АЛЬБЕРТ
ЭЙНШТЕЙН
Я верю в бога Спинозы, проявляющего
Себя в упорядоченности мира, но не в
Бога, занимающегося судьбами и делами
людей.
Альберт Эйнштейн родился в немецком городе Ульме, в еврейской семье. Его отец Герман Эйнштейн вместе со своим братом Яковом владел небольшой фабрикой по производству электроприборов. Мать Эйнштейна, фрау Эйнштейн-Кох, хорошо играла на рояле. От неё сыну достался хороший музыкальный слух и любовь к музыке.
Когда Альберту исполнилось десять лет, семья переехала в Мюнхен. Здесь он закончил подготовительную католическую школу и поступил в гимназию. Мальчику плохо давались латынь и греческий. За это его считали слабоумным. Альберт увлекался чтением книг о природе. Любимой его книгой стал учебник по геометрии. За год до окончания гимназии Эйнштейну предложили покинуть это учебное заведение. Он уже тогда высказывал мысль, что Бога нет и всё в природе происходит согласно законам физики и математике.
Отец Эйнштейна к этому времени разорился и переехал в Италию. Он устроил сына в «Политехникум» в швейцарском городе Цюрихе. Альберт учился на факультете, выпускавшем преподавателей математики и физики. Отец хотел, чтобы сын получил профессию, которая могла бы прокормить его.
Эйнштейн закончил «Политехникум» и, уплатив взнос в 1000 франков, стал гражданином Швейцарии. Два года он не мог найти постоянную работу. Случалось, что ему приходилось голодать. Причиной было то, что юноша, заполняя анкету, в графе «религиозная принадлежность» писал: «Никакой религии»- и то, что он одевался с вызывающей небрежностью и высказывал резкие, независимые суждения. Позднее Эйнштейн, исходя из своих неприятностей, вывел формулу «житейской мудрости». Она имела следующий вид: Х=А+В+С, где Х- успех в жизни, А- труд, В- отдых, С- умение держать язык за зубами. Письма друзьям в это время он обычно подписывал: «Твой старый друг и неудачник Альберт Эйнштейн».
Некоторое время Эйнштейн перебивался платными уроками физики. Потом один из знакомых Альберта рассказал о его проблемах директору Федерального ведомства патентов в Берне. Благодаря его помощи, Эйнштейна приняли на должность референта патентного бюро третьего класса с годовым жалованьем в три с половиной тысячи швейцарских франков.
Работая в патентном бюро, Эйнштейн писал статьи по теоретическим вопросам физики и отсылал их в академическое берлинское издание «Анналы физики». В этих статьях никому не известный служащий патентного бюро обосновал новое представление о мире, получившее название «теория относительности». О теории относительности в наше время слышали почти все. Многие знают парадоксы, связанные с ней и обычно неправильно объясняемые. Но мало кто из неспециалистов понимает, что же такое теория относительности. Эйнштейн однажды сказал Чарли Чаплину:
Вы великий человек. Ваше искусство понятно всем. О вас знает весь мир.
Чарли Чаплин ответил:
Ваша теория относительности не понятна никому, и о вас знает весь мир. Значит, вы ещё более великий человек.
Сам Эйнштейн дал два объяснения своей теории. Одно шуточное для надоедавших ему журналистов, пытавшихся разобраться , как согласно теории относительности время может то ускоряться, то замедляться: «Если вы разговариваете с милой девушкой, то вечность пройдёт для вас как один миг. А если вас посадить на раскалённую плиту, то один миг вам покажется вечностью».
Второй раз Эйнштейн объяснял свою теорию сыну, который спрашивал его что он открыл: «Представь себе жука, который ползает по огромной вогнутой поверхности, и ему кажется, что эта поверхность плоская. А я такой же жук, только я понял, что поверхность не плоская, а кривая».
Теория относительности рассматривает действие законов физики не в привычном нам мире нашей планеты и нашей Солнечной системы, где все объекты движутся с обычными скоростями, - в мире, в котором справедливы законы механики и отсчёта времени, открытые Ньютоном. Эта теория объясняет действие законов физики в масштабах огромной Вселенной, где главные объекты двигаются с огромными скоростями и поэтому процессы и явления этого мира нельзя объяснить с помощью законов Ньютона.
Единственной неизмеримой величиной тогда становится скорость света, потому что ничто не движется с большей скоростью. Зато такие понятия как время и пространство, постоянные при малых скоростях, начинают меняться. Время замедляется, пространство искривляется.
Для объяснения разной скорости течения времени популяризаторы науки придумали такой пример. Двадцатилетний космонавт улетает в космос на ракете, которая движется со скоростью света Его брат-близнец остаётся на Земле. Время при движении со скоростью света замедляется. Поэтому когда через 50 лет космонавт возвращается на Землю, он всё ещё молод, а его встречает бородатый старик – его брат –близнец, ведь на земле время текло по-прежнему. Этот пример приводился во многих популярных книгах по теории относительности. Он обошёл все страны и континенты и запутал всех неспециалистов, которые хотели понять теорию относительности.
Пример не верен. Космонавт, вернувшись на Землю после полёта со скоростью света, будет таким же бородатым стариком как и его брат- одногодок, оставшийся на Земле. Если ракета летит с обычной скоростью, оба брата могут, благодаря световой связи, каждый год отмечать свой общий день рождения, передавая друг другу поздравления. Если ракета будет мчаться со скоростью света, то поздравления космонавта начнут запаздывать. И, отмечая своё тридцатилетие, оставшийся на Земле близнец получит в ответ сообщение о том, что его брат сегодня празднует только двадцати пятилетие. Если бы у братьев была связь, с помощью которой они передавали бы свои сообщения быстрее света, быстрее, чем мчится световой корабль, время для них текло бы одинаково. Но так как в природе нет скорости большей, чем скорость света, то и возникает эффект замедления времени. Но время в ракете замедляется только относительно того времени, которое отсчитывается на Земле, и поэтому два дня рождения становится неодновременными.
Ещё Ньютон высказывал догадку: «Не действуют ли тела на свет на расстоянии и не изгибаются ли этим действием лучи света?»
Нам кажется, что луч солнца прямой - на самом деле он мчится во Вселенной по кривой, изгибаясь под действием силы притяжения масс материи, из которой состоит сама Вселенная. Это хорошо заметно, когда происходит полное солнечное затмение. Лучи, идущие от звёзд, изгибаются, когда проходят около Солнца.
Согласно расчётам Эйнштейна, наша Вселенная – не просто сфера, наполненная звёздами, а сфера, обладающая четвёртым измерением. Мир, в котором мы живём, - трёхмерный. Все вещи в нём имеют три измерения: длину, ширину и высоту. Представить себе четвёртое измерение очень трудно, почти невозможно. Один из физиков писал, что представить себе четвёртое измерение – всё равно что слепому от рождения вообразить краски.
Чтобы понять, как четырёхмерное пространство отличается от трёхмерного, пользуются представлением о двухмерном пространстве. Двухмерное пространство – это плоскость, на которой есть два измерения: длина и ширина. На такой плоскости могут существовать точки, линии, треугольники, квадраты, круги. Если в двухмерный мир поместить объёмное трёхмерное тело, то для обитателя двухмерного мира он станет двухмерным: куб – квадратом, шар – кругом, сфера – эллипсом. Ведь в двухмерном пространстве лучи двигаются только по самой плоскости, и поэтому видеть можно только то, что соприкасается с этой плоскостью ил пересекает её. И тогда при пересечении плоскости кубом получается квадрат, при пересечении шаром – круг. А если шар не пересекает плоскость, а только касается её, то он вообще воспринимается как точка.
Если представить себе, что в этом двухмерном мире живут двухмерные люди, то, вмешиваясь в их мир из нашего трёхмерного мира, можно творить чудеса. Ведь стены домов в двухмерном мире – это просто линия –квадратов и прямоугольников. Этим домам не нужны крыши. А сами двухмерные люди имеют вид плоских геометрических фигурок. Поэтому из трёхмерного мира можно взять двухмерного человека и перенести его из одного дома в другой, не открывая дверей этих двухмерных домов. И двухмерному человеку будет казаться, что он чудесным образом проник сквозь своё двухмерное пространство. Если любого двухмерного человека поднять над плоскостью, то он исчезает из поля видимости его двухмерного мира – и его никто никогда не сможет найти. Хотя по понятиям трёхмерного мира он будет находиться в сантиметре от тех, кто его ищет.
Вселенная двухмерного мира – это лента Мебиуса – удивительное явление, с помощью которого можно хоть как то представить себе четырёхмерное пространство. Эту ленту впервые описал живший в 19 веке немецкий астроном и геометр Август Фердинанд Мебиус, и она названа его именем. Лента Мебиуса имеет только одну поверхность. Это кажется невероятным. Любая плоскость, лента имеет две поверхности. И чтобы перебраться с одной стороны на другую, нужно перелезть через край ленты.
Лента Мебиуса получается, если взять бумажную полоску, повернуть один её конец на 180 градусов и склеить концы. То, что у получившейся фигуры одна поверхность, легко убедиться. Если провести по ней карандашом, линия пройдёт вдоль всей ленты, побывает «снизу», «сверху» (ведь ни низа, ни верха у ленты Мебиуса нет) и вернётся к начальной точке, не перебираясь через край. Интересно, что если ленту разрезать вдоль, то получится не две ленты Мебиуса, а одна с завитком.
Если представить, что края ленты очень широки и изогнуты в ширину так же, как лента Мебиуса в длину, и соединены, то получится сфера Мебиуса. Это сфера, вывернутая наизнанку. Двигаясь по её внешней стороне, можно, не пробивая её стенки, попасть внутрь сферы. Это тело и есть в четвёртом измерении. Согласно представлениям Эйнштейна, наша Вселенная имеет именно такой вид, форму, она именно такое тело. Причём Вселенная – не то что внутри этой сферы, а плоскость, плёнка, из которой скручена эта диковинная сфера.
Увидеть нам такую сферу – то же самое, что человеку двухмерного мира увидеть шар, проходящий через его мир – плоскость. Сначала, когда сфера коснётся плоскости, человек двухмерного мира увидит точку, потом маленький круг (срез нижней части сферы), потом маленький круг станет шире, потом ещё шире, потом опять станет уменьшаться, пока не превратится в точку, а потом исчезнет и точка. Если сквозь плоскость двухмерного мира время от времени будут проходить сферы, то двухмерные люди начнут строить гипотезы и догадки, что же это за круги, начинающиеся с точки, увеличивающиеся, а потом сходящиеся на нет. Если кто то из них сумеет понять, представить, что это не просто круги, а трёхмерная сфера, проходящая через плоскость, то он будет Эйнштейном своего двухмерного мира.
Эйнштейн понял четырёх мерность нашей Вселенной, проанализировав математическое описание поверхностей, возникающих в геометрии, созданной великим русским математиком Лобачевским и немецким учёным Риманом. Эту геометрию называют неевклидовой. Согласно её законам, параллельные прямые пересекаются, а самое краткое расстояние между точками не прямая, а кривая – дуга. Эта геометрия похожа на обычную, евклидовую, геометрию, чертежи которой нанесены на выпуклые и вогнутые поверхности. А новая физика, основание которой заложил Эйнштейн, отличается от старой физики так, как топографическая карта местности от огромного глобуса. Иногда теорию относительности называют геометрией пространства – времени.
Формулы Эйнштейна, в которые он математически облёк представления о Вселенной, позволяют вычислить радиус Вселенной. Её кривизна зависит от массы тел, которые её составляют. Массу астрономы нашли через среднюю плотность отдельных участках Млечного Пути, наблюдаемых в телескопы. В результате, согласно формулам Эйнштейна, получилась положительная величина кривизны. Это значит, что Вселенная замкнута, а её радиус равен тридцати пяти миллиардам световых лет. То есть наша Вселенная не бесконечна. Она безгранична, как лента Мебиуса, как сфера в четвёртом измерении.
Всю свою теорию Эйнштейн сформулировал в десяти очень сложных дифференциальных уравнениях тяготения. Эти уравнения имеют несколько вариантов решений. Один из вариантов разработал в 1922 году петербургский учёный Александр Фридман. Согласно его расчётам, получилось, что галактики не могут находиться на постоянном расстоянии друг от друга, а должны разлетятся в разные стороны с огромными скоростями.
Получилось, что Вселенная не только имеет форму трудно представляемой сферы в четвёртом измерении, но она ещё и не стационарна.
Это было настолько необычно, что сам Эйнштейн выступил против решения Фридмана и попытался доказать, что тот ошибся. Но на этот раз ошибся сам Эйнштейн. Пересчитав второй раз, он убедился, что Фридман прав. А спустя несколько лет астрономы открыли знаменитое красное смещение в спектрах далёких галактик, это означает, что галактики в самом деле удаляются от Земли с очень большой скоростью.
Английский физик Джеймс Джинс представил Вселенную в виде мыльного пузыря в четвёртом измерении, раздувающегося на глазах. Голландский художник Эсхер изобразил Вселенную как клубок расползающихся змей.
Современная модель Вселенной носит название Разбегающаяся Вселенная. Возникла теория, согласно которой Вселенная образовалась в результате взрыва от столкновения двух элементарных частиц. Знаменитая формула Эйнштейна Е=мс^2, то есть энергия равняется массе тела частицы, умноженную на возведённую в квадрат скорость света. Скорость света – около 300000 километров в секунду. Эта формула устанавливает связь между массой тела и энергией. Энергия оказалась пропорциональна массе. Но огромный множитель пропорциональности означает, что в самой маленькой частичке любого вещества скрыта необычайно большая энергия. Если высвободить её, то получится взрыв, в результате которого может образоваться Вселенная. Или звезда – например, наше Солнце. Или просто взрыв атомной бомбы такой силы, что она может уничтожить целый город. А если взять большую бомбу, то она разнесёт на кусочки всю нашу планету Земля.
Теория относительности Эйнштейна была опубликована в виде четырёх небольших статей в берлинском издании «Анналы физики». Рукопись этой работы, перевернувшей представление физиков о мире, уместилась на тридцати страницах. Первым из крупных учёных обратил внимание на эти статьи великий немецкий физик, создатель квантовой теории света Макс Планк. Он был болен и статьи Эйнштейна прочёл в постели. Закончив чтение, Планк сказал:
Больше болеть нельзя.
Он написал Эйнштейну письмо, в котором сравнивал значение его теории относительности с открытием Коперника. Макс Планк сразу понял и принял теорию относительности. Физика как наука уже стояла на пороге этой теории. Альберт Эйнштейн сумел сделать шаг и переступить порог. Максу Планку, который сам стоял на этом пороге, был ясен и понятен этот шаг. Но не многие из физиков того времени поняли и оценили открытие Эйнштейна. Макс Планк был одним из самых известных европейских учёных. В своём письме Эйнштейну Планк спрашивал, кто он такой и какое у него научное звание. Эйнштейн ответил, что он – чиновник бюро патентов, эксперт третьего класса, но скоро его повысят и он станет экспертом второго класса.
Макс Планк написал в Бернский университет о том, что в их городе живёт гениальный физик, «некто Альберт Эйнштейн». К письму знаменитого Планки отнеслись серьёзно. Эйнштейна пригласили в университет и просили представить его научную работу. Эйнштейн представил статьи по теории относительности. Профессор университета Грузнер, занимавший кафедру теоретической физики, прочёл эти статьи и высказал мысль, что теория относительности кажется ему, по крайней мере, странной. Профессор экспериментальной физики Форстер сказал по поводу статей:
Прочёл, но ровно ничего не понял.
Несмотря на непререкаемый авторитет Макса Планка, университет отказал Эйнштейну в праве преподавания. Позднее, после личного ходатайства другого крупного учёного с европейским именем Ганса Ладенбурга, Эйнштейну разрешили читать необязательный курс лекций в Бернском университете города Цюриха. На его лекции записалось всего 17 студентов. За чтение этих лекций Эйнштейну уже платили жалование, но меньше, чем он получал в патентном бюро в Берне.
Постепенно к Эйнштейну пришла известность. Очень много для того, чтобы учёный мир принял теорию относительности, сделал Макс Планк и его многочисленные ученики. Макс Планк ввел в науку и сам термин – теория относительности.
Эйнштейна пригласили читать лекции в немецкий университет в Праге. Пруссая Академия наук, по рекомендациям Макса Планка, избрала Эйнштейна своим действительным членом. Об Эйнштейне и его непонятной, но необыкновенно интересной теории, объясняющей строение Вселенной, заговорили во всём мире. Два студента из США прислали ему письмо, на конверте которого был написан такой адрес: «Европа. Альберту Эйнштейну». Письмо дошло до Адресата. Эйнштейн стал всемирной знаменитостью.
Теперь университеты наперебой приглашали Эйнштейна для чтения хотя бы краткого курса лекций. Когда он читал, залы были набиты битком, несмотря на то, что его лекции не отличались доступностью. Сам Эйнштейн не старался овладеть мастерством лектора. Он сказал по этому поводу, что, читая лекции, Элегантность он оставляет портным и сапожникам.
Эйнштейн умел оригинально отвечать на вопросы журналистов. Так, его спросили, ведёт ли он картотеку своих идей. Эйнштейн ответил, что хорошие идеи так редко приходят в голову, что их можно помнить и без картотеки.
Его имя обрастало анекдотами, что сделало его ещё более популярным. Однажды в ответ на какой – то вопрос он показал фотожурналистам язык. Фотографию Эйнштейна, показывающего язык, напечатали все газеты мира. Этот жест великого физика пытались растолковать как некий символ. Одни говорили, что он дразнит человечество, которое не может понять его теорию относительности, другие – что он показывает язык Богу, раскрыв его тайну строения вселенной.
О непонятности теории относительности слагались легенды. Когда Эйнштейн впервые посетил США, с ним встретился президент страны Гардинг, а американский Конгресс должен был принять резолюцию, приветствовавшую прибытие Эйнштейна. Несколько конгрессменов попросили объяснить им теорию относительности. Один из них заявил, что он чуть не сошёл с ума, пытаясь разобраться в теории относительности по популярной книге, и не хочет приветствовать того, чью теорию он не понимает. Приветственная резолюция всё же была принята.
В 1921 году Эйнштейну присудили Нобелевскую премию по физике. В научном мире уже было столько противников теории относительности, что Нобелевский комитет не осмелился присудить Эйнштейну премию за теорию относительности. В формулировке было сказано: «За открытие закона фотоэлектрических явлений и за другие работы в области теоретической физики».
Как еврей Эйнштейн был участником сионистского движения, которое ставило своей целью создание в Палестине еврейского государства. Многие свои поездки он совершал для пропаганды в разных странах идей сионизма. Сам Эйнштейн мечтал об открытии в Палестине еврейского университета. Его деятельность в поддержку сионизма вызвала ненависть фашистского правительства в Германии. Во время пребывания Эйнштейна в США его вилла Капут в Германии, располагавшаяся на берегу озера Хавель, недалеко от Потсдама, была разгромлена гестаповцами. В Нацистских изданиях появлялись его портреты с надписью: «Эйнштейн. Ещё не повешен». И предлагалось пятьдесят тысяч марок за его голову.
Эйнштейна исключили из Академии наук. Он не мог вернуться в Германию. Но и оставаться в США он тоже не хотел. Эйнштейн никогда не скрывал своих взглядов. Он сочувственно отзывался о коммунизме. Ленина называл совестью человечества. С умилением смотрел советские фильмы. Неоднократно заявлял о своём неверии в Бога. В США у него тоже нашлось много недоброжелателей.
Эйнштейн вернулся в Европу и поселился у бельгийского короля, с семьёй которого у него сложились дружеские отношения. Но после многочисленных угроз от фашистов всё – таки уехал в США. Принстонский институт высших исследований, созданный на деньги американского миллионера Бамбергера, пригласил его на должность руководителя исследовательской группы с пожизненным жалованием и правом приглашения ассистентов по своему усмотрению. Эйнштейн принял это предложение и поселился в Принстоне на улице Мерсер, дом 112.
Из формулы Эйнштейна Е=мс^2 было ясно, что при расчленении атома можно получить огромную энергию. Сам Эйнштейн часто говорил, что, по его мнению, человечество не созрело для того, чтобы разумно использовать атомную энергию. Однажды когда с ним попытался поговорить молодой изобретатель, решивший создать атомную бомбу, Эйнштейн сказал ему:
Я считаю этот проект неправильным по моральным причинам. К тому же его, по – видимому, невозможно осуществить технически.
Когда стало известно, что Нильсу Бору удалось вызвать цепную ядерную реакцию, Эйнштейн понял, что атомная бомба может появиться в самое ближайшее время, и скорее всего в Германии, где для этого созданы все условия. Оп этому поводу Эйнштейн писал американскому президенту Рузвельту:
«…Стало вероятным, что удастся пустить в ход ядерную цепную реакцию в крупной массе урана, вследствие чего смогут быть освобождены большие количества энергии… Становится почти достоверным, что это будет осуществлено в самом ближайшем будущем. Это новое явление сможет привести также к созданию бомбы… будут созданы исключительно мощные бомбы нового типа… Исходя из этой ситуации, Вы, возможно, пожелаете установить постоянный контакт между правительством и группой физиков, ведущих исследования цепной реакции в Америке…».
Благодаря письму Эйнштейна физики, собравшиеся в Америке для создания атомной бомбы, получили возможность успешно выполнить эту работу. Когда первые бомбы были сброшены на японские города, Эйнштейн открыто заявил, что если бы он знал, что фашисты не успеют изготовить атомную бомбу, он никогда не обратился бы к Рузвельту с просьбой о содействии исследованиям в области атомной энергии. Впоследствии он неоднократно выступал с заявлениями, в которых осуждал производство ядерного оружия.
Умер Эйнштейн в Принстонском госпитале. У него началось воспаление мочевого пузыря, врачи предложили ему операцию, но он отказался. Обычное лечение, казалось, шло хорошо, но в одну из ночей, в 1час 25 минут, Эйнштейн неожиданно скончался.