 г.
В 1921 г. Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия по физике «за заслуги перед теоретической физикой, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта». «Закон Эйнштейна стал основой фотохимии, так же как закон Фарадея – основой электрохимии», – заявил на представлении нового лауреата С. Аррениус из Шведской королевской академии. Эйнштейн в Стокгольме присутствовать не смог, так как задолго до торжественного мероприятия запланировал на это время выступление в Японии, и поэтому свою Нобелевскую лекцию прочитал лишь через год после официальной церемонии награждения.
В середине 1920-х гг. обнаружились значительные расхождения между физиками, работающими в области квантовой механики. Эйнштейн не мог примириться с тем, что закономерности микромира носят лишь вероятностный характер (известен его упрек, адресованный Бору, в том, что тот верит «в Бога, играющего в кости»). Альберт не считал статистическую квантовую механику принципиально новым учением, а рассматривал ее как временное средство, к которому приходится прибегать до тех пор, пока не удастся получить полное описание реальности. На Сольвеевских конгрессах 1927 и 1930 гг. разгорелись жаркие, полные драматизма дискуссии между Эйнштейном и Бором по поводу интерпретации квантовой механики. Ученый не смог убедить ни Бора, ни его молодых коллег – Гейзенберга и Паули. С тех пор он следил за работами «копенгагенской школы» с чувством глубокого недоверия. Статистические методы квантовой механики казались ему «невыносимыми» с теоретико-познавательной точки зрения и не удовлетворяли его эстетически.
Начиная с 1930 г. Эйнштейн проводил зимние месяцы в США, в Калифорнии. В Пасаденском технологическом институте ученый читал лекции, в которых рассказывал о результатах своих исследований. В начале 1933 г. Эйнштейн находился в Пасадене и после прихода Гитлера к власти никогда более не ступал на немецкую землю. В марте того же года он заявил о своем выходе из Прусской академии наук.
С октября 1933 г. Эйнштейн стал профессором физики в новом Институте фундаментальных исследований, который был создан в Принстоне, штат Нью-Джерси, и спустя семь лет получил американское гражданство. В годы, предшествующие Второй мировой войне, ученый пересмотрел свои пацифистские взгляды, чувствуя, что только военная сила способна остановить нацистскую Германию. Он пришел к выводу, что для «защиты законности и человеческого достоинства» придется «вступить в битву» с фашистами.
В августе 1939 г. по настоянию нескольких физиков-эмигрантов Эйнштейн обратился с письмом к президенту Франклину Д. Рузвельту, в котором сообщал о том, что в Германии, по всей вероятности, ведутся работы по созданию оружия массового уничтожения. Он указывал на необходимость поддержки со стороны правительства США исследований по расщеплению урана. Позднее ученый жалел об этом письме и говорил: «Если бы я знал, что угроза неоправданна, я бы не участвовал в открытии этого ящика Пандоры. Потому что мое недоверие к правительствам не ограничивалось только Германией». Хотя Эйнштейн не принимал непосредственного участия в исследованиях и ничего не знал о создании американской ядерной бомбы вплоть до ее применения в Хиросиме в 1945 г., его имя настойчиво связывали с приходом ядерного века.
После окончания Второй мировой войны, потрясенный ужасающими последствиями использования атомной бомбы против Японии и все ускоряющейся гонкой вооружений, Эйнштейн стал горячим сторонником мира, считая, что в современных условиях война представляла бы угрозу самому существованию человечества. На торжественном заседании сессии ООН в Нью-Йорке в 1947 г. он заявил об ответственности ученых за судьбу планеты, а в 1948 г. выступил с обращением, в котором призывал к запрещению ядерного оружия. Незадолго до смерти он поставил свою подпись под воззванием Бертрана Рассела, обращенным к правительствам всех стран и предупреждающим их об опасности применения водородной бомбы, а также выступал за свободный обмен идеями и ответственное использование науки на благо человечества.
Среди многочисленных почестей, оказанных Эйнштейну, было и предложение стать президентом Израиля, последовавшее в 1952 г., от которого он, однако, отказался. Помимо Нобелевской премии, он был удостоен множества других наград, был почетным доктором нескольких университетов и членом ведущих академий наук и научных обществ мира.
Последние 22 года жизни великий ученый провел в Принстоне. По свидетельствам окружающих, жизнь для Эйнштейна превратилась в спектакль, который он смотрел с некоторым интересом, поскольку никогда не был раздираем трагическими эмоциями любви или ненависти. Все его мысли были направлены за пределы этого мира, в мир явлений. Эйнштейн жил с женой Эльзой, ее дочерью Марго и личным секретарем Хелен Дукас (позже к нему переехала его сестра Майя) в простом двухэтажном доме, каждое утро ходил пешком в институт, где работал над своей единой теорией поля и беседовал с коллегами. В часы отдыха играл на скрипке и плавал на лодке по озеру. В Принстоне он стал местной достопримечательностью. Его знали как физика с мировым именем, и в то же время он был для всех добрым, скромным, приветливым и несколько эксцентричным человеком.
18 апреля 1955 г. Эйнштейн умер во сне в Принстонской клинике от аневризмы аорты. Рядом на столе лежало его последнее незаконченное заявление: «К чему я стремлюсь – так это только к служению моими ничтожными возможностями правде и справедливости, рискуя никому не угодить». В тот же день его тело было кремировано, а пепел развеян друзьями в месте, которое должно навсегда остаться неизвестным. Он и после смерти хотел быть гражданином мира, «никогда полностью не принадлежавшим своей стране, своему дому, своим друзьям и даже своей семье».
Томас Манн на смерть Эйнштейна написал: «…он был человеком, который в самый критический момент, опираясь на свой ставший уже мифическим авторитет, противостоял року. И если сегодня весть о его смерти у всех народностей, всех цветов и религий вызывает единодушную скорбь и оцепенение, то в этом выражается нерациональное чувство, что само его существование могло предотвратить катастрофу. В Альберте Эйнштейне умер спаситель чести человечества, чье имя никогда не будет забыто».
Данный текст является ознакомительным фрагментом.