научными причинами. Отличаясь консерватизмом взглядов на электромагнитные
явления, Вебер не принимал теории Максвелла, представлений о поле и
придерживался концепции дальнодействия. Его студенты узнавали прошлое
физики, но не ее настоящее и, тем более, будущее. Эйнштейн же изучал труды
Максвелла, был убежден в существовании всепроникающего эфира и размышлял о
том, как на него действуют различные поля (в частности, магнитное ) и как
можно экспериментально обнаружить движение относительно эфира. Он тогда не
знал об опытах Майкельсона и независимо от него предложил свою
интерференционную методику.
Но опыты, придуманные Эйнштейном, со страстью работавшим в физическом
практикуме, не имели шансов осуществиться. Преподаватели недолюбливали
строптивого студента. «Вы умный малый, Эйнштейн, очень умный малый, но у
вас есть большой недостаток — вы не терпите замечаний», — сказал ему
как-то Вебер, и этим определялось многое.
Словом, Эйнштейн получил диплом, но стал безработным. Молодой
дипломированный преподаватель физики (Эйнштейну шел тогда двадцать второй
год) жил в основном у родителей в Милане и два года не мог найти
постоянной работы. Одно время казалось, что ему никогда не найти себе
работы. Раза два удалось временно устроиться преподавателем. Пока он
учился, родители помогали ему, а теперь они ожидали, что он сам будет
зарабатывать себе на жизнь. У Эйнштейна был единственный поношенный костюм
(с этим он легко мирился) и маловато еды (с чем примириться было куда
труднее). Ему помог верный и любящий друг Марсель Гроссман, впоследствии
сам ставший видным ученым. Он уговорил своего отца, состоятельного
швейцарского промышленника, куда-нибудь устроить Эйнштейна.
Только в 1902 он получил наконец место эксперта в федеральном Бюро
патентов в Берне. Незадолго до этого Эйнштейн сменил гражданство
и стал щвейцарским подданным.
Через несколько месяцев после устройства на работу он женился на своей
бывшей цюрихской однокурснице Милеве Марич, родом из Сербии, которая была
на четыре года старше его. Об этом браке и о его первой жене существуют
противоречивые свидетельства. Большинство швейцарских знакомых Эйнштейна
считали ее угрюмой, малоодаренной, хотя она, вероятно, просто была
скрытным, меланхоличным человеком. Ни то ни другое нельзя считать
привлекательным, но иные источники говорят о ее чисто славянском отношении
к жизни и очаровательной беззащитности. Вот, пожалуй, и все, что о ней
достоверно известно.
В Бюро патентов, которое Эйнштейн называл «светским монастырем», он
проработал семь с лишним лет, считая эти годы самыми счастливыми в жизни,
самым счастливым и плодотворным периодом в своей жизни.. Должность
«патентного служки» постоянно занимала его ум различными научными и
техническими вопросами, но оставляла достаточно времени для
самостоятельной творческой работы. Эйнштейну было двадцать шесть лет,
когда у него родился первый сын. К этому времени он уже избавился от
горькой нужды и, продолжая работать в патентном бюро, опубликовал (в 1905
году) в \"Анналах физики\" пять научных статей. Среди них три работы
принадлежат к числу величайших в истории физики. Ее результаты к середине
«счастливых бернских лет» составили содержание научных статей, которые
изменили облик современной физики, принесли Эйнштейну мировую славу. С
этого исторического момента пространство и время навсегда перестали быть
тем, чем были прежде (специальная теория относительности), квант и атом
обрели реальность (фотоэффект и броуновское движение), масса стала одной
из форм энергии (E = mc2).
Хронологически первыми были исследования Эйнштейна по молекулярной физике
(начало им было положено в 1902), посвященные проблеме статистического
описания движения атомов и молекул и взаимосвязи движения и теплоты — «О
движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, вытекающем из
молекулярно-кинетической теории», вышла в 1905. В этих работах Эйнштейн
пришел к выводам, существенно расширяющим результаты, которые были
получены австрийским физиком Л.Больцманом и американским физиком
Дж.Гиббсом. В центре внимания Эйнштейна в его исследованиях по теории
теплоты находилось броуновское движение. Это явление (непрерывное
беспорядочное зигзагообразное движение частичек цветочной пыльцы в
жидкости), открытое в 1827 английским ботаником Р. Броуном, уже получило
тогда статистическое объяснение, но теория Эйнштейна (который не знал
предшествующих работ по броуновскому движению) имела законченную форму и
открывала возможности количественных экспериментальных исследований. он с
помощью статистических методов показал, что между скоростью движения
взвешенных частиц, их размерами и коэффициентами вязкости жидкостей
существует количественное соотношение, которое можно проверить
экспериментально. Эйнштейн придал законченную математическую форму
статистическому объяснению этого явления, представленному ранее польским
физиком М.Смолуховским. Закон броуновского движения Эйнштейна был
полностью подтвержден в 1908 опытами французского физика Ж.Перрена. Работы
по молекулярной физике доказывали правильность представлений о том, что
теплота есть форма энергии неупорядоченного движения молекул. Одновременно
они подтверждали атомистическую гипотезу, а предложенный Эйнштейном метод
определения размеров молекул и его формула для броуновского движения
позволяли определить число молекул. Это было похоже на фокус иллюзиониста:
то, что казалось загадочным и почти чудесным, становилось предельно
простым и понятным после объяснения. Если раньше кто-либо из физиков мог
сомневаться в реальном существовании молекул и атомов, то теперь статья
Эйнштейна давала почти прямое доказательство этому. Самое убедительное
доказательство, о котором мог мечтать теоретик! В 1908 эксперименты Ж. Б.
Перрена полностью подтвердили теорию Эйнштейна, что сыграло важную роль
для окончательного становления молекулярно-кинетических представлений.
Если работы по теории броуновского движения продолжили и логически
завершили предшествовавшие работы в области молекулярной физики, то работы
по теории света, тоже базировавшиеся на сделанном ранее открытии, носили
поистине революционный характер. Да, в том же 1905 вышла и другая, очень
просто написання, работа Эйнштейна — «Об одной эвристической точке зрения
на возникновение и превращение света». За пять лет до этого М. Планк
показал, что спектральный состав излучения, испускаемого горячими телами,
находит объяснение, если принять, что процесс излучения дискретен, то есть
свет испускается не непрерывно, а дискретными порциями определенной
энергии. Эйнштейн же пошёл дальше, он выдвинул предположение, что и
поглощение света происходит теми же порциями и что вообще «однородный свет
состоит из зерен энергии (световых квантов),... несущихся в пустом
пространстве со скоростью света». Эта революционная идея позволила
Эйнштейну объяснить законы фотоэффекта - выбивание электронов из металла
световыми лучами, явление, обнаруженное в 1886 Г.Герцем и не
укладывавшееся в рамки волновой теории света, в частности, факт
существования «красной границы», то есть той минимальной частоты, ниже
которой выбивания светом электронов из вещества вообще не происходит.
Девять лет спустя предложенная Эйнштейном интерпретация была подтверждена
исследованиями американского физика Милликена, а в 1923 реальность фотонов
стала очевидной с открытием эффекта Комптона (рассеяние рентгеновских
лучей на электронах, слабо связанных с атомами). В чисто научном отношении
гипотеза световых квантов составила целую эпоху. Без нее не могли бы
появиться знаменитая модель атома Н.Бора (1913) и гениальная гипотеза
«волн материи» Луи де Бройля (начало 1920-х годов). За эту работу через
шестнадцать лет Энштейн был удостоен Нобелевской премии.
Идея квантов была применена Эйнштейном и к объяснению других явлений,
например, флуоресценции, фотоионизации, загадочных вариаций удельной
теплоемкости твердых тел, которые не могла описать классическая теория.
Наибольшую известность Эйнштейну все же принесла теория относительности,
изложенная им впервые в том же 1905 в статье «К электродинамике движущихся
тел». Эта теория соединяла в одно целое материю, пространство и время. Уже
в юности Эйнштейн пытался понять, что увидел бы наблюдатель, если бы
бросился со скоростью света вдогонку за световой волной. Теперь Эйнштейн
решительно отверг концепцию эфира, что позволило рассматривать принцип
равноправия всех инерциальных систем отсчета как универсальный, а не
только ограниченный рамками механики.
Эйнштейн выдвинул удивительный и на первый взгляд парадоксальный постулат,
что скорость света для всех наблюдателей, как бы они ни двигались,
одинакова. Этот постулат (при выполнении некоторых дополнительных условий)
приводит к полученным ранее Х. Лоренцем формулам для преобразований
координат и времени при переходе из одной инерциальной системы отсчета в
другую, движущуюся относительно первой. Но Лоренц рассматривал эти
преобразования как вспомогательные, или фиктивные, не имеющие
непосредственного отношения к реальному пространству и времени. Эйнштейн
понял реальность этих преобразований, в частности, реальность
относительности одновременности.
Таким образом, принцип относительности, установленный для механики еще
Галилеем, был распространен на электродинамику и другие области физики.
Это привело, в частности, к установлению важного универсального
соотношения между массой М, энергией Е и импульсом Р: E2= М2 c4 + P2 с2
(где с — скорость света), которое можно назвать одной из теоретических
предпосылок использования внутриядерной энергии.
Это открытие Энштейна привело к ломке многих основополагающих понятий
