Альберт Эйнштейн

Львов Владимир Евгеньевич

Перед этим порогом мысли останавливались в смущении современники. Через этот порог переступил Эйнштейн.

Подав через века руку Ньютону и возобновив — на новой качественной основе — идею о световых частицах, он показал тем самым живой пример диалектики хода познания, пример, который не забудется историей.

Картина реально движущихся в пространстве квантов света (в сочетании с формулой Планка для вычисления их энергии) позволила Эйнштейну не только объяснить до мельчайших деталей фотоэлектрический эффект, но и охватить весь круг явлений взаимодействия света с веществом. Именно эти явления составили впоследствии основу всей современной техники звукового кино, телевидения, «видения в темноте» и многого другого из области чудес прикладной электроники. Из математических выкладок Эйнштейна, относившихся к столь причудливой и совсем уже, казалось, «научно-фантастической» области, как кванты света, родилась, стало быть,

новая и громадная отрасль промышленности. А если учесть решающую роль электроники в автоматизации производства, то цепочка, ведущая от абстрактных высот физической теории к технико-экономическим переворотам нашего времени, окажется сложенной ив не столь уж большого числа звеньев. Это пример обратного воздействия теоретического естествознания на экономический базис общества. Но, с другой стороны, — и этого никак нельзя упускать — само обращение Эйнштейна к квантам света было обязано отнюдь не только простой любознательности и внезапному «озарению свыше». Гений всегда берется за решение самых первоочередных и самых нужных задач, выдвигаемых общественным развитием. В порядке дня физики на рубеже XIX и XX веков, как уже говорилось, было проникновение в скрытые процессы, происходящие под поршнями тепловых двигателей. На первый взгляд нет ничего общего между этими процессами и световыми явлениями в «абсолютно черном» теле. Но только на первый взгляд. Чертой гения является установление глубинных связей как раз между внешне наиболее далекими событиями, и путь эйнштейновской мысли, занятой в эти дни вопросами молекулярно-кинетической теории и броуновским движением кусочков мелко растолченной смолы, повел в сторону квантов света.

Раскроем эйнштейновскую работу — она датирована 17 марта 1905 года, — посвященную квантам. (Статья занимает десяток с лишним страниц в одной из тетрадок 17-го тома «Анналов».) «Абсолютно черное тело» рисуется здесь как замкнутый объем, наполненный своеобразным «газом», чьими «молекулами» являются не частицы обычного вещества, а неделимые крупицы света. Крупицы наделены массой и энергией и ведут себя как подлинные корпускулы материи хотя и особого, не схожего с веществом рода. (Особенность квантов света состоит, например, в их способности нацело поглощаться и в» новь испускаться атомами вещества). Зеркальце микроскопических размеров, мысленно подвешенное внутри наполненного излучением объема, должно вследствие хаотических ударов световых квантов начать беспорядочно раскачиваться, должно совершать нечто вроде броуновского движения! Применив уравнения этого последнего из своей собственной (напечатанной почти одновременно) работы, а также формулу распределения энергии излучения, данную Планком, Эйнштейн и смог вывести закон, управляющий колебаниями воображаемого зеркальца. Именно так, исходя из конкретной материальной модели взаимодействия света и вещества, было сделано великое открытие световых квантов. «Самым наглядным и прямым образом, — читаем в автобиографии, — вытекала необходимость приписать планковским квантам непосредственную реальность…»

Эту мысль выражало и заглавие, которое дал своей статье Эйнштейн, — «Об одной эвристической точке зрения на происхождение и превращение света». Эвристический, если переводить это слово [15]расширительно, означает: «дающий путеводную нить», Эйнштейн хотел сказать этим названием, что представление о световых квантах не является просто рабочей гипотезой, а ведет в глубь реального физического мира.

— …Но что же такое все-таки свет? — допытывался Микельанджело Бессо у Альберта. — Волны или частицы? Ведь то и другое несовместимо! Волны охватывают непрерывное пространство, а частицы отображают прерывный, зернистый лик реальности. Либо то, либо другое. Но волновую природу света требуют бесчисленные точнейшие опыты. А формула излучения Планка и фотоэлектрический эффект, как ты неопровержимо показал вот здесь (Бессо хлопал по пачке корректурных листков, лежавших на столе), с такой же неопровержимой ясностью говорят о квантах света. Как же быть? Снова тупик, катастрофа? Или — или. Tertium non datur! [16]

«Или — или»! Произнося эти слова, Бессо смотрел на своего друга и видел, как морщится нос и весело блестят искорки в глазах Эйнштейна, — верный признак того, что друг находится в хорошем настроении и испытывает подъем беспокойной мысли.

— Или — или? — отвечал тот. — А почему не «и — и»! Свет — и волны, и частицы в одно и то же время. Прерывное и непрерывное разом. Природа любит противоречия — противоречия, лежащие притом в самой сердцевине вещей. Будущее покажет, не является ли данное конкретное противоречие в структуре света отправной точкой для новых, величайших событий в физике…

В один из теплых осенних вечеров — Бессо запомнил дату: 30 сентября 1905 года — почта принесла

кипу оттисков другой, только что напечатанной в «Анналах» статьи. Они рассматривали пахнувшие типографской краской листы. «Zur Elektrodynamik bewegter Korper» — «К электродинамике движущихся тел» — стояло в заголовке. Статья была помечена июнем 1905 года и начиналась на 811-й странице все того же 17-го тома. Поистине этот том подавал все надежды стать знаменитостью! Бессо помнил, как шла работа над статьей. Ей предшествовали годы упорных раздумий и труда, но мысль, решившая все, блеснула у Альберта внезапно. «Он рассказал, как в один из вечеров он лег в постель с ощущением полной безнадежности ответа на мучившую его загадку. Никакого просвета. Но вдруг тьма озарилась, и возник ответ». Он встал и тотчас же начал работу. Рукопись — около тридцати печатных страниц — была готова через пять недель, и в эти недели словно взрыв умственной энергии высвободил то, что копилось годами. В бюро патентов было замечено странное поведение молодого референта: когда неожиданно входили в комнату, где он стоял в одиночестве за своим пюпитром, референт смущался как школьник и прятал поспешно под стол какие-то листки! Ночью мозг его не знал покоя. «В эти недели, — припоминал он впоследствии, — я наблюдал у себя разные нервные явления, я был как в угаре…»

В последних абзацах статьи Бессо прочел: «Благодарность другу и коллеге г. Бессо».

— Ты берешь меня с собой в историю, Альберт. Зачем это? — В его глазах блестели слезы. Потом, помолчав, добавил: — Мне кажется, — Бессо показал на оттиск статьи, — мне кажется, что этот геологический переворот во взглядах людей на природу ты мог бы назвать теория относительности.

Эйнштейн промолвил:

— Это допустимое название. Оно определяет, правда, лишь один, и не самый важный, аспект вопроса.

Глава пятая. Теория относительности

1

Это была теория, развязывавшая узлы, завязавшиеся вокруг опытов над движением материальных тел и связанных с ними электромагнитных полей, это был выход из тупика, тормовившего дальнейшее развитие физики.

Решения загадки требовала теория электромагнетизма и в конечном счете технический прогресс, все более устремлявшийся по пути использования электромагнитных явлений, по пути электрификации производства, транспорта, средств связи.

Из скромных и считавшихся спервоначалу чем-то вроде занятной лабораторной игрушки опытов Ампера, Эрстеда, Фарадея на протяжении каких-нибудь трех-четырех десятилетий родились динамо-машина Грамма, трансформатор Усагина и Голлара, электрический телеграф, телефон, наконец пересылка депеш с помощью электромагнитных волн, передаваемых «по эфиру». 15 сентября 1882 года совершилась первая передача тока от генератора к электромотору по проводам на расстояние 57 километров между Мисбахом и Мюнхеном в Баварии. Идея опыта принадлежала французскому инженеру Марселю Депрэ. Среди немногих людей, оценивших всемирно-историческое значение этого события, были великие учителя коммунизма.

«Дорогой Фред! — писал 8 ноября 1882 года Маркс своему другу в Лондон. — Что скажешь ты об опыте Депрэ на Мюнхенской электрической выставке? Уже около года Лонге обещал мне достать работы Депрэ…» — «Дорогой Мавр! — отвечал Энгельс. — …меня очень интересуют подробности о произведенных в Мюнхене опытах Депрэ… Открытие делает возможным использование всей колоссальной массы водяной силы, пропадавшей до сих пор даром…» «Круг завершен, — продолжал в другом письме Энгельс. — Новейшее открытие Депрэ, состоящее в том, что электрический ток очень высокого напряжения при сравнительно малой потере энергии можно передавать… на такие расстояния, о каких до сих пор и мечтать не смели… это открытие окончательно освобождает промышленность почти от всяких границ, полагаемых местными условиями… В конце концов оно станет самым мощным рычагом для устранения противоположности между городом и деревней. Совершенно ясно, что благодаря этому производительные силы настолько вырастут, что управление ими будет всё более и более не под силу буржуазии…».

Через девять лет трудами русского инженера Михаила Осиповича Доливо-Добровольского дальность переброски электрической энергий была доведена до 175 километров. Это была первая в истории передача трехфазного промышленного тока. Практический расчет моторов и генераторов переменного тока стал возможен лишь на основе углубленного приложения теории электромагнитного поля. Этим занимался, в частности, Карл Штейнметц, рабочий-социалист, тяжелым трудом добившийся знаний, преследуемый и изгнанный с родной земли жандармами Бисмарка. Лаборатории и учебные корпуса политехникума в Цюрихе видели в своих стенах Штейнметца. Это было за шесть лет до того, как туда пришел Эйнштейн. Им было суждено встретиться — под совсем иными долготами и в совсем иной обстановке — лишь через много, много лет…