Эйнштейн
Шрифт:
Но Эйнштейн той поры совсем не хотел быть Спинозой. Он был честолюбив и желал заниматься наукой профессионально; 17 июня он обратился в Бернский университет с просьбой дать ему должность приватдоцента. Почемуто не выполнил одно из требований - представить еще не опубликованную работу (возможно, просто не смог - выдохся); в августе съездил с женой и сыном отдохнуть в кантон Ленке, а в октябре узнал, что ему опять отказали. Отчаявшись, он стал искать место учителя математики: видно, патентное бюро его совсем «достало». Всерьез решил заняться изобретательством: с Конрадом Габихтом и его братом Паулем построили «электрометр», прибор для измерения малых количеств электричества, и позже, когда Эйнштейн уже не служил в бюро, запатентовали его, а Габихты стали его
В ноябре 1907 года Эйнштейну, по его словам, пришла в голову «самая счастливая мысль в жизни». «Я сидел на стуле в патентном бюро в Берне и вдруг подумал: „Если человек находится в состоянии свободного падения, он не должен чувствовать своего веса“. Я был ошеломлен. Эта простая мысль произвела на меня глубокое впечатление. Она послужила толчком к созданию теории гравитации». Позднее он вспоминал: «В 1907 году, работая над обзором по СТО… я понял, что в рамках этой теории можно рассматривать все явления природы за исключением тяготения. У меня возникло сильное желание понять, почему это так…»
Гравитация. По Ньютону, яблоко почему падает вниз? Земля притягивает его силой. Той же силой Солнце притягивает Землю, Земля - Луну. Ученые не очень любят слово «сила» - оно ничего не объясняет. Когда речь идет о том, почему магнит притягивает железо, почему вода не распадается на куски, там понятно, там взаимодействуют всякие электроны, заряды, молекулы, а тут что? Раньше в любой непонятной ситуации все валили на эфир, а без него как все объяснять? Причем в случае с Солнцем и Землей загадочная «сила» действует мгновенно на громадном расстоянии - как это возможно?
Сам Ньютон, недоумевая, писал: «…непостижимо, чтобы неодушевленная, грубая материя могла без посредства чеголибо нематериального действовать и влиять на другую материю без взаимного соприкосновения… Предполагать, что тяготение является существенным, неразрывным и врожденным свойством материи, так что тело может действовать на другое на любом расстоянии в пустом пространстве, без посредства чеголибо передавая действие и силу, - это, помоему, такой абсурд, который немыслим ни для кого, умеющего достаточно разбираться в философских предметах. Тяготение должно вызываться агентом, постоянно действующим по определенными законам. Является ли, однако, этот агент материальным или нематериальным, решать это я предоставил моим читателям».
И было еще непонятное. Давно знали, что тела, обладающие разной массой, в вакууме (то есть при отсутствии сопротивления воздуха или иной среды) падают с одним и тем же ускорением - что камень, что пух. Почему так? Ведь чем тяжелее тело, тем слабее на него должна действовать «сила». Ньютон придумал объяснение, что есть некое инерционное сопротивление, оно компенсирует разницу в массе, но сам им не был удовлетворен: и с однойто силой не разобрался, а тут еще какаято вводится. Но раз масса падающего тела не имеет значения, его можно рассматривать как точку - понятие геометрическое: стало быть, «силу» тяготения можно описать посредством геометрии, значит, сама эта «сила» - проявление геометрии Вселенной.
А еще эта притягивающая «сила» была подозрительно похожа на другое явление - ускоренное движение. Если нас откудато сбросить, «сила» нас потянет вниз, а если мы едем в поезде и он разогнался, нас вдавит в спинку так, что наши ноги могут не стоять на полу - все равно не упадем; и падая, и находясь в ускоряющемся вагоне, мы не ощущаем своего веса. А если вагон опрокинется, нас тоже на некоторое время так вдавит в спинку кресла, что мы не сразу упадем, - «сила» действует снизу вверх? А раз ускоренное движение и «сила» тяготения так похоже действуют - может, ими управляют одни и те же законы? Движение уже описали уравнениями; теперь нужно вывести уравнения, куда войдет и «сила» притяжения, то бишь гравитация, и таким образом будет описано почти что все.
Эйнштейн назвал одинаковое поведение свободно падающих и разгоняющихся тел «принципом эквивалентности», описав его 4 декабря 1907 года в статье «О принципе относительности и его следствиях» (опубликована 22 января 1908 года). Он там еще много любопытного написал - относительно космоса. Предположил, что лучи света должны отклоняться (и скорость света - замедляться), проходя мимо тяжелого тела, только это не «сила» на них действует, а геометрия пространства так велит. Предсказал явление «гравитационное красное смещение»: астрономы увидят, как при удалении солнечного луча от чегото очень тяжелого спектр света покраснеет. Это случится потому, что, оказавшись в поле действия тяжелого предмета, кванты света под его воздействием будут терять энергию и превращаться из «энергичных» фиолетовых и синих в «слабенькие» красные (правильно называть их «коротковолновыми» и «длинноволновыми»). Он не ошибся: такой эффект впервые наблюдали в 1960 году, а в 1976м его подтвердили экспериментально с помощью автоматической космической станции.
И еще он думал (писать об этом пока не стал), как решить одну старинную астрономическую загадку. Еще в 1859 году астрономы обнаружили, что орбита Меркурия не такая, какой должна быть, то есть Меркурий бегает быстрее, чем ему положено по уравнениям. Выдвигались версии о том, что между Меркурием и Солнцем есть еще какаято неизвестная планета, что у Меркурия есть спутники, что около него летает рой астероидов, но все это было бездоказательно. 24 декабря Эйнштейн писал Конраду Габихту: «Я рассчитываю объяснить, чем вызываются непонятные пока вековые изменения перигелия Меркурия, пока чтото ничего не выходит».
Все это очень интересно, но надо както устраиваться в жизни. Денег платят мало. Бюро осточертело, что бы он там ни говорил про Спинозу, но тот был сам себе хозяин, захотел - закрыл свою оптическую лавку на целый день, а тут в библиотеку, как мальчику, надо отпрашиваться. 3 января 1908 года Эйнштейн писал Гроссману (уже профессору математики в цюрихском Политехникуме): «Я готов предпринять активную попытку получить место преподавателя (математики или физики) в техникуме в Винтертуре… Не думай, что мною движет мания величия или какаялибо другая страсть, скорее причиной тому - мое страстное желание продолжать работу не в столь неблагоприятных условиях - уж этото ты, безусловно, поймешь… Может быть, мне поехать туда и продемонстрировать свою достопочтенную персону? Или я произведу плохое впечатление (семитская внешность, не немецкий швейцарец)? Есть ли смысл хвалиться научными статьями?»
Написал он и в Цюрихскую гимназию - просил места учителя. Его бывший научный руководитель Кляйнер сообщал, что пытается пристроить его в Цюрихский университет на должность профессора. Сам он наконец смог написать работу, которую от него требовали в Бернском университете, - «Влияние закона распределения энергии в излучении черного тела на состав излучения» (текст не опубликован, и рукопись потерялась). Что угодно, только бы вырваться из бюро патентов.
Считается, что Эйнштейн был абсолютно равнодушен к вопросам научного приоритета; в 1949 году он писал знакомому, Максу Броду, автору романа о Галилее: «Трудно поверить, что зрелый человек видит смысл в воссоединении найденной истины с мыслями поверхностной толпы, запутавшейся в мелочных интересах. Неужели такая задача была для него важной настолько, чтобы отдать ей последние годы жизни… Не могу себе представить, чтобы я, например, предпринял бы нечто подобное, чтобы отстаивать теорию относительности. Я бы подумал: истина куда сильнее меня, и мне бы показалось смешным донкихотством защищать ее мечом, оседлав Росинанта…» Однако 17 февраля 1908 года он послал недовольное письмо немецкому физику Иоганнесу Штарку: «Я был несколько ошеломлен тем, что Вы не признаете моего приоритета в установлении связи между инерционной массой и энергией». (Штарк отвечал, что Эйнштейна ввели в заблуждение; помирились.) А 28 февраля он узнал, что принят в Бернский университет на должность приватдоцента кафедры теоретической физики.