Александр Фомин - 10 гениев науки

Условия, которые предлагались Эйнштейну в Берлине, были просто великолепными. Высокое жалованье, звание профессора, отсутствие обязательной преподавательской нагрузки, наконец, пост директора специально созданного научно-исследовательского института при «Обществе содействия наукам имени императора Вильгельма» — все это было очень соблазнительно, обещало материальное благополучие, прекрасные условия и много свободного времени для исследований. Несмотря на дурные воспоминания детства и недоверие к немецкому милитаризму, Эйнштейн решил отправиться в Германию. В июле 1913 года он был избран членом Берлинской академии наук. В ноябре избрание было утверждено. В начале апреля 1914 года ученый прибыл в Берлин. 19 июля (по старому стилю) Германия вступила в Первую мировую войну, ставшую самой кровопролитной из всех, случавшихся до того.

Вступив в войну, Германия была вынуждена воевать на два фронта: против России на востоке и против Франции на западе. В таких условиях немецкие военачальники могли полагаться только на стратегию блицкрига — молниеносной войны. В своем стремлении как можно быстрее атаковать французов, немцы нарушили нейтралитет Бельгии. Мировая общественность восприняла эти действия крайне негативно. Да и среди немцев вторжение в Бельгию было расценено не однозначно. Для оправдания своих действий Германия должна была ввести некие идейные обоснования. С этой целью был составлен манифест «К культурному миру», в котором действия германских военачальников изображались как попытка спасти немецкую культуру. Между тем, после начала войны патриотизм многих ученых и деятелей культуры обоих враждующих сторон приобрел шовинистическую форму. Под манифестом поставили свои подписи 93 известных представителя германской интеллигенции, например Макс Планк и Вильгельм Рентген. К нашему герою, как к гражданину Швейцарии, составители манифеста не обращались. Но можно уверенно говорить, что пацифист Эйнштейн не подписал бы подобный документ. Более того, он, вместе с физиологом Георгом Николаи, составил ответное «Воззвания к европейцам». Оно призывало ученых объединить усилия и использовать свой авторитет для прекращения войны. Но всего 4 человека нашли в себе мужество подписать «Воззвание к европейцам», поэтому авторы отказались от его опубликования.

Эйнштейн продолжал миротворческую деятельность. Он был одним из создателей антивоенного «Союза нового отечества», состоял в переписке со многими миротворцами других стран, например с Роменом Ролланом; писал статьи, в которых высказывал пацифистские идеи и призывал к прекращению войны. Вот цитата из письма Ромену Роллану, написанного в марте 1915 года: «Даже ученые в различных странах ведут себя так, как будто у них восемь месяцев назад ампутировали большие полушария головного мозга».

В своей статье «Интернационал науки», опубликованной вскоре после войны, Эйнштейн писал: «Когда во время войны национальное и политическое ослепление достигло своего апогея, Эмиль Фишер[108] выразительно отчеканил на одном из собраний академии такую фразу: «Вы ничего не можете поделать, господа, наука была и остается интернациональной». Крупные ученые всегда осознавали и остро чувствовали это, хотя такая позиция и приводила их в периоды политических осложнений к изоляции в среде коллег более мелкого калибра. В течение последней войны это большинство предало во всех лагерях вверенное ей святое достояние».

Интересно, что в свое время Фишер, в числе многих других, подписал манифест «К культурному миру». По всей видимости, отказаться от подписания манифеста было небезопасно.

На фоне трагедий войны личные неприятности, конечно, меркнут. Но наша книга биографическая, поэтому нужно сказать несколько слов о семейной жизни Эйнштейна. Милева переехала в Берлин вместе с мужем, но уже через три месяца вместе с детьми вернулась в Цюрих. Брак распался. Задержка была только за официальной стороной дела. После развода, который был официально оформлен в 1919 году, сыновья остались с Милевой. Эйнштейн взял на себя расходы по содержанию бывшей жены и детей. Интересно, что он также пообещал отдать ей будущую Нобелевскую премию: ее получение Альберт и Милева считали только делом времени.

Несмотря на антивоенную деятельность и личные неприятности, Эйнштейн продолжал заниматься наукой. За годы войны он опубликовал немало научных статей. В этот период его в основном интересовала гравитация. В начале 1916 года в «Annalen der Physik» была опубликована статья Эйнштейна «Основы общей теории относительности». В этой 50-страничной работе ученый с позиций теории относительности рассмотрел и объяснил явление гравитации. Многие ученые считают, что «Основы общей теории относительности» можно с полным правом назвать самым значительным и самым красивым теоретическим построением за всю историю физики. Так, через сорок лет в одном из своих докладов Макс Борн сказал: «Создание общей теории относительности представлялось мне тогда и продолжает представляться сегодня величайшим достижением человеческого мышления, направленного на познание природы, поразительнейшим сочетанием философской глубины, физической интуиции и математического искусства».

Отправной точкой рассуждений Эйнштейна стал так называемый принцип Маха, согласно которому инерциальные свойства тел обусловлены их взаимодействием с бесконечно удаленными большими массами Вселенной. В 1907 году Эйнштейн сформулировал принцип, позже получивший название принципа эквивалентности, согласно которому, инертная масса эквивалентна гравитационной.[109] Иными словами, никакими лабораторными экспериментами невозможно определить, двигается ли лаборатория, в которой проводятся эксперименты, с ускорением, или находится под действием гравитационного поля. Позже, основываясь на принципе эквивалентности и положениях специальной теории относительности, Эйнштейн пришел к выводу, что гравитация имеет геометрическую природу. Он выдвинул и обосновал предположение о том, что вблизи любых тел происходит «искривление» пространства, в результате чего его свойства перестают подчиняться законам евклидовой геометрии. При этом имеется в виду не только привычное нам трехмерное пространство, а весь пространственно-временной континуум Минковского.

Основные идеи своей гравитационной теории Эйнштейн сформулировал еще к 1911 году. Четыре последующих года были потрачены на их математическую обработку. Он обратился за помощью к Марселю Гроссману, и к концу 1915 года друзья разработали математическое описание общей теории относительности. Не вдаваясь в подробности, хотим отметить, что одним из способов подтверждения своей теории Эйнштейн считал возможность наблюдать во время солнечного затмения отклонение световых лучей вблизи Солнца. Как мы уже писали, провести соответствующие наблюдения в 1914 году не удалось. Но 10 мая 1919 года, во время солнечного затмения, английский астрофизик Артур Эддингтон провел на острове Принсипи наблюдения, обнаружившие предсказанный Эйнштейном эффект. Это был настоящий триумф. На заседании Лондонского Королевского общества его президент, Джон Томпсон, торжественно назвал открытие Эйнштейна «одним из величайших, а может быть, и самым великим достижением в истории человеческой мысли». Артур Эддингтон писал Эйнштейну: «.вся Англия только и говорит, что о Вашей теории. Она произвела потрясающую сенсацию. Ничего лучшего с точки зрения научных связей между Англией и Германией и пожелать нельзя».

Но еще до этого была предпринята попытка популяризации идей Эйнштейна. В 1916 году один немецкий издатель обратился к ученому с предложением написать книгу, в которой автор должен был изложить основы своих теорий в доступной форме. В 1917 году книга «О специальной и общей теории относительности», с подзаголовком «общедоступное изложение», увидела свет. Сам Эйнштейн в шутку предлагал изменить подзаголовок на «общенедоступное изложение», хотя на самом деле книга была написана простым и ясным языком и не содержала сложных математических выкладок.

Одним из основных следствий общей теории относительности является заключение о том, что время и пространство есть не что иное, как «формы существования» движущейся материи и немыслимы без нее. Сам Эйнштейн в одном из интервью кратко сформулировал это следствие примерно так: раньше считали, что время и пространство останутся, даже если все вещи исчезнут из мира, теперь же мы знаем, что в этом случае больше не будет никакого пространства и времени.

Ученый не остановился на достигнутом. Он стал развивать этот вывод и через год опубликовал работу, в которой замахнулся на создание собственной модели Вселенной. Углубляться в подробности мы не станем и ограничимся только несколькими общими словами. На основании общей теории относительности Эйнштейн сделал вывод, что Вселенная имеет конечную протяженность, но не имеет границ. Часто для объяснения этой идеи приводят такую упрощенную модель: если бы пространство было двухмерным, оно располагалось бы на поверхности шара. Следующим шагом Эйнштейна было выведение статической модели Вселенной. В ней он основывался на ошибочном положении о том, что звезды неподвижны относительно друг друга. Впоследствии это утверждение было опровергнуто. Однако идея Эйнштейна о конечности безграничной Вселенной, нашла свое продолжение. В 1922 году, основываясь на ней, советский математик Александр Фридман создал свою модель замкнутого в себе мирового пространства, радиус кривизны которого возрастает.