Текст книги "Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная"

Автор книги: Уолтер Айзексон

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 58 страниц) [доступный отрывок для чтения: 21 страниц]

Диспуты с Друде и другими учеными

Самоуверенность Эйнштейна и его презрение к условностям – качества, которые в нем поддерживала и Марич, – в полной мере в 1901 году проявились как в его научной деятельности, так и в личной жизни. Он – безработный энтузиаст – в том году вступил в серию конфликтов с академическими авторитетами.

Тон перепалки показывает, что Эйнштейн не испытывал никакого страха, задирая научных гуру. Напротив, это, казалось, его веселило. В разгар споров, которые он затеял в том году, он заявил Йосту Винтелеру, что “слепое преклонение перед авторитетами – главный враг истины”. Это могло бы стать прекрасным кредо, и его стоило бы выгравировать на гербе Эйнштейна, если бы он захотел его завести.

Содержание его споров того года обнаруживает еще более глубокую особенность его научного мышления: у него было горячее желание, а по существу – навязчивая идея объединять концепции, существующие в различных областях физики. Когда он приступил той весной к попытке связать свою работу по капиллярному эффекту с теорией газов Больцмана, он написал своему другу Гроссману: “Это упоительное ощущение, когда находишь общность в ряду явлений, которые сначала казались совершенно несвязанными”. Эта фраза больше любых других раскрывает веру, лежащую в основе научного предназначения Эйнштейна, которая, как стрелка его детского компаса, уверенно вела его на протяжении всего научного пути, начиная с его первой работы и заканчивая последним, начертанным на смертном одре уравнением поля⁴⁰.

Среди потенциально объединительных концепций, которые притягивали Эйнштейна и многих других физиков, были те, которые вышли из кинетической теории, получившей развитие в конце XIX века, когда принципы механики были применены к явлениям типа переноса тепла и к описанию поведения газов. К примеру, газ рассматривался как ансамбль огромного числа маленьких частиц (в данном случае молекул, состоящих из одного или более атомов), которые свободно блуждают, иногда сталкиваясь друг с другом.

Кинетическая теория подстегнула развитие статистической механики, которая описывает поведение большого количества частиц с помощью статистических методов. Естественно, невозможно проследить путь каждой молекулы и зарегистрировать каждое столкновение в газе, но с помощью статистики оказалось возможным получить работающую теорию, объясняющую поведение миллиардов молекул в разных условиях.

Ученые расширили применение этих концепций и стали использовать их не только для объяснения поведения газов, но также и для явлений, происходящих в жидкостях и твердых телах, в том числе для объяснения электропроводности и излучения. “Появилась возможность применить методы кинетической теории газов к совершенно другим областям физики, – написал позднее близкий друг Эйнштейна Пауль Эренфест, сам являвшийся специалистом в этой области, – помимо всего прочего, теория была применена к движению электронов в металлах, к броуновскому движению микроскопических частиц во взвесях и к теории излучения черного тела”⁴¹.

Многие ученые использовали концепцию атомов при исследованиях в своих узких областях, а для Эйнштейна это был способ найти связи и развить теории, объединяющие многие области. В апреле 1901 года, например, он видоизменил молекулярную теорию, использованную им для объяснения капиллярного эффекта в жидкостях, и применил ее для описания диффузии молекул газа. Он написал Марич: “Мне пришла в голову очень удачная идея, которая позволяет применить нашу теорию молекулярных сил также и к газам”. А с Гроссманом он поделился: “Я теперь убежден, что моя теория о силах притяжения между атомами может быть применена и к газам”⁴².

Затем он заинтересовался электропроводностью и теплопроводностью, и это побудило его изучить электронную теорию металлов Пауля Друде. Как отмечает специалист по творчеству Эйнштейна Юрген Ренн, “электронная теория Друде и кинетическая теория газов Больцмана были не какими-то случайными объектами интереса для Эйнштейна, наоборот, с некоторыми другими темами более ранних его исследований их объединяла важная общая черта: обе были примерами применения атомистических идей к физическим и химическим проблемам”⁴³.

В электронной теории Друде утверждалось, что в металле есть частицы, которые движутся так же свободно, как молекулы в газе, и, следовательно, могут являться переносчиками тепла и электричества. Когда Эйнштейн изучил теорию, она ему понравилась, хотя и не во всем. “У меня перед глазами работа Пауля Друде по электронной теории, которая просто легла мне на душу, хотя там и содержатся некоторые очень мутные вещи”, – написал он Марич. И через месяц с присущим ему отсутствием пиетета по отношению к авторитетам добавил: “Возможно, я напишу Друде письмо и укажу на его ошибки”.

Так он и сделал. В июньском письме к Друде Эйнштейн сообщил, что, как ему кажется, в статье имеется две ошибки. “Вряд ли у него есть какие-нибудь осмысленные возражения, – злорадно писал он в письме к Марич, – ведь мои замечания очень логичны”. И возможно, считая, что лучший способ получить работу – указать именитому ученому на его предполагаемые упущения, Эйнштейн включил в одно из своих писем просьбу взять его на работу⁴⁴.

Удивительно, что Друде вообще ответил. И неудивительно, что он отмел возражения Эйнштейна. Эйнштейн был возмущен. “Это настолько очевидное доказательство убожества автора, что дальнейших комментариев от меня и не требуется, – приписал Эйнштейн, пересылая письмо Друде Марич. – Отныне я к таким людям не буду обращаться лично, а буду безжалостно атаковать их в журналах, как они этого и заслуживают. Неудивительно, что мало-помалу становишься мизантропом”.

Кроме того, Эйнштейн выплеснул свое раздражение в отношении Друде и в письме Йосту Винтелеру, по-отечески к нему относившемуся в Арау. В этом письме содержалась декларация о том, что слепое уважение к авторитетам является самым большим врагом истины. “Он [Друде] отреагировал ссылкой на то, что еще один “непогрешимый” его коллега разделяет его точку зрения. Вскоре я поставлю на место этого человека с помощью безупречной публикации”⁴⁵.

В опубликованных статьях Эйнштейн не раскрывает имя этого “непогрешимого” коллеги, на которого ссылался Друде, но расследование Ренна привело к находке письма от Марич, в котором его имя называется – Людвиг Больцман⁴⁶. Это объясняет, почему Эйнштейн углубился в изучение трудов Больцмана. “Я с головой ушел в изучение работ Больцмана по кинетической теории газов, – написал он Гроссману в сентябре, – а за последние несколько дней и сам написал короткую статью, где вставил недостающие звенья в цепь доказательств, которую он выстроил”⁴⁷.

Больцман, тогда работавший в Лейпцигском университете, был признанным европейским мэтром в статистической физике. Он был одним из создателей кинетической теории и доказывал, что атомы и молекулы реально существуют. Работая над этими вопросами, он счел необходимым переосмыслить великий Второй закон термодинамики, для которого существует много эквивалентных формулировок. Он гласит: тепло обычно перетекает от горячего к холодному, но не наоборот. В другой его формулировке используется понятие энтропии – степени беспорядка и случайности распределения элементов в системе. В этой формулировке этот закон гласит: любой спонтанный процесс увеличивает энтропию системы. Например, молекулы духов диффундируют из открытого флакона наружу, в комнату, и никогда (по крайней мере, об этом говорит наш повседневный опыт) спонтанно не собираются вместе и не влетают обратно во флакон.

Слабость больцмановской теории состояла в том, что он рассматривал столкновения молекул как механические ньютоновские процессы, а такие процессы все обратимы. При таком подходе спонтанное уменьшение энтропии, по крайней мере в теории, должно быть возможно. И оппоненты Больцмана, например Вильгельм Оствальд, не веривший в реальность атомов и молекул, использовали против него убийственный аргумент об абсурдности предположений о том, что вылетевшие из флакона молекулы могут спонтанно опять собраться во флаконе или что тепло может перетекать от холодного тела к горячему. “Предположение о том, что все естественные процессы могут быть в конечном счете сведены к механическим, нельзя использовать даже в качестве рабочей гипотезы, это просто ошибка, – писал Оствальд, – необратимость процессов в природе как раз доказывает то, что процессы не могут быть описаны уравнениями механики”.

Больцман отреагировал тем, что пересмотрел Второй закон, так что он в его формулировке стал не абсолютным, а статистическим (то есть необратимость лишь почти исключена). Теоретически возможно, чтобы миллионы молекул духов, случайно блуждающие в пространстве, смогли в определенный момент собраться опять во флаконе, но это очень маловероятно, примерно в триллионы раз менее вероятно, чем если бы новую колоду карт 100 раз перемешали, и после этого все карты в ней и по масти, и по достоинству легли бы в точности так же, как в начале⁴⁸.

Когда в сентябре 1901 года Эйнштейн довольно нескромно объявил, что нашел недостающее “звено” в больцмановской цепи доказательств, он собирался вскоре опубликовать эти результаты. Но сначала он послал в Annalen der Physik статью [9]9
  “О термодинамической теории разности потенциалов между металлами и полностью диссоциированными растворами их солей и об электрическом методе исследования молекулярных сил” в: Эйнштейн А. Собр. науч. трудов: в 4 т. М., 1966. Т. 3.


[Закрыть], которая включала в себя электрический метод измерения молекулярных сил, включавший расчеты, полученные на основании данных чужих экспериментов, в которых использовался электрод, опущенный в солевой раствор⁴⁹.

И уже после этого он опубликовал свою статью [10]10
  “Кинетическая теория теплового равновесия и второго начала термодинамики” в: Эйнштейн А. Собр. науч. трудов: в 4 т. М., 1966. Т. 3.


[Закрыть] с критикой больцмановских теорий. Он заметил, что они хорошо объясняли перенос тепла в газах, но их нельзя было распространять на другие области. “Как ни велики достижения кинетической теории теплоты в области физики газов, – писал он, – но теория эта до сих пор не имеет под собой удовлетворительной механической основы”. Он поставил себе цель “заполнить этот пробел”⁵⁰.

Это было достаточно самонадеянное заявление для не особенно выдающегося студента Политехникума, который не смог еще ни защитить диссертацию, ни устроиться на работу. Сам Эйнштейн позже признавал, что эти статьи мало что добавили в копилку физической мудрости. Но они отражали сущность его разногласий с Друде и Больцманом, возникших в 1901 году. Он чувствовал, что их теории не отвечают максиме, которую он сформулировал Гроссману ранее в этом году: самое интересное – обнаружить скрытое единство в совокупности явлений, которые кажутся совершенно не связанными между собой.

Тем временем в ноябре 1901 году Эйнштейн предпринял попытку подать докторскую диссертационную работу профессору Альфреду Кляйнеру в университет Цюриха. Текст диссертации не сохранился, но Марич писала подруге, что “в ней речь шла об исследовании молекулярных сил в газах с использованием разных известных явлений”. Эйнштейн был уверен в успехе и сказал о Кляйнере: “Он не посмеет отклонить мою диссертацию. В противном случае этот близорукий человек мне мало интересен”⁵¹.

К декабрю Кляйнер даже не ответил, и Эйнштейн стал предполагать, что, возможно, ему неудобно принять диссертационную работу, дезавуирующую результаты таких мэтров, как Друде и Больцман, поскольку должность профессора делает его уязвимым. Эйнштейн сказал: “Если он осмелится отвергнуть мою диссертацию, тогда я опубликую его отказ вместе со своей работой и выставлю его дураком. А если он примет ее, увидим, что умного сможет сказать старый добрый герр Друде”.

Чтобы поставить все точки над “i”, он решил увидеться с Кляйнером лично. Удивительно, но встреча прошла спокойно. Кляйнер признался, что он еще не читал диссертацию, и Эйнштейн сказал, что подождет. Затем они стали обсуждать разные идеи, над которыми работал Эйнштейн и часть из которых в конечном итоге войдут в его теорию относительности. Кляйнер пообещал Эйнштейну, что тот может рассчитывать на него, и, когда появится следующая оказия в виде места преподавателя, он напишет рекомендательное письмо. “Он не так глуп, как я думал, – вынес свой вердикт Эйнштейн, – более того, он хороший парень”⁵².

Кляйнер, может, и был хорошим парнем, но когда он наконец нашел время и прочитал диссертацию Эйнштейна, она ему не понравилась. Особенно его задели нападки Эйнштейна на научные авторитеты. И он отклонил ее. А точнее, он предложил Эйнштейну отозвать ее добровольно и тем самым сэкономил ему его взнос – 230 франков. В книге, написанной мужем его приемной дочери, утверждается, что Кляйнер поступил так “из уважения к своему коллеге Людвигу Больцману, чью систему рассуждений Эйнштейн жестко критиковал”. Эйнштейн, чуждый такой деликатности, по совету друга направил огонь критики непосредственно на Больцмана⁵³.

Лизерль

В какой-то момент Марсель Гроссман написал Эйнштейну, что, похоже, он сможет получить место в патентном бюро, хотя вакансия тогда еще не открылась. И через пять месяцев Эйнштейн мягко напомнил Гроссману, что ему все еще нужна помощь. Прочитав в газете, что Гроссман получил по конкурсу место учителя старшей школы, Эйнштейн в письме к нему выразил “огромную радость” по этому поводу, а после этого печально добавил: “Я тоже подавал на этот конкурс, но только для того, чтобы мне не укорять себя за то, что не хватило смелости подать”⁵⁴.

Осенью 1901 года Эйнштейн согласился на еще более скромное место учителя в маленькой частной академии в Шаффхаузене – деревеньке на Рейне в 32 километрах к северу от Цюриха. Его обязанности состояли исключительно в том, чтобы обучать богатого английского школьника. Со временем за возможность обучаться у Эйнштейна можно будет назначать любую плату. Но тогда владелец школы Якоб Нюэш неплохо нажился на его уроках. С семьи мальчика он брал 4 тысяч франков в год, из которых Эйнштейну оплачивалась квартира, питание и жалованье 150 франков в месяц.

Эйнштейн продолжал уверять Марич, что она “получит хорошего мужа, как только это станет возможным”, но в это время больше всего был озабочен получением работы в патентном бюро. “Вакансия в Берне все еще не объявлена, и я постепенно теряю надежду на получение этого места”⁵⁵.

Марич охотно была бы рядом с ним в это время, но из-за ее беременности они не могли появляться вместе на людях. И поэтому она провела большую часть ноября в маленьком отеле в соседней деревушке. Их отношения становились напряженными. Несмотря на ее мольбы, Эйнштейн приезжал к ней довольно редко, обычно объясняя это нехваткой денег. Получив очередное уведомление, отменявшее его визит, она делала вид, что не поверила этому: “Ты, конечно, хочешь сделать мне сюрприз, не так ли?” Просительный и сердитый тон чередовались, часто в одном и том же письме:

“Если бы ты знал, как я скучаю по дому, то наверняка бы приехал. У тебя действительно нет денег? Это мило! Мужчина зарабатывает 150 франков в месяц, у него бесплатное жилье и питание, а в конце месяца у него на счету нет ни цента! Пожалуйста, не используй эту отговорку в воскресенье. Если к этому времени у тебя не останется денег, я пошлю тебе немного… Если бы только знал, как сильно я хочу тебя снова увидеть! Я думаю о тебе весь день, а еще больше – ночью”⁵⁶.

Типичное для Эйнштейна неуважительное отношение к начальству вскоре привело к его столкновениям с владельцем академии. Он попытался уговорить своего ученика переехать с ним в Берн и платить ему напрямую, но мать мальчика отказалась. Тогда Эйнштейн попросил Нюэша платить ему за питание наличными, чтобы он мог питаться не вместе с семьей Нюэша, а отдельно. “Вы знаете наши условия, – ответил Нюэш, – нет оснований их менять”.

Естественно, Эйнштейн начал угрожать, что найдет другое место, и Нюэш в ярости уступил. Эйнштейн описал сцену Марич и сформулировал еще одну максиму своей жизни, ликующе добавив: “Да здравствует наглость! Это мой ангел-хранитель в этом мире”.

И тем же вечером, когда он в последний раз сидел за столом с семьей Нюэша, рядом со своей тарелкой он нашел письмо, адресованное ему. Оно было от его реального ангела-хранителя – Марселя Гроссмана. Гроссман писал, что вакансия эксперта в патентном бюро вот-вот откроется, и Эйнштейн, без сомнения, получит это место. Эйнштейн написал Марич экзальтированное письмо, что их жизни вскоре “чудесным образом изменятся к лучшему”. Он продолжил: “У меня голова идет кругом от радости, когда я думаю об этом. Я радуюсь даже больше за тебя, чем за себя. Вместе мы наверняка будем самыми счастливыми людьми на земле”.

Оставался еще вопрос о том, что делать с их ребенком, который должен был родиться меньше чем через два месяца – в первых числах февраля 1902 года. “Единственная проблема, которую остается решить, – это как сделать так, чтобы наша Лизерль смогла жить с нами, – писал Эйнштейн Марич, которая вернулась к своим родителям в Нови-Сад (теперь он стал считать еще не рожденного ребенка девочкой), – мне бы не хотелось отказаться от нее”. Это было благородное предложение с его стороны, ведь он знал, что ему будет трудно явиться на работу в Берн, имея незаконнорожденного ребенка. “Спроси своего отца, он опытный человек и знает жизнь лучше, чем твой непрактичный изможденный Джонни”. В качестве помощи он предложил совет – “не поить ребенка, когда тот родится, коровьим молоком, а то девочка вырастет глупой”. Материнское молоко, сказал он, будет полезнее⁵⁷.

Эйнштейн был готов посоветоваться с семьей Марич, но не собирался говорить собственной семье о том, что худшие опасения его матери – беременность и возможная женитьба – реализовываются. Его сестра, похоже, догадалась, что они с Марич втайне от всех планируют пожениться, и сказала об этом членам семейства Винтелеров в Арау. Но никто из них не высказал подозрения, что здесь замешан ребенок. Мать Эйнштейна узнала о предполагаемой помолвке от госпожи Винтелер. Паулина Эйнштейн ответила: “Мы решительно против связи Альберта с фрейлейн Марич, и мы никогда не захотим иметь с ней ничего общего”⁵⁸.

Мать Эйнштейна предприняла даже некий экстраординарный шаг – написала оскорбительное письмо родителям Марич, которое подписал и ее муж. “Эта дама, – жаловалась Марич подруге на мать Эйнштейна, – как будто поставила целью своей жизни как можно больше отравить не только мою жизнь, но и жизнь своего сына. Я не могла и подумать, что бывают такие бессердечные и злые люди! Они не чувствовали угрызений совести, когда написали письмо моим родителям, в котором поносили меня так, что это выглядело безобразно”⁵⁹.

Наконец, в конце декабря 1901 года появилось объявление о вакансии эксперта патентного бюро. Директор, Фридрих Галлер, очевидно, составил требования так, чтобы Эйнштейн смог получить это место. Кандидатам не требовалась докторская степень, но они должны были разбираться в технике и знать физику. Эйнштейн сказал Марич: “Галлер написал это объявление под меня”.

Галлер написал Эйнштейну дружеское письмо, дав понять, что он основной кандидат, а Гроссман позвонил и поздравил его. “Уже больше нет сомнений, – торжествовал Эйнштейн в письме к Марич, – вот посмотришь, вскоре ты станешь моей счастливой маленькой женой. Теперь наши несчастья закончились. Только теперь, когда этот ужасный груз упал с моих плеч, я понимаю, как сильно я тебя люблю… Скоро я смогу обнять свою Долли и назвать ее своей перед всем миром”⁶⁰.

Однако он взял с нее обещание, что они не превратятся после брака в сытую буржуазную пару: “Мы вместе будем неустанно заниматься наукой, так что мы не станем старыми мещанами, правда?” Даже его сестра, он почувствовал, становится “довольно пошлой” в своем стремлении к комфортной жизни. “Ты лучше не становись на этот путь, – писал он Марич, – это было бы ужасно. Ты должна быть всегда моей ведьмочкой и уличным мальчишкой. Все, кроме тебя, кажутся мне чужаками, они как будто отгорожены от меня невидимой стеной”.

В ожидании места в патентном бюро Эйнштейн отказался от занятий с учеником, которого обучал в Шаффхаузене, и в конце января 1902 года переехал в Берн. Он навсегда сохранит благодарность Гроссману, который и в последующие несколько лет будет разными способами помогать ему. “Гроссман пишет свою диссертацию на тему, связанную с неевклидовой геометрией, – писал Эйнштейн Марич. – Я не понимаю в точности, что это”⁶¹.

Через несколько дней после того, как Эйнштейн приехал в Берн, Милева Марич, остававшаяся в доме своих родителей в Нови-Саде, родила ребенка – девочку, которую назвали Лизерль. Роды были тяжелыми, и следующие несколько дней Марич не могла писать письма. Новости Эйнштейну сообщил отец Милевы. “Здорова ли она, кричит ли так, как должна, – написал он Марич, – какие у нее глазки? На кого из нас она похожа? Кто ее кормит молоком? Она не голодает? У нее совершенно не должно быть волос. Я ее уже так люблю, но даже не знаю ее совсем!” Однако было похоже, что его любовь к новорожденной дочери существует в основном в теории, поскольку ее оказалось недостаточно, чтобы сесть в поезд и приехать в Нови-Сад⁶².

Эйнштейн о рождении Лизерль не сказал ни матери, ни сестре, ни друзьям. Нет свидетельств того, что он вообще когда-либо говорил им об этом. Ни разу он публично не сказал о ней и не признал ее существования. И в его переписке, кроме нескольких писем, которыми обменялись Марич и Эйнштейн, нет упоминания о ее существовании. А эти письма были спрятаны от публики вплоть до 1986 года, и исследователи и издатели его работ очень удивились, узнав о существовании Лизерль [11]11
  Это письмо было обнаружено Джоном Стэчелом, работавшим в проекте “Документы Эйнштейна”, в пачке из 400 семейных писем, которые хранились в Калифорнии, в сейфе второй жены сына Эйнштейна Ганса Альберта. Их туда привезла его первая жена, после того как съездила в Цюрих, чтобы прибраться в квартире Милевы Марич после ее смерти в 1948 году. – Прим. авт.


[Закрыть].

Но и в этом письме к Марич, написанном сразу после рождения Лизерль, проявилась ироничная натура Эйнштейна: “Она [Лизерль] уже точно умеет плакать как надо, но еще долго не узнает, как надо улыбаться, – в этом глубокая истина”.

Отцовство побудило его сосредоточиться на поисках временного заработка, пока он ждал места в патентном бюро. И на следующий день в газете появилось объявление: “Частные уроки математики и физики… самым добросовестным образом проводятся Альбертом Эйнштейном, обладателем федерального диплома преподавателя, выданного Политехникумом. Пробные уроки бесплатно”.

Из-за рождения Лизерль у Эйнштейна даже проявилось желание свить домашнее гнездо. Он нашел в Берне большую комнату и нарисовал для Марич ее план, на котором была изображена кровать, шесть стульев, три шкафа, он сам (Джонни) и кушетка с надписью “Взгляни на нее!”⁶³ Однако Марич не собиралась переезжать туда вместе с ним. Они не были женаты, и государственный служащий в Швейцарии, рассчитывающий сделать карьеру, не мог открыто сожительствовать с женщиной в этой ситуации. Вместо этого через несколько месяцев Марич вернулась в Цюрих, ожидая, когда он получит место и, как обещал, женится на ней. Лизерль она с собой не взяла.

Эйнштейн и его дочь, вероятно, никогда так и не увидели друг друга. Она заслужила, насколько нам известно, только одно краткое упоминание в сохранившейся их с Марич переписке менее чем через два года, в сентябре 1903-го, и больше ее имя нигде не встречается. А пока ее оставили в Нови-Саде с родственниками или друзьями ее матери, так что Эйнштейн мог тем временем вести не обремененную семейными заботами жизнь и пытаться приобрести буржуазную респектабельность, необходимую для швейцарского чиновника.

Есть зашифрованный намек на то, что женщиной, которая взяла на себя опеку над Лизерль, могла быть близкая подруга Марич – Элен Кауфлер-Савич, с которой она подружилась в 1899 году, когда они жили в одном пансионе в Цюрихе. Савич происходила из венской еврейской семьи, а в 1900 году вышла замуж за инженера из Сербии. Во время беременности Марич написала ей письмо, в котором излила все свои горести, но, не отправив его, порвала. За два месяца до рождения Лизерль она сказала Эйнштейну, что рада, что сделала это: “Думаю, что мы пока не должны говорить что-то о Лизерль”. Марич добавила, что Эйнштейн должен время от времени писать Савич и посылать ей несколько приветливых слов: “Мы теперь должны вести себя с ней очень мило. Она, в конце концов, должна будет помочь нам в очень важном деле”⁶⁴.