© сайт "Знания-сила".
Читайте начало, часть 1

Научное наследие Эйнштейна

Признание

После публикаций "цикла 1905 года" к Эйнштейну пришло признание. Семилетняя работа в патентном бюро закончилось, и в 1909 году он был приглашён сначала в Цюрихский университет, а потом в Немецкий университет в Праге. В 1912 году Эйнштейн вернулся в Швейцарию и стал профессором Цюрихского Феде­рального техноло­гического института. В 1914 году ученый получил предложение из Германии. Он стал профессором Берлинского университета и одновременно возглавил Физический институт ка́йзера Вильгельма, работая в котором, он создал Общую теорию относительности, развил некоторые аспекты квантовой теории, теории гравитации и фотохимии. Общая теория относительности (ОТО) выходит далеко за рамки СТО, в которой движение рассматривалось как равномерное, а скорость была постоянной, т.е. она описывала инерциальные системы отсчета. ОТО распространяется и на неинерциальные системы отсчета. ОТО нередко называют современной теорией гравитационного поля, а также геометрией "пространства-времени". Уже специальная теория доказала, что пространство и время нельзя рассматривать раздельно, что нужно анализировать четырехмерный мир: пространство-время.

Альберт Эйнштейн
(1879-1955)

Эйнштейн приходит к парадоксальному выводу, что геометрия пространства всецело определяется распределением и движением тяготеющих масс, а в искривленном пространстве законы движения изменяются. На основании ОТО неинерциальность системы отсчета эквивалентна появлению некоего гравитационного поля. Таким образом, движение тел в неинерциальной системе отсчета должно подчиняться тем же законам, что и движение в инерциальной системе в присутствии гравитационных полей. Как остроумно заметил коллега Эйнштейна американский физик Дж. А. Уоллер, "пространство говорит материи, как ей двигаться, а материя говорит пространству, как ему искривляться".

ОТО и современная космология

На ОТО основана современная космология. Подавляющее большинство наблюдаемых ею фактов укладывается в теоретические изыскания Эйнштейна. Приведем несколько самых наглядных экспериментов.

Квант света, который движется в гравитационном поле, может приобретать или терять энергию в зависимости от разности гравитационных потенциалов. Это приводит к изменению частоты света. Данный эффект доказывается красным смещением линий в спектрах тяжелых звезд. Чтобы "покинуть" звезду, квант должен отдать часть энергии.

В сильном гравитационном поле, например, вблизи звезды, луч света искривляется. Ближайшая к Солнцу плане́та Меркурий медленно смещает свою орбиту в пространстве относительно других планет. Этот факт был обнаружен еще в 1845 году и не поддавался объяснению с точки зрения механики Ньютона. Вычисленное на основе ОТО смещение орбиты Меркурия полностью совпало с экспериментальными замерами.

Впоследствии Эйн­штейн полностью занялся теорией отно­сительности, предсказав уже в 1911 году на основе предварительных соображений отклонение света вблизи больших масс, таких, как Солнце. Такая гипотеза подтвердилась после полного солнечного затмения 29 мая 1919 года, через четыре года после публикации окончательного варианта общей теории относительности. О том, как происходило эксперимента́льное подтверждение теории относи­тельности, читайте в отдельном разделе сайта Знания-сила. В 1928 году Эйнштейн приступил к разработке единой теории поля, работе, к которой он шёл всю свою жизнь; и по сегодняшний день эта область знаний изучена только частично. Теория должна была объединить электромагнетизм и слабые взаимодействия.

Эйнштейн наиболее известен, конечно же, как автор теории относительности. Однако он внёс большой вклад в изучение бро́уновского движения, развил квантовую теорию, введя в неё понятие индуцированного излучения (оно легло в основу теории лазера), работал над созданием единой теории поля. Вместе с индийским ученым Шатьендранатом Бозе Эйнштейн создал статистику Бозе-Эйнштейна, описывающую поведение элементарных частиц бозонов.

Человеческая жизнь

Параллельно творческой, шла иная, человеческая жизнь великого физика. Он дважды был женат. Первой его женой была Милева Марич, однокурсница Альберта по Федеральному технологическому институту в Цюрихе. От этого брака родилось два сына. В 1919 году супруги развелись, но примечательно, что Эйнштейн отдал бывшей супруге всю денежную часть Нобелевской премии, полученной в 1922 году. Второй женой физика стала его кузина Эльза, вдова с двумя детьми. Они поженились в 1919 году. Эйнштейну суждено было пережить обеих своих жен. Эльза скончалась в 1936 году, а Милева - в 1948-м.

В шестилетнем возрасте Эйнштейн научился играть на скрипке и с тех пор не расставался с ней. История физики зарегистрировала, как Эйнштейн играл в паре с Максом Планком, великолепным пианистом, а также скрипичный концерт солиста Эйнштейна в 1934 году в Нью-Йорке. Этот концерт великий физик дал в пользу немецких ученых-эмигрантов.

Тридцатые годы стали самым драматичным периодом в жизни учёного. Когда Гитлер пришел к власти, Эйнштейн был за пределами Германии. Он так и не вернулся в Берлин. Новой родиной "гражданина мира" стали США.

Пацифист по убеждениям, он говорил, что "учёные в поисках истины не считаются с войнами". И тем не менее он не уставал бороться против человеческого безумия, правившего в Германии. В 1939 году он обратился к президенту Рузвельту с письмом, в котором сообщал, что в Берлине, по всей видимости, ведутся работы по созданию атомной бомбы. Эйнштейн опасался, что после открытия деления ядра Ганом и Штра́ссманом у Гитлера появится атомное оружие. Ученый советовал и США активизировать эти работы, в которых, однако, сам принимать участия не стал.

Запрещение ядерного оружия

После окончания войны, опасаясь за судьбу цивилизации, Эйнштейн выступил активным сторонником запрещения ядерного оружия, подписав воззвание Бертрана Рассела, одного из инициаторов Пагоушского движения за мир. В 1945 году он провозгласил необходимость мирового правительства как единственный способ избежать глобального самоуничтожения. Конечно, идея эта была утопичной. Но честной.

На рассвете 16 июля 1945 атомная структура мира наглядно проявила себя, когда знаменитое уравнение Эйнштейна Е=mc² громоподо́бно заявило о своём существовании. Это был день, когда в пустыне на юге штата Нью-Мексико взорвалась первая атомная бомба. Наблюдая подъем огненного шара в небо, директор проекта Дж. Роберт Оппенгеймер вспомнил строку из санскритской литературы: "И я стану Смертью, разрушителем миров". Позже в тот же день Эйнштейн был более общителен. Он сказал репортеру Раймонду Свингу, что мир ещё не готов вступить в атомную эпоху. Тем не менее - возможно, с целью предотвратить панику - он сравнил ядерную энергию и атомную мощь с солнечным светом, объясняя: "При разработке атомной или ядерной энергии наука не вызвала к действию некую сверхъ­ествествен­ную силу, а просто подражала образованию солнечных лучей. Ядерная энергия также естественна, как и та, с которой я плаваю на своей лодке по озеру Саранак" – чем он только что занимался. Эйнштейн даже продемонстри­ровал почти оптимистичное отношение к потенциальному эффекту атомной войны, сказав Свингу, что она, вероятно, уничтожит только две трети мира и оставит после себя достаточно выживших интеллектуалов и сохранившихся книг, чтобы восстановить цивилизацию. Он полагал, что секретом атомной бомбы нужно поделиться не с Организацией Объединенных Наций или с Советским Союзом, а с правительством, учрежденным тремя крупнейшими в мире военными державами – Соединенными Штатами, Советским Союзом и Великобританией. Эйнштейн заметил, что он больше боится будущих войн, чем возможной тирании мирового правительства. Безотносительно к данному решению он не ожидал, что Соединенные Штаты и Великобритания (ученые которой присоединились к американцам для разработки бомбы) смогут очень долго удерживать свой секрет в тайне.

Отрицая, будто бы именно он является "отцом высвобождения атомной энергии", Эйнштейн проинформировал Свинга, что просто высказался о теоретической возможности указанного процесса. "Он стал практически осуществимым благодаря случайному открытию цепной реакции, а она не являлась тем, что я был в состоянии предсказать, – сказал Эйнштейн. – Эту реакцию обнаружил Ган в Берлине, причем он сам неверно интерпретировал то, что открыл. Лизе Майтнер стала той, кто дал действительно правильную интерпретацию, а потом сбежала из Германии, чтобы передать данную информацию в руки Нильса Бора".
Его заключительный комментарий, сделанный в этот день, пока что оказался правильным, по крайней мере, в том, что касается главных мировых держав: "Эта вещь может как следует запугать человеческую расу, заставив её навести порядок в международных делах, чего она бы не сделала без давления, оказываемого страхом".

Мирное сосуществование, запрещение ядерного оружия, борьба против пропаганды войны – эти вопросы занимали Эйнштейна в последние годы его жизни не меньше, чем физика.

Умер Эйнштейн в Принстоне (США) 18 апреля 1955. Его прах был развеян друзьями в месте, которое должно навсегда остаться неизвестным.