Давид Ласерна - Эйнштейн. Теория относительности. Пространство – это вопрос времени.

Несмотря на то что проекты Якоба заводили их общее с Германом предприятие все дальше и дальше в тупик, на племянника Якоб оказал превосходное влияние. Так и видится, как мальчик приходит на фабрику и его неугомонный дядя- изобретатель показывает ему, каким образом работает каждая из его машин. Альберт мог играть с гальванометрами и электрохимическими батареями и ставить вместе с дядей бесконечные опыты и эксперименты. Образ Эйнштейна-теоретика невольно заставляет нас думать о нем как о мечтателе, человеке не от мира сего. Одним из самых больших увлечений этого ученого с детских лет были машины. Еще мальчиком он любил игры-конструкторы, обожал копаться в недрах механизмов, а став взрослым, запатентовал ряд изобретений, спроектировал новую модель холодильника и измеритель электрического напряжения, поддерживал оживленную переписку с другими любителями технических поделок.

Эйнштейну было десять лет, когда он познакомился со вторым своим духовным покровителем – Максом Тэлмеем, польским студентом-медиком, который бывал в гостях у Германа и Паулины. Практически каждый четверг в течение пяти лет он появлялся в доме Эйнштейнов к обеду и участвовал в беседах с членами семейства. Несмотря на разницу в возрасте (Макса и Альберта разделяло 12 лет), они сдружились благодаря общим интересам и взаимной симпатии. Тэлмея глубоко поразил особый ум мальчика, и он решил помочь юному другу найти ответы на волновавшие того вопросы. Макс вручил Альберту «Силу и материю» Людвига Бюхнера, «Космос» Александра фон Гумбольдта и популярную серию трудов по естествознанию авторства Аарона Бернштейна. Альберт проглотил эти книги с той же страстью, с какой другие дети читали Жюля Верна.

Атмосфера того времени способствовала тому, что Эйнштейн беспрепятственно знакомился с последними технологическими достижениями эпохи. Например, в 1861 году Джеймс Клерк Максвелл вывел уравнения электромагнитного поля. А всего в одном квартале от дома Альберта рабочие электротехнического завода Якоба Эйнштейна и К- собирали и заряжали бобины, резисторы и конденсаторы. Казалось, сам воздух был пронизан электричеством.

Удивление четырехлетнего Эйнштейна при виде компаса было сродни чувству, которое человек с незапамятных времен испытывал при виде электростатических явлений. Само слово «электричество» происходит от греческого elektron – «янтарь»; точная этимология слова «магнетизм» неизвестна, возможно, оно происходит от названия фессалийской области Магнесия. У нас нет точных данных о том, когда именно человек обратил внимание на то, что его волосы становятся дыбом, если потереть о них кусочком ископаемой смолы. Сам компас изобрели китайцы, скорее всего в эпоху династии Хань, около 200 года до н. э., однако объяснение этот феномен получил только в XVI веке: связь прибора с магнитным полем Земли расшифровал придворный врач Елизаветы I, Уильям Гильберт.

Интерес к явлениям электромагнетизма пережил заметный взлет в эпоху Просвещения, но только в XIX веке началось исследование его внутренних законов. Сделанные открытия запустили промышленность, которая, в свою очередь, повлекла за собой реформу английской системы патентования, рационализацию агрикультуры и изобретение парового двигателя. Технологический переворот XX века в огромной степени обязан своей основной движущей силе – электричеству.

Теоретизировать на сей счет первым начал французский ученый Шарль Огюстен Кулон (1736-1806), сформулировавший закон электростатической силы: сила притяжения или отталкивания электрических зарядов прямо пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. В этой формулировке нельзя не заметить присутствие идей Ньютона. А если опустить эффект отталкивания и заменить заряды на массы, то мы увидим практически закон всемирного тяготения.

В 1800 году, пытаясь воспроизвести способ получения электричества, который используют некоторые рыбы (например, скат), Алессандро Вольта изобрел химическую батарею. Изобретение стало настоящим подарком исследователям: имея под рукой источник постоянного тока, можно было конструировать цепи, а это открывало огромное поле для экспериментов. Приведем лишь один пример: без химической батареи был бы невозможен электролиз – один из главных производственных процессов, во время которого с помощью электрического тока вещества расщепляются на составные части.

Благодаря этому изобретению ученые открыли, что электричество и магнетизм, до тех пор шедшие разными дорогами, имеют тайную связь. В 1820 году датчанин Ганс Кристиан Эрстед (1777-1851) продемонстрировал своим студентам – которые, впрочем, выказывали не слишком много энтузиазма к учению, – что электрический ток заставляет отклоняться стрелку компаса. Ранее считалось, что таким эффектом обладают только постоянные магниты. В отличие от студентов Эрстеда, ученое сообщество бурно отреагировало на его открытие: с первого момента существования мира сила магнетизма проявляла себя исключительно во взаимодействии между массами, заряженными телами и магнитами.

Поскольку вещество, соединяющее между собой атомы, имеет электрическую природу, прохождение сквозь него тока может оказать противоположный эффект и разделить компоненты. На протяжении XVIII и XIX веков были чрезвычайно популярны различные методы разложения материи и попытки идентифицировать ее основные элементы, и электролиз стал мощнейшим из них. Он впервые позволил расщепить вещество до таких элементов, которые до того противились любому чисто химическому воздействию. Процесс заключается в помещении полярных электродов в емкость с веществом, которое необходимо расщепить. Для создания токопроводящей среды вещество растворяется в воде либо расплавляется. Рассмотрим электролиз обыкновенной соли (NaCI). При комнатной температуре отрицательные ионы хлора (CI-) и положительные ионы натрия (Na+) образуют структуру твердого вещества. Сначала необходимо нагреть соль примерно до 800 °С, чтобы она расплавилась, а связи между ионами ослабли. Затем, при наличии достаточного напряжения, отрицательные ионы хлора благодаря притяжению элекронов начнут двигаться к положительному электроду. Здесь они превратятся в нейтральные молекулы ядовитого газа – хлора. Положительные ионы натрия соберутся у отрицательного электрода, где получат недостающие электроны, чтобы превратиться в простой натрий (2Na), который всплывет на поверхность. Английский химик Хамфри Дэви (1778-1829) подверг электролизу карбонат калия, карбонат натрия и оксид кальция (негашеную известь), в первый раз выделив в чистом виде натрий, калий (щелочные металлы) и кальций (щелочноземельный металл). Фарадей вывел формулы законов, описывающих процесс электролиза и позволяющих вычислить количество вещества, получаемого или высвобождаемого на каждом из электродов.