Владимир Львов - Альберт Эйнштейн

Шотландский ботаник Роберт Броун три четверти века назад натолкнулся на него случайно, рассматривая под микроскопом водную взвесь какой-то цветочной пыльцы. Пылинки совершали причудливый хаотический танец. Ботаник был поражен: «жизненная сила» или иной «дух», вселившийся в материю? Он принялся лихорадочно толочь с помощью кухонной ступки все, что попадалось ему под руку. Он растолок даже осколок какого-то ископаемого кирпича, подаренного ему хранителем музея. Картина была прежней. Более крупные порошинки не двигались вовсе. Как только их размельчали до сотых и тысячных долей миллиметра, они начинали метаться из стороны в сторону, выписывая беспорядочные и трудноуловимые зигзаги. Рост температуры — это было выяснено значительно позднее — усиливал наблюдаемый эффект, как и следовало из кинетической теории вещества и из формул Эйнштейна.

Роберт Броун не торопился публиковать свою диковинную находку — отчет о ней пролежал без движения в его архиве около сорока лет! Еще меньше он мог догадываться о правильном объяснении открытого им явления. Впервые это объяснение было дано («в семидесятых годах) английским физиком Рамзаем. И вот теперь известные ученые Жорж Гуи из Лиона и Ганс Зидентопф из Вены, давно занимавшиеся броуновским движением, сообщили в Берн Эйнштейну о своих наблюдениях. Мариан Смолуховский, теоретик из города Львова, прислал оттиски своих статей из краковского научного журнала.

Смолуховский, учившийся в девяностых годах в Вене, был преследуем, как и Больцманн, тамошними учеными чиновниками. В нем видели не только поляка по национальности, но и материалиста, непримиримого сторонника атомной теории. Ему пришлось уехать в Галицию. Он начал работу над теорией броуновского движения еще за несколько лет до того, как к ней приступил Эйнштейн. Работа подвигалась медленно — на нее смотрели косо влиятельные «феноменологи» из профессорских кругов. Эйнштейн и Смолуховский не знали ничего друг о друге, но — как это часто бывает в науке — результаты, полученные ими, оказались почти тождественными. Вычисления польского физика были опубликованы на несколько месяцев позже эйнштейновских. Имена их были соединены отныне историей, и в некрологе Смолуховского (умершего преждевременно в годы первой мировой войны) Эйнштейн воздал дань уважения своему польскому собрату…

Самым впечатляющим оказалось известие из Парижа: Жан Перрен с помощью новой, поразившей всех своею смелостью методики произвел «экспериментум круцис» — решающий опыт, прямо и непосредственно запечатлевший не только качественную сторону, но и все выведенные Эйнштейном количественные связи между скрытыми толчками молекул и видимым движением пылинок.

Из эйнштейновских вычислений вытекало, в частности, что закон распределения броуновских частиц по высоте не отличается от такого же закона изменения плотности воздуха. Разница лишь численная — высота, на которой плотность воздуха падает вдвое, составляет 5,6 километра, а для частиц гуммигута (род смолы), взвешенных в воде, эта высота равна всего лишь тридцати микронам. Сосчитывая под микроскопом число «пляшущих пылинок» на разных высотах в жидкости — работа сверхювелирной тонкости, — Перрен и подтвердил с блестящей точностью предсказание Эйнштейна. Это позволило немедленно подсчитать размеры молекул — 6,210 -8(шестьдесят две миллиардных) сантиметра, например для воды. Количество молекул, содержащихся в восемнадцати граммах воды — 4,5•10 23(четыреста пятьдесят тысяч миллиардов миллиардов) штук [14] [14] По более точным современным данным: 6,023510 28 . (Прим. автора.) , получалось столь же прямым и непосредственным образом!

Сгруппировав эти подсчеты и основные выводы из них под общим названием «Новое определение размеров молекул», Эйнштейн послал все это в качестве диссертации на степень «доктора философии» в Цюрихский университет. Диссертация уместилась на двадцати одной страничке и была посвящена «моему другу Марселю Гроссману». Профессора Клейнер и Буркхардт одобрили ее и представили на факультет, где не обошлось без насмешливых замечаний по адресу «желторотых молодых людей», которые «воображают, что им удалось наколоть на булавку атом»! Все обошлось, впрочем, благополучно, и Цюрихский университет мог поздравить себя с новым доктором философии. Несмотря на громкое звучание этого ученого титула, ему не соответствовало в швейцарских условиях ничего, кроме простой формальности. Степень вручалась без особых хлопот лицам, имеющим дипломы высших учебных заведений страны. Среди почтово-телеграфных чиновников бернского почтамта были также и «доктора философии»…

Академические лавры, о которых шла речь, не могли таким образом привлечь к себе особое внимание. Иначе было с содержанием работ, относящихся к броуновскому движению. О впечатлении, произведенном эйнштейновской теорией и ее экспериментальным подтверждением, можно судить по воспоминаниям современников: Находившийся тогда в Европе знаменитый исследователь заряда электрона Роберт А. Милликэн записал это впечатление в следующих кратких выражениях: «То был конец атаки энергетической школы против кинетической атомной теории. Атака провалилась (had collapced)!»

Директор бернского бюро патентов Галлер вызвал Эйнштейна и, показывая на лежащую на столе кипу журналов, сказал:

— Насколько я понимаю, вы сделали важное открытие. Доказательство реальности атомов. Всего только! Когда вы успели это, молодой человек?

Эйнштейн ответил:

— Что вы, господин директор, это лишь развитие некоторых идей Максвелла и Больцманна… Галлера было нелегко сбить, и он продолжал:

— Вам известно, какое напряжение возникло сейчас вокруг атомной проблемы? Страсти накалены, и не хватает только, чтобы об атомах заговорили с трибун парламентов. Что скажут господа Мах и Оствальд! Что же вы молчите?..

— Я не задумывался еще об этом, господин директор.

— А над чем же вы задумывались, позвольте вас спросить?

— Я ожидаю откликов на две другие работы, которые посланы мною в «Анналы физики». В первой из них — она уже напечатана — говорится о квантах света. В другой… Мне трудно будет объяснить сейчас в двух словах содержание этой второй статьи, герр директор…

О содержании этих двух статей знал пока лишь небольшой кружок друзей, собиравшихся в двух тесных комнатах на Крамгассе, 49, либо в дешевом кафе «Олимпия», а иногда на квартире инженера и сослуживца Эйнштейна, итальянца Микельанджело Бессо. Они называли себя «веселой академией» — на пять членов академии приходились, впрочем, лишь два ученых диплома! Братья Пауль и Конрад Габихт и известный уже нам Морис Соловин были еще студентами. За кружкой пива они обсуждали занимавшие их вопросы. Предметом обсуждения были новые книги, главным образом на философские темы, в том числе «Наука и гипотеза» Пуанкаре, «О сущности вещей в себе» Клиффорда, «О гипотезах, лежащих в основании геометрии». Риманна. Они прочли, кроме того, «Антигону» Софокла, «Андромаху» Расина и большую часть «Дон-Кихота». «Бывало так, — вспоминал Соловин, — что, прочитав страницу, или полстраницы, или даже одну фразу, мы останавливались и начинали дискуссию, продолжавшуюся подчас несколько дней». Говорил Бессо, жестикулируя и возвращаясь к неизменному коньку — философскому кредо великого своего земляка Галилея: «Природа сначала создала вещи по своему усмотрению, а затем уже умы человеческие, способные постигать (и то с большим трудом) кое-что в ее тайнах». — «Но Мах…» — пытался заметить кто-нибудь. Оратор отвечал на это страстной филиппикой. Нет, Мах не пользовался большим кредитом в доме Микельанджело Бессо!