Эйнштейн Альберт (1879-1955), родился 14 марта 1879, Ульм, Германия — 18
апреля 1955, Принстон, США),физик-теоретик, один из основателей
современной физики, иностранный член-корреспондент РАН (1922) и
иностранный почетный член АН СССР (1926). Родился в Германии, с 1893 жил в
Швейцарии, с 1914 в Германии, в 1933 эмигрировал в США. Создал частную
(1905) и общую (1907-16) теории относительности. Автор основополагающих
трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил
законы фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), предсказал
(1917) индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского
движения, заложив основы теории флуктуаций, создал квантовую статистику
Бозе — Эйнштейна. С 1933 работал над проблемами космологии и единой теории
поля. В 30-е гг. выступал против фашизма, войны, в 40-е — против
применения ядерного оружия. В 1940 подписал письмо президенту США, об
опасности создания ядерного оружия в Германии, которое стимулировало
американские ядерные исследования (В ответ Америка стала проводить эти
разработки у себя). Один из инициаторов создания государства Израиль.
Нобелевская премия (1921, за труды по теоретической физике, особенно за
открытие законов фотоэффекта).
* * *
Альберт Эйнштейн родился в старинном немецком городе Ульме, вырос в
свободомыслящей мелкобуржуазной семье, чьи предки из поколения в поколение
жили в Швабии (юго-западная часть Германии). По происхождению они были
евреями, но религия их волновала не больше, чем проблема марсианских
каналов. Богатой эту семью никак не назовёшь, как, впрочем, и бедной -- но
через год семья переселилась в Мюнхен, где отец Альберта, Герман Эйнштейн,
и дядя Якоб организовали небольшую компанию «Электротехническая фабрика Я.
Эйнштейна и К°». Вначале дела компании, занимавшейся усовершенствованием
приборов дугового освещения, электроизмерительной аппаратурой и
генераторами постоянного тока, шли довольно успешно. Но в 90-х гг. 19 в.,
в связи с расширением строительства крупных электроцентралей и линий
дальних электропередач, возник целый ряд мощных электротехнических фирм.
Надеясь спасти компанию, братья Эйнштейны в 1894 перебрались в Милан,
однако через два года, не выдержав конкуренции, компания прекратила свое
существование.
В детстве Эйнштейн большой гениальностью не отличался. Он казался
отсталым, поздно начал говорить.
Дядя Якоб уделял много времени маленькому племяннику. «Я помню, например,
что теорема Пифагора была мне показана моим дядей еще до того, как в мои
руки попала священная книжечка по геометрии», — так Эйнштейн в
воспоминаниях, относящихся к 1945, говорил об учебнике евклидовой
геометрии. Часто дядя задавал мальчику математические задачи, и тот
«испытывал подлинное счастье, когда справлялся с ними». В детстве Эйнштейн
не проявлял математических способностей, но это не значит, что он был
лишен их. Они в детстве они просто не проявились. Годиков этак с десяти он
стал уже развиваться, и делал это быстро. Впрочем, в любой бочке мёда есть
своя банка с динамитом: это развитие было развитием характера.
Родители его, которые вполне могли быть и католиками, если бы они вообще
были верующими, отдали сына в католическую начальную школу (он отнесся к
ней равнодушно) -- а десяти лет в мюнхенскую классическую гимназию
Луитпольда, известную как прогрессивное и весьма либеральное учебное
заведение. Ее он возненавидел по тем же причинам, по которым ненавидел и в
семьдесят лет: гимназия была пропитана милитаристским духом, а ему раз и
навсегда, на всю жизнь, стал ненавистен немецкий милитаризм. Дети
маршировали, учителя рявкали - это была не школа, а казарма. Уже в десять
лет он отвергал всякую муштру. Он приходил в ужас от принуждения в любом
виде или в любой форме - физической, эмоциональной или умственной.
И в школе, и в гимназии Альберт приобрел не лучшую репутацию. Чтение
научно-популярных книг породило у юного Эйнштейна, по его собственному
выражению, «прямо-таки фантастическое свободомыслие». В своих
воспоминаниях М. Борн писал: «Уже в ранние годы Эйнштейн показал
неукротимую волю к независимости. Он ненавидел игру в солдаты, потому что
это означало насилие». Позже Эйнштейн говорил, что людям, которым
доставляет удовольствие маршировать под звуки марша, головной мозг
достался зря, они вполне могли бы довольствоваться одним спинным.
В десять лет он, казалось, с такой же уверенностью полагался на свой
разум, как и в семьдесят. В детстве он немного поувлекался ещё религией,
но быстро забыл её, и в двенадцать лет он исповедовал нечто вроде
космической религии неверующего, которая и сохранилась у него на всю
жизнь. Впрочем, это отнюдь не мешало ему часто произносить слово «Бог»,
чем исправно вводил окружающих в заблуждение. Ребенком он действительно
пережил глубокое религиозное чувство, но когда потом говорил о Боге, то
имел в виду совсем другое: \"Я верю в бога Спинозы, который раскрывается в
гармонии всего сущего, а не в того бога, который управляет судьбами и
поступками людей\", - говорил он уже в зрелом возрасте.
В ранней юности он сам пришел к этому умозаключению, когда был еще
скромным учеником мюнхенской гимназии. С такой же самостоятельностью он
решил, чем он будет заниматься. У него были хорошие - но не больше того -
успехи в физике и математике. Он не выносил большинства школьных предметов
и вовсе не хотел преуспевать в них. Этим он здорово отличался от всех
будущих гениев тогдашнего его возраста. Для Эйнштейна соревнование ничего
не значило, оно не соблазняло его. Только написание английских эссе
доставляло ему радость.
У отца Албьберта в Мюнхене дела шли плохо, и он переехал в Милан, где
стало еще хуже. Сына же, которому тогда было пятнадцать лет, родители
оставили в Мюнхене, чтобы он окончил гимназию. Эта разлука на мальчика
толком не повлияла, но, уже тогда отличаясь независимостью, юный Эйнштейн
в эти шесть меяцов принял решение.
Приехав в Милан, он объявил свое решение родственникам, которые,
по-видимому, одобрили его. Во-первых, он решил бросить мюнхенскую
гимназию, которую ненавидел, и не сдавать выпускных экзаменов, которые
презирал. Во-вторых, порвать с еврейской общиной, в которой он формально
ещё состоял. И в-третьих, самое жуткое, отказаться от немецкого
подданства. Он предпочитал не иметь обязательств, которые были ему
навязаны.
В октябре 1895 шестнадцатилетний Эйнштейн пешком отправился из Милана в
Цюрих, чтобы поступить в Федеральную высшую техническую школу — знаменитый
Политехникум, для поступления в который не требовалось свидетельства об
окончании средней школы. Поступить он туда хотел, чтобы стать
инженером-электриком, что выглядит несколько странно в свете легенды о его
непрактичности. Легенды, не более.
Уверенность его в себе была безграничной. Блестяще сдав вступительные
экзамены по математике, физике и химии, он, однако, благополучно
провалился по другим предметам. Ректор Политехникума, оценив незаурядные
математические способности Эйнштейна, направил его для подготовки в
кантональную школу в Аарау (в 20 милях к западу от Цюриха), которая в то
время считалась одной из лучших в Щвейцарии. Хотя отец Эйнштейна не мог
найти денег, лучшие члены семьи Эйнштейнов, разбросанные по всей Европе,
решили, что получить образование в Цюрихе действительно идея неплохая, и
согласились наскрести деньги на обучение молодого Эйнштейна. И уж
неудивительно, что он сдал вступительные экзамены по тем предметам,
которые изучал, и провалился по остальным.
Итак, молодой Эйнштейн, уже достигший такой степени зрелости, какую не
встретишь у многих людей почтенного возраста, вынужден был провести один
год в швейцарской кантональной школе. Год, проведенный в этой школе,
которой руководил серьезный ученый и прекрасный педагог А. Таухшмид,
оказался и очень полезным, и — по контрасту с казарменной обстановкой в
Пруссии — приятным.
Затем он перебирается в Цюрих и поступает на педагогический факультет
Политехникума, дабы теперь стать учителем физики. Естественно, он тут же
сталкивается с тем же Zwang (Zwang нем. - насилие), с которым мириться
вдохновения не наблюдается отроду. Не то, чтобы ему не нравилась
Швейцария, которую он считал цивилизованной и демократической страной.
Нет, на этот раз Zwang - это экзамены. Они так подавляют и сковывают его
ум, что в течение целого года по окончании института Эйнштейн не хочет
заниматься научными проблемами.
В Швейцарии нет единой системы народного образования, и каждый кантон
имеет свое школьное законодательство и управление; общим для всех кантонов
является обязательное обучение детей от 6—7 до 15—16 лет; начальная школа
бывает 7—9-летняя и состоит из двух ступеней. Впрочем, в институте ему
очень повезло. Он учился у Минковского, выдающегося ученого, который после
опубликования первых эйнштейновских работ признал, что ученик намного
превзошел его (хотя учился Эйнштейн с ленцой). Цюрихский Политехникум был
хорошим учебным заведением, и общий уровень преподавания был там
достаточно высоким. У Эйнштейна появились друзья, которые восторгались им,
как высшим существом.
Выпускные экзамены в Аарау Эйнштейн сдал вполне успешно (кроме экзамена по
французскому языку), что дало ему право на зачисление в Политехникум в
Цюрихе. Кафедру физики там возглавлял профессор В. Г. Вебер, прекрасный
лектор и талантливый экспериментатор, занимавшийся в основном вопросами
электротехники. Поначалу он очень хорошо принял Эйнштейна, но в дальнейшем
отношения между ними осложнились. В какой-то мере это объяснялось чисто
научными причинами. Отличаясь консерватизмом взглядов на электромагнитные
явления, Вебер не принимал теории Максвелла, представлений о поле и
придерживался концепции дальнодействия. Его студенты узнавали прошлое
физики, но не ее настоящее и, тем более, будущее. Эйнштейн же изучал труды
Максвелла, был убежден в существовании всепроникающего эфира и размышлял о
том, как на него действуют различные поля (в частности, магнитное ) и как
можно экспериментально обнаружить движение относительно эфира. Он тогда не
знал об опытах Майкельсона и независимо от него предложил свою
интерференционную методику.
Но опыты, придуманные Эйнштейном, со страстью работавшим в физическом
практикуме, не имели шансов осуществиться. Преподаватели недолюбливали
строптивого студента. «Вы умный малый, Эйнштейн, очень умный малый, но у
вас есть большой недостаток — вы не терпите замечаний», — сказал ему
как-то Вебер, и этим определялось многое.
Словом, Эйнштейн получил диплом, но стал безработным. Молодой
дипломированный преподаватель физики (Эйнштейну шел тогда двадцать второй
год) жил в основном у родителей в Милане и два года не мог найти
постоянной работы. Одно время казалось, что ему никогда не найти себе
работы. Раза два удалось временно устроиться преподавателем. Пока он
учился, родители помогали ему, а теперь они ожидали, что он сам будет
зарабатывать себе на жизнь. У Эйнштейна был единственный поношенный костюм
(с этим он легко мирился) и маловато еды (с чем примириться было куда
труднее). Ему помог верный и любящий друг Марсель Гроссман, впоследствии
сам ставший видным ученым. Он уговорил своего отца, состоятельного
швейцарского промышленника, куда-нибудь устроить Эйнштейна.
Только в 1902 он получил наконец место эксперта в федеральном Бюро
патентов в Берне. Незадолго до этого Эйнштейн сменил гражданство
и стал щвейцарским подданным.
Через несколько месяцев после устройства на работу он женился на своей
бывшей цюрихской однокурснице Милеве Марич, родом из Сербии, которая была
на четыре года старше его. Об этом браке и о его первой жене существуют
противоречивые свидетельства. Большинство швейцарских знакомых Эйнштейна
считали ее угрюмой, малоодаренной, хотя она, вероятно, просто была
скрытным, меланхоличным человеком. Ни то ни другое нельзя считать
привлекательным, но иные источники говорят о ее чисто славянском отношении
к жизни и очаровательной беззащитности. Вот, пожалуй, и все, что о ней
достоверно известно.
В Бюро патентов, которое Эйнштейн называл «светским монастырем», он
проработал семь с лишним лет, считая эти годы самыми счастливыми в жизни,
самым счастливым и плодотворным периодом в своей жизни.. Должность
«патентного служки» постоянно занимала его ум различными научными и
техническими вопросами, но оставляла достаточно времени для
самостоятельной творческой работы. Эйнштейну было двадцать шесть лет,
когда у него родился первый сын. К этому времени он уже избавился от
горькой нужды и, продолжая работать в патентном бюро, опубликовал (в 1905
году) в \"Анналах физики\" пять научных статей. Среди них три работы
принадлежат к числу величайших в истории физики. Ее результаты к середине
«счастливых бернских лет» составили содержание научных статей, которые
изменили облик современной физики, принесли Эйнштейну мировую славу. С
этого исторического момента пространство и время навсегда перестали быть
тем, чем были прежде (специальная теория относительности), квант и атом
обрели реальность (фотоэффект и броуновское движение), масса стала одной
из форм энергии (E = mc2).
Хронологически первыми были исследования Эйнштейна по молекулярной физике
(начало им было положено в 1902), посвященные проблеме статистического
описания движения атомов и молекул и взаимосвязи движения и теплоты — «О
движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, вытекающем из
молекулярно-кинетической теории», вышла в 1905. В этих работах Эйнштейн
пришел к выводам, существенно расширяющим результаты, которые были
получены австрийским физиком Л.Больцманом и американским физиком
Дж.Гиббсом. В центре внимания Эйнштейна в его исследованиях по теории
теплоты находилось броуновское движение. Это явление (непрерывное
беспорядочное зигзагообразное движение частичек цветочной пыльцы в
жидкости), открытое в 1827 английским ботаником Р. Броуном, уже получило
тогда статистическое объяснение, но теория Эйнштейна (который не знал
предшествующих работ по броуновскому движению) имела законченную форму и
открывала возможности количественных экспериментальных исследований. он с
помощью статистических методов показал, что между скоростью движения
взвешенных частиц, их размерами и коэффициентами вязкости жидкостей
существует количественное соотношение, которое можно проверить
экспериментально. Эйнштейн придал законченную математическую форму
статистическому объяснению этого явления, представленному ранее польским
физиком М.Смолуховским. Закон броуновского движения Эйнштейна был
полностью подтвержден в 1908 опытами французского физика Ж.Перрена. Работы
по молекулярной физике доказывали правильность представлений о том, что
теплота есть форма энергии неупорядоченного движения молекул. Одновременно
они подтверждали атомистическую гипотезу, а предложенный Эйнштейном метод
определения размеров молекул и его формула для броуновского движения
позволяли определить число молекул. Это было похоже на фокус иллюзиониста:
то, что казалось загадочным и почти чудесным, становилось предельно
простым и понятным после объяснения. Если раньше кто-либо из физиков мог
сомневаться в реальном существовании молекул и атомов, то теперь статья
Эйнштейна давала почти прямое доказательство этому. Самое убедительное
доказательство, о котором мог мечтать теоретик! В 1908 эксперименты Ж. Б.
Перрена полностью подтвердили теорию Эйнштейна, что сыграло важную роль
для окончательного становления молекулярно-кинетических представлений.
Если работы по теории броуновского движения продолжили и логически
завершили предшествовавшие работы в области молекулярной физики, то работы
по теории света, тоже базировавшиеся на сделанном ранее открытии, носили
поистине революционный характер. Да, в том же 1905 вышла и другая, очень
просто написання, работа Эйнштейна — «Об одной эвристической точке зрения
на возникновение и превращение света». За пять лет до этого М. Планк
показал, что спектральный состав излучения, испускаемого горячими телами,
находит объяснение, если принять, что процесс излучения дискретен, то есть
свет испускается не непрерывно, а дискретными порциями определенной
энергии. Эйнштейн же пошёл дальше, он выдвинул предположение, что и
поглощение света происходит теми же порциями и что вообще «однородный свет
состоит из зерен энергии (световых квантов),... несущихся в пустом
пространстве со скоростью света». Эта революционная идея позволила
Эйнштейну объяснить законы фотоэффекта - выбивание электронов из металла
световыми лучами, явление, обнаруженное в 1886 Г.Герцем и не
укладывавшееся в рамки волновой теории света, в частности, факт
существования «красной границы», то есть той минимальной частоты, ниже
которой выбивания светом электронов из вещества вообще не происходит.
Девять лет спустя предложенная Эйнштейном интерпретация была подтверждена
исследованиями американского физика Милликена, а в 1923 реальность фотонов
стала очевидной с открытием эффекта Комптона (рассеяние рентгеновских
лучей на электронах, слабо связанных с атомами). В чисто научном отношении
гипотеза световых квантов составила целую эпоху. Без нее не могли бы
появиться знаменитая модель атома Н.Бора (1913) и гениальная гипотеза
«волн материи» Луи де Бройля (начало 1920-х годов). За эту работу через
шестнадцать лет Энштейн был удостоен Нобелевской премии.
Идея квантов была применена Эйнштейном и к объяснению других явлений,
например, флуоресценции, фотоионизации, загадочных вариаций удельной
Страницы: 1, 2
