История лазера. Научное издание

Бертолотти Марио

Р’ течение последнего семестра, РІ результате лекций Германа РњРёРЅРєРѕРІСЃРєРѕРіРѕ РїРѕ капиллярности, Рйнштейн включился РІ работу РїРѕ этой проблеме. Капиллярность является специальной формой энергии, связанной СЃ формой Рё положением поверхности жидкости. Например, РѕРЅР° может определять уровень жидкости РІ тонкой трубке (капилляре). Р’ XIX РІ. РјРЅРѕРіРёРµ ученые, среди которых были Томас Юнг, Рџ.РЎ. Лаплас (1749-1827), Рљ.Р¤. Гаусс (1777-1855), Дж. Рљ. Максвелл, Р”.Р”. ван дер Ваальс (1837-1923) (нобелевский лауреат РїРѕ физике 1910 Рі. Р·Р° СЃРІРѕСЋ работу РїРѕ уравнению состояния газов Рё жидкостей) Рё Рђ. Пуанкаре, занимались этой проблемой. Лаплас считал, что причина капиллярности РІ существовании СЃРёР» сцепления молекул жидкости. Как следствие, можно получить РёР· экспериментального изучения капиллярности жидкости информацию РѕР± этих внутримолекулярных

СЃРёР». Рта возможность интересовала Рйнштейна РІ его первом исследовании РІ 1901 Рі. Рё, как РјС‹ СѓРІРёРґРёРј, продолжала интересовать его Рё позднее.

Патентное бюро

После окончания Политехникума Рё получения степени РІ 1900 Рі. Рйнштейну РЅРµ удалось получить место РІ Политехникуме, РіРґРµ РѕРЅ РЅРµ собирался заниматься интересующими его темами, Рё РіРґРµ его РЅРµ любили его учителя. После безуспешных попыток найти работу РѕРЅ СЃ помощью своего РґСЂСѓРіР° Марселя Гроссманна устроился РІ Патентное Р±СЋСЂРѕ РІ Берне. Там РѕРЅ чувствовал себя вполне удовлетворенным, серьезно относился Рє работе Рё даже находил ее интересной. Более того, РѕРЅ располагал временем Рё возможностью заниматься своей собственной физикой. Ртак, РѕРЅ стал писать работы РїРѕ физике, посылая РёС… РІ журнал Annalen der Physik, редакция которого располагалась РІ Вене. Среди РЅРёС…, РѕРЅ опубликовал РІ 19031904 РіРі. работы РїРѕ основам статистической механике, РЅРѕ РѕРЅ РЅРµ знал, что Гиббс уже опередил его. Рйнштейн приготовил докторскую диссертацию Рё РІ 1905 Рі. успешно защитил ее Рё сдал экзамены. РћРЅ продолжал СЃРІРѕРё исследования РІ теоретической физике Рё РІ том же РіРѕРґСѓ написал работу РїРѕ световым квантам, которая принесла ему Нобелевскую премию, первую работу РїРѕ теории относительности, написал диссертацию, посвященную моему РґСЂСѓРіСѓ Марселю Гассманну, РІ которой РѕРЅ описал новый теоретический метод определения радиусов молекул Рё число молекул, которые РјРѕРіСѓС‚ занимать данный объем (число Авагадро), Рё, наконец, представил результаты исследования движения взвешенных частиц РІ жидкости (Р±СЂРѕСѓРЅРѕРІСЃРєРѕРµ движение). Рто последнее исследование можно рассматривать как побочный РїСЂРѕРґСѓРєС‚ его диссертации Рё которое было опубликовано РІ том же журнале РІ 1906 Рі.

Р’ отличие РѕС‚ результатов фундаментального характера, изложенных РІ его диссертации, РѕРЅР° вызвала необычный интерес. Рто объяснялось большими практическими выводами, следующими РёР· нее, РїРѕ сравнению СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё работами Рйнштейна. РР· свойств частиц РІ суспензии следовали выводы, применимые Рє движению частиц песка РІ бетонных смесях (важность для строительной индустрии), мицеллы казеина РІ молоке (важность для пищевой индустрии), аэрозоли РІ облаках (важность для экологии) Рё С‚.Рґ.

Рйнштейн оставался РЅР° своей должности РІ Берне РґРѕ конца 1909 Рі., РєРѕРіРґР° РѕРЅ РІ первый раз получил академическую позицию доцента РІ университете Цюриха. Р’ то время его научный авторитет уже был достаточно высок. РљСЂРѕРјРµ результатов РїРѕ квантам света, Р±СЂРѕСѓРЅРѕРІСЃРєРѕРіРѕ движения Рё теории относительности, Рйнштейн, РґРІСѓРјСЏ годами позже, опубликовал первую квантовую теорию удельной теплопроводности твердых тел. Теория тепла, основанная РЅР° рассмотрении энергии движения, либо сталкивающихся частиц газа, либо внутренних колебаний твердых тел, имела большой успех, Рє началу XIX РІ. встретила серьезные трудности. Статистическая механика позволяет рассчитать количество тепла, которое нужно сообщить телу для увеличения его температуры РЅР° РѕРґРёРЅ градус (С‚.РЅ. удельная теплоемкость). Р’ случае твердых тел ожидалось теоретически, что эта величина примерно одинаковая для всех тел Рё РЅРµ зависит РѕС‚ температуры. Рксперимент противоречил этому заключению, демонстрируя, что теплоемкость растет РїСЂРё увеличении температуры, достигая значения, предсказываемого статистической механикой, лишь РїСЂРё высоких температурах (закон Дюлонга Пти). Р’ 1907 Рі. Рйнштейн пришел Рє заключению, что если серьезно принять идею Планка, ее следует считать справедливой для всех РІРёРґРѕРІ колебаний Рё, применив эту концепцию Рє колебаниям атомов, РѕРЅ вывел правильную зависимость удельной теплоемкости РѕС‚ температуры. Р’ том же 1907 Рі. Роганн Штарк (1874 1957), главный редактор Jahrbuch der Radiaktivitat und Elektronik, РїРѕРїСЂРѕСЃРёР» Рйнштейна написать РѕР±Р·РѕСЂ РїРѕ теории относительности. РџСЂРё работе

над этой важной статьей, Рйнштейн РІСЃРїРѕРјРЅРёР», что РєРѕРіРґР° РѕРЅ сидел РІ Патентном Р±СЋСЂРѕ, РѕРЅ размышлял: Если человек СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕ падает, РѕРЅ РЅРµ ощущает своего веса. Так, для наблюдателя, падающего СЃ крыши РґРѕРјР°, РЅРµ существует гравитационного поля, РїРѕ крайней мере, РІ ближайшем окружении. Действительно, если этот наблюдатель роняет какое-РЅРёР±СѓРґСЊ тело, РѕРЅРѕ остается относительно его РІ состоянии РїРѕРєРѕСЏ или равномерного движения, независимо РѕС‚ его РїСЂРёСЂРѕРґС‹. Поэтому наблюдатель имеет право рассматривать СЃРІРѕРµ состояние как состояние РїРѕРєРѕСЏ. Благодаря таким интуитивным соображениям частный экспериментальный закон, что РІ гравитационном поле РІСЃРµ тела падают СЃ РѕРґРЅРёРј Рё тем же ускорением (найденном еще Галилеем), сразу же приобретает глубокий физический смысл. Наблюдатель РЅРµ имеет никаких средств, которые позволили Р±С‹ ему установить, что РѕРЅ СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕ падает РІ гравитационном поле. РќР° РѕСЃРЅРѕРІРµ таких размышлений Рйнштейн выдвинул теорию гравитации. РћРЅ пришел Рє заключению, что удовлетворительная теория гравитации должна включать фундаментально Рё естественным образом эквивалентность между инерционной Рё гравитационной массами Рё тот факт, уже установленный Галилеем, что РІСЃРµ тела падают СЃ РѕРґРЅРёРј Рё тем же ускорением. Гравитация Рё инерция РїРѕ существу РѕРґРЅРѕ Рё то же, решил Рйнштейн, Рё поэтому удовлетворительная теория гравитации требует обобщения структуры пространство-время его теории относительности, поскольку, если гравитация принимается РІРѕ внимание, концепция конечной Рё строго инерциально покоящейся системы координат уже неадекватна.

Его академическая карьера

Некоторое время спустя после декабря 1907 Рі. началась академическая карьера Рйнштейна. Первым шагом было требование, обычное РІ то время, получить разрешение преподавать (быть доцентом) РІ университете, которое давалось РїСЂРё определенном числе студентов. Рто требование было отвергнуто университетом Берна как формалистика. Рйнштейн РЅРµ включил РІ представляемые документы (докторская диссертация Рё 17 опубликованных работ) специальное сочинение Habilitation thesis, которое РѕРЅ еще РЅРµ подготовил. РћРЅ представил необходимую работу РІ начале 1908 Рі. Рё получил звание.

Однако он все еще работал в Патентном Бюро и поэтому был вынужден читать лекции в свое нерабочее время. В 1908 г. он читал лекции в субботу и во вторник утром с 7 до 8 часов трем студентам, один из которых был Бессо, работающий с ним в Патентном Бюро. В 19081909 гг. он читал второй и последний курс каждую среду вечером с 6 до 7 часов четырем студентам.

Профессор Рйнштейн

Наконец РІ 1909 Рі. Рйнштейн стал профессором теоретической физики РІ университете Цюриха. Рто был новый РїРѕСЃС‚: СЃ СѓС…РѕРґРѕРј Клаузиуса РІ 1867 Рі. РЅРµ было профессора теоретической физики. Рйнштейна представил собранию факультета профессор Рђ. Кляйнер, который очень хорошо РіРѕРІРѕСЂРёР» Рѕ нем. Рћ его выступлении РЅР° фоне антисемитских выпадов коллег сохранилось такое свидетельство:

Рти выражения нашего коллеги Кляйнера, основанные РЅР° многолетнем знакомстве, более ценны для комитета Рё факультета, чем то, что Рі. Рґ-СЂ. Рйнштейн является иудеем, так как иудеям, среди преподавателей присущи (РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… случаях, хотя Рё РЅРµ всегда) РІСЃРµ неприятные особенности такие, как назойливость, наглость Рё менталитет лавочника.

6 июля 1909 Рі. Рйнштейн получил отставку РІ Патентном Бюро Рё перешел РІ университет. Профессор Рйнштейн появился РІ классе РІ обычной одежде, часто РЅРѕСЃРёР» слишком короткие Р±СЂСЋРєРё Рё РїСЂРёРЅРѕСЃРёР» маленькую бумажку размером СЃ визитную карточку, РїРѕ которой читал СЃРІРѕРё лекции. Между 1907 Рё 1911 РіРі. Рйнштейн потерял интерес Рє теории гравитации. Вместо этого РѕРЅ был полностью поглощен квантовой теорией. РћРЅ писал РІ 1908 Рі. своему сотруднику Лаубу (18821962):

РЇ целиком занят РІРѕРїСЂРѕСЃРѕРј сущности излучения ... Рта квантовая проблема имеет настолько исключительно важную значимость Рё так сложна, что РѕРЅР° должна интересовать каждого.

Рв следующем году:

Я еще не нашел решения вопроса о свете и квантах. В то же время я стараюсь понять, смогу ли я разработать эту мою любимую проблему.