Маркус Чаун - Гравитация. Последнее искушение Эйнштейна

Мы не будем вдаваться в детали. Достаточно просто представить себе свет как волну, пробегающую по поверхности озера. Если бы мы попытались её остановить, она оказалась бы последовательностью пиков и спадов, застывшей, как на фотографии. Проблема, которую подросток по фамилии Эйнштейн осознал в Арау, состояла в том, что уравнения Максвелла не предусматривали существования неподвижной электромагнитной волны. Если бы нам удалось поймать луч света, произошло бы что-то невероятное, что-то, что согласно законам физики просто не может существовать.

Как разрешить этот парадокс? Эйнштейн понял, что если теория Максвелла верна, то оставался только один способ. Если движение со скоростью света приводило к чему-то невозможному, оно само по себе должно было быть невозможным. Всё просто. Вот только ньютоновские законы позволяют телу двигаться с любой скоростью , и в них ничего не говорится о её ограничениях.

Говорить, что ни одно материальное тело не может двигаться со скоростью света, было очень рискованно. Это означало попытку свергнуть с пьедестала Ньютона, величайшего из когда-либо живших учёных. Без серьёзных доказательств от таких заявлений следовало бы воздержаться. Вот почему Эйнштейн потратил целых девять лет, пытаясь собрать воедино теорию электромагнетизма и ньютоновские законы динамики. Лишь в 1905 году пазл сложился у него в голове.

К этому моменту 26-летний Эйнштейн работал техническим экспертом III класса в Швейцарском федеральном патентном бюро в Берне. Эту должность он получил в 1902 году. Он проживал в двухкомнатной квартире на третьем этаже дома номер 49 по улице Крамгассе вместе со своей женой, сербкой Милевой Марич, и их годовалым сыном Хансом Альбертом. Марич была старше Эйнштейна на четыре года и единственной женщиной в его классе в Швейцарской федеральной политехнической школе в Цюрихе. Их роман вызвал скандал среди их родственников, особенно когда в 1902 году у Марич и Эйнштейна родился внебрачный ребёнок — дочка по имени Лизерль, упоминания о которой встречаются лишь в письмах в Нови Сад и из него, куда Милева уехала рожать. Девочка либо умерла через полтора года, либо была передана на попечительство семье Милевы. Эйнштейн и Марич скрывали её существование от друзей в Швейцарии, поэтому лишь они одни знали правду о судьбе девочки.

Патентная служба спасла Эйнштейну жизнь, за что он оставался ей благодарен до конца дней. Он не сумел получить должность учителя или место в университете, и, как он сам признавался, ему приходилось жить впроголодь. Патентная служба дала ему достаточные доход и респектабельность для того, чтобы в 1903 году жениться на Милеве. Несмотря на то что скорбь от утраты дочери дамокловым мечом нависала над их союзом, Эйнштейн считал время, проведённое в патентной службе, одним из самых счастливых периодов своей жизни. [118] Устроиться в патентное бюро Эйнштейну помог его друг Марсель Гроссман, с которым они вместе изучали математику в Цюрихе. Гроссман поговорил со своим отцом, который порекомендовал Эйнштейна директору патентного бюро в Берне Фридриху Халлеру. Даже в конце жизни Эйнштейн с благодарностью отзывался обо всём, что сделал для него Гроссман.

Работа техническим экспертом III класса не только позволяла ему оплачивать счета, но и давала доступ к последним новинкам эры электричества. Свои знания в области электроприборов он получил в разорившейся отцовской фирме в Милане, занимавшейся электрическим освещением. Тем не менее, работая в своём кабинете на верхнем этаже здания почтовой и торговой администрации, что на улице Генфергасс недалеко от центрального вокзала Берна, он сумел их применить. К радости его начальника Фридриха Халлера, Эйнштейн безошибочно определял даже мельчайшие ошибки в чертежах генераторов, моторов, трансформаторов и других устройств, которые каждый месяц доставляли в патентное бюро. У монотонной работы 48 часов в неделю было своё преимущество — она не занимала его мозг так, как могло бы занять преподавание. У Эйнштейна было много времени на размышления, и он использовал его как следует.

Тысяча девятьсот пятый год попал в анналы науки как «год чудес» Эйнштейна. «Никому ни до, ни после него не удавалось раздвинуть горизонты физики за столь короткий срок, как это сделал Эйнштейн в 1905 году», — писал физик Абрахам Пайс. [119] Pais A. «Subtle is the Lord...»: The Science and the Life of Albert Einstein. — Oxford: Oxford University Press, 1983. Никому, кроме, возможно, Исаака Ньютона. Но его «год чудес» длился около 18 месяцев, а Эйнштейн справился всего за три. В период с 17 марта по 30 июня Эйнштейн закончил работу над четырьмя научными трудами такой потрясающей силы, что они полностью изменили всю физическую науку.

Первая работа, которую Эйнштейн называл «очень революционной» и которая в 1921 году принесла ему Нобелевскую премию по физике, ставила под сомнение саму идею света как волны. Эйнштейн предполагал, что атомы излучают или поглощают свет крошечными порциями — квантами . [120] Einstein A. Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt // Annalen der Physik. — 1905. — Vol. 17. — P. 132–148. (Рус. пер.: Эйнштейн А. Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света. — 1905.) Во второй работе, благодаря которой он получил степень доктора наук в Цюрихском университете, определялись размеры атомов (чьё существование на рубеже веков всё ещё ставилось под сомнение) на основании их диффузии в жидкости. [121] Einstein A. Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen // Annalen der Physik. — 1906. — Vol. 19. — P. 289–306. (Рус. пер.: Эйнштейн А. Новое определение размеров молекул. — 1906.) Третья работа описывала необычное движение частиц пыльцы в воде (так называемое броуновское движение, открытое ботаником Робертом Броуном в 1827 году). Эйнштейн предполагал, что оно возникает в результате бомбардировки частиц молекулами воды. [122] Einstein A. Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen // Annalen der Physik. — 1905. — Vol. 17. — P. 549–560. (Рус. пер.: Эйнштейн А. О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты. — 1905.) Наконец, последняя работа в этой невероятной серии рассказывала о том, как тяжело поймать свет. [123] Einstein A. Zur Elektrodynamik bewegter Körper // Annalen der Physik. — 1905. — Vol. 17. — P. 891–921. (Рус. пер.: Эйнштейн А. К электродинамике движущихся тел. — 1905.)

Катализатором данного процесса был Мишель Бессо, с которым Эйнштейн увиделся в середине мая 1905 года. Бессо был на шесть лет старше Эйнштейна, и они дружили с 1896 года, когда Эйнштейн получал квалификацию преподавателя в Швейцарской федеральной политехнической школе в Цюрихе, а Бессо работал инженером-механиком в соседнем Винтертуре. Они оба любили музыку (Эйнштейн неплохо играл на скрипке) и познакомились благодаря женщине по имени Селина Капротти из Цюриха, которая по субботам сдавала свой дом для посетителей, собиравшихся, чтобы вместе поиграть на музыкальных инструментах. [124] Fölsing A. Albert Einstein. — London: Penguin Books, 1997. — P. 53.