Читать книгу "Альберт Эйнштейн - Сергей Иванов"

В марте 1910 г. его сестра Майя вышла замуж за Поля Винтелера. В том же году у Альберта и Милевы родился второй сын, Эдуард, которого они всегда звали Теде. Он был нежным и добрым ребенком, с несомненным артистическим талантом. К несчастью, с самого детства у Теде обнаружились некоторые отклонения в поведении, а с 1929 г. он регулярно наблюдался в психиатрической клинике Бургольцли в Цюрихе.

В 1911 г. Эйнштейн получил должность профессора в Университете Карла-Фердинанда в Праге, где проработал только год в связи с тем, что в 1912 г. был назначен профессором Политехникума в Цюрихе.

Сольвеевские конгрессы

Конгрессы, начавшиеся по инициативе дальновидного бельгийского химика-технолога и одновременно богатого промышленника Эрнеста Сольве[3]и продолжавшиеся под эгидой основанного им Международного института физики, представляли собой уникальную возможность для физиков обсуждать фундаментальные проблемы, которые в различные периоды попадали в центр их внимания. В силу этого Сольвеевские конгрессы весьма значительно стимулировали современное развитие физики.

В 1911 г. Альберт Эйнштейн принял участие в I Сольвеевском конгрессе (Брюссель), посвященном теории излучения и квантам. Ему представилась возможность встретиться с крупнейшими физиками: Хендриком Лоренцом, Максом Планком, Анри Пуанкаре, Марией Кюри, Полем Ланжевеном, Жаном Перреном, Эрнестом Резерфордом.

Эйнштейн представил доклад «Современное состояние проблемы теплового излучения», в котором высказал предположение о квантовой структуре излучения. Следующий Сольвеевский конгресс был посвящен проблеме строения вещества. Самой важной новостью на нем стала информация об открытии дифракции рентгеновских лучей в кристаллах, сделанном немецким физиком Максом фон Лауэ в 1912 г.

Первая мировая война прервала научное общение ученых, и следующий Сольвеевский конгресс состоялся только в 1921 г. Он был посвящен теме «Атомы и электроны». На конгрессе американский физик Роберт Милликен доложил о продолжении систематических исследований фотоэлектрического эффекта, которые позднее принесли ему Нобелевскую премию.

Фундаментальный вклад в обоснование квантовой теории был сделан Альбертом Эйнштейном еще во время войны. Он показал, как планковская теория излучения может быть просто выведена на основе того же самого предположения, которое оказалось весьма плодотворным для объяснения спектральных закономерностей и нашло убедительное подтверждение в опытах Франка и Герца по возбуждению атомов электронной бомбардировкой. Остроумные формулировки Эйнштейна общих вероятностных законов для спонтанных радиационных переходов между стационарными состояниями, а также для переходов, индуцированных излучением, и в равной мере – его анализ сохранения энергии и импульса в процессах испускания и поглощения оказались основными для будущего развития квантовой теории.

В Берлине

Эйнштейн продолжал работу над обобщением теории относительности, но пока безуспешно. В 1913 г. Макс Планк и Вальтер Нернст делали все, чтобы переманить талантливого физика в Берлин, где ему предложили должность профессора университета. Он согласился не сразу: ему не хотелось покидать мирную атмосферу гостеприимного Цюриха и погружаться в берлинский мир раздора и высокомерия. После второго визита Планка и Нернста в Цюрих Эйнштейн наконец решился и в апреле 1914 г. переехал с семьей в Германию. Работа в Берлине позволяла с комфортом заниматься теоретической физикой, поскольку не требовала обязательного преподавания, тогда как, напротив, семейная жизнь Эйнштейнов дала трещину, а вскоре супруги и вовсе расстались – Милева с детьми вернулась в Цюрих.

Через полгода началась война. Швейцарское гражданство позволяло Эйнштейну находиться в стороне от милитаристской истерии, но он написал в автобиографическом эссе «Мое мировоззрение»: «Я глубоко презираю тех, кто может с удовольствием маршировать в строю под музыку, эти люди получили мозги по ошибке – им хватило бы и спинного мозга. Нужно, чтобы исчез этот позор цивилизации. Командный героизм, пути оглупления, отвратительный дух национализма – как я ненавижу все это. Какой гнусной и презренной представляется мне война. Я бы скорее дал разрезать себя на куски, чем участвовать в таком подлом деле. Вопреки всему я верю в человечество и убежден: все эти призраки исчезли бы давно, если бы школа и пресса не извращали здравый смысл народов в интересах политического и делового мира» [1, с. 52].

В августе он писал австрийскому физику Паулю Эренфесту: «В обезумевшей Европе творится нечто невероятное. Такое время показывает, к какой жалкой породе животных мы принадлежим. Я тихо продолжаю мирные исследования и размышления, но охвачен жалостью и отвращением» [1, с. 52].

Весь 1915 г. Эйнштейн интенсивно работал над обобщением теории относительности и наконец 25 ноября опубликовал окончательные уравнения гравитационного поля, а уже в следующем году появилась его статья о гравитационных волнах, которая легла в основу современной космологии.

Из общей теории относительности вытекает новое представление о Вселенной – новая космология. Эйнштейн рассматривал гравитационные поля различных тел как искривления пространства-времени в областях, окружающих эти тела. Тела, находящиеся на земной поверхности, вызывают небольшие искривления. Земля, искривляя пространство-время, заставляет Луну двигаться с ускорением. Солнце искривляет пространство-время, так что мировые линии планет кривые. Но помимо этого, быть может, мировое пространство в целом отличается определенной кривизной?

Смысл понятия общей кривизны пространства можно пояснить аналогией с общей кривизной некоторого двумерного пространства, например с поверхностью нашей Земли. Путешествуя по этой поверхности, мы встречаем отдельные искривления – пригорки, холмы, горы; но наряду с ними мы знаем о кривизне поверхности Земли в целом, о том, что все это двумерное пространство является сферической поверхностью. Теперь возьмем четырехмерное пространство-время, т. е. совокупность мировых линий всех тел природы. Эти мировые линии сильнее искривляются вблизи центров тяготения. Но не обладают ли они в целом некоторой общей кривизной? Предпримем, по аналогии с путешествием по поверхности земного шара, путешествие по всему мировому пространству. Мировая линия, изображающая наше путешествие, будет кривой на некоторых участках, там, где мы пересекаем гравитационные поля планет, звезд и т. д. Планета вызывает небольшое искривление мировой линии, звезда – большое. Путешествуя в мировом пространстве, мы попадаем в межгалактическую область, где тяготение незначительно и мировая линия выпрямляется. Затем она снова проходит через ряд четырехмерных пригорков и гор – новую галактику. Но существует ли здесь общая кривизна Вселенной в целом, аналогичная общей кривизне двумерной поверхности Земли? Двигаясь по кратчайшему пути между двумя точками поверхности Земли, т. е. по дуге меридиана или экватора, мы в конце концов опишем окружность и попадем в исходную точку. Соответственно, если мир в целом обладает кривизной, то мы вернемся в исходную мировую точку.