Эйнштейн Альберт (1879-1955 гг.)

Выдающийся физик-теоретик, один из создателей современной физики, разработал специальную и общую теории относительности.

Родился в немецком городе Ульме, в небогатой еврейской семье Германа и Паулины Эйнштейн. Посещал католическую начальную школу в Мюнхене (впоследствии он, верящий в существование Бога, не разграничивал христианское и иудейское вероучение). Мальчик рос замкнутым и необщительным, не демонстрировал каких-либо значительных успехов в школе. С шести лет по настоянию матери он начал заниматься игрой на скрипке. Увлечение музыкой сохранялось у Эйнштейна на протяжении всей жизни.

После окончательного разорения отца семейства в 1894 г. Эйнштейны переехали из Мюнхена в Павию близ Милана (Италия). Осенью 1895 г. Альберт Эйнштейн прибыл в Швейцарию, чтобы сдать вступительные экзамены в Высшее техническое училище (так называемый Политехникум) в Цюрихе. Блестяще проявив себя на экзамене по математике, он в то же время провалил экзамены по ботанике и французскому у языку. В октябре 1896 г. со второй попытки был принят на педагогический факультет. Здесь он познакомился с родившейся в Венгрии сербской студенткой Милевой Марич, впоследствии ставшей его женой.

В 1900 г. Эйнштейн окончил Политехникум, получив диплом преподавателя математики и физики. В 1901 г. получил гражданство Швейцарии, но вплоть до весны 1902 г. не мог найти постоянное место работы. Несмотря на лишения, преследовавшие его в 1900-1902 гг., Эйнштейн находил время для дальнейшего изучения физики. В1901 г. берлинские «Анналы физики» опубликовали его первую статью «Следствия теории капиллярности», посвященную анализу сил притяжения между атомами жидкостей на основании теории капиллярности. С июля 1902 по октябрь 1909 гг. великий физик работал в бюро патентов, занимаясь преимущественно патентованием изобретений, связанных с электромагнетизмом. Характер работы позволял Эйнштейну посвящать свободное время исследованиям в области теоретической физики.

6 января 1903 г. Эйнштейн женился на 27-летней Милеве Марич. Влияние Милевы Марич, дипломированного математика, на труды ее мужа до нашего времени остается нерешенным вопросом. Тем не менее, их брак был скорее интеллектуальным союзом, и сам Альберт Эйнштейн называл свою жену «созданием, равным мне, таким же сильным и независимым, как и я». Еще в 1904 г. «Анналы физики» получили от Альберта Эйнштейна ряд статей, посвященных изучению вопросов статической механики и молекулярной физики. Они были опубликованы в 1905 г., открыв так называемый «Год чудес», когда четыре статьи Эйнштейна совершили революцию в теоретической физике, дав начало теории относительности. В 1909-1913 гг. он -профессор Цюрихского политехникума, в 1914-1933 гг. - профессор Берлинского университета и директор Института физики.

В 1915 г. завершил создание общей теории относительности или современной релятивистской теории тяготения, установил связь между пространством, временем и материей. Вывел уравнение, описывающее поле тяготения. В 1921 г. Эйнштейн стал лауреатом Нобелевской премии, а так же членом многих академий наук, в частности иностранный член АН СССР.

После прихода к власти нацистов в 1933 г. физик подвергся преследованиям и покинул Германию навсегда, выехав в США.

После переезда получил должность профессора физики в недавно созданном Институте фундаментальных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси. В Принстоне он продолжал работу над исследованием проблем космологии и созданием единой теории поля, призванной объединить теорию гравитации и электромагнетизм. В США Эйнштейн мгновенно превратился в одного из самых известных и уважаемых людей страны, приобрел репутацию гениальнейшего ученого в истории человечества, а также олицетворения образа «рассеянного профессора» и интеллектуальных возможностей человека вообще.

Альберт Эйнштейн умер 18 апреля 1955 г. в Принстоне от аневризмы аорты. Его прах был сожжен в крематории Юинг-Симтери, а пепел развеян по ветру.

В 1950 году в письме М. Берковитцу Эйнштейн писал: «По отношению к Богу я агностик. Я убеждён, что для отчётливого понимания первостепенной важности нравственных принципов в деле улучшения и облагораживания жизни не требуется понятие законодателя, особенно - законодателя, работающего по принципу награды и наказания».

В последние годы
Ещё раз Эйнштейн описал свои религиозные взгляды, отвечая тем, кто приписывал ему веру в иудео-христианского Бога:

То, что вы читали о моих религиозных убеждениях - разумеется, ложь. Ложь, которую систематически повторяют. Я не верю в Бога как в личность и никогда не скрывал этого, а выражал очень ясно. Если во мне есть что-то, что можно назвать религиозным, то это, несомненно, беспредельное восхищение строением вселенной в той мере, в какой наука раскрывает его.

В 1954 году, за полтора года до смерти, Эйнштейн в письме к немецкому философу Эрику Гуткинду так охарактеризовал своё отношение к религии:

«Слово „Бог“ для меня всего лишь проявление и продукт человеческих слабостей, а Библия - свод почтенных, но всё же примитивных легенд, которые, тем не менее, являются довольно ребяческими. Никакая, даже самая изощрённая, интерпретация не сможет это (для меня) изменить».

Оригинальный текст (англ.)

Энштейн был великим ученым.

Альберт Эйнштейн (нем. Albert Einstein 1879─1955) - гениальный физик-теоретик, один из создателей современной теоретической физики, удостоенный в 1921 году Нобелевской премии. Автор свыше 300 научных работ, в которых он описал разработанные физические теории, среди которых общая и специальная теории относительности, квантовая теория, теория рассеивания света и ряд других. Эйнштейн предсказал гравитационные волны и «квантовую телепортацию», изучал проблему единой теории поля.

Его открытия лежат в основе большинства современных технологий: лазеры, фотоэлементы, волоконная оптика, космонавтика, ядерная энергия и многое другое обязаны своим появлением великому физику. Эйнштейн последовательно выступал как пацифист против использования ядерного оружия и за мир на земле.

Детство и юность

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в немецком городе Ульме в семье Германа Эйнштейна и Паулины Кох. Родословная обоих родителей восходила к еврейским купцам, проживавшим на протяжении двух веков в швабских землях. Отец будущего физика занимался бизнесом, но вскоре после рождения сына прогорел. Это вынудило семью переехать в Мюнхен к младшему брату Германа Якобу. Здесь в 1881 году у Альберта родится младшая сестра Мария, которую в семье всегда звали Майя.

В раннем детстве Альберт избегал шумных игр со сверстниками, предпочитая им занятия в одиночестве, - строительство карточных домиков, решение головоломок, передвижение игрушечной паровой машины. Так он делал для себя первые открытия, которые навсегда останутся в его жизни. Одним из ключевых моментов детства Эйнштейна стал, на первый взгляд, обыденный подарок отца - компас. Но этот прибор привел мальчика в неописуемый трепет от осознания того, какая неведомая сила управляет стрелками компаса.

Еде один символический подарок сын получил от матери, имевшей музыкальное образование. Она научила его играть на скрипке, которая станет для физика настоящим вдохновением. Именно скрипка поможет Альберту в решении загадок теории относительности. Как позднее вспоминал его сын Ганс Альберт: «Когда ему казалось, что он зашел в тупик, он уходил в музыку и там решал свои проблемы» . Особенно нравились Эйнштейну сонаты Моцарта, которые он с удовольствием сам исполнял.

В шесть лет родители отдали Альберта на обучение в католическую школу Petersschule, где над ним часто посмеивались из-за национальной принадлежности. «Я чувствовал себя чужаком», - скажет Эйнштейн. Когда ему исполнилось 9 лет, его перевели в гимназию Луитпольда. Вопреки сложившемуся мнению, он был лучшим учеником класса и прекрасно разбирался в математике, осваивая школьные учебники более старших классов за летние каникулы. Единственное, что ему претило, - это механическое заучивание иностранных языков.

Первые шаги в науку

В 1894 году из-за финансовых проблем семья Эйнштейнов перебралась в Северную Италию. Здесь он приобрел опыт общения с электрогенераторами, магнитами и катушками, написав в 16 лет первую статью «Об исследовании состояния эфира в магнитном поле». Гениальный физик провалил попытку поступить в Цюрихский многопрофильный техникум, прекрасно сдав математику и неудачно основной экзамен, включавший биологию, литературу, языки. В итоге поступить удалось лишь со второго раза после окончания школы в Арау.

После получения диплома преподавателя математических и физических наук Эйнштейн одно время не мог устроиться даже обычным учителем. Только при помощи друга он устраивается в швейцарское федеральное бюро патентования, что не мешало заниматься наукой. В 1905 году, который назовут «годом чудес», в журнале «Анналы физики» Альберт публикует три статьи по квантовой физике, теории относительности и статической физике, которые произвели настоящий фурор в научном мире. Например, в статье «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и прекращение света» он предположил, что однородный свет состоит из квантов, которые несутся в пространстве со скоростью света. В 1906 году Эйнштейн заслуженно становится доктором наук.

Профессорская деятельность

В 1909 году Эйнштейна избирают профессором Цюрихского университета, а затем немецкого университета в Праге. В это время ученый работает над теорией тяготения, стремясь разработать релятивистскую теорию гравитации. Совместно с М. Гроссманом Альберт заканчивает работу над теорией относительности, в которой сделал вывод о том, что любое крупное тело создает искривление пространства, поэтому любое иное тело будет испытывать в таком пространстве влияние первого. По сути пространство-время выступает материальным носителем тяготения. Чтобы математически обосновать выдвинутую гипотезу, Эйнштейну пришлось освоить тензорный анализ и поработать над четырехмерным псевдомариановым обобщением.

В 1911 году на Первом Сольвеевском конгрессе Эйнштейн встретился с Пуанкаре, в штыки встретившем теорию относительности. После начала Первой мировой Эйнштейн в соавторстве с Г. Николаи написал «Воззвание к европейцам», в котором осудил «националистическое безумие».

Берлинский период

После некоторых раздумий Альберт переезжает в Берлинский университет, одновременно возглавляя Институт физики. После окончания войны он сосредоточился на прежних темах исследований и занялся новыми разработками. В частности, его сильно заинтересовала релятивистская космология. В 1917 году была выпущена статья «Космологические соображения к общей теории относительности». Вскоре ученый серьезно заболевает - кроме застарелых проблем с печенью, он страдал от язвы желудка и желтухи.

Излечившись, Эйнштейн приступает к активной деятельности. В 20-е годы он был очень востребован как ученый, его приглашали для чтения лекций лучшие университеты Европы. Кроме того, физик посетил Японию, Индию, где встречался с Р. Тагором. В Соединенных Штатах в честь него Конгресс принял специальную резолюцию.

После длительных раздумий в конце 1922 года Эйнштейну наконец была присуждена Нобелевская премия за 1921 год официально за теорию фотоэффекта, а не другие более известные труды. Все-таки научная революционность его идей давала о себе знать.

Спустя 70 лет их коллеги из Колорадского университета получили такие конденсаты. Кроме того, ученый увлекся политикой и многократно говорил о всеобщем интернационализме, разоружении Старого Света и отмене всеобщей воинской повинности. В 1929 году мировая общественность широко праздновала 50-летие Эйнштейна, который скрылся от всех на своей вилле, где принимал только близких друзей.

Американский период

Нараставший кризис Веймарской республики, вылившийся в приходе к власти фашистов, вынудил Альберта покинуть Германию. Тем более что в его адрес сыпались откровенные угрозы. Вместе с семьей он переезжает в США, намеренно отказавшись от немецкого гражданства в связи с нацистскими преступлениями. За океаном Эйнштейн получит должность профессора физики в Принстонском Институте перспективных исследований. Здесь он имел огромное признание и был удостоен аудиенции президента США Ф. Рузвельта.

Успехи на научном поприще чередовались с бедами в личной жизни. В 1936 году умер давний друг и соратник М. Гроссман, вскоре скончалась супруга Эльза. Эйнштейн остался вместе с любимой сестрой, падчерицей Марго и секретарем Э. Дюкас. Жил он очень скромно и даже не имел телевизора и автомобиля, что приводило в изумление многих американцев.

Накануне начала Второй мировой войны ученый поставил свою подпись под обращением к американскому президенту Ф. Рузвельту, инициированном физиком Л. Силардом. В нем представители научной общественности били тревогу по поводу вероятного создания ядерного оружия Третьим Рейхом. Глава государства разделил эту обеспокоенность и дал старт собственному проекту. В последующем Эйнштейн будет корить себя за причастность к созданию атомной бомбы и произнесет знаменитые слова: «Мы выиграли войну, но не мир» .

В годы войны ученый занимался консультированием ВМС США, а после ее окончания вместе с Б. Расселом, М. Борном, Л. Полингом и другими стал одним из создателей Пагуошского движения ученых, выступающих за научное сотрудничество и разоружение. Чтобы не допустить новой войны, Альберт даже предлагал сформировать всемирное правительство. До конца своих дней Эйнштейн изучал проблемы космологии и единой теории поля.

В 1955 году состояние здоровья Эйнштейна заметно ухудшилось, возникли проблемы с сердцем. Это побудило его сказать своим близким, что он выполнил свое предназначение и готов умереть. Свою смерть он встретил достойно, без лишних сентиментальностей. 18 апреля 1955 года сердце великого ученого остановилось. Он не любил лишнего пафоса и не позволил это делать по отношению к себе после смерти. Похороны Альберта Эйнштейна оказались очень скромными, на которых присутствовали только близкие друзья. После панихиды его тело было сожжено, а прах развеян по ветру.

Личная жизнь

Первой супругой ученого стала сербка Милева Марич, которая была по образованию преподавателем физики и математики. Они заключили брак в 1903 году, но к тому времени у них родилась дочь Лизерль, скончавшаяся во младенчестве. Затем появились на свет два сына - Ганс Альберт и Эдуард. Первый со временем будет профессором Калифорнийского университета и получит известность как ученый-гидравлик. Судьба младшего Эдуарда более трагична - в начале 30-х годов он заболеет шизофренией и остаток своих дней проведет в психбольнице.

Альберт и Милева договорились, что в случае развода Эйнштейн отдаст деньги, полагающиеся за Нобелевскую премию супруге. Так он в итоге и поступил. На них были приобретены три дома в Цюрихе.

В 1919 году Альберт женился второй раз на кузине по материнской линии Эльзе Левенталь, удочерив ее двух детей Илзу и Марго. У них не было совместных отпрысков, зато Эйнштейн относился к приемным дочерям как к своим, окружая их заботой и вниманием. Этот брак просуществует до самой смерти Эльзы в 1936 году.

Альберт Эйнштейн - легендарный физик, светоч науки 20 столетия. Ему принадлежит создание
общей теории относительности и специальной теории относительности, а также мощный вклад в
развитие остальных областей физики. Именно ОТО легла в основу современной физики, объединив
пространство со временем и описав практически все видимые космологические явления, в том числе
и допустив возможность существования кротовых нор, черных дыр, ткани пространства-времени, а
также других явлений гравитационного масштаба.

Любая теория, какой бы четкой и общепринятой она ни была, всегда требует проверки. Даже если ее автором был широко известный . Как сообщает редакция журнала Nature, недавно международная группа ученых осуществила проверку утверждения великого ученого о квантовой запутанности частиц. Более того, благодаря специально созданной компьютерной игре утверждение Эйнштейна удалось поставить под сомнение.

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года, в городе Ульм, что на юге Германии. Его родители – Герман и Паулина Эйнштейн — имели собственно дело, приносившее стабильный, но небольшой заработок. Когда маленькому Альберту был всего год, семья переехала в Мюнхен, причиной переезда стало основание небольшой компании по продаже электрооборудования, которую отец, Герман Эйнштейн, основал совместно с родным братом Якобом. Здесь же, в Мюнхене, на свет появилась младшая сестра великого ученого – Мария.

Посещая католическую школу, Альберт с ранних лет интересовался самыми разными направлениями в науке, также мальчик изучал религию. Однако уже в 12 лет, прочитав немало познавательных книг (которые были далеко не детскими), будущий ученый пришел к выводу, что Библия не является источником, а тем более гарантом абсолютной праведности. Более того, Альберт, решивший для себя, что Библия – лишь способ воздействия государства на юные умы, раз и навсегда пересмотрел свои взгляды в этом вопросе.

Примерно в этом же возрасте Эйнштейн впервые прочитал «Критику чистого разума» Иммануила Канта, а также же досконально изучил Евклидову геометрию, имея в распоряжении только книги и огромную жажду знаний.

Нельзя сказать, что обучение давалось Эйнштейну легко, хоть он и был всегда одним из первых. Будучи еще учеником гимназии, Эйнштейн осознавал проблематику существующей системы образования: заучивание материала, авторитарное обращение преподавателей с учениками, и как следствие постоянные споры с учителями. Альберт так и не получил документ об окончании школы, несмотря на то, что ему даже пришлось остаться жить с родственниками, в то время как вся семья переехала в итальянский городок, в связи с переносом отцовской компании.

Далее был швейцарский Политехникум, который покорился ему не с первого раза. Эйнштейн сдал на отлично экзамены по физике, завалив при этом ряд других предметов. Разглядев в юноше перспективного студента, директор ВУЗа посоветовал ему все же получить среднее образование в одной из школ Швейцарии для дельнейшего обучения в институте. Прислушавшись к совету бывалого, Эйнштейн поступил в школу и, получив аттестат, стал студентом Политехникума.

Альберт Эйнштейн в 1893 году, в возрасте 14 лет.

Окончание университета и начало научной деятельности

Так же как и в школе, умному, начитанному и одаренному Эйнштейну были совершенно непонятны и неприемлемы методы преподавания профессоров в высшем учебном заведении. Однако, школьных ошибок молодой человек решил не повторять и все таки получил диплом о приобретении степени в 1900 году. Сдав экзамены хорошо, Эйнштейн, тем не менее, не нашел поддержки среди светил науки – никто не захотел помочь проложить путь в будущее молодому и дерзкому ученому. Этот период в жизни Эйнштейна становится настоящим испытанием – он не может найти работу, денег катастрофически не хватает, а его труды никому не интересны. Доходило до того, что ему просто не было что есть. Впоследствии это сказалось на здоровье – Эйнштейн заработал хроническую болезнь печени, мучившую его до конца жизни.

Но ученый не отчаивался, продолжая упорно заниматься физикой. Удача пришла к нему в лице бывшего одногруппника, который и помог найти ученому работу. Однако трудиться пришлось не по специальности – Энштейну предстояло занять должность эксперта по оценке в Федеральном Бюро патентования изобретений. Он посвятил себя этому месту на целых семь лет – с 1902 по 1907 год, при этом не забывая ни на секунду о физике. К счастью, его рабочий график позволял уделять достаточное количество времени научным исследованиям.

В 1905 году об Эйнштейне узнала широкая общественность. Профильный немецкий журнал «Анналы физики» опубликовал сразу три работы ученого:

• «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света». Одна из фундаментальных работ, на которой в дальнейшем строилась наука «квантовая теория»;
• «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты». Работа посвящена броуновскому движению и является весомым вкладом в продвижение статистической физики;
• «К электродинамике движущихся тел». Сегодня принято считать, что именно эта статья легла в основу учения под названием «теория относительности».

Нестандартный взгляд на структуру теорий

Исследовательские работы Эйнштейна долго не воспринимались его коллегами по цеху. Дело в том, что они их просто не понимали. Имея довольно специфический взгляд на создание теорий, он был уверен в том, что опыт – единственный источник знания, в то время как теория – это интуитивное творение человеческого разума, а потому оснований для связки эксперимента с теоретической основой не так уж и много. Однако были и те, кто поддержал ученого в его деятельности. Среди них был и Макс Планк, с помощью которого, Эйнштейну позже удалось стать директором берлинского Института физики кайзера Вильгельма.

Общая теория относительности, затмение и мировое признание

Работа над теорией тяготения была долгой и кропотливой и длилась с 1907 по 1915 год. Эйнштейн трудился над новым открытием, взяв за основу принципы теории относительности. Суть работы заключалась в том, что связь между геометрией пространства-времени и полем тяготения является неразрывной. Согласно утверждений Эйнштейна, пространство-время при наличии тяготеющих масс становится неевклидовым. Конечный результат работы — уравнение, наглядно демонстрирующее суть его теории – было представлено в 1915 году на заседании Академии наук (Берлин). Позже теория будет признана вершиной творчества Альберта Эйнштейна.

Однако до этого события еще много времени, а на момент огласки ОТО ею интересуются немногие. Поворотным в жизни ученого стал 1919 год, когда путем наблюдения получилось проверить один из аспектов теории, в котором утверждалось, что луч света от далекой звезды искривляется полем тяготения Солнца. Для того, чтобы опытным путем проверить теорию, нужно было полное солнечное затмение, а именно оно и наблюдалось в 19-ом году ХХ века, в трех частях земного шара. Заручившись поддержкой астрофизика Артура Эддингтона, экспедиция во главе с Эйнштейном добыла информацию, подтверждавшую общую теорию относительности. Так Альберт Эйнштейн впервые был признан научным обществом во всем мире.

Альберт не желал останавливаться на достигнутом, упорно работая над новыми исследованиями и это приносило свои плоды. Уже в 1921 году Эйнштейн получил Нобелевскую премию за квантовую теорию, стал почетным членом многих научных академий, а его мнение вмиг превратилось из «нестандартного» в «авторитетное». Участвуя в разнообразных мировых конференциях, он дискутировал с передовыми учеными того времени, а их пылкие споры являлись немалым вкладом в продвижение науки не на один шаг вперед. Один из самых знаменитых диалогов произошел с Бором, с которым они обсуждали проблемы квантовой механики.

Жизнь после общей теории относительности

После создания ОТО, Эйнштейн, окрыленный успехом и верующий в свои силы, желает подтвердить это следующим, еще более грандиозным проектом – в его планах создание единой теории всевозможных взаимодействий. Даже иммигрировав в США, в связи с приходом к власти нацистов, Альберт продолжал работать над своей задумкой. Параллельно гений физики преподавал в принстонском Институте фундаментальных исследований.

Однако, его грандиозной теории не было суждено увидеть мир. Из-за скудного объема информации, имевшегося в довоенное время, нереальные усилия, прилагаемые Эйнштейном на протяжении более чем четверти века, оказались напрасными.

Личная жизнь

Первой женой гения стала девушка с сербскими корнями по имени Милеве Марич, преподававшая физику и математику. Их знакомство произошло во время совместной работы над законом гравитации. Женщина родила Эйнштейну троих наследников. Супруги развелись после того, как Марич узнала о тайной переписке мужа с кузиной Эльзой Левенталь, которая стала впоследствии его второй законной женой. Во втором браке Эйнштейн, лишившийся собственных детей (Марич забрала их вместе с собой в Цюрих), воспитывал детей Эльзы от первого брака; общих детей у супругов не было.

Награды

Среди наград Эйнштейна числятся медали Барнарда, Маттеуччи, Копли и другие. Так же Альберт Эйнштейн официально является почетным гражданином американского Нью-Йорка и израильского Тель-Авива.

Физик-теоретик, один из основоположников современной физики. Известен прежде всего как автор теории относительности. Эйнштейн внес также значительный вклад в создание квантовой механики, развитие статистической физики и космологии. Лауреат Нобелевской премии по физике 1921 («за объяснение фотоэлектрического эффекта»).

Родился 14 марта 1879 в Ульме (Вюртемберг, Германия) в семье мелкого коммерсанта. Предки Эйнштейна поселились в Швабии около 300 лет назад, и ученый до конца жизни сохранил мягкое южногерманское произношение, даже когда говорил по-английски. Учился в католической народной школе в Ульме, затем, после переезда семьи в Мюнхен, в гимназии. Школьным урокам, однако, предпочитал самостоятельные занятия. В особенности привлекали его геометрия и популярные книги по естествознанию, и вскоре в точных науках он далеко опередил своих сверстников. К 16 годам Эйнштейн овладел основами математики, включая дифференциальное и интегральное исчисления. В 1895, не окончив гимназию, отправился в Цюрих, где находилось Федеральное высшее политехническое училище, пользовавшееся высокой репутацией. Не выдержав экзаменов по современным языкам и истории, поступил в старший класс кантональной школы в Аарау. По окончании школы, в 1896, Эйнштейн стал студентом Цюрихского политехникума. Здесь одним из его учителей был превосходный математик Герман Минковский (впоследствии именно он придал специальной теории относительности законченную математическую форму), так что Энштейн мог бы получить солидную математическую подготовку, однако большую часть времени он работал в физической лаборатории, а в остальное время читал классические труды Г.Кирхгофа, Дж.Максвелла, Г.Гельмгольца и др.

После выпускного экзамена в 1900 Эйнштейн в течение двух лет не имел постоянного места работы. Недолгое время он преподавал физику в Шаффгаузене, давал частные уроки, а затем по рекомендации друзей получил место технического эксперта в Швейцарском патентном бюро в Берне. В этом «светском монастыре» Эйнштейн проработал 7 лет (1902–1907) и считал это время самым счастливым и плодотворным периодом в своей жизни.

В 1905 в журнале «Анналы физики» («Annalen der Physik») вышли работы Эйнштейна, принесшие ему 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. 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. В статье 1905 О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты (ber die von molekularkinetischen Theorie der Wrme geforderte Bewegung von in ruhenden Flssigkeiten suspendierten Teilchen) 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.

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. В своем учении Эйнштейн опирался на гипотезу, выдвинутую в 1900 М.Планком, о квантовании энергии материального осциллятора. Но Эйнштейн пошел дальше и постулировал квантование самого светового излучения, рассматривая последнее как поток квантов света, или фотонов (фотонная теория света). Это позволяло простым способом объяснить фотоэлектрический эффект – выбивание электронов из металла световыми лучами, явление, обнаруженное в 1886 Г.Герцем и не укладывавшееся в рамки волновой теории света. 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).

В том же 1905 была опубликована работа Эйнштейна К электродинамике движущихся тел (Zur Elektrodynamik der bewegter Krper). В ней излагалась специальная теория относительности, которая обобщала ньютоновские законы движения и переходила в них при малых скоростях движения (v

Исходя из специальной теории относительности, Эйнштейн в том же 1905 открыл закон взаимосвязи массы и энергии. Его математическим выражением является знаменитая формула E = mc2. Из нее следует, что любой перенос энергии связан с переносом массы. Эта формула трактуется также как выражение, описывающее «превращение» массы в энергию. Именно на этом представлении основано объяснение т.н. «дефекта массы». В механических, тепловых и электрических процессах он слишком мал и потому остается незамеченным. На микроуровне он проявляется в том, что сумма масс составных частей атомного ядра может оказаться больше массы ядра в целом. Недостаток массы превращается в энергию связи, необходимую для удержания составных частей. Атомная энергия есть не что иное, как превратившаяся в энергию масса. Принцип эквивалентности массы и энергии позволил упростить законы сохранения. Оба закона, сохранения массы и сохранения энергии, до этого существовавшие раздельно, превратились в один общий закон: для замкнутой материальной системы сумма массы и энергии остается неизменной при любых процессах. Закон Эйнштейна лежит в основе всей ядерной физики.

В 1907 Эйнштейн распространил идеи квантовой теории на физические процессы, не связанные с излучением. Рассмотрев тепловые колебания атомов в твердом теле и используя идеи квантовой теории, он объяснил уменьшение теплоемкости твердых тел при понижении температуры, разработав первую квантовую теорию теплоемкости. Эта работа помогла В.Нернсту сформулировать третье начало термодинамики.

В конце 1909 Эйнштейн получил место экстраординарного профессора теоретической физики Цюрихского университета. Здесь он преподавал только три семестра, затем последовало почетное приглашение на кафедру теоретической физики Немецкого университета в Праге, где долгие годы работал Э.Мах. Пражский период отмечен новыми научными достижениями ученого. Исходя из своего принципа относительности, он в 1911 в статье О влиянии силы тяжести на распространение света (ber den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes) заложил основы релятивистской теории тяготения, высказав мысль, что световые лучи, испускаемые звездами и проходящие вблизи Солнца, должны изгибаться у его поверхности. Таким образом, предполагалось, что свет обладает инерцией и в поле тяготения Солнца должен испытывать сильное гравитационное воздействие. Эйнштейн предложил проверить это теоретическое соображение с помощью астрономических наблюдений и измерений во время ближайшего солнечного затмения. Провести такую проверку удалось только в 1919. Это сделала английская экспедиция под руководством астрофизика Эддингтона. Полученные ею результаты полностью подтвердили выводы Эйнштейна.

Летом 1912 Эйнштейн возвратился в Цюрих, где в Высшей технической школе была создана кафедра математической физики. Здесь он занялся разработкой математического аппарата, необходимого для дальнейшего развития теории относительности. В этом ему помогал его соученик Марсель Гросман. Плодом их совместных усилий стал труд Проект обобщенной теории относительности и теории тяготения (Entwurf einer verallgemeinerten Relativitatstheorie und Theorie der Gravitation, 1913). Эта работа стала второй, после пражской, вехой на пути к общей теории относительности и учению о гравитации, которые были в основном закончены в Берлине в 1915.

В Берлин Эйнштейн прибыл в апреле 1914, будучи уже членом Академии наук (1913), и приступил к работе в созданном Гумбольдтом университете – крупнейшем высшем учебном заведении Германии. Здесь он провел 19 лет – читал лекции, вел семинары, регулярно участвовал в работе коллоквиума, который во время учебного года раз в неделю проводился в Физическом институте.

В 1915 Эйнштейн завершил создание общей теории относительности. Если построенная в 1905 специальная теория относительности, справедливая для всех физических явлений, за исключением тяготения, рассматривает системы, движущиеся по отношению друг к другу прямолинейно и равномерно, то общая имеет дело с произвольно движущимися системами. Ее уравнения справедливы независимо от характера движения системы отсчета, а также для ускоренного и вращательного движений. По своему содержанию, однако, она являтся в основном учением о тяготении. Она примыкает к гауссовой теории кривизны поверхностей и имеет целью геометризацию гравитационного поля и действующих в нем сил. Эйнштейн утверждал, что пространство отнюдь не однородно и что его геометрическая структура зависит от распределения масс, от вещества и поля. Сущность тяготения объяснялась изменением геометрических свойств, искривлением четырехмерного пространства-времени вокруг тел, которые образуют поле. По аналогии с искривленными поверхностями в неевклидовой геометрии используется представление об «искривленном пространстве». Здесь нет прямых линий, как в «плоском» пространстве Евклида; есть лишь «наиболее прямые» линии – геодезические, представляющие собой кратчайшее расстояние между точками. Кривизной пространства определяется геометрическая форма траекторий тел, движущихся в поле тяготения. Орбиты планет определяются искривлением пространства, задаваемым массой Солнца, и характеризуют это искривление. Закон тяготения становится частным случаем закона инерции.

Для проверки общей теории относительности, которая основывалась на очень небольшом числе эмпирических фактов и представляла собой продукт чисто умозрительных рассуждений, Эйнштейн указал на три возможных эффекта. Первый состоит в дополнительном вращении или смещении перигелия Меркурия. Речь идет о давно известном явлении, в свое время открытом французским астрономом Леверье. Оно заключается в том, что ближайшая к Солнцу точка эллиптической орбиты Меркурия смещается за 1 тысячу лет на 43 дуговые секунды. Эта цифра превышает значение, следующее из ньютоновского закона тяготения. Теория Эйнштейна объясняет его как прямое следствие изменения структуры пространства, вызванное Солнцем. Второй эффект состоит в искривлении световых лучей в поле тяготения Солнца. Третий эффект – релятивистское «красное смещение». Оно заключается в том, что спектральные линии света, испускаемого очень плотными звездами, смещены в «красную» сторону, т.е. в сторону больших длин волн, по сравнению с их положением в спектрах тех же молекул, находящихся в земных условиях. Смещение объясняется тем, что сильное гравитационное воздействие уменьшает частоту колебаний световых лучей. Красное смещение было проверено на спутнике Сириуса – звезды с очень большой плотностью, а затем и на других звездах – белых карликах. Впоследствии оно было обнаружено и в поле земного тяготения при измерениях частоты g -квантов с помощью эффекта Мёссбауэра.

Всего через год после опубликования работы по общей теории относительности Эйнштейн представил еще одну работу, имеющую революционное значение. Поскольку не существует пространства и времени без материи, т.е. без вещества и поля, отсюда с необходимостью следует, что Вселенная должна быть пространственно конечной (идея замкнутой Вселенной). Эта гипотеза находилась в резком противоречии со всеми привычными представлениями и привела к появлению целого ряда релятивистских моделей мира. И хотя статическая модель Эйнштейна оказалась в дальнейшем несостоятельной, основная ее идея – замкнутости – сохранила силу. Одним из первых, кто творчески продолжил космологические идеи Эйнштейна, был советский математик А.Фридман. Исходя из эйнштейновских уравнений, он в 1922 пришел к динамической модели – к гипотезе замкнутого мирового пространства, радиус кривизны которого возрастает во времени (идея расширяющейся Вселенной).

В 1916–1917 вышли работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории излучения. В них он рассмотрел вероятности переходов между стационарными состояниями атома (теория Н.Бора) и выдвинул идею индуцированного излучения. Эта концепция стала теоретической основой современной лазерной техники.

Середина 1920-х годов ознаменовалась в физике созданием квантовой механики. Несмотря на то что идеи Эйнштейна во многом способствовали ее становлению, вскоре обнаружились значительные расхождения между ним и ведущими представителями квантовой механики. Эйнштейн не мог примириться с тем, что закономерности микромира носят лишь вероятностный характер (известен его упрек, адресованный Борну, в том, что тот верит «в Бога, играющего в кости»). Эйнштейн не считал статистическую квантовую механику принципиально новым учением, а рассматривал ее как временное средство, к которому приходится прибегать, пока не удается получить полное описание реальности. На Сольвеевских конгрессах 1927 и 1930 разгорелись жаркие, полные драматизма дискуссии между Эйнштейном и Бором по поводу интерпретации квантовой механики. Эйнштейн не смог убедить ни Бора, ни более молодых физиков – Гейзенберга и Паули. С тех пор он следил за работами «копенгагенской школы» с чувством глубокого недоверия. Статистические методы квантовой механики казались ему «невыносимыми» с теоретико-познавательной и неудовлетворительными с эстетической точки зрения. Начиная со второй половины 1920-х годов Эйнштейн уделял много времени и сил разработке единой теории поля. Такая теория должна была объединить электромагнитное и гравитационное поля на общей математической основе. Однако те несколько работ, которые он опубликовал по этому вопросу, не удовлетворили его самого.

Между тем политическая ситуация в Германии становилась все более напряженной. К началу 1920 относятся первые организованные выходки против ученого. В феврале реакционно настроенные студенты вынудили Эйнштейна прервать лекцию в Берлинском университете и покинуть аудиторию. Вскоре началась планомерная кампания против создателя теории относительности. Ею руководила группа антисемитов, которая выступала под вывеской «Рабочее объединение немецких естествоиспытателей для сохранения чистой науки»; одним из ее основателей был гейдельбергский физик Ф.Ленард. В августе 1920 «Рабочее объединение» организовало в зале Берлинской филармонии демонстрацию против теории относительности. Вскоре в одной из газет появился призыв к убийству ученого, а спустя несколько дней в немецкой прессе были напечатаны сообщения, что Эйнштейн, оскорбленный травлей, намеревается покинуть Германию. Ученому была предложена кафедра в Лейдене, но он отказался, решив, что отъезд был бы предательством по отношению к тем немецким коллегам, которые его самоотверженно защищали, прежде всего к Лауэ, Нернсту и Рубенсу. Однако Эйнштейн выразил готовность принять звание экстраординарного почетного профессора в нидерландском Королевском университете, и голландская «выездная» профессура оставалась за ним вплоть до 1933.

Антисемитская травля в Берлине оказала существенное влияние на отношение Эйнштейна к сионизму. «Пока я жил в Швейцарии, я никогда не сознавал своего еврейства, и в этой стране не было ничего, что влияло бы на мои еврейские чувства и оживляло бы их. Но все изменилось, как только я переехал в Берлин. Там я увидел бедствия многих молодых евреев. Я видел, как их антисемитское окружение делало невозможным для них добиться систематического образования... Тогда я понял, что лишь совместное дело, которое будет дорого всем евреям в мире, может привести к возрождению народа». Таким делом ученый полагал создание независимого еврейского государства. Вначале он счел необходимым поддержать усилия по созданию Еврейского университета в Иерусалиме, что побудило его предпринять совместную поездку по США с главой сионистского движения, химиком Х.Вейцманом. Поездка должна была содействовать пропаганде сионистской идеи и сбору средств для университета. В США Эйнштейн прочел ряд научных докладов, в том числе в Принстонском университете.

В марте 1922 Эйнштейн отправился с лекциями в Париж, а осенью снова предпринял большую зарубежную поездку – в Китай и Японию. На обратном пути он впервые посетил Палестину. В Иерусалимском университете Эйнштейн рассказывал о своих исследованиях по теории относительности, беседовал с первыми еврейскими переселенцами. После 1925 Эйнштейн не предпринимал дальних путешествий и жил в Берлине, совершая лишь поездки в Лейден для чтения лекций, а летом в Швейцарию, на побережье Северного или Балтийского моря. Весной 1929 по случаю пятидесятилетия ученого магистрат Берлина подарил ему участок лесистой местности на берегу Темплинского озера. В просторном, удобном доме Эйнштейн проводил много времени. Отсюда он уплывал на парусном ялике, часами курсируя по озерам.

Начиная с 1930 Эйнштейн проводил зимние месяцы в Калифорнии. В Пасаденском технологическом институте ученый читал лекции, в которых рассказывал о результатах своих исследований. В начале 1933 Эйнштейн находился в Пасадене, и после прихода Гитлера к власти никогда более не ступал на немецкую землю. В марте 1933 он заявил о своем выходе из Прусской Академии наук и отказался от прусского гражданства.

С октября 1933 Эйнштейн приступил к работе в Принстонском университете, а вскоре получил американское гражданство, одновременно оставаясь гражданином Швейцарии. Ученый продолжал свои работы по теории относительности; большое внимание уделял попыткам создания единой теории поля.

Находясь в США, ученый старался любыми доступными ему средствами оказывать моральную и материальную поддержку немецким антифашистам. Его очень беспокоило развитие политической ситуации в Германии. Эйнштейн опасался, что после открытия деления ядра Ганом и Штрассманом у Гитлера появится атомное оружие. Тревожась за судьбу мира, Эйнштейн направил президенту США Ф.Рузвельту свое знаменитое письмо, которое побудило последнего приступить к работам по созданию атомного оружия. После окончания Второй мировой войны Эйнштейн включился в борьбу за всеобщее разоружение. На торжественном заседании сессии ООН в Нью-Йорке в 1947 он заявил об ответственности ученых за судьбы мира, а в 1948 выступил с обращением, в котором призывал к запрещению оружия массового поражения. Мирное сосуществование, запрещение ядерного оружия, борьба против пропаганды войны – эти вопросы занимали Эйнштейна в последние годы его жизни не меньше, чем физика.

Умер Эйнштейн в Принстоне (США) 18 апреля 1955. Его прах был развеян друзьями в месте, которое должно навсегда остаться неизвестным.