Эйнштейн Альберт (1879-1955), Реферат.

Эйнштейн Альберт (1879-1955), Реферат.

Эйнштейн Альберт (1879-1955), родился 14 марта 1879, Ульм, Германия — 18

апреля 1955, Принстон, США),физик-теоретик, один из основателей

современной физики, иностранный член-корреспондент РАН (1922) и

иностранный почетный член АН СССР (1926). Родился в Германии, с 1893 жил в

Швейцарии, с 1914 в Германии, в 1933 эмигрировал в США. Создал частную

(1905) и общую (1907-16) теории относительности. Автор основополагающих

трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона (1905), установил

законы фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), предсказал

(1917) индуцированное излучение. Развил статистическую теорию броуновского

движения, заложив основы теории флуктуаций, создал квантовую статистику

Бозе — Эйнштейна. С 1933 работал над проблемами космологии и единой теории

поля. В 30-е гг. выступал против фашизма, войны, в 40-е — против

применения ядерного оружия. В 1940 подписал письмо президенту США, об

опасности создания ядерного оружия в Германии, которое стимулировало

американские ядерные исследования (В ответ Америка стала проводить эти

разработки у себя). Один из инициаторов создания государства Израиль.

Нобелевская премия (1921, за труды по теоретической физике, особенно за

открытие законов фотоэффекта).

* * *

Альберт Эйнштейн родился в старинном немецком городе Ульме, вырос в

свободомыслящей мелкобуржуазной семье, чьи предки из поколения в поколение

жили в Швабии (юго-западная часть Германии). По происхождению они были

евреями, но религия их волновала не больше, чем проблема марсианских

каналов. Богатой эту семью никак не назовёшь, как, впрочем, и бедной -- но

через год семья переселилась в Мюнхен, где отец Альберта, Герман Эйнштейн,

и дядя Якоб организовали небольшую компанию «Электротехническая фабрика Я.

Эйнштейна и К°». Вначале дела компании, занимавшейся усовершенствованием

приборов дугового освещения, электроизмерительной аппаратурой и

генераторами постоянного тока, шли довольно успешно. Но в 90-х гг. 19 в.,

в связи с расширением строительства крупных электроцентралей и линий

дальних электропередач, возник целый ряд мощных электротехнических фирм.

Надеясь спасти компанию, братья Эйнштейны в 1894 перебрались в Милан,

однако через два года, не выдержав конкуренции, компания прекратила свое

существование.

В детстве Эйнштейн большой гениальностью не отличался. Он казался

отсталым, поздно начал говорить.

Дядя Якоб уделял много времени маленькому племяннику. «Я помню, например,

что теорема Пифагора была мне показана моим дядей еще до того, как в мои

руки попала священная книжечка по геометрии», — так Эйнштейн в

воспоминаниях, относящихся к 1945, говорил об учебнике евклидовой

геометрии. Часто дядя задавал мальчику математические задачи, и тот

«испытывал подлинное счастье, когда справлялся с ними». В детстве Эйнштейн

не проявлял математических способностей, но это не значит, что он был

лишен их. Они в детстве они просто не проявились. Годиков этак с десяти он

стал уже развиваться, и делал это быстро. Впрочем, в любой бочке мёда есть

своя банка с динамитом: это развитие было развитием характера.

Родители его, которые вполне могли быть и католиками, если бы они вообще

были верующими, отдали сына в католическую начальную школу (он отнесся к

ней равнодушно) -- а десяти лет в мюнхенскую классическую гимназию

Луитпольда, известную как прогрессивное и весьма либеральное учебное

заведение. Ее он возненавидел по тем же причинам, по которым ненавидел и в

семьдесят лет: гимназия была пропитана милитаристским духом, а ему раз и

навсегда, на всю жизнь, стал ненавистен немецкий милитаризм. Дети

маршировали, учителя рявкали - это была не школа, а казарма. Уже в десять

лет он отвергал всякую муштру. Он приходил в ужас от принуждения в любом

виде или в любой форме - физической, эмоциональной или умственной.

И в школе, и в гимназии Альберт приобрел не лучшую репутацию. Чтение

научно-популярных книг породило у юного Эйнштейна, по его собственному

выражению, «прямо-таки фантастическое свободомыслие». В своих

воспоминаниях М. Борн писал: «Уже в ранние годы Эйнштейн показал

неукротимую волю к независимости. Он ненавидел игру в солдаты, потому что

это означало насилие». Позже Эйнштейн говорил, что людям, которым

доставляет удовольствие маршировать под звуки марша, головной мозг

достался зря, они вполне могли бы довольствоваться одним спинным.

В десять лет он, казалось, с такой же уверенностью полагался на свой

разум, как и в семьдесят. В детстве он немного поувлекался ещё религией,

но быстро забыл её, и в двенадцать лет он исповедовал нечто вроде

космической религии неверующего, которая и сохранилась у него на всю

жизнь. Впрочем, это отнюдь не мешало ему часто произносить слово «Бог»,

чем исправно вводил окружающих в заблуждение. Ребенком он действительно

пережил глубокое религиозное чувство, но когда потом говорил о Боге, то

имел в виду совсем другое: \"Я верю в бога Спинозы, который раскрывается в

гармонии всего сущего, а не в того бога, который управляет судьбами и

поступками людей\", - говорил он уже в зрелом возрасте.

В ранней юности он сам пришел к этому умозаключению, когда был еще

скромным учеником мюнхенской гимназии. С такой же самостоятельностью он

решил, чем он будет заниматься. У него были хорошие - но не больше того -

успехи в физике и математике. Он не выносил большинства школьных предметов

и вовсе не хотел преуспевать в них. Этим он здорово отличался от всех

будущих гениев тогдашнего его возраста. Для Эйнштейна соревнование ничего

не значило, оно не соблазняло его. Только написание английских эссе

доставляло ему радость.

У отца Албьберта в Мюнхене дела шли плохо, и он переехал в Милан, где

стало еще хуже. Сына же, которому тогда было пятнадцать лет, родители

оставили в Мюнхене, чтобы он окончил гимназию. Эта разлука на мальчика

толком не повлияла, но, уже тогда отличаясь независимостью, юный Эйнштейн

в эти шесть меяцов принял решение.

Приехав в Милан, он объявил свое решение родственникам, которые,

по-видимому, одобрили его. Во-первых, он решил бросить мюнхенскую

гимназию, которую ненавидел, и не сдавать выпускных экзаменов, которые

презирал. Во-вторых, порвать с еврейской общиной, в которой он формально

ещё состоял. И в-третьих, самое жуткое, отказаться от немецкого

подданства. Он предпочитал не иметь обязательств, которые были ему

навязаны.

В октябре 1895 шестнадцатилетний Эйнштейн пешком отправился из Милана в

Цюрих, чтобы поступить в Федеральную высшую техническую школу — знаменитый

Политехникум, для поступления в который не требовалось свидетельства об

окончании средней школы. Поступить он туда хотел, чтобы стать

инженером-электриком, что выглядит несколько странно в свете легенды о его

непрактичности. Легенды, не более.

Уверенность его в себе была безграничной. Блестяще сдав вступительные

экзамены по математике, физике и химии, он, однако, благополучно

провалился по другим предметам. Ректор Политехникума, оценив незаурядные

математические способности Эйнштейна, направил его для подготовки в

кантональную школу в Аарау (в 20 милях к западу от Цюриха), которая в то

время считалась одной из лучших в Щвейцарии. Хотя отец Эйнштейна не мог

найти денег, лучшие члены семьи Эйнштейнов, разбросанные по всей Европе,

решили, что получить образование в Цюрихе действительно идея неплохая, и

согласились наскрести деньги на обучение молодого Эйнштейна. И уж

неудивительно, что он сдал вступительные экзамены по тем предметам,

которые изучал, и провалился по остальным.

Итак, молодой Эйнштейн, уже достигший такой степени зрелости, какую не

встретишь у многих людей почтенного возраста, вынужден был провести один

год в швейцарской кантональной школе. Год, проведенный в этой школе,

которой руководил серьезный ученый и прекрасный педагог А. Таухшмид,

оказался и очень полезным, и — по контрасту с казарменной обстановкой в

Пруссии — приятным.

Затем он перебирается в Цюрих и поступает на педагогический факультет

Политехникума, дабы теперь стать учителем физики. Естественно, он тут же

сталкивается с тем же Zwang (Zwang нем. - насилие), с которым мириться

вдохновения не наблюдается отроду. Не то, чтобы ему не нравилась

Швейцария, которую он считал цивилизованной и демократической страной.

Нет, на этот раз Zwang - это экзамены. Они так подавляют и сковывают его

ум, что в течение целого года по окончании института Эйнштейн не хочет

заниматься научными проблемами.

В Швейцарии нет единой системы народного образования, и каждый кантон

имеет свое школьное законодательство и управление; общим для всех кантонов

является обязательное обучение детей от 6—7 до 15—16 лет; начальная школа

бывает 7—9-летняя и состоит из двух ступеней. Впрочем, в институте ему

очень повезло. Он учился у Минковского, выдающегося ученого, который после

опубликования первых эйнштейновских работ признал, что ученик намного

превзошел его (хотя учился Эйнштейн с ленцой). Цюрихский Политехникум был

хорошим учебным заведением, и общий уровень преподавания был там

достаточно высоким. У Эйнштейна появились друзья, которые восторгались им,

как высшим существом.

Выпускные экзамены в Аарау Эйнштейн сдал вполне успешно (кроме экзамена по

французскому языку), что дало ему право на зачисление в Политехникум в

Цюрихе. Кафедру физики там возглавлял профессор В. Г. Вебер, прекрасный

лектор и талантливый экспериментатор, занимавшийся в основном вопросами

электротехники. Поначалу он очень хорошо принял Эйнштейна, но в дальнейшем

отношения между ними осложнились. В какой-то мере это объяснялось чисто

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

(абсолютность пространства и времени), установлению новых

пространственно-временных представлений (относительность длины, времени,

одновременности событий). Минковский, создавший математическую основу

теории относительности, высказал мысль, что пространство и время должны

рассматриваться как единое целое (обобщение евклидова пространства, в

котором роль четвертого измерения играет время). Разным эквивалентным

системам отсчета соответствуют разные «срезы» пространства-времени.

Исходя из специальной теории относительности, Эйнштейн в том же 1905

открыл закон взаимосвязи массы и энергии. Его математическим выражением

является знаменитая формула E = mc2. Из нее следует, что любой перенос

энергии связан с переносом массы. Эта формула трактуется также как

выражение, описывающее «превращение» массы в энергию. Именно на этом

представлении основано объяснение т.н. «дефекта массы». В механических,

тепловых и электрических процессах он слишком мал и потому остается

незамеченным. На микроуровне он проявляется в том, что сумма масс

составных частей атомного ядра может оказаться больше массы ядра в целом.

Недостаток массы превращается в энергию связи, необходимую для удержания

составных частей. Атомная энергия есть не что иное, как превратившаяся в

энергию масса. Принцип эквивалентности массы и энергии позволил упростить

законы сохранения. Оба закона, сохранения массы и сохранения энергии, до

этого существовавшие раздельно, превратились в один общий закон: для

замкнутой материальной системы сумма массы и энергии остается неизменной

при любых процессах. Закон Эйнштейна лежит в основе всей ядерной физики.

Между тем семейная жизнь у него не ладилась. Никто не может сказать, как

глубоко это повлияло на него. К тому времени, когда он переехал в Прагу,

семейный разлад все более углублялся. Вообще его пребывание в Праге было

не из самых приятных.

В 1907 Эйнштейн распространил идеи квантовой теории на физические

процессы, не связанные с излучением. Рассмотрев тепловые колебания атомов

в твердом теле и используя идеи квантовой теории, он объяснил уменьшение

теплоемкости твердых тел при понижении температуры, разработав первую

квантовую теорию теплоемкости. Эта работа помогла В.Нернсту сформулировать

третье начало термодинамики.

Итак, в 1905 Эйнштейну было 26 лет, но его имя уже приобрело широкую

известность. В 1909 приглашенный в Пражский университет на должность

профессора, Эйнштейн становится чиновником империи Габсбургов. При

назначении на должность требовалось, чтобы он объявил о своей религиозной

принадлежности. Эйнштейн давно и окончательно порвал с еврейской общиной,

но в Австрии был силен антисемитизм, и это было достаточным основанием для

него, чтобы заявить о своем происхождении.

Эйнштейн не падал духом, и по-прежнему громко звучал его смех. До нас

дошли трогательные рассказы о его игре на скрипке в одном из литературных

салонов Праги, где велись споры о Kанте, Гегеле и Фихте и исполнялась

камерная музыка. Там часто бывал не известный еще в те времена Франц

Кафка, но вряд ли они когда-нибудь говорили друг с другом. Между ними было

мало общего.

Приглашённый в Прагу на, он преподавал только три здесь семестра, затем

последовало почетное приглашение на кафедру теоретической физики Немецкого

университета в Праге, где долгие годы работал Э.Мах. Через два года он уже

профессор Немецкого университета в Праге. Пражский период отмечен новыми

научными достижениями ученого. Исходя из своего принципа относительности,

он в 1911 в статье О влиянии силы тяжести на распространение света (ber

den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes) заложил

основы релятивистской теории тяготения, высказав мысль, что световые лучи,

испускаемые звездами и проходящие вблизи Солнца, должны изгибаться у его

поверхности. Таким образом, предполагалось, что свет обладает инерцией и в

поле тяготения Солнца должен испытывать сильное гравитационное

воздействие. Эйнштейн предложил проверить это теоретическое соображение с

помощью астрономических наблюдений и измерений во время ближайшего

солнечного затмения. Провести такую проверку удалось только в 1919. Это

сделала английская экспедиция под руководством астрофизика Эддингтона.

Полученные ею результаты полностью подтвердили выводы Эйнштейна.

Летом 1912 Эйнштейн возвратился в Цюрих, где в Высшей технической школе

была создана кафедра математической физики. Здесь он занялся разработкой

математического аппарата, необходимого для дальнейшего развития теории

относительности. В этом ему помогал его соученик Марсель Гросман. Плодом

их совместных усилий стал труд Проект обобщенной теории относительности и

теории тяготения (Entwurf einer verallgemeinerten Relativitatstheorie und

Theorie der Gravitation, 1913). Эта работа стала второй, после пражской,

вехой на пути к общей теории относительности и учению о гравитации,

которые были в основном закончены в Берлине в 1915.

Но уже в 1914 принял приглашение переехать на работу в Берлин в качестве

профессора Берлинского университета и одновременно директора Института

физики. Сюда Эйнштейн прибыл в апреле 1914, будучи уже членом Академии

наук (1913), и приступил к работе в созданном Гумбольдтом университете -

крупнейшем высшем учебном заведении Германии. Здесь он провел 19 лет -

читал лекции, вел семинары, регулярно участвовал в работе коллоквиума,

который во время учебного года раз в неделю проводился в Физическом

институте.

В 1915 Эйнштейн завершил создание общей теории относительности. Если

построенная в 1905 специальная теория относительности, справедливая для

всех физических явлений, за исключением тяготения, рассматривает системы,

движущиеся по отношению друг к другу прямолинейно и равномерно, то общая

имеет дело с произвольно движущимися системами. Ее уравнения справедливы

независимо от характера движения системы отсчета, а также для ускоренного

и вращательного движений. По своему содержанию, однако, она являтся в

основном учением о тяготении. Она примыкает к гауссовой теории кривизны

поверхностей и имеет целью геометризацию гравитационного поля и

действующих в нем сил. Эйнштейн утверждал, что пространство отнюдь не

однородно и что его геометрическая структура зависит от распределения

масс, от вещества и поля. Сущность тяготения объяснялась изменением

геометрических свойств, искривлением четырехмерного пространства-времени

вокруг тел, которые образуют поле. По аналогии с искривленными

поверхностями в неевклидовой геометрии используется представление об

«искривленном пространстве». Здесь нет прямых линий, как в «плоском»

пространстве Евклида; есть лишь «наиболее прямые» линии - геодезические,

представляющие собой кратчайшее расстояние между точками. Кривизной

пространства определяется геометрическая форма траекторий тел, движущихся

в поле тяготения. Орбиты планет определяются искривлением пространства,

задаваемым массой Солнца, и характеризуют это искривление. Закон тяготения

становится частным случаем закона инерции.

Для проверки общей теории относительности, которая основывалась на очень

небольшом числе эмпирических фактов и представляла собой продукт чисто

умозрительных рассуждений, Эйнштейн указал на три возможных эффекта.

Первый состоит в дополнительном вращении или смещении перигелия Меркурия.

Речь идет о давно известном явлении, в свое время открытом французским

астрономом Леверье. Оно заключается в том, что ближайшая к Солнцу точка

эллиптической орбиты Меркурия смещается за 1 тысячу лет на 43 дуговые

секунды. Эта цифра превышает значение, следующее из ньютоновского закона

тяготения. Теория Эйнштейна объясняет его как прямое следствие изменения

структуры пространства, вызванное Солнцем. Второй эффект состоит в

искривлении световых лучей в поле тяготения Солнца. Третий эффект -

релятивистское «красное смещение». Оно заключается в том, что спектральные

линии света, испускаемого очень плотными звездами, смещены в «красную»

сторону, т.е. в сторону больших длин волн, по сравнению с их положением в

спектрах тех же молекул, находящихся в земных условиях. Смещение

объясняется тем, что сильное гравитационное воздействие уменьшает частоту

колебаний световых лучей. Красное смещение было проверено на спутнике

Сириуса - звезды с очень большой плотностью, а затем и на других звездах -

белых карликах. Впоследствии оно было обнаружено и в поле земного

тяготения при измерениях частоты g -квантов с помощью эффекта Мёссбауэра.

Германское подданство Эйнштейна было восстановлено.

В атмосфере милитаристского угара ему удалось обрести покой и в личной

жизни, и в творчестве. Во всяком случае, он был счастлив, переехав в

Берлин, где он встретился со своим дядей и его дочерью Эльзой, которая

недавно развелась после неудачного замужества. Быть может, он полюбил ее,

но нам трудно судить об этом. Мы знаем лишь, что после развода с Милевой

Марич он женился на Эльзе. Нетребовательная, жизнерадостная, умеющая

распознавать людей, она всю жизнь ограждала его от житейских

неприятностей. В отличие от первой жены, которая изучала математику, Эльза

ничего не понимала в работах Эйнштейна. Это был один из тех браков, какие

нередко бывают у великих ученых: он давал Эйнштейну свободу и оставлял

наедине с самим собой. До встречи с Эльзой у него был период спада в

научной работе. Почти сразу после женитьбы он стал работать с особой

энергией и достиг небывалого творческого подъема.

В результате совместных усилий Эйнштейна и его бывшего студенческого

товарища М. Гроссмана в 1912 появилась статья «Набросок обобщенной теории

относительности», а окончательная формулировка теории датируется 1915.

Опубликована она была в 1916 году, и, как только с ней познакомились в

Англии (куда она дошла, преодолев рогатки, воздвигнутые войной), наши

ученые пришли к заключению, что она почти безоговорочно верна. \"Это

величайшее открытие в науке со времен Ньютона\", - заявили они. Да, эта

теория, по мнению многих ученых, явилась самым значительным и самым

красивым теоретическим построением за всю историю физики. Опираясь на всем

известный факт, что «тяжелая» и «инертная» массы равны, удалось найти

принципиально новый подход к решению проблемы, поставленной еще И.

Ньютоном: каков механизм передачи гравитационного взаимодействия между

телами и что является переносчиком этого взаимодействия.

Ответ, предложенный Эйнштейном, был ошеломляюще неожиданным: в роли такого

посредника выступала сама «геометрия» пространства — времени. Любое

массивное тело, по Эйнштейну, вызывает вокруг себя «искривление»

пространства, то есть делает его геометрические свойства иными, чем в

геометрии Евклида, и любое другое тело, движущееся в таком «искривленном»

пространстве, испытывает воздействие первого тела.

Всего через год после опубликования работы по общей теории относительности

Эйнштейн представил еще одну работу, имеющую революционное значение.

Поскольку не существует пространства и времени без материи, т.е. без

вещества и поля, отсюда с необходимостью следует, что Вселенная должна

быть пространственно конечной (идея замкнутой Вселенной). Эта гипотеза

находилась в резком противоречии со всеми привычными представлениями и

привела к появлению целого ряда релятивистских моделей мира. И хотя

статическая модель Эйнштейна оказалась в дальнейшем несостоятельной,

основная ее идея - замкнутости - сохранила силу. Одним из первых, кто

творчески продолжил космологические идеи Эйнштейна, был советский

математик А.Фридман. Исходя из эйнштейновских уравнений, он в 1922 пришел

к динамической модели - к гипотезе замкнутого мирового пространства,

радиус кривизны которого возрастает во времени (идея расширяющейся

Вселенной).

На основании общей теории относительности Эйнштейном было сделано, в

частности, предсказание, которое могло быть сразу же проверено

астрономами. В своей статье он просил их произвести эту проверку.

Английские астрономы решили это сделать. В марте 1917 года они объявили,

что 29 мая 1919 года, когда произойдет полное солнечное затмение, должна

быть произведена решающая проверка общей теории относительности.

Теория эта позволила также сформулировать принципиально новые модели,

относящиеся ко всей Вселенной, в том числе и модели нестационарной

(расширяющейся) Вселенной.

Все это дела давно минувших дней. Проверка, конечно, дала требуемое

подтверждение.

Как только была опубликована общая теория относительности (а слава пришла

к Эйнштейну еще до ее подтверждения), он занял в общественной жизни такое

положение, какое вряд ли займет в будущем другой ученый. Никто,

собственно, не знает, почему, но он вошел в общественное сознание всего

мира, став живым символом науки и властителем дум двадцатого века.

Казалось, что люди снова хотят возвеличить человеческий разум и изгладить

из памяти ужасы войны. Благоговея перед Эйнштейном, они, в сущности, не

понимали значения того, перед чем они благоговели. Но как бы то ни было,

они верили, что перед ними существо высшего порядка.

В 1916-1917 вышли работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории

излучения. В них он рассмотрел вероятности переходов между стационарными

состояниями атома (теория Н.Бора) и выдвинул идею индуцированного

излучения. Эта концепция стала теоретической основой современной лазерной

техники.

Середина 1920-х годов ознаменовалась в физике созданием квантовой

механики. Несмотря на то что идеи Эйнштейна во многом способствовали ее

становлению, вскоре обнаружились значительные расхождения между ним и

ведущими представителями квантовой механики. Эйнштейн не мог примириться с

тем, что закономерности микромира носят лишь вероятностный характер

(известен его упрек, адресованный Борну, в том, что тот верит «в Бога,

играющего в кости»). Эйнштейн не считал статистическую квантовую механику

принципиально новым учением, а рассматривал ее как временное средство, к

которому приходится прибегать, пока не удается получить полное описание

реальности. На Сольвеевских конгрессах 1927 и 1930 разгорелись жаркие,

полные драматизма дискуссии между Эйнштейном и Бором по поводу

интерпретации квантовой механики. Эйнштейн не смог убедить ни Бора, ни

более молодых физиков - Гейзенберга и Паули. С тех пор он следил за

работами «копенгагенской школы» с чувством глубокого недоверия.

Статистические методы квантовой механики казались ему «невыносимыми» с

теоретико-познавательной и неудовлетворительными с эстетической точки

зрения. Начиная со второй половины 1920-х годов Эйнштейн уделял много

времени и сил разработке единой теории поля. Такая теория должна была

объединить электромагнитное и гравитационное поля на общей математической

основе. Однако те несколько работ, которые он опубликовал по этому

вопросу, не удовлетворили его самого.

Между тем политическая ситуация в Германии становилась все более

напряженной. К началу 1920 относятся первые организованные выходки против

ученого. В феврале реакционно настроенные студенты вынудили Эйнштейна

прервать лекцию в Берлинском университете и покинуть аудиторию. Вскоре

началась планомерная кампания против создателя теории относительности. Ею

руководила группа антисемитов, которая выступала под вывеской «Рабочее

объединение немецких естествоиспытателей для сохранения чистой науки»;

одним из ее основателей был гейдельбергский физик Ф.Ленард. В августе 1920

«Рабочее объединение» организовало в зале Берлинской филармонии

демонстрацию против теории относительности. Вскоре в одной из газет

появился призыв к убийству ученого, а спустя несколько дней в немецкой

прессе были напечатаны сообщения, что Эйнштейн, оскорбленный травлей,

намеревается покинуть Германию. Ученому была предложена кафедра в Лейдене,

но он отказался, решив, что отъезд был бы предательством по отношению к

тем немецким коллегам, которые его самоотверженно защищали, прежде всего к

Лауэ, Нернсту и Рубенсу. Однако Эйнштейн выразил готовность принять звание

экстраординарного почетного профессора в нидерландском Королевском

университете, и голландская «выездная» профессура оставалась за ним вплоть

до 1933.

Эйнштейн всегда более трезво, чем большинство его коллег, оценивал

политическую обстановку в Германии. Он видел, как под поверхностью

Веймарской республики бродят темные силы. Как только Гитлер пришел к

власти, Эйнштейн гораздо быстрее многих политических деятелей понял, что

ожидает мир в будущем. Значит, следовало расстаться с надеждами на

международный пацифизм. Эйнштейну было ясно, что нацистская империя должна

быть уничтожена, и он открыто выступал против Гитлера.

Его не было в Германии, когда Гитлер стал канцлером. Эйнштейн был смелым

человеком, но он понимал, что если он вернется в Германию, то фашисты

убьют его. Большую часть 1933 года он прожил в маленьком фламандском

приморском городке Ден-Хаан (Кок-сюр-Мер). Там он основал своего рода

интеллектуальный двор для беженцев. Ден-Хаан стал временной столицей

германоязычного научного мира. (Между прочим, это самое милое местечко на

побережье Фландрии, где был приятный обычай называть улицы в честь великих

людей. У них были улицы Шекспира, Данте, Рембрандта и так далее. Но они не

назвали ни одну улицу именем своего наиболее выдающегося жителя.)

Потому предложение переехать в Берлин Эйнштейн принял не без колебаний. Но

возможность общения с крупнейшими немецкими учеными, в числе которых был и

Планк, привлекала его. Антисемитская травля в Берлине оказала существенное

влияние на отношение Эйнштейна к сионизму. «Пока я жил в Швейцарии, я

никогда не сознавал своего еврейства, и в этой стране не было ничего, что

влияло бы на мои еврейские чувства и оживляло бы их. Но все изменилось,

как только я переехал в Берлин. Там я увидел бедствия многих молодых

евреев. Я видел, как их антисемитское окружение делало невозможным для них

добиться систематического образования... Тогда я понял, что лишь

совместное дело, которое будет дорого всем евреям в мире, может привести к

возрождению народа». Таким делом ученый полагал создание независимого

еврейского государства. Вначале он счел необходимым поддержать усилия по

созданию Еврейского университета в Иерусалиме, что побудило его

предпринять совместную поездку по США с главой сионистского движения,

химиком Х.Вейцманом. Поездка должна была содействовать пропаганде

сионистской идеи и сбору средств для университета. В США Эйнштейн прочел

ряд научных докладов, в том числе в Принстонском университете.

В марте 1922 Эйнштейн отправился с лекциями в Париж, а осенью снова

предпринял большую зарубежную поездку - в Китай и Японию. На обратном пути

он впервые посетил Палестину. В Иерусалимском университете Эйнштейн

рассказывал о своих исследованиях по теории относительности, беседовал с

первыми еврейскими переселенцами. После 1925 Эйнштейн не предпринимал

дальних путешествий и жил в Берлине, совершая лишь поездки в Лейден для

чтения лекций, а летом в Швейцарию, на побережье Северного или Балтийского

моря.Так, начиная с 1930 Эйнштейн проводил зимние месяцы в Калифорнии. В

Пасаденском технологическом институте ученый читал лекции, в которых

рассказывал о результатах своих исследований. В начале 1933 Эйнштейн

находился в Пасадене, и после прихода Гитлера к власти никогда более не

ступал на немецкую землю. В марте 1933 он заявил о своем выходе из

Прусской Академии наук и отказался от прусского гражданства.

Весной 1929 по случаю пятидесятилетия ученого магистрат Берлина подарил

ему участок лесистой местности на берегу Темплинского озера. В просторном,

удобном доме Эйнштейн проводил много времени. Отсюда он уплывал на

парусном ялике, часами курсируя по озерам.

Политическая и нравственная атмосфера в Германии делалась все тягостнее,

антисемитизм поднимал голову, и когда власть захватили фашисты, Эйнштейн в

1933 навсегда покинул Германию. Впоследствии в знак протеста против

фашизма он снова отказался от германского подданства и вышел из состава

Прусской и Баварской Академий наук. В берлинский период, кроме общей

теории относительности, Эйнштейном была разработана статистика частиц

целого спина, введено понятие вынужденного излучения, играющего важную

роль в лазерной физике, предсказано (совместно с де Гаазом) явление

возникновения вращательного импульса тел при их намагничивании и др.

Однако, будучи одним из создателей квантовой теории, Эйнштейн не принял

вероятностной интерпретации квантовой механики, полагая, что

фундаментальная физическая теория не

может быть статистической по своему характеру. Он нередко повторял, что

«Бог не играет в кости» со Вселенной.

С октября 1933 Эйнштейн приступил к работе в Принстонском университете, а

вскоре получил американское гражданство, одновременно оставаясь

гражданином Швейцарии. Ученый продолжал свои работы по теории

относительности; большое внимание уделял попыткам создания единой теории

поля.

Находясь в США, ученый старался любыми доступными ему средствами оказывать

моральную и материальную поддержку немецким антифашистам. Его очень

беспокоило развитие политической ситуации в Германии. Эйнштейн опасался,

что после открытия деления ядра Ганом и Штрассманом у Гитлера появится

атомное оружие. Тревожась за судьбу мира, Эйнштейн направил президенту США

Ф.Рузвельту свое знаменитое письмо, которое побудило последнего приступить

к работам по созданию атомного оружия. После окончания Второй мировой

войны Эйнштейн включился в борьбу за всеобщее разоружение. На

торжественном заседании сессии ООН в Нью-Йорке в 1947 он заявил об

ответственности ученых за судьбы мира, а в 1948 выступил с обращением, в

котором призывал к запрещению оружия массового поражения. Мирное

сосуществование, запрещение ядерного оружия, борьба против пропаганды

войны - эти вопросы занимали Эйнштейна в последние годы его жизни не

меньше, чем физика.

Переехав в США, Эйнштейн занял должность профессора физики в новом

институте фундаментальных исследований в Принстоне (штат Нью-Джерси). Он

продолжал заниматься вопросами космологии, а также усиленно искал пути

построения единой теории поля, которая бы объединила гравитацию,

электромагнетизм (а возможно, и остальное). И хотя реализовать эту

программу ему не удалось, это не поколебало репутации Эйнштейна как одного

из величайших естествоиспытателей всех времен.

В Принстоне Эйнштейн стал местной достопримечательностью. Его знали как

физика с мировым именем, но для всех он был скромным, приветливым и

несколько эксцентричным человеком, с которым можно было столкнуться прямо

на улице. В часы досуга он любил музицировать. Начав учиться игре на

скрипке в шесть лет, Эйнштейн продолжал играть всю жизнь, иногда в

ансамбле с другими физиками. Ему нравился парусный спорт, который, как он

полагал, необыкновенно способствует размышлениям над физическими

проблемами.

Среди многочисленных почестей, оказанных Эйнштейну, было предложение стать

президентом Израиля, последовавшее в 1952, которое он не принял.

Будучи последовательным сторонником сионизма, Эйнштейн приложил немало

усилий к созданию Еврейского университета в Иерусалиме в 1925.

В умах многих людей имя Эйнштейна связано с атомной проблемой.

Действительно, понимая, какой трагедией для человечества могло бы

оказаться создание в фашистской Германии атомной бомбы, он в 1939 направил

президенту США письмо, послужившее толчком для работ в этом направлении в

Америке. Но уже в конце войны его отчаянные попытки удержать политиков и

генералов от преступных и безумных действий оказались тщетными. Это было

самой большой трагедией его жизни.

Последние годы жизни Эйнштейн постоянно болел. Его мучила болезнь

кишечника, печени и под конец тяжелое заболевание аорты. Он был лишен

житейских удобств, часто страдал от острой боли, но оставался приветливым

и спокойным, не обращая внимания на свою болезнь и приближение смерти. И

продолжал работать. Смерть он встретил спокойно. \"Свою задачу на земле я

выполнил\", - сказал он безо всякого сожаления.

В то воскресенье ночью на столике у его кровати лежала рукопись. В ней

были новые уравнения, приводящие к единой теории поля, которую он никак не

мог завершить. Он надеялся, что завтра боли утихнут и он сможет поработать

над рукописью. Но на рассвете произошло прободение стенки аорты, и он

умер.

Эйнштейн скончался 18 апреля 1955 в Принстоне (США) от аневризмы аорты.

Его прах был развеян друзьями в месте, которое должно навсегда остаться

неизвестным.