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

Автор книги: Манжит Кумар

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 32 страниц)

Один из первых триумфальных успехов теории Бора привел в ряды его сторонников некоторых известных физиков, включая Эйнштейна. Согласно предсказанию Бора, серия линий в спектре солнечного света, приписываемая водороду, на самом деле должна принадлежать ионизированному гелию, то есть гелию, у которого забрали один из двух электронов. Но эта интерпретация линий Пикеринга – Фаулера противоречила представлениям открывших их спектроскопистов. Кто прав? Ответ на этот вопрос получил один из сотрудников Резерфорда. По настоянию Бора он детально исследовал эти линии и как раз к началу собрания в Бирмингеме обнаружил, что прав датчанин, приписавший гелию линии Пикеринга – Фаулера. Эйнштейн услышал эту новость в конце сентября от Дьёрдя фон Хевеши, друга Бора. Оба они были на конференции в Вене. “Большие глаза Эйнштейна, – рассказывал Хевеши в письме Резерфорду, – стали еще больше, и он сказал мне: Тогда это одно из величайших открытий’”⁴³.

В ноябре 1913 года, к моменту публикации последней из трех статей Бора, Генри Мозли, еще один член команды Резерфорда, доказал, что для каждого элемента величина заряда ядра, или его атомный номер (целое число, однозначно связанное с этим зарядом), определяет место элемента в периодической таблице. После разговора с Бором, приезжавшим в июле в Манчестер, молодой англичанин начал изучать рентгеновские спектры, получающиеся в результате обстрела различных элементов пучками электронов.

К тому времени уже стало известно, что рентгеновские лучи – это электромагнитное излучение с длиной волны в тысячи раз меньшей длины волны видимого света. Они возникают при ударе о металл электронов с достаточно большой энергией. Бор был уверен, что рентгеновское излучение – результат “выбивания” из атома электрона, находящегося на одной из самых глубоко лежащих орбит. Образовавшаяся вакансия заполняется при переходе электрона с более высокого энергетического уровня на более низкий. Разность энергий двух уровней равна кванту энергии, испускаемому при таком переходе. Так появляются рентгеновские лучи. Бор понимал, что его модель атома позволяет определять заряд ядра по длине волны испускаемых рентгеновских лучей. Именно об этой интригующей возможности говорили Бор и Мозли.

Мозли обладал невероятной трудоспособностью, сравнимой разве только с его выносливостью. Он проводил в лаборатории ночи напролет. За несколько месяцев Мозли измерил частоты рентгеновских лучей, испускаемых всеми элементами периодической системы между кальцием и цинком. Он обнаружил, что чем тяжелее элемент, обстреливавшийся электронами, тем частота испускаемых рентгеновских лучей больше. Согласно предсказанию Мозли, должны были существовать элементы с атомными номерами 42, 43, 72 и 75, пропущенные в периодической таблице. Он основывался на том, что для каждого элемента характерен свой набор рентгеновских спектральных линий и что для соседних элементов периодической таблицы такие наборы очень похожи⁴⁴. Позднее, после смерти Мозли, все четыре указанные им элемента были открыты. Когда началась мировая война, он пошел в инженерные войска и служил офицером связи. Мозли принимал участие в Галлиполийской операции и умер от ранения в голову 10 августа 1915 года. Ему было всего двадцать семь. Лишь ранняя смерть лишила Мозли Нобелевской премии. Резерфорд удостоил его высочайшей похвалы: он назвал Мозли “прирожденным экспериментатором”.

Квантовый атом Бора начал завоевывать сторонников. Этому способствовали правильная интерпретация линий Пикеринга – Фаулера и принципиально важная работа Мозли о заряде ядра. Поворотной точкой стала работа молодых немецких физиков Джеймса Франка и Густава Герца. Они бомбардировали атомы ртути электронами и обнаружили, что при столкновениях электроны теряют энергию, равную 4,9 эВ. Франк и Герц были уверены, что измеренная ими энергия – это энергия, необходимая, чтобы оторвать электрон от атома ртути. Поскольку работа Бора в Германии была встречена скептически, Франк и Герц ее не читали. Бору самому пришлось заниматься интерпретацией их опыта.

Ничего не происходит до тех пор, пока энергия электронов, которыми “обстреливают” атомы ртути, меньше 4,9 эВ. Но если электрон, энергия которого больше этой величины, попадает в цель, он теряет энергию, равную 4,9 эВ, а атом ртути испускает ультрафиолетовый свет. Бор показал, что 4,9 эВ – это разность энергий основного состояния атома ртути и первого возбужденного состояния. Процесс описывается перескоком электрона между двумя первыми энергетическими уровнями, а разность их энергий точно такая, как предсказывает модель квантового атома. Сначала атом ртути переходит в первое возбужденное состояние, а когда он возвращается в основное состояние, электрон возвращается на первый разрешенный уровень, испускается квант энергии, вызывающий ультрафиолетовое свечение длины волны 253,7 нм в спектре линий ртути. Опыт Франка и Герца был прямым экспериментальным свидетельством существования квантованного атома Бора и наличия атомных уровней энергии. Хотя вначале Франк и Герц неправильно интерпретировали свои результаты, в 1925 году им была присуждена Нобелевская премия.

Одновременно с выходом первой статьи “трилогии” Бор стал наконец лектором Копенгагенского университета. И очень скоро захандрил: его главной обязанностью было преподавание элементарной физики студентам-медикам. Известность Бора росла, и в начале 1914 года он попытался добиться учреждения в университете новой должности профессора теоретической физики, которую он предполагал занять сам. Однако это было трудно: нигде, кроме Германии, теоретическая физика не считалась самостоятельной дисциплиной. “По моему мнению, д-р Бор – один из самых многообещающих и талантливых молодых европейцев, занимающихся сейчас математической физикой”, – написал Резерфорд в рекомендательном письме в Министерство по делам религий и образования в поддержку Бора и его проекта⁴⁵. Огромный международный интерес к работе Бора обеспечил ему поддержку и на факультете. Но университетская бюрократия уже в который раз предпочла отложить решение вопроса. Бор был в унынии. И тогда он получил письмо от Резерфорда, предлагавшего достойный путь к отступлению.

“Полагаю, Вы знаете, что закончился срок пребывания Дарвина в должности преподавателя университета. Сейчас есть вакансия, оклад – двести фунтов, – писал Резерфорд. – Пока мы не видим особенно много подающих надежды кандидатов. Мне хотелось бы, чтобы это был молодой человек с независимым мышлением”⁴⁶. Поскольку Резерфорд уже говорил молодому датчанину, что в его работе чувствуется “большое своеобразие, и она заслуживает одобрения”, было очевидно, что Резерфорд, не говоря прямо, хочет видеть на этом месте Бора⁴⁷.

Бор, получив годовой отпуск и понимая, что решение об учреждении места профессора, которого он добивается, вряд ли будет принято раньше, в сентябре 1914 года с женой приехал в Манчестер. Там Нильса и Маргрет ожидал радушный прием, знаменовавший счастливое завершение путешествия вокруг Шотландии по штормящему морю. Но уже началась Первая мировая война, и многое изменилось. Волна патриотизма буквально опустошила лаборатории: все годные к военной службе вступили в армию. Надежды на короткую победоносную войну растаяли после сокрушительного поражения Бельгии и Франции. Люди, которые еще недавно были коллегами, находились теперь по разные стороны фронта. Марсден скоро оказался на Западном фронте. Гейгер и Хевеши стали солдатами войск Тройственного союза.

Когда Бор прибыл в Манчестер, Резерфорда там не оказалось. В тот раз ежегодное собрание Британской ассоциации содействия развитию науки происходило в Австралии, в Мельбурне. Туда в июне и уехал Резерфорд. Незадолго до того он был посвящен в рыцарское достоинство. Из Австралии Резерфорд отправился в Новую Зеландию, чтобы навестить семью, а затем, как и планировалось, уехал в Америку и Канаду. После своего возвращения в Манчестер Резерфорд почти все время занимался проблемами, связанными с противолодочной обороной. Дания хранила нейтралитет, поэтому Бору не разрешалось принимать участие в военных разработках. Он сосредоточился на преподавании, ибо проведению дозволенных научных исследований препятствовали отсутствие журналов и военная цензура, вмешивающаяся в переписку с континентом.

Вначале Бор планировал провести в Манчестере всего год. Но он все еще был там, когда в мае 1916 года получил формальное приглашение занять учрежденную наконец должность профессора теоретической физики Копенгагенского университета. Работы Бора завоевали широкое признание, что и позволило ему занять этот пост. Но, несмотря на успех, оставались вопросы, ответить на которые с помощью квантового атома не удавалось. Результаты расчетов для атомов с числом электронов больше единицы не совпадали с экспериментами. Не получалось описать даже гелий, у которого всего два электрона. Хуже того, согласно модели атома Бора должны были существовать спектральные линии, которые обнаружить не удавалось. И хотя чтобы объяснить, почему одни спектральные линии можно наблюдать, а другие нет, пришлось придумать специальные “правила отбора”, к концу 1914 года были признаны все основные постулаты теории Бора. А именно: существуют дискретные уровни энергии, имеет место квантование углового момента орбитальных электронов, ясна причина происхождения спектральных линий. Однако было ясно, что если, даже придумав новое правило, не удается объяснить существование хоть одной спектральной линии, значит, что-то неладно с самим квантовым атомом.

В 1892 году появились достаточно точные приборы, позволившие определить, что красная α– и голубая γ-линии серии Бальмера суть не отдельные линии: каждая из них расщепляется на две. Более двадцати лет оставался открытым вопрос: являются ли эти пары линий “истинным дуплетом” или нет. Бор считал, что нет. Но в начале 1915 года ему пришлось изменить свое мнение. В результате новых экспериментов выяснилось, что все три линии Бальмера – красная, голубая и фиолетовая – дуплеты. Расщепление спектральных линий называют “тонкой структурой”. Объяснить ее, используя свою модель атома, Бор не мог. Утвердившись в новой для себя должности профессора Копенгагенского университета, Бор обнаружил, что его ожидает целая кипа статей одного немецкого физика, которому удалось решить эту задачу, “подкорректировав” его квантовый атом.

Арнольду Зоммерфельду, известному физику-теоретику, профессору Мюнхенского университета, тогда было сорок восемь лет. Ему удалось превратить Мюнхен в бурно развивающийся центр теоретической физики. Многие годы ряд блестящих молодых физиков и подающих надежды студентов работали под его руководством. Как и Бор, он любил кататься на лыжах и часто приглашал студентов и коллег в свой дом в Баварских Альпах покататься и поговорить о физике. В 1908 году Эйнштейн, еще работавший в патентном бюро, написал Зоммерфельду: “Смею Вас уверить, если бы я оказался в Мюнхене и мог бы свободно распоряжаться своим временем, я стал бы посещать Ваши лекции, чтобы усовершенствовать свои познания в математической физике”⁴⁸. Этот был явный комплимент: письмо написал человек, заслуживший от своего цюрихского преподавателя математики характеристику “отъявленного лентяя”.

Для упрощения задачи Бор предположил, что движение электронов вокруг ядра происходит только по круговым орбитам. Зоммерфельд посчитал, что это ограничение можно снять. Он разрешил электронам, как планетам вокруг солнца, двигаться по эллипсоидальным орбитам. Зоммерфельд знал, что с точки зрения математики окружность – это специальный случай эллипса. Поэтому круговые орбиты, по которым двигаются электроны, – это только подмножество всех возможных квантованных эллипсоидальных орбит. Квантовое число п в модели Бора определяет стационарное состояние, разрешенную круговую орбиту электрона, и соответствующий этому состоянию энергетический уровень. Значение п также определяет и радиус данной орбиты. Однако чтобы определить форму эллипса, требуются два числа. Поэтому, чтобы проквантовать эллипсоиды, Зоммерфельд ввел еще одно “орбитальное” квантовое число k. Из всех возможных эллипсоидальных орбит число k отбирает те, которые разрешены при данном значении п.

В модифицированной модели Зоммерфельда главное квантовое число n определяет допустимые значения k⁴⁹. Если n = 1, то k = 1; когда n = 2, то возможны значения k = 1 и k = 2; при n = 3 значения k = 1,2,3. Для заданного значения n число k может принимать все целочисленные значения от единицы до n. Все орбиты при k = n являются круговыми. Однако если k меньше n, то орбита – эллипс. Например, когда n = 1 и k = 1, орбита – это окружность, радиус которой r называется боровским радиусом. Если n = 2, а k = 1, то орбита – эллипс. Но если n = 2 и k = 2, то орбита – окружность, радиус которой равен 4r. Таким образом, если атом водорода находится в квантовом состоянии n = 2, его единственный электрон может находиться на одной из двух орбит, где k = 1 или k = 2. В состоянии с n = 3 электрон может находиться на одной из трех орбит. Эти орбиты суть эллипс при n = 3 и k = 1; эллипс – при n = 3 и k = 2; окружность – при n = 3 и k = 3. В модели Бора при n = 3 только одна разрешенная орбита, а в модифицированной модели Зоммерфельда таких орбит три. Эти дополнительные стационарные состояния позволяют объяснить расщепление линий серии Бальмера.

Рис. 8. Электронные орбиты для n = 3 и k = 1,2,3 в модели атома водорода Бора – Зоммерфельда.

Чтобы объяснить расщепление спектральных линий, Зоммерфельд обратился к теории относительности Эйнштейна. Как и скорость кометы, вращающейся вокруг Солнца, скорость электрона на эллиптической орбите возрастает, когда он приближается к ядру. Но, в отличие от кометы, скорость электрона настолько велика, что его движение надо описывать уравнениями теории относительности. Отсюда следует, что увеличивается масса электрона. Релятивистское увеличение массы приводит к очень небольшому изменению энергии. В состоянии n = 2 две орбиты, k = 1 и k = 2, имеют разные энергии, поскольку при k = 1 орбита эллиптическая, а при k = 2 – круговая. Небольшая разница энергий означает наличие двух энергетических уровней и, следовательно, двух спектральных линий там, где теория Бора предсказывает только одну. Однако было еще два явления, которые не удавалось объяснить и с помощью квантового атома Бора – Зоммерфельда.

В 1897 году голландский физик Питер Зееман обнаружил, что в магнитном поле одна спектральная линия расщепляется на несколько линий или компонент. Если магнитное поле выключить, расщепление пропадает. Этот эффект был назван эффектом Зеемана. В 1913 году немецкий физик Иоханнес Штарк обнаружил, что спектральная линия расщепляется и тогда, когда атом помещен в электрическое поле⁵⁰. После опубликования статьи Штарка Резерфорд связался с Бором: “Мне кажется, что теперь самое время высказаться об эффекте Зеемана и об аналогичном эффекте в электрическом поле. Их надо, если это возможно, согласовать с Вашей теорией”⁵¹.

Еще до Резерфорда Зоммерфельд обратился к Бору с таким же предложением. Вскоре после публикации первой части своей “трилогии” Бор получил от него письмо с поздравлениями. Зоммерфельд, в частности, спрашивал: “Не собираетесь ли Вы использовать свою модель для объяснения эффекта Зеемана? Я бы очень хотел разобраться в этом”⁵². Однако объяснить эффект Зеемана удалось Зоммерфельду, а не Бору. Решение было очень остроумным. До этого он ввел в рассмотрение эллиптические орбиты, по которым движутся электроны. Таким образом, увеличилось число допустимых квантованных орбит, где может находиться электрон при данном энергетическом состоянии атома, например при n = 2. И Бор, и Зоммерфельд считали, что орбиты – неважно, круговые или эллиптические, – лежат в одной плоскости. Пытаясь осмыслить эффект Зеемана, Зоммерфельд понял, что ориентация орбит в пространстве и есть недостающее звено. Электрон в магнитном поле может выбирать из большего числа разрешенных орбит. Эти орбиты по-разному ориентированы относительно магнитного поля. Чтобы проквантовать ориентацию орбит, Зоммерфельд ввел так называемое “магнитное” квантовое число т. Для данного значения главного квантового числа n число m может принимать все целочисленные значения от -n до n⁵³. Так, если n = 2, то значения m равны -2; -1; 0; 1; 2.

“Не думаю, что когда-либо чтение доставляло мне большее удовольствие, чем при знакомстве с Вашей прекрасной работой”, – написал Бор Зоммерфельду в марте 1916 года. Различная ориентация электронных орбит (пространственное квантование) было экспериментально обнаружено пятью годами позднее. Это значит, что электрону во внешнем магнитном поле доступно большее число энергетических состояний, что и приводит к эффекту Зеемана. Эти состояния нумеруются тремя квантовыми числами: n, k и m.

Для объяснения экспериментов Зоммерфельду ничего не оставалось, как ввести два новых квантовых числа – k и m. Позднее, основываясь во многом на работе Зоммерфельда, был объяснен и эффект Штарка: он обусловлен изменением в присутствии электрического поля расстояния между энергетическими уровнями. Тем не менее у модели Бора – Зоммерфельда оставались слабые места. Например, не удавалось правильно воспроизвести интенсивность спектральных линий. Но успехи модели признавались всеми. Одновременно укреплялась репутация Бора. Как признание его заслуг, в Копенгагене для него был создан специальный институт. Бор был на пути к тому, чтобы стать, по выражению Зоммерфельда, “директором атомной физики”⁵⁴. Это звание он заслужил благодаря своим работам и тому воодушевляющему влиянию, которое испытал каждый, с кем ему приходилось работать.

Для Бора слова Зоммерфельда прозвучали как комплимент. Он всегда мечтал так наладить у себя работу и создать ту же атмосферу, что и в лаборатории Резерфорда. У своего учителя Бор научился не только физике. Он увидел, как Резерфорд умел подстегнуть любопытство молодых физиков, заставлявшее их работать на пределе возможностей. В 1917 году Бор приступил к осуществлению своего замысла: создать подобие той чудо-лаборатории, в которой ему посчастливилось работать в Манчестере. Он обратился к властям Копенгагена с просьбой о создании Института теоретической физики при университете. После того, как друзья помогли найти деньги на покупку земли и строительство, проект был одобрен. Место выбрали очень удачное: на краю красивого парка недалеко от центра города. К строительству приступили в следующем году, после окончания войны.

Работы только начинались, когда Бор получил письмо, выбившее его из колеи: Резерфорд предлагал ему вернуться в Манчестер и занять место постоянного профессора теоретической физики: “Я думаю, что, объединив усилия, мы сможем произвести настоящий бум в физике”⁵⁵. Предложение было очень соблазнительным, но Бор не мог уехать из Дании после того, как получил все, о чем просил. Может быть, если бы Бор все-таки принял предложение Резерфорда, тот не уехал бы из Манчестера: в 1919 году Резерфорд сменил Томсона на посту директора Кавендишской лаборатории.

Формально Институт теоретической физики (сейчас его называют Институтом им. Нильса Бора) открылся 3 марта 1921 года⁵⁶. К тому времени значительно увеличившаяся семья Бора переехала в квартиру из семи комнат на первом этаже институтского здания. Ужасы войны и тяжелые послевоенные годы были позади. Очень скоро институт стал, как и надеялся Бор, пристанищем созидателей. Он, как магнит, притягивал ярких физиков со всего мира, но самый талантливый из них всегда держался немного в стороне.

Глава 5.
Эйнштейн встречает Бора

“Эти сумасшедшие не занимаются квантовой теорией”, – сказал Эйнштейн зашедшему к нему коллеге, глядя в окно кабинета в Институте теоретической физики при Немецком университете в Праге¹. После переезда из Цюриха в апреле 1911 года его долго мучил вопрос: почему в саду по соседству с институтом утром гуляют только женщины, а во второй половине дня – только мужчины? Наведя справки, он выяснил: чудесный сад принадлежит сумасшедшему дому. Эйнштейн и сам сражался с демонами: оказалось, ему трудно ужиться с квантом и дуальной природой света. “Смею вас заверить, что... я не тот ортодоксальный приверженец квантования света, за которого вы меня принимаете”, – заявил он Хендрику Лоренцу². Это ложное представление, говорил Эйнштейн, связано с “неточностью выражений в моих работах”³. Вскоре он сдался и даже усомнился в том, “существуют ли вообще кванты”⁴. После I Сольвеевского конгресса “Излучение и кванты” он решил, что с него довольно и с квантовым безумием пора кончать. На четыре года (именно в то время, когда Бор и его атом заняли центральное место в научной жизни) Эйнштейн оставил кванты: он был занят объединением своей теории относительности с теорией гравитации.

Карлов университет в Праге был основан в середине XIV века, а в 1882 году разделен по языку и национальной принадлежности на две части – чешскую и немецкую. Такое деление соответствовало настроениям в обществе: чехи и немцы относились друг к другу с большим подозрением. После спокойной, толерантной Швейцарии и космополитичного Цюриха Эйнштейну в Праге было неуютно, хотя должность и жалование профессора позволяли ему жить вполне комфортно. Все это было только квантом утешения на фоне нараставшего чувства одиночества.

К концу 1911 года, когда Бор задумался о переезде из Кембриджа в Манчестер, Эйнштейну отчаянно захотелось вернуться в Швейцарию. К счастью, на помощь пришел старый друг. В это время Марсель Гроссман стал деканом физико-математического факультета Высшей технической школы в Цюрихе (Политехникума). Гроссман предложил Эйнштейну перейти к нему на должность профессора. Тем не менее без некоторых формальностей обойтись было нельзя: например, без рекомендаций от известных физиков. Анри Пуанкаре входил в число тех, к кому обратился Гроссман. Пуанкаре отозвался об Эйнштейне как об “одном из наиболее оригинальных умов”, которые он знает⁵. В Эйнштейне великого француза восхищали легкость восприятия нового, умение выйти за рамки обычных представлений и “быстро оценить все возможные пути решения поставленной физической задачи”⁶. В июле 1912 года Эйнштейн, уже признанный физик, вернулся туда, где прежде не мог получить даже должность ассистента.

Рано или поздно Эйнштейн должен был стать тем человеком, которого захотят видеть в Берлине. В июле 1913 Макс Планк и Вальтер Нернст сели в поезд, идущий в Цюрих. Они знали, что уговорить Эйнштейна вернуться в страну, которую он покинул почти двадцать лет назад, будет нелегко. Но они собирались сделать ему предложение, от которого он не сможет отказаться.

Эйнштейн, встречавший их на вокзале, знал, зачем приехали Планк и Нернст. Он не знал только деталей. Недавно Эйнштейна избрали в Прусскую академию наук. Теперь ему предлагали занять в ней одно из двух оплачиваемых мест. Уже это было очень престижно. Но два эмиссара немецкой науки предложили ему еще и уникальную возможность стать профессором без учебной нагрузки, а также должность директора Института теоретической физики им. кайзера Вильгельма.

Предложение трех позиций сразу было случаем беспрецедентным. Эйнштейну потребовалось время, чтобы все осмыслить. Пока он думал, Планк и Нернст отправились прокатиться на трамвае по городу. Им было сказано, что по возвращении они узнают ответ по розе в руках у Эйнштейна: если роза красная, значит, он едет в Берлин, если белая – остается в Цюрихе. Сходя с трамвая, Планк и Нернст знали, что добились своего: Эйнштейн сжимал красную розу.

Для Эйнштейна одним из соблазнов Берлина была возможность освободиться от преподавания и “целиком посвятить себя размышлениям”⁷. Однако это означало, что впредь он сам и его результаты должны соответствовать статусу самого ценного достояния немецкой науки. “Берлинцы ведут себя со мной так, будто я курица, несущая золотые яйца, – сказал Эйнштейн своему коллеге после прощального обеда, – а я не знаю, способен ли я еще нести яйца”⁸. Отпраздновав в Цюрихе свой тридцать пятый день рождения, Эйнштейн в конце марта 1914 года перебрался в Берлин. Какой бы ни была причина, побудившая его уехать в Германию, очень скоро он стал относиться к переезду с восторгом: “Здесь так много, даже слишком много, интеллектуальных стимулов”⁹. Все – Планк, Нернст, Рубенс – были рядом. Но не только из-за них жизнь в “ненавистном” Берлине казалась Эйнштейну столь интересной. Была еще одна причина: присутствие его двоюродной сестры Эльзы Левенталь¹⁰.

Его роман с тридцатишестилетней разведенной кузиной, воспитывающей двух дочерей (Ильзе было тринадцать, Марго – одиннадцать лет) начался двумя годами ранее, в марте 1912 года. “К жене я отношусь как к служащему, которого не могу уволить”, – говорил он Эльзе¹¹. Переехав в Берлин, Эйнштейн стал часто, безо всяких объяснений, исчезать из дома. Вскоре он вовсе оставил семью, оговорив свое возвращение целым рядом условий. Милева, приняв эти требования, и в самом деле становилась служащим, да еще таким, которого ее муж намеревался уволить. Эйнштейн потребовал:

1. Моя одежда и белье должны быть в порядке;

2. Три раза в день мне будут приносить еду в мою комнату;

3. Моя спальня и мой кабинет будут содержаться в полном порядке, в частности, к моему столу могу прикасаться только я.

Кроме того, Милева должна была “отказаться от всех личных контактов” с мужем и воздерживаться от критики его “словом ли, делом ли, на глазах детей”. Наконец, он настаивал, что Милева должна строго придерживаться следующих правил:

1. Ты не должна ни ожидать от меня проявления каких-либо чувств, ни упрекать меня за это;

2. Ты должна немедленно прекратить обращаться ко мне, если я этого потребую;

3. Ты должна немедленно и без всякого протеста покинуть мою спальню или кабинет, если я того потребую¹².

Милева со всем согласилась, и Эйнштейн вернулся. Но долго так продолжаться не могло. В конце июля, ровно через три месяца после приезда в Берлин, Милева с мальчиками уехала обратно в Цюрих. Стоя на платформе и провожая их, Эйнштейн плакал: если и не из-за отъезда Милевы и нахлынувших воспоминаний, то из-за двух своих уезжавших мальчиков. Но уже через несколько недель он был абсолютно счастлив, живя в одиночестве “в огромной квартире, где никто не нарушает твой покой”¹³. Однако это спокойствие было иллюзорным: Европа скатывалась к войне.

Бисмарк сказал однажды: “Если в Европе начнется война, то начнется она из-за какой-нибудь глупости на Балканах”¹⁴. Этот день пришел: 28 июня 1914 года в Сараево был убит эрцгерцог Франц Фердинанд, наследник престолов Австрии и Венгрии. Австрия, поддержанная Германией, объявила войну Сербии. Первого августа Германия объявила войну России, союзнице Сербии, а двумя днями позже – Франции. Британия, гарант бельгийского нейтралитета, объявила войну Германии 4 августа, после того, как Германия напала на Бельгию¹⁵. “В обезумевшей Европе творится нечто невероятное”, – написал Эйнштейн 14 августа своему другу Паулю Эренфесту¹⁶.

Происходящее вызывало у Эйнштейна “жалость, смешанную с отвращением”, а Нернст, которому исполнилось пятьдесят, пошел в волонтеры и работал водителем “скорой помощи”¹⁷. Планк в порыве патриотизма заявил: “Испытываешь чувство гордости, называя себя немцем”¹⁸. Уверенный, что время, в котором они живут, замечательное, Планк (ректор Берлинского университета) посылал студентов в окопы ради “справедливой войны”. Эйнштейн с трудом поверил, что Планк, Нернст, Рентген и Вин были среди девяноста трех виднейших немецких ученых, подписавших воззвание “К культурному миру”. Манифест был опубликован 4 октября 1914 года в ведущих немецких газетах и за рубежом. Подписавшие его ученые протестовали против “лжи и клеветы наших врагов, пытающихся замарать благородное дело, ради которого немцы ведут навязанную им борьбу не на жизнь, а на смерть”¹⁹. Они утверждали, что Германия не несет ответственности за развязывание войны, не нарушала нейтралитет Бельгии и не повинна в каких-либо зверствах. Немцы – “культурная нация, для которой наследие Гёте, Бетховена и Канта столь же свято, как свой дом и своя земля”²⁰.

Планк очень скоро пожалел, что под документом стоит его подпись, и в частной переписке извинился за это перед иностранными учеными – своими друзьями. Имя Планка под “Манифестом девяноста трех” поразило Эйнштейна. Даже канцлер Германии публично признал, что нейтралитет Бельгии был нарушен: “Как только наши военные цели будут достигнуты, мы постараемся исправить причиненное нами зло”²¹.

Эйнштейну, гражданину Швейцарии, не предложили поставить под манифестом свою подпись. Однако его заботил разнузданный шовинизм этого документа, и он принял участие в написании контрманифеста, озаглавленного “Воззвание к европейцам”. Обращение к “образованным людям всех стран” призывало их стать гарантами того, что “устройство мира не станет источником будущих войн”²². Позиция тех, кто подписал “Манифест девяноста трех”, была названа “недостойной того, что весь мир понимает под словом ‘культура’. Катастрофично, если отныне именно так ее будут понимать образованные люди”²³. Документ осуждал немецких интеллектуалов, которые ведут себя “едва ли не как люди, потерявшие всякое желание поддерживать международные отношения”²⁴. К сожалению, вместе с Эйнштейном под манифестом подписались всего четыре человека.

К весне 1915 года позиция коллег и дома, и за рубежом окончательно разочаровала Эйнштейна: “Даже ученые в разных странах ведут себя так, как если бы им ампутировали мозг восемь месяцев назад”²⁵. А затем исчезли и все надежды на скорое окончание войны. К началу 1917 года Эйнштейн чувствовал себя “постоянно подавленным из-за нескончаемой трагедии, свидетелями которой мы являемся”²⁶. “Даже привычное бегство в физику не всегда помогает”, – жаловался Эйнштейн Лоренцу²⁷. Несмотря на это, четыре года войны для него оказались одними из наиболее продуктивных. Эйнштейн опубликовал книгу, выпустил пятьдесят научных статей, а в 1915 году закончил свой шедевр – общую теорию относительности.

Еще до Ньютона считалось, что время и пространство – две неизменные сущности – являют собой подмостки, на которых разыгрывается нескончаемая космическая драма. На этой сцене масса, длина и время остаются абсолютными и неизменными. В этом театре пространственные расстояния между объектами и временные интервалы между событиями для всех наблюдателей одинаковы. Эйнштейн, однако, обнаружил, что масса, длина и время – величины, не являющиеся абсолютными и неизменными. Пространственные расстояния и временные интервалы зависят от относительного движения наблюдателей. Пусть один наблюдатель стоит на Земле, а его близнец-астронавт двигается со скоростью, близкой к скорости света. Для астронавта время замедляется (стрелки часов двигаются медленнее), пространство сжимается (длина двигающихся объектов уменьшается), а масса движущегося объекта увеличивается. В XX веке все эти выводы специальной теории относительности были подтверждены экспериментально. Но такая теория не учитывала ускорение. Это сделала общая теория относительности. Напряженно работая над ней, Эйнштейн сказал, что специальная теория относительности выглядит “детской игрушкой” по сравнению с общей²⁸. Если квант был вызовом общепринятой точке зрения на реальность атомного мира, то Эйнштейн приблизил человечество к пониманию истинной природы пространства и времени. Общая теория относительности – это теория гравитации Эйнштейна. А Большой взрыв, в результате которого, как считается, образовалась Вселенная, – следствие этой теории.