Read the book: «Эйнштейн во времени и пространстве. Жизнь в 99 частицах»
© Samuel Graydon, 2023
© И. Каганова (введение, главы 1–44), Т. Лисовская (главы 45–99, источники информации и благодарности, примечания), перевод на русский язык, 2025
© А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2025
© ООО “Издательство Аст”, 2025
Издательство CORPUS ®
Введение
29 мая 1919 года в небе над островом Принсипи Луна полностью закрыла Солнце – и Земля погрузилась во мрак. Началось полное солнечное затмение. Именно этого момента ждал прильнувший к окуляру астрографической камеры английский ученый, который хотел заснять это событие. И в бразильском городе Собрал, пока было темно, другой ученый тоже судорожно пытался сделать как можно больше фотографий. Оба надеялись зафиксировать искривление света далеких звезд. И им это удалось.
Когда через несколько месяцев на заседании Королевского астрономического общества в Бёрлингтон-хаус они представили свои снимки, рухнуло общепринятое представление о гравитации. Сделанные членами экспедиции фотографии зафиксировали, что, проходя вблизи Солнца, свет звезд, находящихся на расстоянии 153 световых лет от нас в центре созвездия Тельца, меняет траекторию, и звезды кажутся сместившимися со своих привычных мест на небе. Этому могло быть только одно объяснение: в присутствии Солнца искривлялось само пространство. Именно так была подтверждена общая теория относительности. Исаак Ньютон, физик-исполин, был повержен, а его место на пьедестале занял Альберт Эйнштейн – ученый, о котором мало знали за пределами Германии.
Жившему тогда в Берлине Эйнштейну было сорок лет, и седина на его висках была едва заметна. О результатах экспедиции, наблюдавшей солнечное затмение, Эйнштейн узнал незадолго до встречи со студенткой Ильзой Шнайдер. Во время разговора он показал ей телеграмму, где сообщалось, что его теория подтвердилась. Понимая, насколько существенно изменится теперь представление о Вселенной и о законах, ею управляющих, Ильза взволнованно и горячо поздравила Эйнштейна. Но Эйнштейн спокойно ответил: “Я знал, что теория правильная”1.
Однако Ильза спросила, что было бы, если бы участники экспедиции не увидели отклонения световых лучей? Или отклонение увидели бы, но его величина не совпала бы с предсказанием теории Эйнштейна?
– Мне стало бы неловко перед Богом, – ответил он. – Теория правильная.
Двумя годами позже Эйнштейн отправился в турне по Америке, чтобы собрать средства на помощь сионистскому движению, целью которого было создание в Палестине национального очага для евреев2. Он был теперь знаменит настолько, насколько это вообще возможно. В каждом городе, куда он приезжал, тысячи и тысячи людей заполняли улицы, чтобы увидеть его. Толпы поклонников носили Эйнштейна на руках, он встретился с президентом и сделал доклад в сенате о трудности восприятия общей теории относительности. Годом позже Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия по физике, и он отправился читать лекции в Азию. В Японии Эйнштейн встретился с императором и императрицей, а огромная толпа всю ночь ждала возле отеля, где он остановился, в надежде увидеть, как великий человек выйдет на балкон. Его лекция в Токио длилась четыре часа без перевода. Чувствуя себя несколько неудобно из‐за того, что подверг аудиторию столь тяжелому испытанию, Эйнштейн следующую лекцию постарался сократить до трех часов. В поезде, по пути в город, где должна была состояться третья лекция, он заметил, что с его хозяевами что‐то не так, и поинтересовался, в чем дело. Выяснилось, что устроители второй лекции были оскорблены, поскольку она была короче первой. И до конца поездки Эйнштейн читал лекции не торопясь, излагал подробно все детали, а аудитория с удовольствием его слушала.
Эйнштейн стал знаменит столь стремительно, был настолько известен, что два американских студента решили заключить пари. Они написали на конверте “Профессору Альберту Эйнштейну, Европа” и отправили письмо. Они хотели узнать, дойдет ли такое письмо до адресата. Письмо дошло, и на это потребовалось не больше времени, чем обычно.
– Как прекрасно работает почта, – только и сказал Эйнштейн3.
За двадцать лет до этого, в 1902 году, Альберт Эйнштейн перебрался в швейцарский Берн. Ему двадцать три года, лицо по‐юношески округлое. Он энергичен, слегка напряжен и возбужден. Приятеля, с которым он познакомился в Берне, поразил “блеск его больших глаз”45. Эйнштейн надеялся получить работу в швейцарском патентном бюро и благодаря помощи одного из своих друзей действительно получил ее. Тем не менее дела Эйнштейна шли совсем не блестяще: денег было очень мало, и ему пришлось поместить объявление в местной газете, предлагая свои услуги в качестве репетитора по физике и математике6. Но учеников оказалось немного, расценки низкие, и Эйнштейн жаловался, что даже уличному скрипачу заработать на жизнь и то легче. Питался он плохо. Вдобавок меньше чем за месяц до переезда в Берн его гражданская жена Милева Марич родила дочь. Если бы о существовании незаконнорожденного ребенка стало известно, Эйнштейну пришлось бы распрощаться с работой в патентном бюро. Альберт и Милева о рождении дочери не рассказывали никому, даже родителям Эйнштейна. Он знал, что должен жениться, убеждал себя, что хочет этого, но не хватало смелости. Родители давно дали понять, что Марич им не нравится, и он знал, что этот союз они не благословят. Мало того, хотя работа в патентном бюро пришлась очень кстати, поступив туда, Эйнштейн в каком‐то смысле признавал, что потерпел неудачу. Два года после окончания университета Эйнштейн, пытаясь устроиться на академическую должность, рассылал резюме по всей Европе, но везде получал отказ. Необходимо было соглашаться на работу в патентном бюро, но это означало очевидный провал: невозможность заниматься наукой, отказ от любимого дела, приоритет обязательств7.
Прошло еще пять лет, пока Эйнштейну удалось подняться на самую низкую ступеньку академической лестницы. В поисках работы, устав от постоянных отказов, он предпринял попытку устроиться преподавателем старших классов школы8. В качестве рекомендации Эйнштейн послал оттиски всех своих научных работ, помимо докторской диссертации там были статьи о квантах света и о специальной теории относительности. Претендентов было двадцать один человек. В тройку финалистов Эйнштейн не попал.
Может сложиться впечатление, что жизнь Эйнштейна делится на две половины: до и после подтверждения общей теории относительности, иначе говоря, до и после того, как он стал знаменит. Если следовать такой интерпретации, Эйнштейн в молодости был недооценен, но гениален, а в пожилые годы – признан всеми, но вполне зауряден. В чем‐то это соответствует истине. Свои лучшие работы Эйнштейн создал до того, как стал знаменитостью, а в молодые годы он был не слишком приметной фигурой в научном мире. Ему потребовалось девять лет, чтобы стать ассистентом профессора, и даже тогда он не был основным претендентом на эту должность9.
Правда и то, что, став знаменитым, Эйнштейн написал всего несколько достойных внимания статей. Пожалуй, его последняя действительно важная работа была создана за двадцать лет до смерти, но и она оказалась не столь смелой и новаторской, как его ранние работы: в ней не было попытки объяснить неизвестное, придать новую форму какому‐то научному направлению. Наоборот, работа, основанная на недоверии к новой физике – квантовой механике, была реакционной10. Эйнштейн хотел продемонстрировать неполноту квантовой механики, обосновать несостоятельность так называемого перепутывания. С его точки зрения, это явление, теоретически возможное согласно законам квантовой механики, было недопустимо в реальности. Одна из самых замечательных особенностей Эйнштейна заключалась в том, что он был прав, даже когда ошибался. Однако в этом случае постепенно выяснилось, что перепутывание – один из фундаментальных законов Вселенной.
Последние тридцать лет жизни Эйнштейн был занят построением единой теории поля – теории всего, включающей в себя все законы природы, описывающей все: от движения небесных тел до магнетизма и того, что происходит внутри атома. Успеха Эйнштейн не добился, а коллеги-ученые все чаще его игнорировали, считая реликтом, пережитком прошлого.
И все же фигура Эйнштейна гораздо сложнее, и описать ее столь просто нельзя. Все куда интереснее. Его жизнь не сводится только к временам славы и последовавшего затем тихого угасания. При таком подходе начисто отметаются такие, казалось бы, второстепенные факты, как профессиональное признание и успех в Германии еще до публикации результатов, относящихся к общей теории относительности. Не принимаются в расчет поддержка еврейского народа и формирование пацифистского мировоззрения. А между тем перед Второй мировой войной существенно изменились именно эти стороны личности Эйнштейна. Большую часть своих денег он направил на то, чтобы помочь евреям покинуть Германию и эмигрировать в Соединенные Штаты. Кроме того, по инициативе Эйнштейна была основана международная организация помощи беженцам и переселенцам, ставшая известной как “Международный комитет спасения”.
Блеск славы Эйнштейна может помешать объективно оценить его жизнь. Если заранее ожидать от него чего‐то из ряда вон выходящего, можно не разглядеть, какую поистине удивительную жизнь он прожил. На его долю выпал подлинный, почти немыслимый успех. За год, вернее, за полгода с марта по сентябрь 1905‐го, он написал диссертацию, обосновал современное представление о свете как о частицах (заложив тем самым основы квантовой механики) и математически доказал существование атомов. Отказавшись от общепринятых научных представлений, господствовавших несколько сотен лет, он стал автором специальной теории относительности и фактически случайно11 открыл эквивалентность энергии и материи, что навеки запечатлено в уравнении E = mc2. Все это Эйнштейн сделал в свободное время, работая шесть дней в неделю служащим патентного бюро, не пользуясь библиотекой12, причем еще и с годовалым сыном дома.
Сверх того, спустя десять лет он стал автором общей теории относительности, сформулировав единую систему уравнений, которая с невероятной точностью определяет законы, управляющие усеянным звездами небом. Практически в одиночку Эйнштейн сформулировал новое представление о пространстве, что позволило точно рассчитать орбиту Меркурия, описать вращение двух звезд друг относительно друга и движение еще тысяч других астрономических объектов. Общая теория относительности столь успешно описывала работу Вселенной, что даже сам Эйнштейн не мог до конца поверить в ее предсказания: он считал, что Вселенная статична, а теория требовала расширения Вселенной. Права оказалась теория. Общая теория относительности настаивала на существовании в пространстве странных объектов, плотность которых столь велика, что ничто не может противостоять их притяжению. Эйнштейн считал это математической ошибкой, которой можно пренебречь. Оказалось, это вполне реальные черные дыры.
Не только в начале, но и в конце жизни Эйнштейна испытания, выпавшие на его долю, были почти столь же драматичны, сколь впечатляющи его достижения. Со временем Эйнштейну и Марич пришлось вообще отказаться от упоминаний о дочери, что серьезно сказалось на их браке. Позднее скандальный развод привел к сложным, мучительным и тягостным отношениям с двумя их сыновьями Гансом Альбертом и Эдуардом. Особенно плохо обстояло дело с Эдуардом, который в двадцать лет пытался покончить с собой, а затем лечился от шизофрении и провел большую часть оставшейся жизни в лечебницах для душевнобольных. Дважды жизнь Эйнштейна была под угрозой. После прихода к власти нацистов уровень антисемитизма, который Эйнштейн ощущал всю свою жизнь, возрос до крайности. Он вынужден был эмигрировать из Германии, оставив там дом, все свое имущество и друзей.
Во многих отношениях Эйнштейн был вполне обычным человеком. Широко распространенная идея о том, что гениальность и помешательство – две стороны одной медали, в его случае не подтвердилась. Эйнштейн не был отшельником: он легко заводил друзей и без труда поддерживал с ними отношения. Он не был одержим одной наукой: интересовался музыкой, искусством, психологией, активно участвовал в политике, открыто выражал свое мнение. Эйнштейн был одним из основателей пацифистской организации “Лига нового отечества”, работал в комитете Лиги наций по интеллектуальному сотрудничеству, был одним из сопредседателей организации “Крестовый поход против линчевания”. Не был Эйнштейн храбрым, мудрым и справедливым стоиком. Он горячо, иногда публично, спорил, когда критиковали его работы, и зачастую – вопреки здравому смыслу.
Более того, гениальность Эйнштейна не была, как может показаться, чем‐то сверхъестественным. Он был гением, это правда. Мало кто в истории способен был научно мыслить лучше, чем он. Зная его работы, утверждать иное невозможно. (Например, одно из его не самых основных достижений – построение теории вынужденной эмиссии, ставшей позднее основой для создания лазеров.) Но он не соответствовал сложившемуся представлению о гении как о вдохновенном, недоступном пониманию человеке не от мира сего. Одно из наиболее подкупающих и неизменных качеств, присущих Эйнштейну, было умение работать – действительно по‐настоящему работать.
Однажды, когда Эйнштейн был ассистентом профессора в Цюрихе13, к нему домой зашел один из его студентов Ганс Таннер. Эйнштейн сидел в кабинете, склонившись над ворохом бумаг. Правой рукой он писал – решал какие‐то уравнения, левой держал Эдуарда, а на полу, играя в кубики и пытаясь привлечь внимание отца, сидел Ганс Альберт14. “Подождите минутку, я почти закончил”, – сказал Эйнштейн15. Он передал Эдуарда Таннеру и вернулся к своим уравнениям. Ганс Альберт вспоминал, что плач ребенка не мог отвлечь Эйнштейна16. Казалось, работа и служила для него целью, и успокаивала его. После первого сердечного приступа он написал, что “напряженная интеллектуальная работа”17 и изучение природы могли бы помочь вернуть его к жизни и преодолеть трудности. В другие крайне тяжелые моменты, после смерти его жены Эльзы или во время обострения депрессии Эдуарда, Эйнштейн говорил практически то же самое: работа – единственное, что придает его жизни смысл.
Еще при жизни Эйнштейна люди пытались сформировать свое мнение о нем. Его воспринимали почти как святого, чье моральное превосходство не поколебала слава. После его смерти такое представление о нем укрепилось благодаря Элен Дюкас – бессменной секретарше Эйнштейна, которая по завещанию стала распорядителем его литературного наследства. Но в личности этого человека можно отыскать и много неприглядного. Как видно из его путевого дневника 1922 года, он разделял расистские взгляды многих из тех, с кем встречался в Азии. То же относится и к поездке Эйнштейна по Южной Америке в 1925 году. Кроме того, он постоянно унижал женщин. В личной жизни характер Эйнштейна часто становился причиной малоприятных ситуаций: он был жесток по отношению к первой жене, холоден как отец, склонен к адюльтеру и любил настоять на своем. Однажды Эйнштейн отказался провести выходной с сыном-подростком только из‐за того, что тот осмелился сказать нечто, не понравившееся отцу. Он мог мелочно и злобно третировать всех и вся, кто, в его понимании, ограничивал его свободу.
И все же Эйнштейн был располагающим к себе человеком. В какой‐то мере это связано с тем, что дерзость, умение шутить и радоваться были неотъемлемыми чертами его характера. Плавая по озеру на лодке, он на большой скорости мчался наперерез другим лодкам и, хотя плавать так и не научился, разворачивался со смехом лишь в последнюю минуту, едва избежав столкновения. “Автобиографические заметки” Эйнштейна были самым подробным рассказом о его жизни, когда‐либо написанным им самим. И, называя эти заметки “собственным некрологом”18, он практически не упоминал в них о себе. Когда врач запретил Эйнштейну курить, он, решив, что если не покупать табак самому, то запрет нарушен не будет, стал таскать его отовсюду, куда мог дотянуться, в том числе из табакерок коллег.
Вероятно, именно дружелюбие Эйнштейна позволяло ему так легко сходиться с людьми. Эйнштейн не только приветливо и доброжелательно относился к незнакомым людям, но и был беззаветно предан, добр и честен по отношению к тем, кто ему нравился. Вне семейного круга трудно отыскать человека, который знал бы Эйнштейна и не был бы к нему расположен. В автобиографии Чарли Чаплина или в интервью уже немолодого Бертрана Рассела, в дневнике немецкого графа или в письмах бельгийской королевы, в воспоминаниях коллег со всего мира неизменно ощущается, что знакомство с Эйнштейном воспринималось как счастливый случай. Трудно было противостоять его обаянию: они все считали Эйнштейна своим личным другом, с удовольствием проводили с ним время и снисходительно, сквозь пальцы смотрели на его неудачи и слабости – и даже прощали их.
Эта книга напоминает мозаику. Здесь биография Эйнштейна составлена из разных по стилю коротеньких главок, где описаны некоторые эпизоды или стороны жизни Эйнштейна. Это могут быть какие‐то истории, рассказы о его научной деятельности или цитаты из писем. Отдельные фрагменты должны сложиться в целостную картину, по‐своему дающую столь же полное представление о человеке, как и портрет, нарисованный в традиционной биографии. Собирая эту мозаику, я не ставил перед собой цель реабилитировать Эйнштейна или выявить основные характерные особенности его личности. Меня больше интересовали присущие его жизни противоречия, непоследовательные и необъяснимые поступки, несообразные, безумные побуждения. Моей целью было нарисовать пунктиром его линию жизни.
Сегодня Эйнштейн в равной степени воспринимается и как научный лидер, и как символ чего‐то большего, чем он сам: научного прогресса, человеческого разума, эпохи. Эйнштейна превозносят за исключительный интеллект, как если бы он знаменовал собой все, на что способны люди. К его образу добавляют нравственную чистоту, беззаботное отношение к своему внешнему виду, к наградам, к тому, что о нем говорят, стремление к истине и миру. В общем, не человек, а бронзовый памятник.
Однако, присмотревшись, видишь, что гений Эйнштейна не затмевает человеческое в нем, что он не столь уж разительно отличается от других людей. Когда в 1929 году была опубликована его работа, где в очередной раз он пытался построить единую теорию поля, в церквях по всей Америке прошли службы, на которых обсуждались последствия работы Эйнштейна для теологии, а “Нью-Йорк Таймс” разослала репортеров во все приходы. Преподобный Генри Ховард, пастор пресвитерианской церкви на Пятой авеню, сравнил последнюю теорию Эйнштейна с проповедями святого Павла о природе единства всего сущего. Но на самом деле эта работа не являлась ни священным текстом, ни творением почти божественного разума – она оказалась попросту неправильной. Вскоре после того, как смолкли фанфары, Эйнштейн признал ошибку. Ошибочны были и остальные работы, относящиеся к построению единой теории поля19.
Эйнштейн не дает нам забыть, что быть лучшим в какой‐то области – еще не значит быть безупречным во всем. Его добродетели не были атрибутом гениальности, они скорее были благоприобретенными, результатом работы над собой. И это еще поразительнее.
1
Июнь 1878 года, скоро должны загореться огни. В Париже повернули рубильник, и авеню де л’Опера – величественная улица с широкими тротуарами, в конце которой видно здание оперного театра, – внезапно осветилось. Неестественный, ослепительный свет, оставляя в тени верхние этажи, залил фасады зданий, которые построил барон Осман. Собравшаяся толпа потрясенно ахнула: авеню де л’Опера стала первой в мире улицей, где зажглись электрические фонари.
В конце года такие же фонари, так называемые свечи Яблочкова, установили на набережной Темзы в Лондоне. Основанием фонарных столбов служили свернувшиеся гигантские рыбы-чудовища. Вскоре мерцающее призрачное сияние озарило все главные бульвары Парижа, тысячи новых фонарей появились в Лондоне и в некоторых крупных городах Соединенных Штатов.
Как бы хороши ни были свечи Яблочкова, для освещения помещений они оказались слишком яркими. Надо было усовершенствовать электрические светильники, сделав их пригодными для контор, магазинов и квартир. В январе 1879 года английский химик Джозеф Уилсон Суон на лекции в Ньюкасле продемонстрировал успешно работающую электрическую лампу накаливания. В том же году в Менло-Парке, штат Нью-Джерси, Томас Эдисон занялся усовершенствованием своей модели такой электрической лампочки. У Эдисона была своя стеклодувная мастерская, непрерывно снабжавшая его стеклянными колбами. Они были ему нужны. За тот год он, подбирая материал для нити накаливания, провел больше шести тысяч опытов по карбонизации различных растений – всех, какие только мог вспомнить. Среди них были бамбук, лавровый лист, самшит, кедр, гикори и лен. 22 октября 1879 года было подано напряжение на кусок обгоревшей хлопковой нити, свернутой внутри колбы. Лампочка испускала мягкий оранжевый свет и горела дольше, чем полдня. Победила модель Эдисона.
Именно в этом необычно ярко освещенном мире 14 марта 1879 года незадолго до полудня появился на свет Альберт Эйнштейн.
Он родился на юго-западе Германии, в Ульме – старом швабском городе на берегу Дуная. Уже несколько сотен лет в Ульме бытовала присказка: Ulmenses sunt mathematici, что значит “Жители Ульма – математики”. В 1805 году Наполеон в Ульме разгромил австрийскую армию. Когда там жил Эйнштейн, заканчивалось строительство шпиля Ульмского собора, который после окончания работ стал самым высоким в мире. В этом соборе однажды играл на органе Моцарт.
Происходившая из богатой семьи Паулина Эйнштейн была на двенадцать лет моложе своего мужа Германа. Ее отец – торговец зерном Юлиус Кох – был поставщиком королевского двора Вюртемберга. Паулина, образованная и утонченная, не была высокомерной. Она хорошо знала немецкую литературу, была музыкальна: талантливо и с удовольствием играла на фортепиано. Ее считали практичной, работоспособной и волевой женщиной, она обладала язвительным острым умом, а ее саркастические, колкие замечания способны были как задеть собеседника, так и ободрить его.
Герман, как и его жена, происходил из семьи еврейских торговцев. Двести лет Эйнштейны вели свои дела в сельской Швабии, и каждое следующее поколение становилось все больше похожим на немцев. Паулина и Герман считали себя в равной степени и швабами, и евреями, но иудаизмом родители Эйнштейна интересовались мало.
Герман был полной противоположностью своей жены. Интересы этого легкомысленного и покладистого человека были более приземленными. Он любил гулять по красивой местности, заходить в таверны, где ел сосиски с редькой и пил пиво. У этого надежного, крепкого человека были усы как у моржа и квадратный подбородок. В средней школе Герман проявлял способности к математике, и хотя он не мог себе позволить поступить в университет20, полученное образование открыло ему дорогу в высшее общество. Альберт говорил об отце как о мудром и доброжелательном человеке. И хотя из‐за непрактичности надежды Германа часто рушились, он оставался неисправимым оптимистом.
Летом 1880 года, когда Альберту был один год, младший брат Германа Якоб уговорил его перебраться с семьей в Мюнхен и стать партнером его инженерной фирмы “Якоб Эйнштейн и Ко”. В городке, где жили Эйнштейны до переезда, еще гоняли коров через ратушную площадь, а теперь вокруг бурлила жизнь большого города. В столице Баварии с населением триста тысяч человек были университет и королевский дворец, процветала торговля произведениями искусства.
Сначала братья занимались водо- и газоснабжением и производством котлов, но очень скоро переориентировались на проектирование электрических устройств. В 1882 году Эйнштейны приняли участие в Международной электротехнической выставке в Мюнхене, где демонстрировали динамо-машины, дуговые лампы, лампочки накаливания и телефон, а через три года они первыми осветили электрическими фонарями мюнхенский Октоберфест. Поэтому для маленького Альберта электрическое освещение не было чем‐то абстрактным, результатом технологической революции, происходящей где‐то вдалеке. Электричество было реальным, близким и понятным. Якоб и Герман начали приобщать мальчика к своему бизнесу. Ему рассказывали об особенностях моторов, о применении электричества и света на практике и об управляющих ими физических законах.
Дела компании пошли в гору после того, как братья пустили в оборот деньги из приданого Паулины, им удалось заключить контракты на освещение улиц в ряде городов Германии и на севере Италии. Якоб получил патенты на несколько важных изобретений, и в период расцвета, когда в компании работало до двухсот человек, она была способна конкурировать с такими гигантами, как “Сименс” и AEG. Однако в 1893 году, когда Альберт был еще подростком, удача отвернулась от братьев Эйнштейн: им не удалось заключить контракт на освещение мюнхенских улиц. Фирма “Якоб Эйнштейн и Ко” была единственной в Мюнхене, которая могла справиться с этой работой, но она была еврейской, и этого оказалось достаточно, чтобы братьям пришлось свернуть свой бизнес21. Компания обанкротилась, а Герману и Паулине пришлось покинуть свой дом, отобранный за неуплату. Они решили начать все заново в Италии, где перспективы для бизнеса казались лучше.
Электрический свет окружал молодого Эйнштейна: электрические осветительные приборы были и в авангарде современных технологий, и основой семейного бизнеса. И хотя ученые знали, как осветить городские улицы и заставить нити из растительных волокон часами светить золотистым светом, природа света оставалась для них большой загадкой. Вскоре это изменится.