VIVOS VOCO: В.Я. Френкель, Б.Е. Явелов, "ЭЙНШТЕЙН: ИЗОБРЕТЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТ"

Начнем ab ovo.

А. С. Пушкин

Альберт Эйнштейн родился в 1879 г. в Ульме в довольно состоятельной семье. В 1880 г. семья переехала в Мюнхен, где ее глава, Герман Эйнштейн, вместе с братом Якобом через пять лет основал “Электротехническую фабрику Я. Эйнштейна и К°” *. Отец будущего великого физика стал как бы коммерческим директором Компании, а его дядя взял на себя техническое руководство. Якоб Эйнштейн, закончивший Штутгартский политехникум, был способным конструктором-изобретателем и, помимо технической эрудиции, обладал также и познаниями в точных науках. В период между 1886 и 1893 гг. он получил (на имя Компании) по меньшей мере, шесть патентов на изобретения, касавшиеся усовершенствований электродугового освещения и приборов для измерения электрической мощности и потребляемой электроэнергии. Об одном из таких приборов журнал “Elektrotechnische Zeitschrift” в 1891 г. писал: “Конструкция сама по себе весьма остроумна, функционирование полностью удовлетворительное... Прибор работает чрезвычайно точно в диапазоне от пяти до пятидесяти ампер” [1, с. 40].

* Сведения о предпринимательской деятельности братьев Эйнштейн в области электротехники в основном почерпнуто из вышедшей в 1985 г. книге канадского историка науки Л. Пайнсона [1] о молодом А. Эйнштейне.

В 1877 г. в Германии было введено новое патентное законодательство, в значительной степени усилившее интерес к изобретательству. Надежная охрана прав на интеллектуальную собственность открывала – в случае удачного изобретения – реальную возможность с лихвой окупить затраты, связанные с патентованием *. Широкую известность получило приобретение Э. Ратенау в 1883 г. за 350 тыс. марок эдисоновского патента на лампу накаливания с угольной нитью. Для производства этих ламп Ратенау основал “Немецкую эдисоновскую компанию”, которая в 1888 г. была преобразована во “Всеобщее общество электричества” (АЭГ - Allgemeine Elektrizitatsgesellschaft) - концерн, занявший одно из ведущих мест на международном электротехническом рынке.

* С другой стороны, на патентовании можно было и "прогореть". Действительно, в первый год патентования с патентовладельца взимали 30 марок, во второй - 50, а с каждым последующим годом плата возрастала еще на 50 марок. Срок действия патента ограничивался пятнадцатью годами, так что, если изобретение не получало использования, вся выплаченная сумма свыше 5000 марок оказывалась выброшенной на ветер.

Известно, что поначалу дела эйнштейновской Компании шли неплохо. В 1891 г. Эйнштейны приняли участие в грандиозной - по тем временам - Международной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне. Они выставили шесть моделей динамо-машин мощностью от 7 до 75 кВт (две машины тут же были куплены одной лондонской фирмой) и запатентованные ими дуговые лампы; от эйнштейновских генераторов постоянного тока питались 42 дуговые лампы и 500 ламп накаливания, освещавшие различные объекты выставки. Что называется “в работе” демонстрировались и эйнштейновские электроизмерительные приборы. К выставке был приурочен Международный электротехнический конгресс, в котором приняли участие ведущие электротехники многих стран. С докладом по теории электрического освещения выступил профессор цюрихского Политехникума Г.Ф. Вебер, среди студентов которого через пять лет оказался Альберт Эйнштейн. В опубликованных трудах наряду с докладами ученых содержатся также материалы о деятельности двух десятков фирм Германии, Австрии, США и других стран. Представлена и эйнштейновская Компания. В тексте, наверняка написанном Якобом Эйнштейном, помимо сугубо технических деталей, сообщалось, что Компания установила электрораспределительные сети в одном из районов Мюнхена и в двух небольших городках на севере Италии - Варесе и Сузе.

Но в это время электротехника уже вступала в качественно новую полосу развития - ширилось сооружение крупных электроцентралей, дальних линий электропередач, начиналась эра трехфазного переменного тока. Одной из главных фигур Франкфуртской выставки 1891 г. был выдающийся русский электротехник М.О. Доливо-Добровольский – в те годы главный инженер Компании АЭГ, работы которого сыграли решающую роль в становлении электротехники трехфазного тока. Для полупатриархальной и обладавшей весьма скромным капиталом Компании братьев Эйнштейнов конкурировать с богатыми и поставившими дело на широкую ногу фирмами оказалось не под силу. Кроме того, Эйнштейны ориентировались на уже отживавшие свой век системы постоянного тока. В 1894 г. их Компания прекратила свое существование, не выдержав конкуренции с набиравшей силы фирмой С. Шуккерта. Братья перебрались в Милан и совместно с одним итальянским инженером организовали предприятие, подобное мюнхенскому. Однако и в Италии дела пошли не лучше, и в 1896 г. его пришлось ликвидировать.

“И все же, – считает Пайнсон, – каков бы ни был размах этих начинаний (т.е. электротехнической деятельности Якоба и Германа Эйнштейнов, – Авт.), в каком бы состоянии ни находились дела, мы можем быть уверены, что все аспекты производства электроэнергии, ее передачи и использования служили постоянной темой разговоров в доме Эйнштейнов – как раз в то время, когда Альберт находился на стадии интеллектуального пробуждения”. Семьи братьев Эйнштейнов жили бок о бок, и Альберт “проводил много времени с дядей Якобом” [2, с. 21].

“Я помню, например, – вспоминал Эйнштейн в 1945 г., – что теорема Пифагора была мне показана моим дядей (Якобом. – Авт.) еще до того, как в мои руки попала священная книжечка по геометрии (учебник евклидовой геометрии. - Авт.) [3, с. 262].

А об алгебре дядя говорил так: “Алгебра - это веселая наука. Когда мы не можем обнаружить животное, за которым охотимся, мы временно называем его икс и продолжаем охоту, пока не засунем его в сумку” * [4, с. 29]. “Дядя Якоб любил ставить перед ним (маленьким Альбертом. - Авт.) математические задачи, справившись с которыми он испытывал подлинное счастье”, – вспоминала в 1924 г. сестра ученого [5, с. 37]. Но довольно скоро дядя и племянник поменялись ролями, и бывший наставник стал пользоваться помощью мальчика. В письме, присланном Эйнштейну в 1929 г., один из друзей его детства припомнил такой случай, который произошел, когда будущему ученому было лет пятнадцать. “Как-то раз твой дядя... рассказал мне, что столкнулся с большими трудностями, производя вычисления при конструировании какого-то прибора. Через несколько дней... он обратился ко мне: «Знаешь, у меня необыкновенный племянник! После того как я с помощником-инженером несколько дней ломал голову над этой задачей, этот юнец расправился с ней за пятнадцать минут. Ты еще услышишь о нем»” [2, с. 27].

* Среди книг, которые Эйнштейн взял с собой в Принстон, были три с подписью "Я. Эйнштейн": "Справочник по логарифмам и тригонометрии", учебник математического анализа, "Введение в исчисление бесконечно малых" [1, с. 5].

В октябре 1895 г. 16-летний Эйнштейн пешком пришел из Милана, где он, недоучившись, бросил гимназию, в Цюрих, чтобы поступить в знаменитый Федеральный политехникум. Его не приняли: он прекрасно выдержал испытания по математике, физике и химии, но с треском провалился на экзаменах по языкам, зоологии и ботанике. Познания молодого абитуриента произвели на шефа физической кафедры Политехникума Вебера столь сильное впечатление, что он сделал весьма необычное предложение: разрешил Эйнштейну, если тот останется в Цюрихе, без зачисления в студенты посещать свои лекции по физике. Но Эйнштейн последовал другому совету - рекомендации высоко оценившего способности юноши ректора Политехникума, профессора технической механики А. Герцога в течение года подучиться в кантональной школе г. Аарау (неподалеку от Цюриха). У этой школы были давние и крепкие связи с Политехникумом, куда ее выпускники имели право поступать без экзаменов.

Надо сказать, что в те времена это была, по-видимому, лучшая средняя школа Швейцарии. Превосходно было поставлено преподавание физики. Школьному “кабинету физики” могли позавидовать некоторые университетские лаборатории, особенно по части приборов и оборудования для экспериментов по электричеству. С 1889 г. и до начала первой мировой войны пост директора школы занимал преподаватель физики А. Тухшмид, который в 1880 г. окончил цюрихский Политехникум и затем в течение двух лет работал там ассистентом Вебера. Тухшмид был автором нескольких работ по экспериментальной физике. Одна из них - измерение теплопроводности кристаллов по методу Вебера (1884 г.) – упоминается в монументальном курсе физики О. Д. Хвольсона [6, с. 329]

“На своих увлекательных уроках Тухшмид стремился не к широте, а к глубине. <...> Один его бывший ученик вспоминал, что вводные уроки Тухшмида по электричеству были блестящим примером экспериментальной физики и по уровню приближались к университетским лекциям. Тухшмид всегда стремился к ясности, четкости и точности. Он опускал разделы физики, не подкрепленные строгим научным фундаментом или открывающие простор для умозрительных теоретических построений. Тухшмид никогда не вел легковесных бесед о физике, но не жалел времени на растолкование фундаментальных законов и явлений. Насколько об этом можно судить по собранной им коллекции физических приборов... основные интересы Тухшмида в Аарау принадлежали электротехнике, вступившей тогда в пору расцвета. В 1888 г. муниципалитет Аарау выбрал его членом Консультативной комиссии по электрификации. Частично в знак признания заслуг в деятельности этой комиссии Тухшмид в 1918 г. первым из учителей кантональной школы удостоился звания почетного гражданина Аарау” [1, с. 14]

В известной книге К. Зелига об учебе Эйнштейна в Аарау наряду с прочим говорится: “Заинтересовали Эйнштейна и практические занятия, которыми руководил физик Август Тухшмид. Ему обязан Альберт своими первыми познаниями в теоретической физике” [7, с. 21]. Вероятно, акцент Зелига на “теоретической физике” не вполне правомерен, и, скорее всего, более точен Пайнсон, настаивающий на том, что “от Тухшмида Эйнштейн перенял интерес к практическим применениям физических законов и склонность предпочитать энциклопедическим компиляциям поиски фундаментальных законов явлений” [1, с. 16].

В конце сентября 1896 г. он сдал в Аарау выпускные экзамены. На устных экзаменах в качестве представителя Политехникума присутствовал Герцог, оставшийся, вероятно, вполне довольным своим протеже. По алгебре, геометрии, начертательной геометрии, физике и истории Эйнштейн получил шестерки (наивысший балл), по немецкому, итальянскому, естествознанию и химии - пятерки, по географии, рисованию и техническому черчению - четверки. Только на экзамене по французскому он был на грани провала: его экзаменационное сочинение “Мои планы на будущее” едва избежало “неуда”.

На письменном экзамене по физике Эйнштейн на четырех страницах представил описание теоретических принципов и конструкции тангенс-буссоли и гальванометра типа д'Арсонваля - термины некогда чрезвычайно популярные у физиков, а теперь прочно забытые. Оба прибора служат для измерения тока. В первом величину тока определяют по углу отклонения магнитной стрелки от оси обтекаемой током катушки (установленной в плоскости магнитного меридиана), во втором - по углу поворота обтекаемой током многовитковой рамки, подвешенной на тонкой нити в зазоре между полюсами постоянного магнита.

Из эйнштейновского текста видно, что ученики Тухшмида были хорошо знакомы с приборами такого рода. Из простых качественных соображений Эйнштейн выводит формулу для угла отклонения f магнитной стрелки в тангенс-буссоли: tgf=kI/H, где k - константа прибора, I - измеряемый ток, а Н - величина, пропорциональная напряженности магнитного поля Земли. Затем он распространяет результат на гальванометр д'Арсонваля, замечая, что отличие здесь лишь в замене магнитной стрелки на рамку с током. В своем изложении будущий ученый особо подчеркивает, сколь широкие возможности открывают самые общие физические законы для конструирования измерительных приборов. Далее описываются некоторые технические детали. Так, рассмотрен вопрос о повышении чувствительности приборов с помощью маленького зеркальца, установленного на подвижной части, и оптической системы для наблюдения за магнитной стрелкой или рамкой.

Механику приборов Эйнштейн не затрагивает, равно как и вопросы погрешностей и способов обработки измерений, зато помещает едва ли необходимые, но тщательно вычерченные виды тангенс-буссоли в плане и боковой проекции. “Возможно, – не без юмора замечает Пайнсон, – он хотел как-то реабилитировать себя за не слишком удачный экзамен по техническому черчению” [1, с. 19].

Но как бы там ни было, в целом выпускные экзамены в Аарау Эйнштейн сдал очень хорошо, и 29 октября его имя уже фигурировало в списке студентов цюрихского Политехникума. Он поступил не на инженерное отделение, а на факультет VI-A, готовивший преподавателей физики и математики *, - возможно, под свежими впечатлениями неудач своего отца и дяди на инженерно-предпринимательском поприще.

* Всего на этот факультет в 1896 г. было зачислено 5 человек: А. Эйнштейн, Я. Эрат, М. Гроссман, Л. Коллорс и Милева Марич - будущая первая жена Эйнштейна.

Цюрихский Политехникум * - “Поли”, как его обычно называли студенты и преподаватели,– в те годы по праву считался одним из лучших вузов мира по уровню преподавания точных наук и технических дисциплин. Среди его питомцев и преподавателей можно назвать такие громкие имена, как Р. Клаузиус, Б. Кристоффель, В. Рентген, В. Нернст, Г. Минковский, П. Дебай, Г. Вейль, В. Паули, О. Пикар, В. фон Браун, А. Вернер, Р. Вильштеттер, Л. Ружичка (трое последних - лауреаты Нобелевской премии по химии). С 1875 г. кафедру физики Политехникума возглавлял профессор Г. Ф. Вебер ** (1843-1912). Это был высококвалифицированный физик-экспериментатор и незаурядный преподаватель. Он учился у таких крупных физиков, как Э. Аббе, Г. Видеман, перед переездом в Цюрих в течение трех лет был ассистентом Г. Гельмгольца в Берлинском университете. К наиболее значительным научным достижениям Вебера относятся открытие в 1875 г. сильного падения удельной теплоемкости твердых тел при понижении температуры (результат, впервые правильно объясненный Эйнштейном *** в 1906 г.) и пионерские экспериментальные исследования 1888 г. по получившей впоследствии критически важное значение проблеме распределения энергии в спектре излучения черного тела. Верного закона, установленного только в 1900 г., Веберу найти не удалось, но в предложенной им формуле уже появился экспоненциальный множитель **** предвестник грядущей квантовой эры. Работа Вебера по излучению была единственным экспериментальным исследованием, на которое сослался В. Вин при выводе своего знаменитого закона смещения [8, с. 44].

* Официальное название Eidgenossische Technische Hochschule (общепринятая аббревиатура ETH) - федеральная высшая техническая школа.
** Может быть, небезынтересно, что один из трех сыновей Г.Ф. Вебера, Э.К. Вебер в начале нынешнего столетия заведовал сейсмической станцией в Закавказье.
*** Эйнштейновские конспекты лекций Вебера сохранились, но в них нет никаких указаний на то, что Вебер рассказывал студентам о своих работах по теплоемкости.
**** Одновременно и независмо формула с экспоненциальным членом была предложена также русским физиком В.А. Михельсоном.

Но основной областью интересов Вебера была электротехника - в те годы наиболее бурно развивавшаяся область прикладной физики. Вебер больше всего тяготел к разработке проблем, актуальных для прогресса электротехники, – физика переменных токов, линий электропередач, электромашин, освещения, электротехническая метрология. Собственно говоря, и его исследования по излучению были проведены с целью изыскания путей повышения эффективности электрических источников света. В 1890 г. в цюрихском Политехникуме усилиями Вебера был создан Физический институт, специально ориентированный на электротехнические исследования. По отзывам современников, на рубеже веков ни одна электротехническая лаборатория мира не могла соперничать с веберовским Институтом по богатству и полноте оборудования, по величине лабораторных площадей в новом, специально построенном здании [9; 10, с. XVI].

В 1900-1901 гг. в Физическом институте Вебера стажировался видный русский электротехник Н.А. Артемьев. В одном из его писем на родину говорилось: “Как лектор и экспериментатор Вебер замечательный, и у него можно многому поучиться” [11, с. 18]. П. Вейсс, возглавивший кафедру физики после смерти Вебера, назвал своего предшественника “несравненным лектором”. По словам Вейсса, Вебер отличался удивительной работоспособностью. Он первым приходил в лабораторию рано утром и последним покидал ее поздно вечером, он трудился по воскресеньям и, как правило, часть каникулярного времени также проводил за работой [12].

Физический практикум вел в Поли Й. Перне (1845-1902), уроженец Берна, ученик Генриха Ивановича Вильда и Ф. Неймана. В 70-х годах Перне работал под началом Вильда в Петербургской Главной физической обсерватории. Затем он в течение десяти лет исполнял обязанности директора парижского Бюро мер и весов, после чего три года проработал в Берлине у Г. Гельмгольца; в 1890 г. он стал профессором Поли. Научная деятельность Перне была целиком посвящена усовершенствованию термометров [13, 14].

Еще до первой неудачной попытки поступления в цюрихский Политехникум у Эйнштейна пробудился интерес к физическому эксперименту. Об этом свидетельствует его письмо Ц. Коху, дяде со стороны матери, написанное в 1894 или 1895 г. [15]. Письмо, по словам самого Эйнштейна, “напоминает скорей программу, чем научную работу”. Что же это за программа? Ее цель - изучение электромагнитного эфира, а средство - физический эксперимент;

“И вот я думаю, что для познания электромагнитных явлений было бы важно подвергнуть детальному экспериментальному исследованию (курсив наш. - Авт.) также и потенциальные состояния эфира в магнитных полях всех типов; или, другими словами, измерить упругие деформации и действующие деформирующие силы... * Если вообще окажется возможным установить изменение длины волны, распространяющейся в каком-нибудь направлении в магнитном поле, то можно будет решить вопрос, влияют ли на скорость распространения только компоненты упругого состояния, параллельные направлению распространения, или также и перпендикулярные ему”.

Главный вопрос, который интересует Эйнштейна, состоит в следующем: как влияет на эфир магнитное поле, возникающее при включении электрического тока.

* Эйнштейн рассматривал распостранение электромагнитных волн в эфире как полностью аналогичное распространению акустических волн в упругой среде.

А. Пайс считает очевидным, что, когда Эйнштейн писал это письмо, он еще не был знаком с работами Максвелла [5, с. 131]. Интересно, однако, что и много лет спустя, когда великий физик не только овладел максвелловской электродинамикой, но и смог - в своей теории относительности - на ее основе построить фундамент всей новой физики, мысль об эксперименте по влиянию магнитного поля на распространение света он вовсе не оставил. Вот что рассказал П.Л. Капица в 1959 г. па Международном симпозиуме по планированию науки [16, с. 317]:

“Когда в 30-е годы я получил очень сильные магнитные поля, в 10 раз сильнее тех, которые получали до меня, ряд ученых советовали мне провести опыты по исследованию влияния сильного магнитного поля на скорость света. Настойчивее всех со мной говорил об этом Эйнштейн. Он сказал: «Я не верю, что бог создал Вселенную такой, что в ней скорость света ни от чего не зависит». Эйнштейн любил в подобных случаях ссылаться на бога, когда более разумного довода не было”.

Над проблемами эфира и скорости распространения света Эйнштейн размышлял уже в период учебы в кантональной школе Аарау. Именно тогда он задумался об эксперименте (на этот раз мысленном), ставшем первым толчком к созданию теории относительности: что увидит наблюдатель, бегущий за световым лучом со скоростью света [17]? В годы студенчества, когда Эйнштейн уже наверняка познакомился с максвелловской электродинамикой (но еще не знал об опытах Майкельсона), эволюция размышлений об эфире и скорости света привела его к идее поставить опыт по обнаружению “эфирного ветра”. Вот что можно прочесть по этому поводу в эйнштейновской биографии, написанной А. Райзером (псевдоним Р. Кайзера) *:

“На втором году обучения в Политехникуме он (Эйнштейн. - Авт.) сразу столкнулся с проблемой света, эфира и движения Земли. Эта проблема больше уже не оставляла его. Он задумал построить прибор, с помощью которого можно было бы точно измерить движение Земли относительно эфира... Ему хотелось пойти по чисто эмпирическому пути, гармонировавшему с духом того времени, и он полагал, что прибор типа того, над которым он размышлял, позволит ему прийти к решению задачи, огромную важность которой он уже ощущал” [5, с. 131].
* Предварим цитату замечанием Пайса: "Так как Рудольф Кайзер, племянник и биограф Эйнштейна, сам не был физиком, то трудно поверить, что следующие строки биографии проистекают от кого либо еще, кроме Эйнштейна" [5, с. 131].

Какой же эксперимент замыслил второкурсник Эйнштейн? К сожалению, для точного ответа на этот вопрос сведений маловато. Но ответить с достаточной степенью вероятности все же можно.

Летом 1901 г., уже после окончания Поли, Эйнштейн писал своему другу и недавнему сокурснику М. Гроссману:

“Что касается исследования движения материи относительно светового эфира, то мне снова пришел в голову значительно более простой метод, базирующийся на обычных интерференционных экспериментах. Если бы только неумолимая судьба предоставила мне необходимые время и покой, чтобы проделать это!” [18, с. 52].

Р. Маккормак, комментировавший это письмо, полагает, что речь в нем идет либо об эксперименте типа интерференционных опытов А. И. Физо (1859 г.) со светом, проходящим через движущуюся воду, либо, что более вероятно, об экспериментах типа попыток А. Майкельсона (1881 г.) или А. Майкельсона и Э. Морли (1887 г.) обнаружить интерференционным методом движение Земли через эфир. Но что следует из письма со всей определенностью, так это то, что Эйнштейн еще раньше излагал Гроссману какой-то другой, придуманный им не интерференционный - способ экспериментального исследования “движения материи относительно светового эфира”. И тот факт, что подобный замысел существовал, прямо подтверждает не кто иной, как сам Эйнштейн, который в лекции, прочитанной в Киото (Япония) в декабре 1922 г., рассказывал: “Тогда (во времена студенчества - Авт.) я сам захотел удостовериться в движении эфира относительно Земли, или, другими словами, в движении Земли (относительно эфира. - Авт.). Когда я впервые задумался над этим вопросом, у меня не было сомнений в том, что эфир существует и что Земля через него движется. Я придумал следующий эксперимент с использованием двух термопар. Поставим зеркала так, чтобы свет от одного источника отражался в двух противоположных направлениях, одно из которых по ходу движения Земли, а другое - навстречу. Если мы предположим, что имеется разница в энергиях * между двумя отраженными лучами, то с помощью двух термопар можно измерить разницу в разогреве (вызываемом обоими лучами. - Авт.)” [19]. Таким образом, очень похоже на то, что именно этот эксперимент с термопарами Эйнштейн и хотел провести в лаборатории цюрихского Политехникума, тем более что термопарная методика, казалось бы, вполне гармонировала с электротехнической и метрологической направленностью лаборатории Вебера - Перне.

* Вероятно, имеется в виду изменение длины волны света вследствие эффекта Допплера.

Но эксперимент поставлен не был. В Киото Эйнштейн по этому поводу высказался не слишком ясно: “Хотя идея этого эксперимента очень похожа на идею Майкельсона, я не проверил ее на опыте” [19]. В эйнштейновской биографии, написанной Кайзером, говорится немного больше: “Но там (очевидно, в Политехникуме. - Авт.) не было шансов построить этот прибор. Скептицизм * его (Эйнштейна. - Авт.) преподавателей был слишком велик, а дух предприимчивости - слишком слаб. И, таким образом, Альберту пришлось оставить свой замысел, однако он не распрощался с ним навсегда. Он все еще ** надеется подойти к главным проблемам физики посредством наблюдений и экспериментов” [5, с. 131 ].

* Напрашивается довльно удивительный вывод: ни Вебер, ни Перне, ни их ассистенты и понятия не имели об опытах Майкельсона! Иначе бы они не "выражали скепсис", а просто указали бы начинающему физику на то, что планируемый им эксперимент уже был выполнен с десяток лет назад и привел к отрицательному результату.Заметим еще, что как Вебер, так и Перне сотрудничали с Гельмгольцем, в лаборатории которого в 1881 г. провел свой первый опыт Майкельсон; правда, Вебер был в контакте с Гельмгольцем до Майкельсона, а Перне - позже.
** Написано в 1930 г.

Конечно, дело тут не в недостатке экспериментаторского энтузиазма у молодого Эйнштейна, ибо, как он вспоминал много лет спустя, “в физической лаборатории профессора Г.Ф. Вебера я работал с рвением и страстью” [17, с. 351]. “Там (в Политехникуме. - Авт.) у меня были прекрасные преподаватели (математики. - Авт.) (например, Гурвиц, Минковский), так что, собственно говоря, я мог бы получить солидное математическое образование. Я же большую часть времени работал в физической лаборатории, увлеченный непосредственным соприкосновением с опытом” [3, с. 264]. Кроме того, можно еще отметить, что в те времена в Поли будущие преподаватели и инженеры обучались по довольно сходным программам, особенно на начальных семестрах [10, с. XXI].

Главное, что отношения между Эйнштейном и руководителями кафедры физики Вебером и Перне складывались далеко не лучшим образом и в конце концов перешли во взаимную враждебность. В книгах об Эйнштейне Вебер неизменно выступает в качестве, так сказать, отрицательного героя. И действительно, трудное положение, в котором оказался будущий великий физик после окончания Поли, целиком дело рук Вебера. Но не следует забывать, сколь нелегким студентом был молодой Эйнштейн, уже имевший на своем счету острый конфликт с преподавателями первого в его жизни учебного заведения - мюнхенской классической гимназии. Тогда (в конце 1894 г.) ему пришлось после пяти с половиной лет обучения, не получив аттестата, покинуть эту гимназию, которая, кстати сказать, считалась в те времена весьма прогрессивным и либеральным заведением [1, с. 3-6]. В противоположность тому, что часто пишут, юный Эйнштейн имел прекрасные оценки по математике * и по немецкому языку, а также по-латыни и греческому [1, с. 6]. Но уже тогда у мальчика явно обозначился “анархический” склад характера - полное отсутствие пиетета к администрации, скепсис в отношении общепризнанных авторитетов и истин, неприятие строгой регламентации поведения и дерзкая самоуверенность. Вполне можно понять чувства гимназического классного наставника, который как-то сказал своему “нестандартному” подопечному: “Одного вашего присутствия в классе достаточно, чтобы полностью подорвать уважение к учителям” [7, с. 12].

* Учитель математики снабдил покинувшего гимназию Эйнштейна письмом, удостоверявшим его незаурядные математические способности [1, с. 6].

Столкновения с Вебером (который, как уже говорилось, первоначально отнесся к Эйнштейну необычайно благожелательно) и Перне в значительной мере имели под собой ту же почву. “Вы умный малый, Эйнштейн, – сказал ему как-то Вебер, – очень умный малый, но у вас есть большой недостаток - вы не терпите замечаний” [7, с. 31]. Вебера также очень злило, что строптивый студент не соблюдает должной субординации и обращается к нему как “к простому смертному” - “герр Вебер”, а не “герр профессор” [7, с. 31]. О взаимоотношениях Эйнштейна с Перне рассказал непосредственный очевидец событий Й. Заутер, в те годы первый ассистент Вебера, а впоследствии коллега Эйнштейна по бернскому патентному бюро:

“В бытность студентом Эйнштейн, работая в лаборатории Перне, серьезно поранил себе руку в июне 1899 г. во время происшедшего там взрыва. Как и всем студентам, Эйнштейну была вручена инструкция с описанием задачи и метода, которым следует ее решать. Но, обуреваемый сильнейшей жаждой независимости, Эйнштейн чаще всего бросал такие инструкции в корзину и выполнял задания по-своему. Однажды разгневанный Перне спросил своего ассистента: «Какого вы мнения об Эйнштейне? Ведь он делает все не так, как я велел?» Ассистент ответил: «Это правда, господин профессор! Но его решения верны, а методы, которые он применяет, всегда интересны»” * [7, с. 32].

В начале того же года Перне, рассерженный тем, что Эйнштейн стал отлынивать от практических занятий в физической лаборатории, написал в ректорат докладную записку с просьбой объявить Эйнштейну выговор, что и было сделано [7, с. 32].

* Отметим, что речь, безусловно, идет о чисто экспериментальных задачах и методах.

Три десятилетия спустя Эйнштейн признавался, что Перне зародил в нем сомнение, сказав, что усердия и доброй воли у него достаточно, но вот способностей не хватает.

“Вы даже не представляете себе, как трудно изучить физику. Почему бы вам не заняться медициной, юриспруденцией или филологией?”

- “Да прежде всего потому, что у меня нет к этому призвания, господин профессор,– ответил Эйнштейн.– Почему бы мне не попытать счастья в области физики?”

“Как хотите, молодой человек, - резко оборвал разговор Перне. - Я только хотел вас предостеречь, это в ваших же интересах” [7, с. 41].

Приведенные сведения находят красноречивое и документальное подтверждение в сохранившихся матрикулах Эйнштейна с оценками по обязательным дисциплинам: в 1898/99 учебном году за физический практикум у Перне Эйнштейн получил единицу (!), и это при шестибалльной системе оценок [20, с. 43]. Вебер, несомненно, был более объективен: в 1897/98 учебном году Эйнштейн получил у него 5,5 и 5 по общей физике, а за лабораторные занятия по физике - 5 в 1898/99 и 6 и 5 в 1899/1900 учебных годах [20, с. 43].

В 1900 г. Эйнштейн выполнил у Вебера дипломную работу-исследование по теплопроводности. “За три дня до выпускного экзамена, - рассказывает К. Зелиг, - Вебер выразил недовольство тем, что Эйнштейн написал дипломную работу, посвященную малоинтересной для Вебера теме - теплопроводности, не на той бумаге, которой предписывалось пользоваться. По его настоянию Альберту пришлось заново переписывать всю работу” * [7, с. 31]. За дипломную работу Вебер поставил Эйнштейну 4,5.

* Видимо, уместен следующий коммнтарий к этой выдержке из книги Зелига: а).едва ли явление теплопроводности было уже совсем "мало интересно" для Вебера; б).думается, что переписать дипломную работу не составило для Эйнштейна большого труда: хотя никаких сведений об этой работе, кажется, не сохранилось, вряд ли она превышала 20-25 страниц.

Но не только психологическая несовместимость породила острую взаимную антипатию Вебера и Эйнштейна. Безусловно, важную роль сыграл тут и чисто научный компонент.

Один из бывших питомцев Поли времен эйнштейновского студенчества писал о Вебере:

“Теоретическую физику читал преподаватель электротехники профессор Генрих Вебер, читал великолепно. Но будучи типичным представителем классической физики, он просто игнорировал все, что было сделано после Гельмгольца. Заканчивая курс, мы знали прошлое физики, но не ее настоящее и будущее. Следовательно, новую литературу мы могли изучать только самостоятельно” [7, с. 31].

Мы уже цитировали письмо Н.А. Артемьева, стажировавшегося в 1900-1901 гг. в цюрихском Политехникуме. Приведем его характеристику шефа кафедры физики:

“Что касается теоретических воззрений профессора Вебера то он принадлежит к электрикам старой школы. Он принимает как основу действия электрических и магнитных сил на расстоянии, а электрический ток объясняет переносом одной материи в другую. О новой теории, названной им «модной», объясняющей электрические явления особым состоянием среды, окружающей проводник, он, к сожалению, отзывается скептически и высказывает мнение, что об этой теории лет через 15 никто и говорить не будет” [11,с.18].

Таким образом, “скепсис” Вебера в отношении задуманных Эйнштейном экспериментов по обнаружению “эфирного ветра” вполне понятен: он просто не верил в существование эфира. Конечно, Вебер в конце концов оказался в этом прав, но вера его проистекала не из глубокого анализа состояния электродинамики на рубеже столетий, а, наоборот, из ее полного игнорирования. Понятно, что архаичные взгляды профессора и его столь слабая осведомленность в наиболее актуальных вопросах физической науки не могли не уронить его авторитет в глазах студента, в своем самообразовании ушедшего уже гораздо дальше. Впрочем, нужно сказать, что в противоположность другим лекционным курсам лекции Вебера Эйнштейн посещал достаточно аккуратно - об этом свидетельствуют его сохранившиеся конспекты. По этим записям видно, что многие лекции, в частности по “механической теории тепла” *, вызывали у Эйнштейна большой интерес, но в то же время на полях конспектов часто встречаются остро критические замечания по существу веберовского изложения [18, с. 43].

* Фундаментальных работ Л. Больцмана по статистической механике Вебер, естественно, не затрагивал.

Конфликт с Вебером дорого обошелся Эйнштейну: весьма успешно сдав выпускные экзамены и получив диплом об окончании Политехникума, он остался без работы. Вебер не только не захотел взять его ассистентом (у него на кафедре в это время были две вакансии, на которые он принял выпускников другого факультета), но даже использовал свое влияние, чтобы помешать Эйнштейну получить какое-нибудь другое место. В апреле 1901 г. Эйнштейн писал Гроссману, что подыскивает место ассистента в каком-либо университете. “Давно бы я его нашел, если бы Вебер не интриговал против меня” [7, с. 51]. Поступившие на факультет VI-A одновременно с Эйнштейном Гроссман, Коллрос и Эрат остались в Поли, став ассистентами профессоров-математиков. Милева Марич, окончив курс обучения, диплома Политехникума не получила. Весьма вероятно, что и тут не обошлось без Вебера. Как и у Эйнштейна, ее дипломная работа была посвящена теплопроводности. Сначала Вебер был полон энтузиазма в отношении исследования своей способной студентки. Окончив Поли, Милева устроилась в alma mater репетитором, и ее работа над дипломом затянулась до лета 1901 г. Милева (или Мица, как ее называли друзья), которую в это время уже связывало с Эйнштейном крепкое чувство, несколько раз имела острые столкновения с Вебером, которого она обвиняла в несправедливости по отношению к своему будущему мужу. В конце концов она бросила свою почти законченную дипломную работу и навсегда рассталась с Политехникумом [20, с. 59].

Когда в мае 1912 г. Вебер неожиданно умер, Эйнштейн в письме одному из ближайших друзей высказался с совершенно необычной для него жестокостью: “Смерть Вебера - благо для Политехникума” [5, с. 45].

Литература

1. Pyenson L. The young Einstein: The advent of relativity. Bristol; Boston, Hilger, 1985

2. Хофман Б. Альберт Эйнштейн - творец и бунтарь. М.: Прогресс, 1983.

3. Кузнецов Б. Г. Эйнштейн: Жизнь, смерть, бессмертие. М.: Наука, 1979.

4. Эйнштейн А. Автобиографические заметки//Собр. науч. тр. М., Наука, 1967. Т. 4. С. 259-293.

5. Pais A. «Subtle is the Lord»: The science and life of Albert Einstein. N. Y.: Oxford Univ. press, 1982.

6. Хвольсон О. Д. Курс физики, 5-е изд. Берлин: Госиздат, 1923. Т. 3.

7. Зелиг К. Альберт Эйнштейн. М.: Атомиздат, 1966.

8. Шепф X. Г. От Кирхгофа до Планка. М.: Мир, 1981.

9. Threlfall R. Visit of the institution of electrical engineers to Switzerland // Nature. 1899. Vol. 60. P. 578-581.

10. McCormmach R. Editor's foreword // Hist. Stud. Phys. Sci. 1976. Vol. 7. P. XI-XXXV.

11. Каменева В. А. Русский электротехник: Биогр. очерк о Н. А. Артемьеве. М.: Колос, 1972.

12. Weiss P. Heinrich Friedrich Weber // Vierteljahrsschr. Naturforsch. Ges. Zurich, 1912. Jg. 57. S. 597-604.

13. Thiesen М. Nachruf fur Johannes Pernet // Verb. Dt. Phys. Ges. 1902. Bd. 4. S. 128-135.

14. Rudio F., Schrbter C. Johann Pernet (1845-1902) // Vierteljahrsschr. Naturforsch. Ges. Zurich. 1902. Jg. 47. S. 438-439.

15. Эйнштейн А. К исследованию состояния эфира в магнитном поле // Природа. 1979. № 3. С. 3-5.

16. Капица П. Л. Будущее науки: Речь на Междунар. симпоз. по планированию науки // Капица П. Л. Эксперимент. Теория. Практика. М.: Наука, 1977. С. 312-331.

17. Эйнштейн А. Автобиографические наброски // Собр. науч. тр. М.: Наука, 1967. Т. 4. С. 350-356.

18. McCormmach R. Einstein, Lorentz and the electron theory // Hist Stud. Phys. Sci. 1970. Vol. 2. P. 41-87.

19. Einstein A. How I created the theory of relativity // Phys. Today. 1982. Vol. 35. P. 45-47.

20. Trhubovic-Gjuric D, In Schatten Albert Einsteins. Bern; Stuttgart: Haupt, 1985.

Оглавление

Глава 2. Семь лет в Берне