Эйнштейн

Введение. Узнайте, какие события сформировали один из величайших умов истории.

Для всего мира Эйнштейн олицетворяет интеллект и величие.

Как сформировался этот удивительный ум? Вы совершите увлекательное путешествие в мир Альберта Эйнштейна — с момента, когда он был изгоем в далёком детстве в Германии, и до его последних дней в США. Это саммари о том, как человек из небогатой семьи стал самым известным мыслителем ХХ века.

«Сумасшедшие — это те, кто не занимается квантовой теорией». Альберт Эйнштейн

В следующих инсайтах Вы узнаете:

• как Эйнштейн изменил наше представление о пространстве и времени;
• почему Эйнштейн не любил квантовую физику;
• почему он отказался стать президентом Израиля.

Инсайт 1. Раннее развитие, отчуждённость от других детей и культ знаний в семье сформировали характер великого учёного.

Эйнштейн родился в семье, где главной ценностью всегда были знания. Когда ему было четыре года, он заболел, и отец дал ему компас, чтобы тот играл, лёжа в постели. Компас сильно заинтересовал мальчика. Он так увлёкся им, что температура спала сама собой. Позже Эйнштейн вспоминал, что именно тогда впервые испытал чудо научного открытия, которое будет сопровождать его на протяжении всей жизни.

Примерно в это же время мать начала водить его на уроки игры на скрипке. С тех пор Эйнштейн не расставался с инструментом. Даже будучи серьёзным учёным, он не бросит занятия музыкой, а самые сложные задачи будет решать, аккомпанируя себе на скрипке.

Ещё одним важным событием в жизни великого учёного было общение с другом семьи, Максом Талмудом. Он первый «ввёл маленького Эйнштейна в мир физики и философии», познакомив его с работами физика Аарона Бернштейна и философа Иммануила Канта, а также с геометрией.

Ключевую роль в формировании личности Эйнштейна сыграло и необычное психическое развитие мальчика: он очень поздно научился говорить и ещё долгое время, прежде чем произнести предложение вслух, несколько раз проговаривал его про себя. И всё же к 12 годам сумел освоить прикладную арифметику, а в 13 уже читал Канта.

Позднее Эйнштейн говорил, что эти нарушения развития речи повлияли на его отношение к таким обыденным явлениям, как время и пространство, по-детски, как к чуду, в то время как взрослые люди воспринимают их как само собой разумеющееся.

Эйнштейн был из еврейской семьи и оттого чувствовал себя изгоем в Германии. Хотя его учителя были достаточно либеральны, он постоянно подвергался нападкам со стороны детей. Это стало причиной особой отчуждённости и независимости. Он сформировался как человек, противостоящий общей массе людей и не признающий никаких авторитетов.

Вопреки сложившемуся стереотипу, Эйнштейн прекрасно учился в школе. Но его раздражала система пустого механического зазубривания и строжайшей дисциплины в немецкой школьной системе. Он так яростно выступал против этой системы, что однажды его просто выгнали из школы. В таких условиях формировалось его стойкое презрение к власти и неприятие любых авторитетов.

«Уверенный в себе, в серой фетровой шляпе, сдвинутой назад на его пышной чёрной шевелюре, он энергично вышагивал туда и обратно, очень быстро, в сумасшедшем темпе, который навязывал его беспокойный дух, вмещающий в себя целый мир. Ничто не ускользало от быстрого взгляда его больших, ярких карих глаз. Все, кто приближался к нему, были очарованы масштабом его личности». Ганс Биланд, одноклассник Эйнштейна.

Инсайт 2. Хотя Эйнштейн имел сложный характер и был одиночкой по натуре, люди его обожали.

Такое необычное детство повлияло на формирование блестящей, но очень сложной личности Эйнштейна. Для него работа была всегда на первом месте, даже в ущерб личному счастью.

Ни один из двух его браков не был идеальным. Он очень любил свою первую жену, Милеву Марич, но их отношения быстро распались. Во многом причина была в жестокости Эйнштейна. Он не был создан для семейной жизни. Однажды он написал, что ревность его жены была патологической, что характерно для женщины такой «ужасной внешности» (Милева с детства хромала).

В конце концов, он оставил Милеву и женился на своей кузине Эльзе. Этот брак продлился долго, но их отношения вряд ли можно назвать образцовыми. Эльза была полностью поглощена мужем, а вот Эйнштейн постоянно заводил романы на стороне.

Сложные отношения были у Эйнштейна и с детьми. От Милевы у него было два сына — Ганс Альберт и Эдуард. Эдуард провёл большую часть своей взрослой жизни в психбольнице. Эйнштейн тяжело переживал разрыв с ними после развода, но он сумел заглушить боль, погрузившись в работу.

Отчуждённость он проявлял только по отношению к близким. В целом же Эйнштейн был очень добрым и общительным человеком. Все ученики Принстонского университета, где он работал в последние годы своей жизни, вспоминают его с большой любовью.

Известны случаи, когда он помогал детям делать домашние задания по математике. Восьмилетняя Аделаида Делон сумела уговорить Эйнштейна помочь ей с уроками в обмен на самодельную сливочную помадку. Он объяснил ей математику, а затем, следуя её примеру, заставил самостоятельно решить задачу, пообещав печенье.

Эйнштейн остро ощущал одиночество, хотя у него было много друзей. Люди к нему тянулись, и он стал одним из самых обожаемых знаменитых людей своего времени.

«Известно было, что, уходя из гостей, он оставлял там одежду, а иногда в путешествиях даже терял чемодан. Хозяйка пансиона постоянно подшучивала над его способностью забывать ключи. Однажды он гостил у друзей семьи и, как потом вспоминал, “уехал, забыв свой чемодан. Хозяин потом сказал моим родителям: «Этот парень никогда ничего не добьётся, потому что не может ничего запомнить”». Уолтер Айзексон.

Инсайт 3. 1905 год стал поворотным в истории науки: Эйнштейну удалось перевернуть основы классической физики.

В жизни Эйнштейна-физика было два поистине революционных периода, в которые он создал главные теории своей жизни. Первый пришёлся на 1905 год, второй случился через десять лет. Всю оставшуюся жизнь Эйнштейн провёл в тщетных попытках объединить эти две теории в одну.

Вернёмся к 1905 году. Работая в патентном ведомстве в Берне, где он провел семь лет, не дослужившись даже до помощника доктора наук, Эйнштейн написал четыре статьи, которые произвели переворот в физике.

В первой статье утверждалось, что свет имеет не волновую природу, а является потоком мелких частиц, называемых квантами (позже их назовут фотонами). Эйнштейн строил свою теорию на исследованиях Макса Планка — учёного, который сумел доказать, что излучение света веществом происходит дискретно, отдельными порциями, и энергия излучаемой порции зависит от частоты света. Однако Планк так и не понял, что это открытие подрывает основы классической ньютоновской физики.

Ещё одним толчком к созданию квантовой теории Эйнштейна стало открытие физиком Филиппом Ленардом прямой зависимости величины излучения испускаемых электронов от частоты света.

Связав воедино теории Планка и Ленарда, Эйнштейн выдвинул идею о природе света. Раньше считалось, что свет — это непрерывная волна, а Эйнштейн сумел доказать, что свет — поток энергии, состоящей из отдельных частиц. Эта идея привела к открытию закона фотоэффекта, согласно которому энергия испускаемых электронов зависит от частоты света.

За теорию фотоэффекта Эйнштейн получил Нобелевскую премию. Что удивительно, за теорию относительности он не был выдвинут даже на соискание премии. Но это было обусловлено политическими причинами.

Вторая и третья статьи Эйнштейна касались поведения атомов и молекул в жидкостях. Эти открытия получили наиболее широкое практическое применение в разных областях: от смешивания цемента до производства молочных продуктов.

А что же четвертая статья? Это была знаменитая Специальная теория относительности.

Инсайт 4. Время, пространство и расстояние относительны. Нет ничего быстрее скорости света.

Эйнштейн опубликовал теорию относительности в начале XX века и ликвидировал практически все несостыковки в физике того времени. Он в корне изменил представление о структуре пространства и времени. Более того, теория относительности стала своего рода «мамой» для современной физики.

В 1905 году Эйнштейну исполняется 26 лет и он издаёт специальную, или частную, теорию относительности. Она включает в себя две части.

Первая часть. Законы физики абсолютно одинаковы в любой инерциальной точке отсчёта. Такая точка отсчёта для нас либо движется с постоянной скоростью, либо находится в состоянии покоя.

Представьте, что Вы с друзьями поехали за город на машине. Вы выехали на трассу и едете с постоянной скоростью. В это время внутри машины Вы можете вести себя абсолютно так же, как и у себя дома. Законы физики ничем не отличаются. Все это продлится до момента, пока не придётся резко затормозить.

Представим другую ситуацию. В прекрасный весенний день Вы гуляли по парку и решили сесть на скамейку. В этот момент Вас ничто не беспокоит и Вы ощущаете себя в состоянии покоя. Только Вы забываете про то, что скамейка стоит на земле, а Земля движется вокруг Солнца со скоростью 108 000 км/ч.

С точки зрения физики, не существует никакого способа определить, что на самом деле движется. Другими словами, движение относительно!

Вторая часть специальной теории относительности. Скорость света неизменна и не зависит от скорости движения его источников.

Скорость света в вакууме равна 300 000 км/с, и эта величина постоянна. Представьте ситуацию: у Вас есть фонарик, и Вы его можете включить дома, в машине или в самолёте. Во всех случаях скорость света будет неизменна — 300 000 км/с, и никакая дополнительная скорость к ней не добавляется.

Специальная теория относительности рассматривает лишь частный случай, когда движение прямолинейно и равномерно, и является частью Общей теории относительности.

«Почему именно я создал теорию относительности? Когда я задаю себе такой вопрос, мне кажется, что причина в следующем. Нормальный взрослый человек вообще не задумывается над проблемой пространства и времени. По его мнению, он уже думал об этой проблеме в детстве. Я же развивался интеллектуально так медленно, что пространство и время занимали мои мысли, когда я стал уже взрослым. Естественно, я мог глубже проникать в проблему, чем ребёнок с нормальными наклонностями». Альберт Эйнштейн

Инсайт 5. Эйнштейн создал общую теорию относительности, опираясь на свою более раннюю работу.

Позже Эйнштейн расширил Специальную теорию относительности до Общей теории относительности. С её помощью он описал ускоряющиеся объекты и объяснил происхождение гравитации.

В 1907 году Эйнштейна посетило озарение: он вдруг осознал, что при падении мы не чувствуем собственного веса. Поэтому определить, произошло ли движение из-за силы тяжести или ускорения, невозможно даже опытным путём.

Например, Вы потеряли сознание и очнулись в лифте. Более того, Вы находитесь в состоянии невесомости. Это может произойти по двум причинам: либо Вы равномерно двигаетесь в космосе, либо падаете в лифте с ускорением. Вы не сможете различить эти две ситуации, если не выгляните наружу.

Возможно, Эйнштейн тоже размышлял над подобным лифтом, и у него появилась смелая идея. Если эти две ситуации невозможно различить — значит, падение под действием гравитации — это и есть равномерное движение.

Но как такое может быть? Ведь мы все прекрасно видим то, что, когда тела падают, они ускоряются.

Ответ выходит за пределы нашего восприятия. Все мы привыкли к тому, что мир вокруг нас имеет 3 измерения: вверх-вниз, влево-вправо, вперёд-назад. Но, как оказалось, существует четвёртое измерение — время. И оно тоже относительно.

Пространство и время — это проявление одной той же единой сущности, то есть четырёхмерного измерения. Но мы не способны его видеть и поэтому воспринимаем лишь его проекции: либо пространство, либо время.

В четырёхмерном пространстве тело двигается равномерно. Массивные тела искривляют это движение и делают его криволинейным. Мы же видим искаженную картинку, и нам кажется, что, когда тела падают, они разгоняются. Но на самом деле они двигаются прямо, просто по искривлённым траекториям. Стоит помнить, что в этом случае изменяются все четыре измерения, в том числе и время.

На Земле время идёт быстрее, чем на орбите. Поэтому спутники всё время синхронизируют время с Землёй, чтобы избежать ошибок в навигации. Без теории относительности разница измерений составляла бы несколько километров.

То же самое касается скорости. Чем ближе к скорости света, тем медленнее идёт время. Другими словами, для человека, путешествующего с невероятно высокой скоростью, время движется медленнее, чем для человека, который стоит на месте.

Эйнштейн всегда стремился обобщать любые теории, а не создавать новые для каждого конкретного случая. Он также не любил вещи, которые нельзя доказать.

«Есть только две бесконечные вещи: Вселенная и глупость. Хотя насчет Вселенной я не уверен». Альберт Эйнштейн

Инсайт 6. Появление квантовой механики сделало из Эйнштейна консерватора.

Сформулировав уравнение теории относительности, Эйнштейн заложил основу для изучения природы Вселенной. Его космологическая теория 1917 года утверждала, что гравитация имеет способность так искривлять космическое пространство, что оно просто замыкается на себе, становясь безграничным. Другими словами, Вселенная, в которой мы живём, является конечной, но при этом у неё нет границ.

Этот революционный вывод Эйнштейна всё же заключал в себе одну проблему: из теории следовало, что существование статической Вселенной просто невозможно, так как силы тяжести заставляли бы материю собираться в одном месте. Следовательно, Вселенная могла быть либо расширяющейся, либо сжимающейся, но не статической. Но это противоречило представлениям о Вселенной, существовавшим в то время.

Сегодня нам известно, что Вселенная постоянно расширяется. Но Эйнштейн этого не знал. И чтобы привести свою теорию в соответствие с понятием статической вселенной, не имея доказательств, он пошёл на свой «самый большой обман» — ввёл в уравнение отталкивающую силу, которая уравновешивала бы гравитацию и не давала Вселенной взорваться. Эту постоянную он назвал «космологической константой».

Но космологические константы были не единственным следствием революционной теории относительности. Эйнштейн задумал развить теорию, чтобы подтвердить свою давнюю догадку: гравитационные и электромагнитные поля являются различными проявлениями одного и того же единого поля.

В то время эта идея была не очень популярной, во многом потому, что в науке доминировала квантовая механика. «А в квантовом мире законами природы управляют вероятности и неопределенности». Другими словами, с точки зрения квантовой механики, «реальности» не существует. И это не зависит от того, можем мы её наблюдать или нет.

Эйнштейн считал это открытие «жутким», потому что сам придерживался веры в строгую предопределённость и причинно-следственные связи в природе. Таким образом, он боролся против квантовой механики и случайности природных законов.

Хотя Эйнштейн высказывал революционные взгляды в начале своей научной карьеры, с 1923 года он стал довольно консервативным. Последние тридцать лет своей жизни он пытался примирить противоречия квантовой механики со своими взглядами, стараясь создать новую единую теорию. Но его попытки не увенчались успехом.

«Эйнштейн оставался совершенно спокоен и сказал: “Я знал, что теория правильна”. Его спросили: “Ну а что, если бы эксперименты показали, что теория неверна?” Он ответил: “Тогда мне было бы жаль Господа Бога, ведь теория-то верная”». Уолтер Айзексон

Инсайт 7. Скептическое отношение к власти не позволяло Эйнштейну присоединиться к политическим партиям, но не мешало высказывать своё мнение.

Эйнштейн никогда не боялся выражать своё мнение по любому вопросу, будь то наука, политика или религия. С годами он стал всё больше и больше высказываться по политическим вопросам, особенно после того, как бежал из Европы в США из-за роста антисемитизма накануне Второй мировой войны.

Эйнштейн ощущал тесную связь с еврейским народом, но сам не разделял традиционных еврейских убеждений, прежде всего понятия свободной воли. Эйнштейн всю жизнь был детерминистом, то есть разделял учение о предопределённости человеческой жизни, в то время как иудаизм учит, что человек сам является творцом своей судьбы.

Представление Эйнштейна о Боге было близко к идеям философа Спинозы: он не верил, что Бог вмешивался в жизнь людей и взаимодействовал с ними. Скорее, он воспринимал Бога как могущественные и непонятные законы природы.

Чувствуя мощную связь с народом, во время Второй мировой войны Эйнштейн выступал с агитацией против антисемитизма нацистской Германии, публиковал письма и петиции. В 1952 году, в знак признания, он получил предложение от премьер-министра Давида Бен-Гуриона стать вторым президентом Израиля. Эйнштейн отказался, понимая, что его блестящие способности лежат отнюдь не в сфере дипломатии и государственной деятельности.

Он слишком скептически относился к власти, чтобы вступать в какие-либо движения или организации, но разделял социалистические взгляды. Он придавал первостепенное значение свободе личности и выступал против тоталитарных идеологий коммунизма и фашизма.

Поэтому, когда в США в 1940-1950-е годы началась «охота на ведьм», обострились антикоммунистические настроения и начались политические репрессии против «антиамерикански настроенных», Эйнштейн сохранял нейтральную позицию. Он не поддержал ни антиамериканскую, ни антисоветскую сторону. Тем не менее, ФБР накопило в четырнадцати папках 1427 страниц досье на Эйнштейна, где содержалась информация об учёном. Но там не было против него ни одной улики!

«Судьба, наказывая меня за презрение к авторитетам, сделала авторитетом меня самого». Альберт Эйнштейн

Инсайт 8. Даже в последние дни жизни Эйнштейн сохранял любопытство и бунтарский характер.

Всю свою жизнь Эйнштейн страдал от болезни желудка. В 1955 году он умер от аневризмы брюшной аорты. Но даже будучи больным, в последние месяцы жизни он не переставал работать и проводить исследования. В 76 лет он сохранял то же упорство и любопытство, что и в детстве.

Удивительно, но и последняя неделя его жизни была очень продуктивной. Вместе с философом Бертраном Расселом он сочинил и подписал манифест, осуждавший очередную мировую войну. Он выступил с радиообращением, в котором выражал озабоченность обострением арабо-израильского конфликта в Израиле. И, конечно, он всё ещё был занят попытками создать свою единую космологическую теорию. После смерти учёного в его кровати нашли двенадцать страниц уравнений, созданных буквально на смертном одре.

Похороны были скромными. По его собственной просьбе тело было кремировано, а прах развеян над рекой Делавэр.

Но избежать скандала, связанного с его смертью, всё же не удалось. Семья Эйнштейна с ужасом обнаружила, что патологоанатом, который проводил вскрытие, забальзамировал мозг Эйнштейна, разделил его на части и разослал снимки различным исследователям по всему миру.

В ходе исследований специалисты заметили некоторые нарушения в строении мозга великого учёного: например, мозг Эйнштейна имел более короткий паз в области нижней париетальной доли — области, которая отвечает за математическое и пространственное мышление. Кроме того, в париетальной доле Эйнштейна было больше глиальных клеток, чем нейронов.

Но, каким бы ни был его мозг, сам Эйнштейн был уверен, что главное объяснение его гениальности — пылкое любопытство. На протяжении жизни он не утратил способности удивляться природе, сохраняя при этом скромность и уверенность в себе.

«Чем больше моя слава, тем я больше тупею; и таково, несомненно, общее правило». Альберт Эйнштейн

Итог. Основная идея книги.

Эйнштейн был гениальным учёным и яркой личностью. Его выдающиеся научные открытия стали результатом синтеза гениального ума и уникальной природы, сочетающей любопытство, бунтарство и скромность.