Текст книги "Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности"

Автор книги: Манжит Кумар

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 32 страниц)

Планк понял, что, используя технику Больцмана, он может получить свою формулу для распределения излучения абсолютно черного тела, только если осцилляторы поглощают и излучают энергию порциями, размер которых пропорционален частоте колебаний. Планк говорил, что “самым важным местом всего расчета” было предположение о том, что при данной частоте энергия состоит из набора равных и неделимых “элементов энергии”. Позднее он назвал их квантами⁵⁸.

Ведомый своей формулой, Планк был вынужден разделить энергию (E) на порции размером hν, где ν – частота осциллятора, a h — константа. Позднее равенство E = hν станет одной из самых известных формул. Если, например, частота будет равна 20, a h = 2, то величина каждого кванта энергии будет равна 20 х 2 = 40. Если при этой частоте полная энергия равна 3600, то, значит, 3600 ÷ 40 = 90 квантов распределены между десятью осцилляторами, колеблющимися с данной частотой. У Больцмана Планк научился методу, позволяющему определить наиболее вероятное распределение этих квантов среди осцилляторов.

Оказалось, что энергия каждого из осцилляторов может равняться только: 0, hν, 2hν, 3hν, 4hν и так далее до значения nhν, где n – целое число. Это соответствует тому, что поглощается или испускается целое число “элементов энергии” (квантов) размером hν. (Напоминает кассира в банке, который может выдавать купюры только достоинством в 1, 2, 5, 10, 20 и 50 фунтов стерлингов.) Поскольку осцилляторы Планка не могут иметь другой энергии, амплитуда их колебаний ограничена. Необычность такого вывода в применении к повседневному миру особенно наглядна, если рассмотреть груз, подвешенный на пружине.

Если амплитуда колебаний груза равна 1 см, его энергия равна 1 (не будем останавливаться на единицах измерения энергии). Если пружину с привязанным к ней тем же грузом растянуть на 2 см, частота колебаний остается прежней. Однако энергия, пропорциональная квадрату амплитуды, будет равна 4. Если правило для энергии осцилляторов Планка применить к грузу на пружине, то в интервале от 1 см до 2 см возможны только колебания с амплитудами 1,42 см и 1,73 см, поскольку соответствующие энергии равны 2 и 3⁵⁹. Например, амплитуда колебаний не может равняться 1,5 см, поскольку в этом случае энергия равнялась бы 2,25. Квант энергии неделим. Осциллятор не может получить часть кванта энергии: либо все, либо ничего. Это не согласуется с повседневной физикой. В обычном мире нет ограничений на размах колебаний и, значит на величину энергии, которая может излучаться или поглощаться или быть испущена одномоментно. Она может принимать любое значение.

От безысходности Планк открыл нечто столь важное и неожиданное, что и сам не сумел сразу оценить значение своего открытия. Его осцилляторы не могут поглощать или испускать энергию непрерывно, наподобие воды, текущей из крана. Вместо этого они могут получать и терять энергию дискретно, маленькими порциями величиной E = hν, где ν – частота колебаний, совпадающая с частотой излучения, которое может испускать или поглощать осциллятор.

Причина, по которой нельзя увидеть, что макроскопические осцилляторы ведут себя, как осцилляторы атомного размера Планка, в том, что значение h равно 0,000000000000000000000000006626 эргов, помноженных на секунду, или 6,626, деленное на тысячу триллионов триллионов. Согласно формуле Планка, энергия может увеличиваться или уменьшаться только шажками, размер которых пропорционален значению h. Однако из-за того, что величина h бесконечно мала, в нашем мире квантовые эффекты незаметны. Речь идет о маятниках, детях на качелях и грузах на пружинах.

Осцилляторы заставили Планка “нарезать” энергию излучения так, чтобы их можно было снабдить порциями нужного размера, равного hν. Он не верил, что энергия излучения действительно “нарезана” на кванты. Для него это был просто способ, которым его осцилляторы могли получать и испускать энергию. Трудность состояла в том, что, согласно методу Больцмана, после разделения энергии в конце требовалось делать порции все меньше и меньше – до тех пор, пока их размер с точки зрения математики не станет равным нулю, сами порции не исчезнут, а полученный результат все равно останется неизменным. Основой всего расчета был прием, позволявший собрать обратно разделенные кванты. К несчастью для Планка, при использовании такого приема его формула тоже исчезала. Ему некуда было деваться от квантов, но его это не волновало. Формула получена, а с остальным можно было разобраться позднее.

“Господа!” – начал Планк, представ перед членами Немецкого физического общества, собравшегося в одной из аудиторий Физического института Берлинского университета. Рубенс, Люммер и Прингсгейм присутствовали на заседании. Доклад начался в пять часов вечера в пятницу, 14 декабря 1900 года, и назывался “К теории распределения энергии излучения нормального спектра”. “Несколько недель назад я имел честь привлечь ваше внимание к новому выражению, описывающему, как мне кажется, распределение энергии излучения во всех областях нормального спектра”, – говорил Планк⁶⁰. Теперь он рассказывал о физической модели, позволившей вывести новое уравнение.

Коллеги поздравляли докладчика. Они, как и сам Планк, считали введение кванта, порции энергии, “чисто формальным приемом”, о котором “не стоит слишком задумываться”. Важно было то, что Планку удалось обосновать формулу, о которой он рассказывал в октябре. Конечно, идея разделения энергии осциллятора на кванты была достаточно странной, но об этом на время можно было забыть. Все были уверены, что это трюк теоретика, остроумный математический прием, использованный, чтобы получить правильный ответ. Он не имеет истинного физического смысла. Что продолжало удивлять, так это точность полученной формулы для энергии излучения. Никто, включая самого Планка, не придал кванту энергии большого значения.

Однажды рано утром Планк вышел из дома с семилетним сыном Эрвином. Они направлялись в соседний Грюневальд-ский лес – любимое место прогулок семьи. Позднее Эрвин вспоминал, как отец сказал: “Сегодня я сделал открытие такое же важное, как открытие Ньютона”⁶¹. Рассказывая эту историю много лет спустя, он не смог точно вспомнить, когда именно это произошло. Вероятно, незадолго до декабрьской лекции. Возможно ли, что Планк уже тогда полностью осознавал, что такое квант? Или просто старался объяснить сыну, насколько важен новый закон излучения? Ни то, ни другое. Он просто выражал переполнявшую его радость открытия не одной, а сразу двух фундаментальных постоянных: постоянной k, которую он назвал постоянной Больцмана, и постоянной h — кванта действия. Позднее эту константу физики назовут постоянной Планка. Обе эти константы неизменны и вечны. Это две абсолютные величины, описывающие природу⁶².

Планк понимал, чем обязан Больцману. Он назвал именем этого австрийского физика постоянную k, введенную им при создании формулы для излучения абсолютно черного тела. Кроме того, Планк дважды, в 1905 и в 1906 годах, номинировал Больцмана на Нобелевскую премию. Но было поздно. Больцмана давно мучили болезни: астма, мигрень, слабое зрение, ангины. Но сильнее всего он страдал от приступов тяжелой маниакальной депрессии. В сентябре 1906 года, во время отдыха в Дуино вблизи Триеста, он повесился. Больцману было шестьдесят два года, и хотя некоторые из его друзей давно боялись худшего, известие о его смерти стало для них ужасным ударом. Больцман все больше чувствовал себя одиноким и недооцененным, хотя это было совсем не так. Он был одним из самых известных и уважаемых физиков своего времени. Но в периоды отчаяния непрекращающиеся споры о существовании атомов заставляли его считать, что дело всей его жизни разрушено. В 1902 году Больцман в третий и последний раз вернулся в Венский университет. После смерти Больцмана Планку предложили занять его место. Планк, считавший работы Больцмана “триумфом красоты теоретического исследования”, был польщен, но отказался⁶³.

Постоянная h – это тот “топор”, который “рубит” энергию на кванты, и Планк был первым, кто поднял его. Но для него квантование было лишь способом, с помощью которого воображаемые осцилляторы испускали и поглощали энергию. Планк не делил на порции величиной hν саму энергию. Есть разница между открытием и его осмыслением. Планк выполнил только действия, которые были необходимы для вывода формулы, хотя ему они не были понятны. Он квантовал только энергию набора осцилляторов, но, хотя это и следовало сделать, не энергию отдельного осциллятора.

Частично это было связано с тем, что Планк надеялся избавиться от кванта. Только гораздо позже он осознал далеко идущие последствия своих действий. Глубоко консервативные взгляды заставили его потратить почти десятилетие на попытки уместить квант в рамки существовавшей физики. Он знал, что многие его коллеги считали это пустой тратой времени. “Я считал иначе, – писал Планк. – Я твердо знал, что элементарный квант действия [h] играет более важную роль в физике, чем мне представлялось вначале”⁶⁴.

В 1947 году, спустя много лет после смерти Планка, семидесятидевятилетний Джеймс Франк, его ученик и коллега, вспоминал безнадежную борьбу Планка, его попытки “уйти от квантовой теории, понять, может ли он... насколько возможно уменьшить ее влияние”⁶⁵. Франку было ясно, что Планк был “революционером поневоле”, который “в конце концов пришел к выводу, что ‘сделать ничего нельзя. Нам надо жить с квантовой теорией. И, поверьте мне, она будет развиваться’”⁶⁶. Это была вполне подходящая эпитафия для упирающегося революционера.

Физикам действительно пришлось научиться “жить с квантом”. И первым это сделал совсем молодой человек, живший в Швейцарии, в Берне. Он был клерком, а не профессиональным физиком, но именно его имя Планк связывал с открытием квантования энергии. Этого клерка звали Альберт Эйнштейн.

Глава 2.
“Батрак патентного бюро”

Пятница, 17 марта 1905 года, Берн. Около восьми утра перед уходом на службу молодой человек в необычном клетчатом костюме запечатал конверт. На прохожих Альберт Эйнштейн производил впечатление человека, забывшего, выходя из дома, снять старые зеленые тапочки с вышитыми цветочками¹. Шесть раз в неделю он, оставив жену и маленького сына Ганса Альберта, выходил из небольшой двухкомнатной квартиры в живописном квартале Старого города и направлялся к массивному кирпичному зданию в десяти минутах ходьбы. Мощенная камнем улица Крамгассе со знаменитой Часовой башней и аркадами с обеих сторон – одна из самых красивых в швейцарской столице. Но погруженный в свои мысли Эйнштейн шагал к главному зданию Федерального почтово-телеграфного ведомства, вряд ли замечая что-либо вокруг. Он поднимался по лестнице на третий этаж, где находилось Федеральное ведомство интеллектуальной собственности – Швейцарское бюро патентов. Здесь Эйнштейн и дюжина других технических экспертов – мужчин, одетых в более строгие темные костюмы, – по восемь часов в день занимались отделением зерна от плевел.

Тремя днями ранее Эйнштейну исполнилось двадцать шесть лет. Уже почти три года он был “батраком патентного бюро”². Служба стала для него избавлением от “надоедливого чувства голода”³. Сама работа ему нравилась: она не надоедала, требовала умения “разносторонне мыслить”, а атмосфера в конторе была дружелюбной и успокаивающей. Позже Эйнштейн говорил об этом месте как о “светском монастыре”. Хотя должность технического эксперта III класса была весьма скромной, работа хорошо оплачивалась и оставляла достаточно времени для занятий. Несмотря на бдительный надзор начальника, грозного Фридриха Галлера, в промежутках между изучением патентов Эйнштейну удавалось выкраивать время для своих расчетов, так что его рабочий стол постепенно превратился в “кабинет теоретической физики”⁴.

“Казалось, земля уходит из-под ног и нигде не видно прочной основы, на которую можно было бы опереться”, – так вспоминал Эйнштейн о том, что он почувствовал, прочтя опубликованное незадолго до того решение Планка задачи об излучении абсолютно черного тела⁵. В конверте, отправленном Эйнштейном 17 марта 1905 года редактору самого известного в мире физического журнала “Аннален дер физик”, находилась статья, суть которой была еще более радикальна, чем послужившая для нее отправной точкой идея Планка о существовании квантов. Эйнштейн знал, что его квантовая теория света – не что иное, как ересь.

Двумя месяцами позднее, в середине мая, Эйнштейн писал своему другу Конраду Габихту, что собирается сдать в печать четыре статьи, которые, как он надеется, до конца года будут опубликованы. Первая работа была посвящена квантам. Вторая – это его диссертация на степень доктора философии, в которой Эйнштейн предлагал новый способ определения размеров атомов. Третья статья объясняла природу броуновского движения – хаотического движения крошечных, похожих на цветочную пыльцу частичек, взвешенных в жидкости. О четвертой Эйнштейн писал: “Пока есть только предварительный план статьи. В ней рассматривается электродинамика движущихся тел, для построения которой требуется изменить теорию пространства и времени”⁶. Это поразительный список. В анналах науки есть лишь один ученый, которого можно сравнить с Эйнштейном в 1905 году, и только один год, когда работы этого ученого можно сравнить с работами Эйнштейна за 1905 год. Его имя – Исаак Ньютон. В 1666 году этот двадцатитрехлетний англичанин заложил основы математического анализа и теории гравитации. В это же время он начал работать над теорией света.

Вскоре имя Эйнштейна станет синонимом слова “относительность”, обозначающим теорию, общие контуры которой впервые появились в четвертой его работе 1905 года. Хотя относительность изменила представление людей о природе пространства и времени, именно развитие идеи Планка и вывод о квантовой природе света и излучения Эйнштейн называл “истинно революционными”⁷. Он считал теорию относительности просто “модификацией” представлений, уже сформулированных и обоснованных Ньютоном и многими другими учеными. А введенные им кванты света были чем-то абсолютно новым, принадлежащим только ему. Это был полный разрыв с физикой прошлого, воспринимавшийся как кощунство даже самим физиком-самоучкой.

Уже более полувека всеми было признано, что свет – это волна. В работе “Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света”, Эйнштейн выдвинул идею о том, что свет состоит не из волн, а из похожих на частицы квантов. При решении задачи об абсолютно черном теле Планку против его желания пришлось предположить, что энергия поглощается или испускается дискретными порциями. Однако он, как и другие, считал, что, несмотря на то, как происходит обмен энергией между излучением и материей, само электромагнитное излучение представляет собой непрерывный волновой процесс. Революционная точка зрения Эйнштейна состояла в том, что свет, как и любое электромагнитное излучение, не похож на волну, а представляет собой набор маленьких частиц – квантов света. В следующие двадцать лет почти никто, кроме Эйнштейна, в кванты света не верил.

Эйнштейн знал, что ему предстоит нелегкая борьба. Это видно уже из того, что в названии статьи он написал: “Об одной эвристической точке зрения...”. Словарь определяет “эвристику” как “совокупность логических приемов и методических правил теоретического исследования”. Физикам предлагался метод, с помощью которого можно было объяснить остававшиеся непонятыми места в теории света, но не окончательная теория, построенная исходя из первых принципов. Статья Эйнштейна стала первой вехой на пути построения такой теории. Но и это оказалось чересчур для тех, кто совершенно не был готов отказываться от давно устоявшейся волновой теории света.

Четыре работы Эйнштейна, полученные редакцией “Аннален дер физик” между 18 марта и 30 июня 1905 года, определили направление развития физики на много лет вперед. Примечательно, что у Эйнштейна еще нашлось время написать двадцать одну книжную рецензию для этого журнала. И вдобавок в том же году им была задумана пятая работа, о которой он Габихту не сказал. Одно из уравнений в этой работе известно, вероятно, всем: E = mc². “У меня в голове бушевал ураган”, – так Эйнштейн описывал творческий порыв, охвативший его триумфальной весной и летом 1905 года в Берне, когда были написаны эти поразительные работы⁸.

Макс Планк, референт журнала “Аннален дер физик” по вопросам теории, одним из первых прочитал “К электродинамике движущихся тел”. Планк сразу оценил статью. Позднее термин “теория относительности” ввел именно он, а не Эйнштейн. Что же касается квантов света, то Планк, хотя и не был полностью согласен с этой идеей, одобрил публикацию работы. Он, по-видимому, думал, что своеобразие автора этих статей заключается как раз в том, что он способен совершить как нечто очень значительное, так и нечто абсолютно смехотворное.

“Жители Ульма – математики”, – такая присказка бытовала в Средние века в небольшом городе на берегу Дуная на юго-западе Германии. Здесь 14 марта 1879 года родился Альберт Эйнштейн, человек, имя которого станет синонимом слов “научный гений”. При рождении голова ребенка была настолько велика и деформирована, что мать волновалась: ее новорожденный сын – калека. Он так долго не говорил, что родители начали опасаться, что Альберт не заговорит вообще. Вскоре после рождения в ноябре 1881 года сестры Майи (других братьев и сестер у него не было) Эйнштейн приобрел довольно странную привычку: он тихонько повторял каждое предложение, которое хотел сказать, до тех пор, пока ему не удавалось сделать это хорошо, и только затем произносил его вслух. Говорить нормально мальчик, к большому облегчению его родителей Германа и Паулины, начал лишь в семилетием возрасте. К этому времени семья уже шесть лет жила в Мюнхене, где отец Эйнштейна и его дядя Якоб открыли электромеханическую мастерскую.

К октябрю 1885 года, когда шестилетнему Эйнштейну пора было идти в школу, частных еврейских школ в Мюнхене не существовало уже более десяти лет, так что мальчика отправили в ближайшее к дому учебное заведение. В Мюнхене, самом сердце католической Германии, религиозное обучение было обязательной частью программы. Но, как вспоминал много лет спустя Эйнштейн, “учителя в школе были либералами и не делали различий между конфессиями”⁹. Как бы, однако, либеральны и внимательны ни были преподаватели, антисемитизм, проникший во все поры немецкого общества, чувствовался и в школе. Эйнштейн навсегда запомнил урок катехизиса, где учитель закона Божьего рассказывал, как евреи распяли Христа, и говорил, что “антисемитизм жив, особенно среди учеников начальной школы”¹⁰. Неудивительно, что у мальчика было мало друзей (а может, и вообще не было). “Я одинокий путник. У меня никогда не было страны, дома, друзей, даже собственной семьи, которую я любил бы всем сердцем”, – писал Эйнштейн в 1930 году. Он называл себя Eispanner, мизантропом.

Школьником Эйнштейн предпочитал одиночество. Его любимым занятием было строить карточные домики. У него хватало терпения доводить их до четырнадцати этажей. Упорство вообще было одной из главных черт характера Эйнштейна. Позднее оно позволило ему следовать намеченным курсом даже тогда, когда другие давно бы сдались. “Господь наградил меня упорством мула, – скажет он позднее, – и достаточно острым нюхом”¹¹. Хотя никто с этим и не соглашался, но, по утверждению самого Эйнштейна, у него не было других талантов, кроме страстного любопытства. Любопытные люди – не редкость, но поскольку он был еще и упрям, то продолжал искать ответы на почти детские вопросы даже тогда, когда его сверстники уже научились попросту не задавать их. Как можно представить себе прогулку верхом на луче света? Этот вопрос знаменовал начало занявшего десять лет пути, который привел к теории относительности.

В 1888 году в возрасте девяти лет Эйнштейн поступил в мюнхенскую гимназию Луитпольда. Он с горечью вспоминал о проведенных там днях. Если молодому Максу Планку военная дисциплина нравилась и помогала учиться, то Эйнштейну она не подходила. И все же, несмотря на недовольство учителями и авторитарными методами преподавания, он превосходно успевал, хотя в гимназии изучались главным образом гуманитарные предметы. Даже после того, как один из учителей заявил, что “из него никогда ничего не выйдет”¹², Эйнштейн получил высший балл по латыни и добился успехов в греческом.

Полным контрастом школьной зубрежке и частным домашним урокам музыки было общение с нищим польским студентом-медиком Максом Талмудом. Максу был двадцать один год, а Альберту – десять, когда тот стал приходить к Эйнштейнам на обед. Это было выполнением старой еврейской заповеди: в день отдохновения, шаббат, приглашать на обед бедных молодых людей, изучающих Тору. Талмуд сразу почувствовал родственную душу в любознательном мальчике. Очень скоро эти двое завели привычку долгие часы обсуждать книги, которые Талмуд давал или рекомендовал Альберту. Они начали с научно-популярных изданий, и вскоре Эйнштейн покинул, как он позднее сам говорил, “религиозный рай моей юности”¹³.

Годы, проведенные в католической школе, и беседы с одним из родственников об иудаизме сделали свое дело. К удивлению светских родителей, у мальчика появилось, по его собственным словам, “пылкое религиозное чувство”. Он перестал есть свинину, по дороге в школу распевал религиозные гимны, а библейский рассказ о сотворении мира считал установленным фактом. Но затем, жадно проглотив огромное количество научно-популярных книг, он понял, что многие библейские истории не могут быть правдивыми. Результатом стало “фантастическое свободомыслие, соединяющееся с убеждением, что с помощью лжи государство намеренно обманывает молодежь; это было очень тяжелое переживание”¹⁴, но оно принесло свои плоды. У Эйнштейна появилось сохранившееся на всю жизнь недоверие к власти в любом ее проявлении. Он пришел к выводу, что потеря “религиозного рая” – первый шаг к освобождению от “пут ‘исключительно личного’, от существования, в котором доминируют желания, надежды и примитивные чувства”¹⁵.

Утративший веру в Священное писание Альберт заинтересовался другой божественной книгой: учебником геометрии. Он был еще учеником начальной школы, когда дядя Якоб объяснил ему основы алгебры и стал предлагать разные задачи. Когда Талмуд вручил двенадцатилетнему Эйнштейну книгу о евклидовой геометрии, тот уже знал математику лучше любого своего сверстника. Талмуд был поражен быстротой, с которой Альберт усвоил прочитанное, доказав все теоремы и выполнив все упражнения. Рвение мальчика было таким, что за время летних каникул он прошел весь школьный курс математики за следующий год.

Отец и дядя Эйнштейна были инженерами-электриками, поэтому мальчика, читавшего книги по физике, окружали физические приборы. Именно отец ненароком познакомил маленького Альберта с чудесами и тайнами науки. Однажды, когда простуженный сын лежал в постели, Герман показал ему компас. Движение стрелки поразило пятилетнего малыша. Он похолодел от мысли, что “вещи, должно быть, что-то скрывают, какую-то глубоко запрятанную тайну”¹⁶.

Сначала электромеханическая мастерская братьев Эйнштейн процветала. Они начали с изготовления электроприборов, а после перешли к установке энергосистем и осветительных сетей. Эйнштейны праздновали одну победу за другой, и будущее казалось им прекрасным. Им даже удалось получить подряд на освещение знаменитого мюнхенского Октоберфеста¹⁷. Электрические лампочки использовались во время этого праздника впервые. Но в конце концов братья не выдержали конкуренции с такими гигантами, как “Сименс” и АЭГ. Многие маленькие мастерские успешно развивались и даже процветали в их тени, но чтобы попасть в их число, Якоб был слишком самолюбив, а Герман – нерешителен. Побежденные, но не сдавшиеся братья решили, что Италия, где электрификация только начиналась, – это лучшее место для того, чтобы начать сначала. В июне 1894 года Эйнштейны перебрались в Милан – все, кроме пятнадцатилетнего Альберта. В опостылевшей школе ему следовало провести еще три года, и он остался в Мюнхене на попечении дальних родственников.

Ради родителей он притворялся, что в Мюнхене у него все в порядке. Однако на самом деле юноша все время нервничал из-за надвигающегося призыва. В соответствии с немецким законом, если он останется в стране до своего семнадцатилетия, то будет вынужден пойти на военную службу – либо его объявят дезертиром. Одинокий и подавленный, Эйнштейн пытался найти выход. И неожиданно он понял, что следует предпринять.

Дегенхарт, тот самый учитель греческого, который считал, что из Эйнштейна ничего не выйдет, теперь стал его классным наставником. Однажды в пылу спора Дегенхарт заявил, что Эйнштейн должен покинуть школу. Не дожидаясь дальнейших советов, Альберт так и поступил. Он добыл медицинскую справку о том, что страдает нервным истощением и для выздоровления нуждается в покое. Одновременно Эйнштейн заручился рекомендательным письмом своего учителя математики, в котором говорилось, что по этому предмету он прошел весь гимназический курс. Юноше потребовалось шесть месяцев, чтобы воссоединиться с семьей в Италии.

Родители старались урезонить упрямца, но Эйнштейн отказывался вернуться в Мюнхен. У него были другие планы: остаться в Милане и подготовиться к октябрьским вступительным экзаменам в Федеральный политехнический институт в Цюрихе. Основанный в 1854 году и переименованный в 1911 году в Федеральную высшую техническую школу Политехникум, или Поли, был не настолько престижным, как ведущие университеты Германии. А главное, для поступления туда не требовалось свидетельство об окончании гимназии. Как он объяснил родителям, надо только выдержать вступительные экзамены.

Скоро им стала ясна и вторая часть сыновнего плана. Чтобы полностью исключить возможность быть призванным Рейхом на военную службу, Альберт хотел отказаться от немецкого гражданства. Поскольку он был слишком молод для того, чтобы сделать это самостоятельно, требовалось согласие отца. Герман не возражал и от имени сына обратился к властям. В январе 1896 года была получена стоившая три марки справка, подтверждающая, что Альберт Эйнштейн более не является германским подданным. Согласно закону, следующие пять лет – до того, как стать гражданином Швейцарии, – он считался человеком без гражданства. Эйнштейн всю жизнь оставался пацифистом, но, приобретя новое гражданство, 13 марта 1901 года (за день до своего двадцать второго дня рождения) был вынужден пройти медицинское освидетельствование: им интересовалась швейцарская армия. К счастью, из-за плоскостопия и варикозного расширения вен призыва Эйнштейн избежал¹⁸. В Мюнхене юношу тревожила не столько мысль об армейской службе как таковой, сколько необходимость надеть серую военную форму и присягнуть Рейху, который он ненавидел.

“Как самое дорогое, я вспоминаю месяцы, проведенные в Италии”, – спустя полвека описывал Эйнштейн свое тогдашнее беззаботное существование¹⁹. Он помогал отцу и дяде в мастерской, а также путешествовал, навещая друзей и родственников. Весной 1895 года семья переехала в Павию, где братья открыли новую фабрику, просуществовавшую чуть больше года. В это время Альберт усердно готовился к вступительным экзаменам в “Поли”. И хотя экзамены он провалил, его результаты по физике и математике были настолько впечатляющими, что профессор физики пригласил его посещать свои лекции. Это было очень заманчивое предложение, но Эйнштейн внял разумному совету директора “Поли”. В связи с полным провалом по истории, языкам и литературе тот предложил молодому человеку еще на год вернуться за парту и рекомендовал одну из швейцарских школ.

В конце октября Эйнштейн уже был в Аарау, городке в тридцати милях западнее Цюриха. Либеральный дух здешней кантональной школы позволил Эйнштейну проявить себя. Жизнь в семье учителя классических языков, у которого он поселился, оставила в его памяти неизгладимый след. Йост Винтелер и его жена Паулина поощряли свободомыслие трех своих дочерей и четырех сыновей. Совместные обеды были веселыми и шумными. Очень скоро Эйнштейн стал относиться к Винтелерам, как к приемным родителям. Он даже называл их “папаша Винтелер” и “мамаша Винтелер”. Хотя в старости Эйнштейн и говорил, что он – одинокий путник, ему нужны были люди, которые заботились бы о нем, а он – о них.

В сентябре 1896 года подошла пора вступительных экзаменов. Эйнштейн легко сдал их и уехал в Цюрих, в Политехникум²⁰.

“Счастливый человек слишком удовлетворен настоящим, чтобы задумываться о будущем”, – таково начало короткого эссе “Мои планы на будущее”, написанного Эйнштейном во время двухчасового экзамена по французскому языку. Имея склонность к абстрактному мышлению и не имея никакого практического опыта, он решил, что станет учителем математики и физики²¹. В октябре 1896 года Эйнштейн оказался самым молодым из студентов педагогического факультета Политехникума, готовившего учителей точных наук. Всего пять человек решили специализироваться в преподавании математики и физики. Единственная среди них женщина стала женой Эйнштейна.

Никто из друзей Альберта не понимал, что влекло его к Милеве Марич. Сербка из Австро-Венгрии, четырьмя годами старше Эйнштейна. Переболевшая в детстве туберкулезом Милева слегка хромала. В течение первого года им прочли пять обязательных курсов по математике и механике и (по желанию) один курс по физике. Хотя в Мюнхене Эйнштейн зачитывался учебником геометрии, сейчас математика как таковая его не интересовала. Герман Минковский, профессор математики, вспоминал, что Эйнштейн был “отъявленным лентяем”. Но это объяснялось не апатией, а скорее неумением сразу ухватить суть. Эйнштейн признавался, что для него “именно осмысление основных физических принципов тесно связано с освоением самых сложных математических методов”²². Позднее, на тернистом пути к собственным открытиям он пожалел, что отсутствие усердия не позволило ему получить “приличное математическое образование”²³.

К счастью, среди остальных трех студентов этого курса был Марсель Гроссман, учившийся лучше любого из них и разбиравшийся в математике. Именно к Гроссману обратился Эйнштейн, когда при построении математического аппарата общей теории относительности ему пришлось сражаться с очень трудными формулами. Эти двое разговаривали обо всем, “что только может интересовать молодых людей, которые смотрят на мир открытыми глазами”²⁴, и очень скоро стали друзьями. Гроссман (всего на год старше своего друга) оказался проницательным человеком. Новый приятель настолько поразил его, что он привел его к себе домой и познакомил с родителями. “Однажды этот Эйнштейн, – заявил он им, – станет великим человеком”²⁵.