Глава первая. От Мюнхена до Берна

1

Весной зацветают луга в предгорьях Швабских Альп. Швабия — древний угол Европы, плавильный горн народов, разноязычных людских толп: кельты и франки, легионы Цезаря и галлы Верцингеторикса. Здесь говорят по-немецки с певучим эльзасским акцентом. Дунай бежит по скалистому ложу — горная, узкая быстрая речка. Но вот Ульм, и, выйдя на простор Баварской равнины, приняв в себя воды Иллера и Блау, Дунай течет уже спокойно и широко — голубой Дунай.

Весной 1879 года в Ульме родился Альберт Эйнштейн.

Они считали себя немцами, Германн Эйнштейн и его брат Якоб, совладельцы мелкой фабрички, и жена Германна — фрау Эйнштейн-Кох. Они любили эту землю, они говорили на языке ее народа. К старозаветным обычаям своих предков Германн Эйнштейн относился равнодушно. Не талмуд, а «Вильгельм Телль» Шиллера был его настольной книгой. То, чем для отца был Шиллер, для матери был Бетховен. Она сидела у рояля, а пятилетний неразговорчивый Альберт стоял и сосредоточенно слушал.

— Пойди, Альберт, побегай в саду, — предлагала мать.

Нет, он не хотел бегать в саду, он слушал Бетховена.

Если было поздно и его укладывали слать, он выскальзывал незаметно из спальни и, ступая осторожно босыми ножками, пристраивался в темноте где-нибудь на ступеньках лестницы и затаив дыхание слушал, как внизу в гостиной играет на рояле мать.

— При таком терпении, из парня выйдет, пожалуй, музыкант или часовых дел мастер! — шутил сосед. — Альберт, кем ты будешь, когда вырастешь?

Добиться ответа было трудно. Он поздно научился говорить: составить фразу в уме да еще произнести ее вслух — это была не простая штука!

— Ничего, Альберт, не из каждого получается профессор, не падай духом! — подбадривал дядя Якоб.

Младшая сестренка Майя — у нее-то язык был подвешен на зависть всем другим! — сочувственно поглядывала на брата.

Как-то раз — ему было тогда четыре или пять лет — отец показал ему компас. Он долго и сосредоточенно рассматривал диковинную вещь. Потом вдруг сказал:

— Я думаю, что вокруг стрелки есть что-то, что толкает стрелку.

Такой длинной фразы он не произносил, кажется, уже целый год! Это было первое соприкосновение с «большим миром, существующим вне нас и независимо от нас», миром, «стоящим перед нами, как огромная вечная загадка». «За вещами должно быть что-то еще, глубоко скрытое…»

Так вспоминал он об этом эпизоде через много, много лет.

Девяти лет его отдали в приготовительную католическую школу. Шел 1889 год. Германия Бисмарка, утучненная награбленным французским золотом, подмяв под себя завоеванные земли, уже высматривала новую добычу. Дымили заводы Круппа. Бюргеры с квадратными затылками, багровея, возглашали «хох, кайзер!» и еще раз «хох!». По улицам Мюнхена — семья жила теперь в Мюнхене — гусиным шагом маршировали солдаты, и раздирающая уши, блеющая, лающая, квакающая музыка заставляла Альберта испуганно вздрагивать и жаться к матери. Нет, это не было похоже на Бетховена, это не было даже отдаленно похоже!

В мюнхенской приготовительной школе учителем был обер-лейтенант резерва. Обер-лейтенант входил в класс, и дети вскакивали, словно подталкиваемые заводной пружинкой. «Хох, кайзер!» — хрипло кричал обер-лейтенант. «Хох!» и еще раз «хох!» кричали дети. А в Луитпольд-гимназиуме, куда Альберт Эйнштейн перешел, когда ему исполнилось двенадцать лет, там уже учились маршировать гусиным шагом. Трещали, блеяли, квакали трубы и барабаны на школьном плацу, и раз-два-три, не сгибая ног в коленях, вперив глаза в одну точку, раз-два-три!

Нет, он решительно не мог научиться не сгибать ног в коленях, и в ушах его стоял все тот же рвущий барабанные перепонки рев и треск. Потом были греческий и латынь, и грамматика, которую зубрили, не вникая в смысл, казалась прямым продолжением гусиного шага. Зубрежка не удавалась Альберту Эйнштейну, и мать укоризненно смотрела на цифры, выведенные в балльной ведомости. Похвалиться было нечем. Ему доводилось слышать не раз, как учителя называли его за глаза «туповатым парнем», но он не обижался на них. В конце концов каждый вправе думать так, как хочет! Ответы невпопад на уроках кончались нередко оставлением после занятий в классе. Отбыв наказание, он шел домой и, припав молча щекой к руке матери, грустно слушал ее огорченные наставления. Потом играл на скрипке, сперва игрушечной, а вскоре и настоящей, подаренной матерью в день, когда ему исполнилось семь лет. Закрыв глаза и смешно наморщив нос, он водил смычком по струнам, подбирая по слуху или повторяя сонаты Моцарта. Хочет ли он быть артистом? Нет, он не стремится к этому, он играет для себя, только для себя. Знаете ли вы, сколько изящества, нежности, страсти в Моцарте? Если не знаете, разрешите, я сыграю вам сонату си-бемоль мажор…

Среди слушателей самой внимательной была крошечная кузина Эльза — на два года моложе Альберта, — их отцы приходились двоюродными братьями, а матери родными сестрами. Родители Эльзы жили в Мюнхене, и девочка приходила в гости к Альберту.

Взрослые подшучивали над ними — Wahlverwandschaft, сродство душ!

Осенью, перед концом каникул (это была третья осень его гимназической жизни), он получил учебник геометрии в твердом картонном переплете. Он раскрыл его с любопытством, смешанным с легким страхом. Он начал с первой страницы, с первых определений Эвклида. Он был удивлен и стал читать дальше. Он не мог выпустить из рук эту книгу, пока не прочитал ее до конца. Какая ясность, стройность, точность мысли! И так ли уж далеко это от сонат Моцарта! Он разбирал, он расчленял на звенья цепь доказательств. Он пробовал доказывать теоремы иначе, чем было напечатано в учебнике. Он был доволен, когда это получалось, и нос морщился у него при этом совершенно так же, как при работе со смычком.

Это было, читаем мы в его воспоминаниях, «еще одно чудо», но совсем другого рода, чем чудо с компасом. «Удивительным, необычайным казался самый факт, что человек способен достигнуть такой степени надежности и чистоты в отвлеченном мышлении, какую нам впервые показали греки в геометрии!»

Учитель геометрии не был педантом. Он поощрительно хлопал мальчика по плечу и ставил ему высшую отметку. А алгебра? Кто сказал, что это скучная наука? Вы начинаете охоту за таинственным иксом. Вот вы приблизились к нему, вы обложили его со всех сторон, как красного зверя. И вот он пойман, икс!

Дядя Якоб — инженер и любитель математики — приходил в восторг. «Смотрите-ка, он стал разговорчив, наш Альберт! Ну-ну, не смущайся как барышня. И покажи-ка, что это у тебя за книжка».

Название книжки было «Kraft und Stoff» — «Сила и материя». Книжку подарил русский студент-медик, живший неподалеку и учившийся в местном университете. Студента приглашали иногда обедать. Студент не варил в бога. Людвиг-Фридрих-Карл Бюхнер, автор «Силы и материи», — тоже. Мир, управляемый незыблемой властью законов природы, вселенная, движущаяся в вечном механическом круговороте, — об этом рассказывалось в знаменитой книге. В России ею увлекался Писарев. Базаров цитировал «Крафт унд Штофф», приводя в негодование Павла Петровича Кирсанова. В Луитпольд-гимназиуме Вюхнер был под запретом. И недаром. Чтение Бюхнера, отмечает в автобиографии Эйнштейн, «имело последствием прямо фанатическое свободомыслие. Возникло впечатление, что молодежь преднамеренно обманывается с помощью школьной машины, вдалбливающей религию в голову ребенка… Это было ошеломляющее впечатление…»

2

Дела Германна Эйнштейна пошатнулись, и фабричка (на ней выделывались и чинились электрические приборы) перестала приносить доход. На семейном совете было решено переселиться в Италию, Это был тяжелый шаг. Люди не легко расстаются с землей, где родились, где выросли. «Германия — наша родина, — сказал Германн Эйнштейн. — Пусть Альберт кончает гимназию в Мюнхене. А дальше — дальше будет видно…»

Альберт остался в Мюнхене. Он продолжал идти первым по математике, он справлялся кое-как и с другими предметами. К прочитанным книгам прибавилось теперь многотомное собрание рассказов о природе, принадлежавших перу популяризатора Арона Бернштейна. Там говорилось о звездах и метеорах, о землетрясениях и грозах. Альберт читал эти рассказы с таким же интересом, как и «Германа и Доротею» Иоганна-Вольфганга Гёте. Нашелся среди педагогов добрый человек, который давал ему читать все эти книги. Но происходило тут же рядом и еще что-то, чего по рассеянности он не замечал. На уроках математики — их вел теперь новый учитель, сменивший, прежнего, ушедшего на пенсию, — разыгрывались представления, потешавшие всех, кроме двоих — Эйнштейна и учителя. Эйнштейн чистосердечно и серьезно задавал учителю вопросы, на которые тот не мог дать ответа. В классе реял веселый шум. Случались странности и в неурочное время. Однажды Альберт заговор и с одноклассником о своем отрицательном отношении к религии. Тот дико посмотрел и отошел, буркнув что-то невнятное. Другому он рассказал вычитанный им анекдот про великого короля Фридриха (того самого, что был побит русскими при Кунарсдорфе). Чтобы отвязаться от некоего померанского помещика, который докучал ему просьбами о звании «советника» — мечта каждого благонамеренного немца стать хоть каким-нибудь советником, — Фридрих велел дать ему звание «скотского советника». Вытирая слезы от смеха, Альберт добродушно поглядывал на собеседника. Тот не смеялся. Он был сыном тайного советника…

Альберт понял все. Занятый своими теоремами, он не замечал происходящего. Он был слеп. Теперь он все увидел. Ощущение было такое, как в раннем детстве, когда его оставили нечаянно одного в темной комнате. Темной комнатой, вспоминал он потом, был мелкий и тщеславный мирок мюнхенских купцов и чинуш, «гонка за желудочными благами, которая прикрывалась тщательнее, чем теперь, лицемерием и красивыми словами». Участие в этой гонке «могло привести к удовлетворению желудка, но никак не к удовлетворению человека, как мыслящего и чувствующего существа». Решение было принято. Он не останется здесь больше ни одного дня, он поедет в Милан, к родителям. Надо было обзавестись справкой от врача, свидетельствовавшей, что ученик Эйнштейн нуждается в шестимесячном отпуске. Справка не понадобилась. Когда он собирался уже идти к доктору, его остановил на лестнице куратор.

— Вам просили передать, чтобы вы покинули гимназию не откладывая. Ваше присутствие действует неблагоприятно на других учащихся.

— Но мне остался только год до выпуска…

— Решение герр директора неизменно, — ответил куратор.

3

Он смотрел на Италию, проносившуюся мимо окна вагона. Он видел оборванных людей, энергично жестикулировавших и шедших куда-то с выражением решимости. Они вели под уздцы маленьких лопоухих осликов, нагруженных жалким скарбом. «Куда идут эти люди?» — спросил он у попутчика. «Искать счастья за океаном», — отвечали ему. «Странно, — думал он. — Они направляются за счастьем за океан, а я еду сюда. Разве нельзя сделать так, чтобы за счастьем не надо было ехать никуда, чтобы оно было с нами?»

Оборванные люди, шедшие за далеким счастьем, не казались несчастными, нет, они пели песни своего народа и подыгрывали себе, не замедляя шага, на инструментах, отдаленно напоминавших скрипку. Он ощупал футляр со своей скрипкой. Она была с ним. И «Крафт унд Штофф» Бюхнера тоже были с ним. И еще тетрадь, куда он заносил свои мысли. Его занимал в последнее время вопрос, на который не так-то легко было ответить: что случится, если приемник лучей света (например, фотоаппарат или человеческий глаз) будет мчаться вслед за световым лучом с быстротой, равной скорости самого света? Тогда световая волна по отношению к такому приемнику перестанет быть бегущей в пространстве волной, а словно бы застынет на месте, как застывают фигуры на экране, когда испортится киноаппарат.

Ничего подобного никогда не наблюдалось в природе и не может наблюдаться с точки зрения теории. Это значило, что в цепь рассуждений вкралась какая-то ошибка. Но какая? Он раздумывал над этим.

Отец встретил его на вокзале. Он сказал отцу, что намерен отказаться от германского подданства и решил также покинуть еврейскую религиозную общину. Он не намерен исповедовать никакой религии…

— Я не препятствую, — сказал отец. — Тебе шестнадцать лет. Теперь я скажу тебе то, что не знает еще твоя мать: я разорен. Промышленный подъем, о котором мне писали отсюда, оказался химерой. Закрываются мастерские, фабрики, лавки. Теперь это называется «спад». Изучали ли у вас в гимназии, почему происходят эти подъемы и спады? Не изучали? Я не смогу поддерживать тебя долго, — продолжал отец. — Скорее приобретай специальность. Как ты догадываешься сам, астрономы и скрипачи не так-то уж до зарезу нужны в наше время! Инженеры с хорошим дипломом и учителя нужнее…

4

Осенью девяносто пятого года он подал свои бумаги в цюрихскую «Тэхнише Хохшулэ», называвшуюся кратко: «Политехникум».

Это был известный рассадник научных знаний в Центральной Европе. Нейтральная Швейцария притягивала учащихся-иностранцев. Преследуемые реакцией революционные эмигранты, социал-демократы из Германии и Австрии — разноязычный студенческий интернационал — заполняли аудитории и коридоры. В шестидесятых годах в Цюрихском университете — по соседству с политехникумом — училось немало русских. В девяностых слушала лекции Роза Люксембург. Ленин, посещавший вое библиотеки Цюриха, захаживал сюда не раз…

Возможно, что, переступая через этот порог, семнадцатилетний Эйнштейн питал сначала некоторые иллюзии по поводу того, что ожидает его на каменистом пути в науку. Иллюзии рассеялись очень скоро, и, вспоминая об этом в старости, он не нашел для себя слов снисхождения:

«Я был своевольным, хотя и ничем не выделяющимся молодым человеком, самоучкой, набравшимся (с большими пробелами) некоторых специальных познаний… С жаждой более глубоких знаний, но с не достаточными способностями к усвоению, и к тому же обладая неважной памятью, приступал я к нелегкому для меня делу учения. С чувством явной неуверенности в своих силах я шел на приемные испытания…»

Экзамен по математике прошел не вполне обычно. Решение геометрической задачи (Эйнштейн применил способ, программой отнюдь не предусмотренный) вызвало смятение. Обнаружилось, что экзаменующийся знаком с основами высшего анализа, с аналитической геометрией, — знания, приобретенные самоучкой, вперемежку с игрой на скрипке в мюнхенские гимназические годы. «В возрасте двенадцати-шестнадцати лет, — припомнил он в старости, — на мое счастье, мне попадались книги, в которых обращалось не так уж много взимания на строгость доказательств, но зато хорошо выделялась главная мысль. Это было поистине увлекательно… Были взлеты, не уступавшие по силе впечатления чуду элементарной геометрии — понятие дифференциала и интеграла, идея аналитической геометрии, бесконечные ряды…»

И вот профессора, восхищенно крякая, повставали со своих мест, чтобы посмотреть на диковинку, и сам директор, проходя мимо, воззрился с любопытством на экзаменующегося. Тот стоял около доски, морща нос и откровенно потешаясь над экзаменаторами. По французскому языку и ботанике, впрочем, он провалился блистательно. Теперь уже директор, пряча улыбку, смотрел на его опрокинутое лицо.

— У вас не все потеряно, молодой человек. Вы провалились на экзамене? То же самое, как известно, случилось с Джузеппе Верди, не выдержавшим испытаний в Миланской консерватории, и с Чарлзом Дарвином. Его отчислили за «неспособность» из университета в Эдинбурге!.. У вас нет аттестата зрелости, говорите вы. Что ж, поступайте в последний класс любой швейцарской кантональной школы, и через год мы примем вас без экзамена…

Через год, принеся аттестат школы кантона Аарау, он занял свое место за партой политехникума. Он поступил на учительский факультет, выпускавший преподавателей математики и физики. Нередко в аудиторию — это произошло уже на втором курсе — заходил из соседнего университета растрепанный молодой человек самоуверенного вида. Он тоже изучал физику, и его звали Адлер — Фриц Адлер из Вены (в газетах повторялось имя его отца, председателя социал-демократической фракции австрийского рейхсрата). Неподалеку от Альберта сидела Милева Марич, сербка, на четыре года старше его по возрасту, некрасивая девушка с абсолютно серьезным выражением лица.

5

Жизнь шла двумя потоками.

В одном русле были занятия по официальной программе, участие в обязательных лабораториях, переход с курса на курс, наконец диплом, о котором так беспокоился Германн Эйнштейн-старший. Все шло своим чередом. Он станет гражданином Швейцарской республики. Он выполнит для этого все формальности, в том числе и такую нелегкую, как взнос тысячи франков в казначейство страны.

Он поделился своими планами с Милевой Марич. Девушка с абсолютно серьезным выражением лица одобрила этот проект.

Летом 1900 года, в последний год века, привлекая по-прежнему любопытство профессоров своими мате-, мэтическими познаниями, он получил, наконец, долгожданный диплом. Через год он поздравил себя с швей-, царским гражданством. Чтобы скопить тысячу франков, понадобилось откладывать каждый месяц большую часть из ста франков, что посылались ему родными из Италии. Он свел свои жизненные потребности до скромнейшего уровня — отказывал себе в пище и одежде, — но главные невзгоды, как скоро стало ясно, были впереди. О помощи родных больше не могло быть и речи, да он и не допустил бы этой помощи. Надо было становиться на собственные ноги. Диплом и документы гражданина города Цюриха давали право, во всяком случае, на должность гимназического учителя. Он мог рассчитывать, наконец, на оставление при политехникуме для подготовки к профессуре.

Ему не удалось ни то, ни другое.

Ни один из ученых мужей, наперебой хваливших его способности, не взял его к себе в ассистенты. Почему? Биографы продолжают спорить, блуждая вокруг этого вопроса. Среди причин упоминается его иностранное, в частности еврейское, происхождение, говорится об «оригинальности манер», вплоть до некоторой художественной, так сказать, небрежности в костюме. Намекается на «независимость и резкость суждений», мешавшую ему выслушивать произносимые при нем банальности без того, чтобы не расхохотаться искренне, невзирая на титул и чин собеседника. Сам Эйнштейн, вспоминая молодость, подчеркивал эту последнюю причину: «Я был третируем моими профессорами, которые не любили меня из-за моей независимости и закрыли мне путь в науку…»

Остается фактом, что Альберт Эйнштейн, несмотря на все свои усилия, не мог найти себе постоянную работу в течение почти двух лет с момента окончания политехникума. Двери школ, в которые он стучался, оставались запертыми. В одних местах ему говорили, что нет вакансий. В других — что предпочтение дается лицам зрелого возраста и опыта. Временно, на несколько месяцев, ему удалось устроиться — он занял должность отбывавшего военный сбор преподавателя— в техникуме городка Виитертура. Чиновник, занесший имя Эйнштейна в списки жителей города, поморщился, когда в графе «религиозная принадлежность» пришлось вписать: «никакой религии». Он недолго обременял, впрочем, Винтертур своим присутствием. Работа кончилась. Потом опять наступила неизвестность. «Год был труден, — вспоминал Эйнштейн. — Нужда была так остра, что я не мог размышлять ни над одной абстрактной проблемой в течение целого года». Он голодал. Именно в это время он получил болезнь печени, от которой не мог избавиться всю жизнь. Он не терял, впрочем, присутствия духа и юмора и в письме из Милана, куда выезжал в тщетных поисках работы, написал — в апреле 1901 года — своему однокашнику в Цюрих:

«Господь бог сотворил осла и дал ему толстую шкуру. Это выгодно отличает положение осла от моего собственного… В области науки после долгого перерыва у меня бродят в голове две превосходные идеи… Если бы ты знал, какое волнующее чувство возникает от сознания скрытого единства сложных групп явлений, представляющихся прямому чувственному наблюдению как нечто совершенно разрозненное!..»

И в другом письме:

«Я открыл формулу житейской мудрости. Она выражается уравнением X = А + В + С, где X=успех в жизни, А=труд, В=отдых и С=держать язык за зубами!»

Он подписал это письмо: «Твой старый друг и неудачник Альберт Эйнштейн», Объявление в газетах приглашало репетитора в частный пансион в Шафгаузене. Он бросился туда. Питомцев пансиона, сыновей богатых родителей, обучал целый штат нанятых учителей. Эйнштейн был принят, и на его долю досталась математика. Вспомнив дни детства, он принялся добросовестно передавать своим ученикам азы веселой науки. Он старался и впрямь сделать ее веселой, он излагал ее основы, как занимательный и вдохновенный подвиг человеческого ума. Проходившие мимо математического класса с недоумением прислушивались к доносившимся оттуда взрывам радостного мальчишеского смеха: икс был пойман, и можно было переходить к следующему уравнению!

Педагоги были шокированы. К тому же герр Альберт Эйнштейн упорно не надевал обязательного воротничка, а если надевал, то без отогнутых вправо и влево треугольных кончиков. Без объяснения причин ему был выдан расчет. Это случилось зимой 1901 года. Линия его жизни явно колебалась неустойчивыми и малообнадеживающими зигзагами.

Но, скрытый пока от всех, прокладывал себе дорогу другой, сильный и глубокий поток.

6

Студенческие годы были не только годами лекций, экзаменов, зачетов. Прочитанные когда-то в юности бюхнеровские «Крафт унд Штофф» не были забыты. Эта книга была первой ступенькой, встав на которую можно было сделать следующий шаг.

Картина мира, намеченная рукой популяризатора и философа-механиста, выглядела, что и говорить, до смешного примитивно и явно не отвечала новым фактам науки.

Но было в ней, в этой картине, и нечто такое, чего нельзя было позабыть, — порыв бесстрашной мысли сквозь оболочку явлений, попытка постичь разумом глубинную сущность мира, стремление, может быть, к недостижимой, последней реальности.

Не приспело ли время сделать в этом направлении новый шаг?

И он составил себе еще на первом курсе список книг и расписание домашнего чтения на месяц, на семестр и на год вперед. В списке философов значились в исторической последовательности Платон и Аристотель, Бэкон, Юм, Декарт, Спиноза. Кант стоял последним в этом перечне. Затем пришел черед великих физиков, классиков теоретического естествознания: Ньютон, Лаплас, Максвелл, Кирхгофф, Герц… Чтение длилось долго и упорно. Скоро он научился — это он вспоминает в своих биографических заметках — «выискивать в прочитанном то, что может повести в глубину, и отбрасывать все остальное: то, что перегружает ум и отвлекает от существенного». Существенное — это природа, ее законы, ее осязаемая, зримая, живая действительность. Бесплодно то умозрение, которое отрывается от связи с этой действительностью. Нет, он не намерен погрузиться в чистое умозрение. Нет и нет. Время, остававшееся от чтения, и даже большую часть времени, он проводил в лабораториях; он жадно следил за всем тем удивительным, что происходило в поле зрения спектроскопов, в разрядных трубках с выкачанным воздухом, в приборах и колбах химического кабинета. Все это лишь отчасти имело отношение к официальной учебной программе, а порой не относилось к ней вовсе. Разумеется также, что это не способствовало академическим успехам. «Я вскоре обнаружил, что должен удовольствоваться ролью посредственного студента. Чтобы стать хорошим студентом, надо было обладать способностью к концентрации всех сил на выполнении учебных заданий и любовью к порядку, который необходим для тщательного записывания лекций и их последующей проработки. Эти черты характера, как я с прискорбием убедился, были мне внутренне не присущи! И так получилось, что я примирился постепенно с угрызениями совести и устроился с учением, как это подсказывали мне мои интеллектуальные интересы…» Лекции он не очень-то жаловал своими посещениями, и хвалиться здесь было нечем, так как среди профессоров, кроме педантов и чиновников от науки, было несколько действительно замечательных личностей. Например, математик Германн Минковский. О, если бы можно было предвидеть, какую роль будет суждено сыграть трудам этого человека в его, эйнштейновской, дальнейшей научной жизни! Но он не подозревал тогда об этом и не посещал лекций Минковского, о чем горько сожалел впоследствии. Что же касается обязательных учебных курсов и экзаменов, то, как это порой случается, «был друг, аккуратно посещавший все лекции и добросовестно обрабатывавший их содержание…»

Этим другом была не Милева Марич.

Милева, с которой он пытался делиться прочитанным, нахмуренно слушала его пространные объяснения. «Вам не следует уделять столько времени этим вещам, Альберт. Вам нужен диплом. Вы не успеете сдать профессору Гурвицу функции комплексного переменного…»

Функции комплексного переменного! Нет, она может быть спокойна, он успеет сдать эти функции. Но знает ли Милева, к какому новому и бесповоротному выводу пришел он теперь. Он скажет ей об этом, о самом сокровенном, что решило его жизнь. Он обладает способностями к математике, этого нельзя отрицать. Но он не посвятит свою жизнь математике! Он не будет изучать математику ради нее самой, он лишь использует ее как инструмент для другой, великой цели. Цель — познание реальности, познание субстанции такой, какова она есть. Этим занимается теоретическая физика. Если б Спиноза был жив сегодня, он занимался бы теоретической физикой. Читала ли Милева Марич Спинозу? Не читала? Ну так пусть она знает, что это величайший из всех философов! Известно ли ей, что «Этика», и «Богословско-политический трактат», и «Трактат об уме» построены по образцам геометрии: теоремы, леммы, королларии… Но Спиноза не был геометром, нет! Геометрический метод был для него лишь орудием познания. Математическая связь и порядок идей были для него отражением связи и порядка вещей. Он, Альберт Эйнштейн, пойдет по стопам Спинозы, да, он приложит геометрию, приложит математический анализ для постижения физического мира. Как он относится к Канту? Там много замечательного, но априорное мышление, но «вещь в себе» — это не то! Он робеет, ваш Кант, он не хочет понять, что нет предела для могущества разума, что разум имеет дело не с самим собой, а с реальностью, да, да, с реальностью, которая познается до самых последних глубин…

Так или примерно так говорил Альберт Эйнштейн Милеве Марич. Это было в третье или в четвертое полугодие их пребывания в политехникуме. Милева Марич не интересовалась философскими вопросами. Она поняла из этого разговора только одно: он хочет посвятить себя теоретической физике. Он не собирается избрать своей профессией ни учительское кресло, ни даже математические формулы. Его предметом, видите ль, является субстанция (он начитался, к сожалению, Спинозы), и он намерен заниматься этим к ущербу для своих житейских дел.

Что дела эти идут все хуже и хуже, Милева видела с сокрушением и с некоторым отчасти даже тайным удовлетворением. Он не послушался ее советов. Сколько еще времени будет он без работы? Не далее как вчера он сказал ей, что если положение не изменится, ему не останется ничего другого, как ходить по дворам со скрипкой, чтобы заработать несколько сантимов на жизнь. На всех городских заборах красуется объявление, в котором говорится, что «Альберт Эйнштейн, окончивший политехникум, дает уроки физики всем желающим по 3 франка за час». На объявление откликнулся только один «желающий», некто Морис Соловин, румын по национальности, молодой человек, приехавший в Швейцарию изучать науки и искусства. И что же! Вместо того чтобы заниматься физикой, учитель и ученик проводят бесконечные часы — о трех франках больше нет и речи — в спорах на философские и теоретические темы. Заглянув однажды в мансарду, где обитал Альберт, Милева едва не задохнулась и отпрянула в страхе — все было полно дымом, настолько густым, что в первое мгновение ей показалось, что в комнате пожар. Эйнштейн и Соловин сидели друг против друга — хозяин на полу, на продранной диванной подушке, гость на колченогом стуле. Они обменивались табачными залпами из трубок и обсуждали содержание «Грамматики науки» Пирсона. Желая задобрить Мйлеву, Альберт показал полученный из Берлина типографский оттиск, на котором значилась его, эйнштейновская, подпись. Час от часу не легче! Он напечатал в научном журнале какую-то статейку. Когда успел он это сделать? Статья вышла в свет в самые трудные для него месяцы безработицы и нужды — летом 1901 года. Статью опубликовали берлинские «Анналы физики», и название ее — «Следствия теории капиллярности» — говорило о чем-то весьма далеком от деловых житейских надобностей… Мало того, в ней трактовалось об атомах и о силах притяжения между атомами в жидкостях как о чем-то существующем и реальном. Пустая фантазия, конечно, как полагала Милева Марич и как считал также преуспевающий г-н Адлер-младший (к мнению последнего Милева особенно прислушивалась).

Еще прискорбнее было то, что ее непрактичный товарищ, вместо того чтобы заняться делом, продолжал размышлять над какими-то сочинениями подобного же рода. Он говорил, что закончит их обязательно, лишь бы ему дали место с маленьким, но постоянным жалованьем.

В один из весенних вечеров 1902 года он пришел к ней и сказал, что получил, наконец, такое место.

7

Приятель директора федерального ведомства патентов (Patentamt) в Берне, ссылаясь на своего сына, математика Марселя Гроссмана, рассказал директору, что питомец цюрихского политехникума, некто Альберт Эйнштейн, материально нуждается и ищет службу. Сын — это был как раз тот прилежный друг, тетрадками которого Альберт пользовался при сдаче экзаменов, — подтвердил эти сведения.

— Он был моим товарищем по выпуску. Бурш[1] отличается некоторыми странностями, играет, в частности, по ночам на скрипке, что вряд ли способно улучшить жизнь соседей по кварталу… Математические способности его поразительны. Тем более странно, что он не намерен тратить время на математику, как сообщила мне его невеста…

— У него есть невеста?

— Да, хорватка, или сербка, или что-то в этом роде…

— Чем же он собирается заняться?

— Физикой.

— Он сообразителен?

— Я бы сказал, что он из того теста, из которого делаются гении.

— Зови его ко мне.

С конца июня 1902 года Альберт Эйнштейн был зачислен на должность референта бюро — он именовался также «экспертом 3-го класса» — с годовым жалованьем в 3 500 франков. Вскоре после этого он отпраздновал свой брак с Милевой Марич. Работа референта состояла во внимательном изучении заявок на изобретения и в составлении краткого резюме с заключением об их пригодности.

Он поселился со своей женой в мансардном эта же на одной из узких уличек Берна — Крамтассе, 49,— в доме бакалейщика, который называл его «герр профессор».

— Не называйте меня профессором, — сказал ему Эйнштейн. — Я отнюдь не профессор. К тому же я слишком беден, чтобы походить на профессора…

— O-ol — ответил бакалейщик. — Для профессора у вас как раз не хватает двух пуговиц в нижней части жилета!..

Марсель Гроссман встретил его на улице в январе 1905 года. Гроссман увидел его издали и наблюдал за ним несколько минут. Альберт Эйнштейн катил детскую колясочку, в которой спало дитя. Внезапно он останавливался в самом неподходящем, с точки зрения уличного движения, месте и, достав листок бумага и карандаш, торчавшие из кармана пиджака, торопливо делал пометки. Шествие возобновлялось, чтобы прерваться на новом месте…

— Альберт Эйнштейн-младший? — сказал Гроссман, показывая на ребенка.

— Ганс-Альберт Эйнштейн. Восемь месяцев и три дня.

— Я читал ряд твоих статей в «Анналах», напечатанных сравнительно давно. С тех пор не было ничего?

— Пока ничего.

— Почему? Тебе мешают твои служебные занятия?

— Нисколько. Это даже интересно, это помогает тренировать ум. Там бывают занятные идеи. Но чаще всего, к сожалению, перпетуум-мобиле…

— Ты пополняешь свои знания по математике?

— О, нет! Природа, кажется, устроена гораздо проще, чем мы с тобой думаем, Гроссман. Для нее достаточно с лихвой той математики, которой нас учили в политехникуме…

И внезапно:

— Что ты думаешь об эфире?

— К сожалению, ничего.

— Составил ли ты мнение по поводу опыта Май-кельсона?

— Увы, нет.

— Я думаю об этом неотступно вот уже четыре года.

«Он поклонился, — вспоминал Гроссман, — и продолжал свой путь, даже не протянув мне руки…»

Глава вторая. Загадка эфира

1

Он думал неотступно об эфире и о многих других важных для него вещах. Шел 1905, знаменательный в истории физики год. Столетие, оставшееся позади, было столетием механики, эрой металла, машин и механической картины мира.

Классическая механика — великолепное творение Галилея, Ньютона, Лагранжа — шла от успеха к успеху. Ее расчетами пользовались инженеры и строители, физики и астрономы. Ей повиновалось движение пылинок и звезд. Кто мог бы усомниться в ее неограниченной и абсолютной власти?

Это сомнение закралось еще на заре механического века.

Картина мира классической механики образуется, как известно, из двух основных слагаемых: «пустого» (от материи) пространства и перемещающихся в нем прерывных материальных тел.

Математические расчеты, производимые в рамках этой картины, могли быть вполне практически удобными, но с теоретико-познавательной точки зрения в картине обнаруживались немедленно зияющие пробелы.

Перенесемся на минуту к тем спорам, которые вел в начале XVII века Галилео Галилей.

Ученые мужи, представители средневековой схоластики, оспаривавшие систему мира Коперника, ссылались на то, что если б Земля двигалась, это немедленно сказалось бы на полете птиц, течении облаков, на поведении всех тел, связанных с земной поверхностью. Такого влияния нет, и это-де опровергает учение Коперника. Галилей отвечал, что в трюме равномерно и прямолинейно плывущего корабля бабочка летает совершенно так же, как и на суше. Пассажиры, играющие в мяч на палубе, не замечают, чтобы мяч вел себя иначе, чем это происходит на берегу. Так же точно обстоит дело и при движении Земли, Правда, путь ее вокруг Солнца (и собственной оси) пролегает по кривой, но если брать небольшой отрезок времени, то практически поступательное движение Земли не будет заметно отличаться от равномерного и прямолинейного. И так вот получается, что хотя почва под нашими ногами несется в десятки раз быстрее артиллерийского снаряда, люди не ощущают этого перемещения!

Это было важное открытие — факт независимости законов природы, законов механики от состояния движения[2] той «площадки», на которой разыгрываются механические события. И в полном соответствии с этим фактом уравнения механики Галилея — Ньютона действительно не меняют своей формы оттого, что к скорости изучаемых тел добавляется постоянная скорость «площадки». О какой скорости идет тут речь? Разумеется, о скорости перемещения «площадки» относительно какого-то другого материального объекта. Земля перемещается относительно Солнца, Солнце вместе с Землей и другими планетами несется — об этом догадывался уже Галилей — относительно звезд Млечного Пути (Галактики). Вся Галактическая звездная система, включая Солнце, как мы знаем теперь, мчится относительно других звездных роев, и те, вместе взятые, перемещаются по отношению к соседним скоплениям. Так без конца… Движение же, взятое «само по себе» (то есть безотносительно к материи), скорость «сама по себе» есть бессмыслица, как бессмысленны и абсолютная неподвижность, абсолютный покой. Реально присутствуют лишь относительный покой и относительное движение. Именно об этом говорили факты механики. И это же самое подсказывает тот философский метод, что является высшим обобщением всех фактов реального мира, — метод всеобщего изменения и развития, метод материалистической диалектики природы. «Все изменяется, все движется», — утверждает этот метод. Это должно касаться и простейшей формы движения — равномерного поступательного перемещения.

Подчеркнув правильно относительность движения и покоя, классическая механика вскрыла вместе с тем и нечто большее.

Относительность перемещения тел влечет за собой, очевидно, и равноценность (в механическом смысле) всех равномерно и прямолинейно перемещающихся «площадок» в природе. Это значило, что нельзя приписать любой из «площадок» какую-то особенную, ей одной принадлежащую, «абсолютную» скорость. Напротив, всем площадкам в равной мере соответствует бесконечный набор скоростей[3] (в зависимости от того, к какому из бесконечного числа внешних объектов соотносится перемещение). Нельзя, в частности, выделить из многообразия материальных тел некий «привилегированный» объект, приписав ему состояние абсолютного покоя…

Как раз этим и объяснялась — в рамках классической механики — независимость законов природы от состояния движения материи. Законы природы возникали перед взором исследователя как нечто устойчивое и твердое в пестром хаосе относительных скоростей, как нечто господствующее над этим хаосом, цементирующее его в объективно-реальном единстве.

Относительность движения тел не исключает в итоге, а, наоборот, предполагает абсолютный, безотносительный характер законов механического движения.

Это и понятно.

Сущность диалектического метода познания природы состоит в раскрытии абсолютного содержания внутри любого относительного явления. Диалектика не противопоставляет относительное и абсолютное, не отрывает их друг от друга. Наоборот, она рассматривает всякое относительное как момент, как грань абсолютного.

Возьмем простейший пример — два человека идут навстречу друг другу на улице. Перемещение каждого из пешеходов есть факт относительный. Можно считать, что один пешеход покоится, а второй движется по отношению к первому или наоборот. Это зависит от «точки зрения». Но тот факт, что оба пешехода сближаются между собой (то есть, что расстояние между ними с течением времени уменьшается), этот факт уже не зависит от точки зрения. Этот факт остается в силе при любых обстоятельствах.

В относительном заключено абсолютное.

Достаточно ясное и четкое понимание этих ведущих идей — впоследствии они получили название «принципа относительности классической механики»[4] — восходит еще к трудам великого Галилея.

Напрашивалась мысль о том, что этот принцип, помимо частного своего применения к области механики, выражает и более общее положение, верное для всех явлений природы.

Но вот, приблизившись в этом пункте к стихийно диалектическому подходу к реальному миру, механика Ньютона попадала немедленно в противоречие сама с собой.

Ибо если ограничиваться изображением мира из «пустоты» и перемещающихся в ней тел, тогда пустое пространство тотчас может быть возведено в ранг привилегированной механической «площадки». Неважно при этом, что пространство, о котором идет речь, лишено, так сказать, материального каркаса (некоторые старались представить его себе, как бесконечную «комнату без стен, потолка и пола»!). Мудрено также вообразить это пространство движущимся. Но достаточно того, что его можно было пытаться изобразить «абсолютно покоящимся» и относить к нему движения реальных тел. Все тела оказывались тогда наделенными абсолютными скоростями перемещения «относительно пустого пространства». На долю означенного «пространства» выпадала, кроме того, нелегкая нагрузка — как-то оправдать и объяснить факт движения тел по инерции, то общеизвестное правило (так называемый «первый закон Ньютона»), с изложения которого обычно начинают изучение механики. Всякое материальное тело, гласит этот закон, будучи предоставлено самому себе, сохраняет неопределенно долгое время состояние покоя или равномерно-прямолинейного движения. Но почему? Что именно заставляет предметы двигаться по инерции? Вразумительного ответа на этот вопрос не было, и может быть именно поэтому картина мира древних вообще не знала ничего о «движении по инерции». Физика Аристотеля и его последователей, вопреки опытным фактам, отрицала такое движение. Сам Ньютон в конце концов отнес первоисточник инерциальных движений за счет все того же многотерпеливого «абсолютного пространства». Что получалось отсюда? Прежде всего вторжение в науку элементов, враждебных науке, элементов религии и мистики. Это положение вещей выпукло изложено реакционным, но хорошо знающим факты английским историком науки Бэртом (в книге «Метафизические корни новейшей физики»).

«Ньютон, — пишет Бэрт, — понимал, что идея о движении планет относительно абсолютного пространства не имеет физического смысла, и дополнил поэтому свое физическое учение некоторыми теологическими положениями… Бог (согласно Ньютону) есть первоисточник движения. Истинное или абсолютное движение происходит в конечном итоге за счет затраты божественной энергии. Движение поэтому следует считать абсолютным в той мере, в какой оно происходит за счет бога…»

Как видим, физика уходит здесь и впрямь в глубокую трясину метафизики!

И одновременно с контрабандным проникновением в физику абсолютных движений и скоростей оказывается полностью невозможным удержать и тот принцип независимости законов механики от состояния движения («принцип относительности»), который, как мы видели, был выдвинут самой классической механикой и опирался на гранитный фундамент фактов…

Этот провал был не единственным.

2

Картина мира, составленного из «пустоты» и материальных тел, влекла за собой еще нечто, столь же неправомерное и уродливое — идею взаимодействия тел на расстоянии, через пустоту.

Солнце, для примера, «притягивает» к себе Землю, хотя оба небесных объекта разделены промежутком в 150 миллионов километров. Но как может тело действовать там, где оно не находится? В машинах или в станках, правда, зубчатые колеса и валы зацепляются, трутся друг о друга — пустот в машинах нет. Но если учесть, что и колеса, и валы, и вся машина в целом состоят из частиц — из мельчайших атомов, разделенных хоть малыми, но «пустыми» промежутками, — если вспомнить это, окажется, что мы остаемся на прежнем месте…

Чтобы исправить это положение — на словах по крайней мере — ньютоновская физика ввела понятие «силы». Роль передатчика действия между Землей и Солнцем была возложена на «силу тяготения», посредником межатомных влияний сделалась «сила молекулярного сцепления», и так далее. Неполноценность такой словесной подстановки хорошо понимал и сам Ньютон. С предельной ясностью охарактеризовал это положение вещей Энгельс: «Мы ищем… прибежище в слове «сила» не потому, что мы вполне познали закон, но именно потому, что мы его не познали… Прибегая к понятию силы, мы этим выражаем не наше знание, а недостаточность нашего знания о природе закона и о способе его действия…» И дальше: «Ни один порядочный физик не станет называть электричество, магнетизм, теплоту просто силами… Сказать: теплота обладает силой расширять тела — это простая тавтология,, избавляющая от необходимости всякого дальнейшего изучения явлений теплоты… И уж лучше сказать, что магнит (как выражается Фалес) имеет душу, чем говорить, что он имеет силу притягивать…»

Все это, отмечал Энгельс, не исключает, конечно, возможности пользоваться в физике величинами «силы» как удобным математическим приемом вычисления, как средством расчетного аппарата науки.

Размышляя над слабыми сторонами учения о «силе» и о «действии на расстоянии», Рене Декарт в середине XVII века предложил возобновить древнюю идею о непрерывной материальной среде, заполняющей всю вселенную. Вихри и воронки, невидимо клубящиеся в такой среде — эфире, могли бы, думал Декарт, передавать «действие» от одного тела к другому.

Этой идее, при всей ее гениальной смелости, не хватало убедительной связи с опытом. К тому же — и это главное — вихри и воронки в эфире возможны лишь при условии, что сам эфир устроен наподобие жидкости или газа — из частиц, разделенных пустотами. Изгнанное через дверь «действие на расстоянии» все равно возвращалось через окно!

Все эти мучительные теоретико-познавательные конфликты могли до поры до времени не очень тревожить физиков. Кризис должен был начаться лишь тогда, когда втиснутая в прокрустово ложе объективная реальность, мстя за себя, стала бы тормозить прогресс науки.

Это произошло, как только были сделаны первые попытки углубиться в электрические и магнитные явления.

Известное еще древним притяжение намагниченного железа, опыты с янтарем и т. д. дополнились в тридцатых годах прошлого века опытами взаимодействия тока и магнита. Поразительной чертой этих (фарадеевых) опытов было то, что в них не только появлялось пресловутое «действие на расстоянии», но законы этого «действия» решительно отличались от всего, с чем имела дело классическая механика. Для примера: сила, тянущая Землю к Солнцу, действует вдоль прямой линии, соединяющей их центры. Сила же, исходящая, скажем, от кольцевого электрического тока и влияющая на магнитную стрелку, помещенную в центре, заставляет стрелку встать под прямым углом к плоскости кольца. Но этого мало. «Силы», о которых идет речь, оказались сосредоточенными главным образом не в самих прерывных телах — не в проволоках, сердечниках, стрелках и т. д., — а в пространстве между ними. Но как может, спрашивается, что-нибудь быть сосредоточенным в пространстве, лишенном материи? И может ли быть вообще такое пространство?

Разумеется, нет.

Речь шла, таким образом, об открытии совершенно новой и необычайной материальной сущности — электромагнитного поля, охватывающего все непрерывное пространство между телами и связанного каким-то неизвестным образом с их движениями. Человеческие органы чувств не способны непосредственно воспринимать электромагнитное поле. Человек узнаёт о его существовании лишь косвенно — по движениям связанных с полем прерывных тел. Но тем большим триумфом человеческого ума оказывалась тогда находка в 1864 году математических законов структуры поля — законов, открытых гением Клерка Максвелла[5].

Непрерывный аспект бытия материи, о котором можно было только неясно гадать в эпоху Декарта, предстал воочию перед материалистической физикой. Открытие электромагнитного поля Фарадеем и Максвеллом решающим образом изгоняло из физики пустое пространство со всеми его мистическими и метафизическими довесками. Электрические и магнитные «силы» переставали вместе с тем быть простыми словесными ярлыками и наполнялись конкретным материальным содержанием. Это был один из величайших прогрессивных шагов материалистического естествознания.

Но исторический кризис оставался впереди.

Уравнения поля Максвелла, сказали мы, позволили охватить события, происходящие во всех точках пространства вблизи и внутри заряженных и намагниченных тел. Но что именно происходит в поле конкретно? Нельзя ли составить привычный механический образ событий в поле?

Попытка или, вернее, целый ряд попыток представить электромагнитное поле как арену механических перемещений каких-то особых («эфирных») частиц были сделаны.

Вводя опять и опять эфир — на сей раз в качестве носителя электромагнитного поля, — старались изобразить его как разновидность вещества обычного типа. Строили модели эфира то наподобие жидкости или газа, то в виде сверхупругого, вязкого тела — нечто вроде смолы или сапожного вара (оставалось только гадать, как ухитряются проходить сквозь такую «смолу» планеты, не испытывая никакого трения!). Линии электрических и магнитных сил выглядели соответственно, как подобия резиновых шнуров или пружин, способные сгибаться и разгибаться, упруго отскакивать и т. д. Шли еще дальше, превращая эфир в настоящий машинный агрегат, состоящий из шестерен и проволок, зубчатых и фрикционных колес. Последнюю и, можно сказать, «отчаянную» такую попытку предпринял сам Максвелл, а затем его ученик Герц. Речь шла, конкретно, о том, чтобы вывести уравнения поля, уравнения Максвелла из законов механики Ньютона. Это окончательно не удалось в конце восьмидесятых — начале девяностых годов. Физические события, происходящие в недрах электромагнитного поля, окончательно разъяснились как события, не имеющие ничего общего с перемещениями каких бы то ни было частиц.

Но механическая физика дала еще один последний бой.

Ареной решающих событий явились опыты со светом.

3

Одним из важнейших физических открытий XIX столетия было доказательство электромагнитной природы света. Световые волны расшифровались как колебания электрического и магнитного полей, распространяющиеся со скоростью 300 тысяч километров в секунду, присущей всем электромагнитным процессам.

Носителем световых волн на первых порах должен был стать тот же самый эфир, о котором шла речь в опытах с электричеством и магнетизмом. И это означало — если придерживаться идей механической физики, — что для световых колебаний в эфире могут быть воспроизведены все те явления, которые характерны для обыкновенных упругих волн.

Нашу планету окружает воздушная оболочка, изборождаемая как раз такими — звуковыми волнами. Согласно принципу относительности движение планеты не оказывает, разумеется, ни малейшего влияния на ход звуковых волн в атмосфере. Не так ли точно должно обстоять дело и со световым эфиром, если таковой существует вокруг Земли?

Независимо от того, сводятся или нет электрические и магнитные явления к механике, естественно, было ожидать, что принцип относительности распространяется и на эти явления. Что дело обстоит именно так, свидетельствовали уже самые первые, знакомые сегодня каждому школьнику опыты Фарадея над индукцией тока. Известно, что если двигать виток проволоки по отношению к находящемуся вблизи магниту, то в проволоке возникает ток. Но в точности такой же ток появляется и в том случае, если виток оставить в покое, а двигать магнит! Законы индукции зависят, следовательно, от относительного перемещения проводника и магнита и вовсе не зависят от того, какую из этих двух «площадок» считать покоящейся. О справедливости принципа относительности говорила и неудача попыток заметить движение Земли с помощью любых вообще электрических и магнитных опытов. Если бы это было не так, движение Земли можно было бы попытаться обнаружить посредством электрических и магнитных опытов.

Вот идея простейшего из таких опытов. Пусть имеется электрический заряд, сосредоточенный, скажем, на поверхности стеклянного шара. Двигаясь вместе с Землей, неподвижный заряд, казалось бы, тотчас превращается в электрический ток. Ведь ток есть не что иное, как поступательный перенос заряда. А всюду, где текут электрические токи, присутствует магнитное поле, так что действие его на железную стрелку сразу же могло бы быть замечено на опыте.

Многие остроумные эксперименты такого рода были задуманы и осуществлены еще в дни Фарадея. Один из последних по времени опытов — английских физиков Троутона и Нобла в 1903 году — отличался особой точностью. Подвешенный на нити заряженный электрический конденсатор должен был совершить поворот под действием движения Земли. Столь же тонкий опыт (по несколько иной схеме) был проделан профессором Московского университета А. А. Эйхенвальдом. Ни один из экспериментов, как и следовало ожидать, не дал положительного результата! Ничто не возбраняло, однако, толковать это положение в духе механического эфира. В самом деле, если ареной всех электрических и магнитных явлений служит «эфирная атмосфера», окутывающая Землю и движущаяся вместе с Землей, тогда все должно происходить тут независимо от перемещения Земли, как не зависит от него полет птиц, машущих крыльями, в воздухе.

Что нового могли тут принести опыты со светом?

В отличие от звука, ареной которого является воздух, прилегающий к Земле, свет доходит до нас также и от небесных тел, в частности от звезд. Звезды не только отделены от Земли гигантскими просторами «мирового пространства», но обладают и собственным движением относительно друг друга и нашей планеты. И если продолжать считать, что каждая излучающая свет звезда окружена эфирной атмосферой, движущейся вместе со звездой, тогда картина получается примерно такая. Предположим, что источник звуковых волн, например колокол, находится в герметически закрытой (и непрозрачной для звука) кабине летящего самолета. Самолет увлекает с собой воздух внутри кабины и вместе с ним волны звука. Поэтому по отношению к предметам на Земле[6] скорость звука от колокола будет больше, если самолет приближается к этим предметам, и меньше, если удаляется. Насколько больше или меньше? Ответ содержится в известном каждому школьнику правиле сложения и вычитания скоростей. Пусть самолет движется с быстротой 800 километров в час, а скорость звука в покоящемся воздухе, как всегда, составляет около 1 200 километров в час. Тогда скорость звука от колокола, помещенного внутри приближающегося самолета, составит 1 200 + 800 = 2 000 километров в час. Не произойдет ли нечто подобное и со скоростью света? От звезд, приближающихся к Земле, свет, может быть, доходит быстрее, а от звезд удаляющихся — медленнее? Корабельный артиллерист-механик напомнил бы в этой связи и другой пример: скорость снаряда относительно береговой неподвижной мишени равна скорости снаряда относительно пушечного ствола плюс скорость корабля, на котором находится пушка.

К величайшему удовлетворению астрономов, все эти рассуждения оказались не имеющими ни малейшего отношения к свету реальных звезд! К удовлетворению потому, что зависимость скорости света от движений небесных тел (если б такая зависимость существовала) неимоверно запутала бы картину неба. Взять хотя бы двойные звезды — тесные пары светил, обращающихся по эллипсам вокруг общего центра. В те моменты, когда скорость одного из сочленов пары направлена в сторону Земли, свет от него должен был бы домчаться до земных телескопов скорее, чем от второй звезды (если она в этот момент движется в обратную сторону). Очертания звездных путей оказались бы до неузнаваемости искажены, двойные светила принялись бы выписывать в поле зрения телескопов сложные узлы и петли. В действительности ничего подобного нет, и движение двойных звезд по отношению к Земле происходит с достаточной точностью по ньютоновским эллипсам. Доказанным фактом, стало быть, является независимость световой скорости от движения источника света. Находится ли этот источник в относительном покое или же равномерно и прямолинейно перемещается относительно приемника, скорость света остается той же.

Механическая картина светового эфира, стало быть, явно отказывалась здесь служить. Но в распоряжении механической физики все же оставался выход.

Скорость звуковых волн, как известно, не всегда должна складываться[7] со скоростью источника звука. Если колокол на движущемся самолете поместить не внутри закрытой кабины, а прикрепить его где-нибудь снаружи («на открытом воздухе»), то звуковые волны будут доходить до поверхности Земли с той же самой скоростью, что и от неподвижного колокола. Почему? Да потому, что воздушная среда, которую изборождают волны, в данном случае не принимает участия в движении самолета. Колокол теперь движется «сам по себе», а звук «сам по себе»— складываться нечему! Переводя все это на язык светового эфира, пришлось бы прийти к такому выводу: эфир, разделяющий звезды и Землю, неподвижен относительно звезд и Земли. Вся вселенная, все материальные тела как бы плавают в эфирном океане, не принимающем участия в движениях тел. Тогда можно было бы понять постоянство скорости света, доходящего от звезд до Земли. Однако тогда нельзя было бы настаивать на соблюдении принципа относительности. В самом деле, если существует такая вещь, как абсолютно неподвижный эфир, тогда движение (относительно него) любого материального тела становится абсолютным движением. Эфир превращается в привилегированную механическую «площадку»! И если так, тогда можно пытаться заметить, например, абсолютное движение земного шара относительно эфира…



Идея, приходившая на ум, состояла, в частности, в следующем. Предположим, как показано на рисунке, что труба телескопа нацелена на звезду 3 (находящуюся — для простоты рассуждения — в зените). Пусть АБ — центральная ось трубы, а С — фронт световых волн, вступивший в верхнее ее отверстие. Если бы Земля и прилегающий к ней эфир двигались как единое целое, тогда световой фронт, попав внутрь трубы, прошел бы путь от А до Б и достиг ее основания. При движении же Земли независимо от эфира в направлении, указанном стрелкой, труба за то время, что свет будет идти от А до Б, сместится на определенный отрезок вправо, и фронт световых волн не сможет достичь основания. Чтобы обойти это препятствие, пришлось бы наклонить трубу на соответственный угол вправо (то есть по ходу движения Земли). Примерно так же поступает человек, бегущий под отвесным дождем с раскрытым над головой зонтиком. Чтобы капли дождя не попадали под зонтик, бегущий должен наклонить зонтик в направлении своего движения. Угол наклона, как нетрудно рассчитать, зависит от отношения скоростей: когда речь идет о Земле и о свете звезд, этот угол получается приблизительно 20,5 дуговой секунды в год. Но как раз такое годовое смещение и было замечено впервые в 1726 году английским астрономом Джеймсом Брадлеем для звезды Гамма в созвездии Дракона!

Находка произошла случайно, когда Брадлей начал измерять точные положения ряда звезд на небосводе. Вскоре оказалось, что совершенно такое же годовое смещение испытывают все без исключения звезды, наблюдаемые на небе. Все они сдвинуты на одну и ту же годовую величину — 20,5 дуговой секунды. Брадлей назвал это явление «аберрацией» (по латыни aberratio значит «уклонение»). Связав аберрацию с идеей неподвижного эфира, приходили к выводу о существовании абсолютного движения Земли относительно эфира. Но как было совместить этот вывод с доказанной неудачей всех прочих опытов, поставленных с целью обнаружить абсолютное движение Земли?

Узел завязывался все туже, и выхода из положения не предвиделось.

4

В 1851 году французский физик Ипполит Физо демонстрировал в Парижской Академии наук экспериментальную установку, которая, по его мнению, могла бы прояснить вопрос о взаимосвязи между эфиром и движением материальных тел. Вот упрощенная схема этого опыта. Световой пучок от источника света С пропускался через трубу Т, наполненную водой. Вода сначала оставалась неподвижной, а затем прогонялась вдоль по трубе в том же направлении, что и свет. Сравнивались скорости света (относительно стенок трубы) в неподвижном и в движущемся столбе воды.



Исследователи, размышлявшие над идеей опыта Физо, учитывали возможность двух различных ответов на задачу. Первый вариант: скорость света относительно стенок трубы равна скорости света относительно воды плюс скорость самой воды. Это было бы равносильно тому, что световой эфир «увлекается» водой, и дело обстояло бы приблизительно так, как в разобранном ранее примере со звуком в закрытой кабине самолета: воздух и звук переносятся вместе с самолетом, и скорости (звука относительно самолета и самолета относительно земли) просто складываются. Но даже если бы опыт Физо завершился именно так, оставалась бы неясной небольшая, но существенная деталь: в то время как звуковой колокол предполагается движущимся вместе с самолетом, источник света в опыте Физо находится вне столба воды! И это значит, что, складывая скорости, мы сейчас же пришли бы в противоречие с законом независимости скорости света от состояния движения светильника. В самом деле: складывать скорости (света в воде и самой воды) можно лишь при молчаливом допущении, что быстрота света (относительно воды) одна и та же в движущейся воде, как и в покоящейся. А это означало бы, что по отношению к светильнику свет в потоке воды (уходящем прочь от светильника) движется быстрее, чем в неподвижной воде…

Что ж, раз так, можно было переключиться на второй возможный прогноз исхода опыта.

Второй вариант состоял в том, что обе скорости (в покоящейся и в движущейся воде) равны между собой. Это сразу привело бы к картине неподвижного эфира, и закон независимости скорости света от движения источника оказался бы выполненным автоматически. Хуже обстояло бы дело зато с принципом относительности. Ведь если движение воды никак не сказывается на быстроте распространяющегося в ней света[8], значит от суммы скоростей (света относительно «воды и воды относительно трубы) какая-то доля отнимается. Отнимается, в частности, ровно столько, сколько составляет скорость воды. Скорость света по отношению к воде, стало быть, оказывается уменьшившейся. Но это-то и противоречит принципу относительности, который требует, чтобы ход физических процессов не зависел от перемещения «площадки» (в данном случае — столба воды).

Оба исхода не могли бы, как видим, распутать клубка неувязок, но беда в том, что ничего более удовлетворительного, казалось, нельзя было предложить.

С затаенным дыханием ожидали физики ответа на заданный природе вопрос. Первый прогноз или второй? Ответ не заставил себя долго ждать: ни то и ни другое! Скорость света в движущейся воде фактически оказалась увеличенной (по сравнению со скоростью в покоящейся воде). Но прибавка была на 57 процентов меньше, чем это следовало бы из правила сложения скоростей в условиях «увлекаемого» эфира.

Были сделаны попытки объяснить этот странный результат на основе «второго варианта», то есть представления о неподвижном эфире[9]. Принцип относительности приходилось тут опять принести в жертву, но при желании можно было сослаться на то, что этот принцип все равно нарушен открытием аберрации звездного света…

Эксперимент Физо в итоге всех итогов не облегчил жизни физиков. Подвижен в конце концов или неподвижен эфир? И верно ли, что нельзя заметить «абсолютное движение» Земли даже с помощью опытов с лучами света?!

5

В восьмидесятых годах американский физик Альберт Майкельсон указал еще на одну возможность экспериментального подхода к этому вопросу.

Если, рассуждал Майкельсон, земной шар движется сквозь абсолютно неподвижный мировой эфир, тот да луч света, пущенный с поверхности Земли, при определенных условиях будет неизбежно подхвачен и отнесен назад «эфирным ветром», дующим навстречу движению Земли. «Ветер», о котором идет речь, должен возникать исключительно благодаря перемещению Земли относительно эфира. Так, высунув руку из окна вагона на ходу поезда, пассажир всегда ощущает ветер, хотя бы воздух вокруг поезда сам по себе был совершенно спокоен! Дым из трубы паровоза по этой же причине стелется назад, параллельно движению поезда…



Представим себе теперь луч света, пущенный от источника С вдоль направления перемещения Земли. (Смотри рисунок, изображающий схему опыта Майкельсона в горизонтальном плане.) Луч проходит сначала путь СА до полупрозрачной, полузеркальной пластинки А, поставленной под углом 45°. Тут луч раздваивается. Часть света идет дальше к зеркалу Б и, отразившись от него, возвращается к А, после чего, испытав вторичное отражение, на этот раз «под прямым углом попадает в наблюдательную трубку Т. Маршрут второй части светового пучка иной: после двукратного отражения, сперва в А, потом в В, пронизав пластинку А, луч финиширует в той же трубке Т.

Сойдясь вместе на отрезке пути AT, обе части расщепившегося светового пучка должны наложиться друг на друга. Подобное наложение (интерференция) световых волн, как известно из оптики, дает чередование светлых и темных «полос. Размещение их в поле зрения трубки зависит от величины сдвига одной вереницы волн по сравнению с другой. Что можно было ожидать в данном случае?

Все три отрезка пути, то есть АВ, АБ и AT, были взяты равными друг другу, и, следовательно, оба луча должны прийти к финишу в одно и то же время. Но это только в том случае, если ничто не повлияет на ход световых волн вдоль пути следования!

При наличии же неподвижного эфира результат окажется иным. На участке пути АБ будет дуть «эфирный ветер», и свету понадобится больше времени, чтобы пробежать взад и вперед этот участок (по сравнению с отрезком АВ). Это создаст запоздание в приходе к финишу одного луча по сравнению с другим. Величина запоздания будет зависеть от соотношения между скоростью Земли и скоростью света.

Несмотря на громадную разницу в скоростях — 30 и 300 тысяч километров в секунду — и соответственно ничтожную разницу во времени, эффект запоздания должен был осязаемо сказаться на интерференционной картине и мог быть точно измерен на опыте.

Практически измерение, производилось так: вся установка, состоящая из зеркал, полупрозрачной пластинки, светильника и интерферометра, была смонтирована на каменной плите и могла поворачиваться горизонтально как одно целое. Сначала определялось положение интерференционных полос в исходной позиции. Затем производился поворот на 90 градусов, и тогда отрезки АБ и АВ менялись местами по отношению к направлению ожидаемого «ветра». Зрительная труба также оказывалась теперь нацеленной не поперек, а вдоль направления «ветра». Тот луч, который раньше запаздывал, теперь становился опережающим — интерференционные полосы, стало быть, должны были смещаться по сравнению с исходным положением. По величине этого сдвига и можно было судить о наличии «эфирного ветра».

Первая экспериментальная установка такого рода была построена и испытана Майкельсоном в 1881 году в Берлине (куда ученый выезжал в научную поездку). Затем опыты были перенесены в Америку. Майкельсону помогал здесь его ближайший сотрудник Эдуард Морлей. К 1887 году чувствительность прибора была повышена настолько, что можно было надежно зарегистрировать эффект «эфирного ветра» в десять раз меньший, чем ожидавшийся.

Результат всех этих опытов был прост: нуль!

Это означало, что «эфирного ветра» нет и что неподвижного эфира, сквозь который прокладывает себе путь Земля, не существует также.

Что касается, в частности, эфира, то выход из создавшегося тупика мог показаться и не столь уж затруднительным: раз эфир в одно и то же время оказывается и подвижным и неподвижным, следовательно, предмета с подобного рода мистическими свойствами не существует вовсе!

Это «закрытие» механического эфира само по себе не могло внушать особой печали, но, по существу, оно не решало ничего.

Величайшее замешательство овладело теоретиками, размышлявшими над этим клубком загадок.

Запершись в своей студенческой каморке в Цюрихе, восемнадцатилетний Эйнштейн, как он рассказал потом сам, тщетно пытался придумать новый прибор, способный внести ясность в вопрос о движении Земли в связи с распространением света.

Весной 1905 года — через семь лет — он уже держал в своих руках ключ к тайне.

Но прежде чем выступить с ним вперед, он должен был завершить сначала то, что, считал для себя в те дни неотложным делом научной совести, делом чести, делом жизни.

Глава третья. Господин Мах и другие

1

Знамя познания объективной физической реальности, поднятое на развалинах феодального мира, — философское знамя Спинозы и французских энциклопедистов недолго удержалось, как известно, в руках европейского буржуа. Значительная часть идеологов буржуазии изменила этому знамени еще прежде, чем отгремел шум народных битв у стен Бастилии, залпы Вальми и Жемаппа.

Последним крупным вкладом буржуазной философии было открытие законов диалектики Гегелем, но прогрессивное значение этого вклада не может зачеркнуть для нас идеалистического характера гегелевской диалектики.

Задержавшись недолго на половинчатом кантианстве и пройдя через маскирующийся под «философию положительной науки» ранний позитивизм, реакционное крыло западноевропейского и американского естествознания избрало своим идеологическим стягом махистскую доктрину.

История философских подвигов Эрнста Маха и его единомышленников известна по классической работе Ленина.

«Философия естествоиспытателя Маха относится к естествознанию, как поцелуй христианина Иуды относился к Христу», — писал в «Материализме и эмпириокритицизме» Ленин.

Основная задача махизма, как философского инструмента реакционной буржуазии, состояла в том, чтобы подновить обветшалый инвентарь поповщины, подведя под нее подпорку «новейшего естествознания». Задача состояла в том, чтобы по возможности сохранить в распоряжении капитализма оба необходимых ему идеологических оружия: во-первых, духовную отраву религии и, во-вторых, теоретический аппарат естествознания как залог дальнейшего развития техники. Задача замысловатая, если учесть, что физика, химия, астрономия и все остальные науки о природе самим объективным своим содержанием расшатывают, подрывают идеалистический и религиозный миф! Задача была явно не по плечу казенным чиновникам школьной философии. Здесь требовались люди иной профессиональной выучки, иной эрудиции…

Подходящим человеком оказался физик Эрнст Мах.

В отличие от отца позитивизма Конта, посвятившего себя целиком «чистой» философии, Мах начал свою карьеру с кафедры экспериментальной физики, имел лабораторию в Граце (Австрия), был автором ряда исследований во многих конкретных областях опыта и теории. Эксперименты Маха над фотографированием звуковых волн в воздухе и анализ им механики вращения, а также инерции тел внесли положительный вклад в физику.

Всякое ренегатство вызывает чувство отвращения, и это относится к ренегатству физика-исследователя материи, растоптавшего знамя своей науки, знамя бесстрашия и победы человеческой мысли.

«Цель провозглашенного им (Махом) философского движения, — деликатно пишет по этому поводу биограф и апологет Маха Хеннинг, — была направлена против преувеличенной оценки роли человеческого разума… Интеллект отказался заниматься бессмысленными проблемами. Он оказался неспособным открыть метафизическую реальность, лежащую позади феноменов… Говорить о такой метафизической реальности потеряло смысл для науки… Цель науки надлежало переформулировать заново…»

Речь шла — в переводе на простой человеческий язык — о программе фальсификации и извращения науки под флагом «чистого опыта» и «борьбы с метафизикой». «Весь махизм борется с начала и до конца с «Метафизикой» естествознания, называя этим именем естественно-исторический материализм». — отметил Ленин.

Программа была задумана, что и говорить, широко! Вытравить из физики, из ее уравнений, из ее практического обихода все, что не относится к «непосредственно наблюдаемым», то бишь ощущаемым величинам, кастрировать объективную реальность, сведя ее к комплексам ощущений, приводимым в порядок по способам «экономии мышления», — не в этом ли состояло евангелие венских апостолов, с помощью, которого намеревались «покончить» с материализмом? И это называлось также программой построения феноменологической физики — физики, ограничивающей себя показаниями стрелок на приборах, записью световых и звуковых сигналов, — математической сводкой «операций», претендующих не на объяснение, а на описание явлений.

Одною из конкретных разновидностей махистской программы фальсификации физики был так называемый «энергетизм» Оствальда.

Известный этот физико-химик, составивший себе европейское имя исследованиями в области учения о растворах, занялся на склоне лет, как и Мах, подгонкой непослушных фактов под субъективно-идеалистические шаблоны. Речь шла ни больше и ни меньше как об «изъятии» из законов природы основной количественной характеристики физических форм материи — массы и о подведении под всю физику и химию лишь одного «нематериального» понятия — энергии! Ленин писал об энергетической школе как о «новой идеалистической попытке мыслить движение без материи».

С несколько иных исходных позиций включился в «новое» философское движение крупнейший математик (являвшийся в своей специальной области одним из самых видных ученых Франции) Анри Пуанкаре[10].

Для Пуанкаре содержание физических теорий являлось не столько «удобной», так сказать, стенографической записью результатов опыта, сколько вопросом «соглашения» между теоретиками. Соглашение заключается насчет употребления тех или иных физических понятий, величин, терминов… Изобретая новые понятия (в порядке вольной игры ума) и условившись относительно правил пользования ими, физики пишут затем свои уравнения, более или менее подходящие для фиксации результатов опыта. «Материя исчезает — остаются одни уравнения!»

Этот очередной «изм» получил название «конвенционализма» («конвенция» — соглашение). При некотором оттенке отличия от первоначальной махистской догмы — акцент переносился тут с ощущений субъекта на математический аппарат — суть оставалась прежней. Отказываясь от познания объективной реальности, сторонники доктрины Пуанкаре тщились подвести под здание естественных наук субъективистскую базу «чистой мысли».

Затруднения в области теории электромагнитного поля, загадка опыта Майкельсона были встречены махистским кланом с нескрываемым удовлетворением. Это был тот кризис физики, из которого деятели «новой» философии намеревались извлечь для себя немалый профит. Решение загадок природы путем проникновения в глубокие, скрытые свойства пространства, времени, материи для адептов субъективистской физики отнюдь не требовалось. Наоборот, представлялось желательным увековечить все эти познавательные неувязки как доказательство нематериальной, «мыслительной» природы вещества и света. Любая попытка построения конкретной физической теории материи отметалась с порога.

Но особую и неприкрытую ярость махизма вызывало неудержимое движение науки в мир атома.

2

Толчок этому движению в новейшей истории физики дало, как известно, изобретение парового двигателя[11].

«Люди, работавшие в XVII и XVIII столетиях над его созданием, — писал Энгельс, — не подозревали, что они создают орудие, которое в большей мере, чем что-либо другое, будет революционизировать общественные отношения во всем мире…»

Но тот же паровой двигатель заставил физиков сосредоточиться на вопросах теории теплоты, вопросах взаимного превращения тепла и механической работы.

Внимание лучших умов физической теории — Карно, Майера, Гельмгольца, Томсона-Кельвина и других — было привлечено к этим проблемам. Открытие в 1824 году второго начала термодинамики Сади Карно вышло непосредственно из его работ над усовершенствованием парового двигателя. То был образец прямого воздействия техники и социально-экономических общественных сил на прогресс теоретического естествознания. (У нас не будет в дальнейшем недостатка и в примерах обратной связи, обратного сцепления событий в физике и в технике.)

Итак, ход событий в области промышленной революции подталкивал физиков по пути развития общей теории превращения энергии — термодинамики. Но сама термодинамика могла быть понята лишь на основе проникновения в мир скрытых, глубинных движений атомных частиц, и первым, кто осознал это еще задолго до появления самих слов «энергия» и «термодинамика», был наш гениальный Ломоносов…

Ломоносов еще в XVIII веке рассматривал «нечувствительные частицы» (атомы) и их беспорядочные «коловратные» (вращательные) и поступательные движения как причину явлений теплоты, как подоснову для теории материи. В 1859 году Клерк Максвелл математически расшифровал картину движений молекул в газе. Переворот в теплотехнике, произведенный двигателем внутреннего сгорания, потребовал дальнейшего углубления кинетической, то есть исходящей из движений атомов, модели вещества. Людвиг Больцманн в Мюнхене и Уилард Гиббс в Америке продолжили эти исследования, выведя из молекулярного хаоса основные закономерности жидкостей и газов. Больцманн и Гиббс показали, что в основе учения о теплоте лежат теоремы статистической механики, то есть механики гигантского роя сталкивающихся друг с другом в беспорядке и упруго отскакивающих частиц.

Продвигаясь в глубь строения вещества с другого фланга, от вопросов теории электромагнитного поля, Гендрик-Антон Лоренц в Лейдене (Голландия) сделал новый решающий шаг. Перед взором теоретиков предстали заряженные частички, еще в две тысячи раз более легкие, чем самый легкий — водородный атом! Крукс в Англии и Столетов в России ставили опыты над движением этих частиц в трубках с выкачанным воздухом. Стоней в 1891 году назвал их электронами. 1895–1896 годы принесли знаменитые открытия Рентгена (окончившего[12] с дипломом инженера-машиностроителя известный нам цюрихский политехникум) и супругов Кюри. Эти открытия, и главным образом последнее из них, поставили вопрос не только об атомах, но и о внутреннем, сложном их строении… Еще через четыре года Макс Планк в Берлине теоретически обнаружил новый революционный факт, гласивший, что энергия и масса электромагнитного поля испускаются не сплошным волновым потоком, а пульсируют мельчайшими всплесками, получившими название квантов.

Все это было «табу» для венской эмпириокритической клики!

Само упоминание о скрытой реальности атомов было запрещено для студентов и профессоров, удостоенных чести составлять причт при храме святого феномена. Больцманн, скитавшийся по университетам Баварии и Австрии — вотчине Маха, — был подвергнут рассчитанной травле. Как дипломатически выражается буржуазно-благонамеренный историк Л. Фламм в «Physikalische Blatter». Сентябрь, 1956), «эти две столь различные индивидуальности — Мах и Больцманн — не могли ужиться вместе»! В венском университете, читаем у того же историка, Больцманну запрещали излагать атомную теорию вещества иначе, как в виде «условного» педагогического приема, Это было в 1905 году. Через год Больцманн покончил самоубийством. Что произошло бы с молодой атомной физикой, если бы венским феноменологам удалось достичь своих целей!

Ленин в Швейцарии зорко следил за ходом событий.

Не довольствуясь больше бумажной трухой трактатов, обскурантизм властно ломился в ворота физики. Материалистическая физика не собиралась сдавать своих позиций! Лучшие люди эпохи были в ее рядах. Взявшись за руки, они сплотились тесной кучкой: Макс Планк, тишайший и консервативнейший, с выпуклыми близорукими глазами и удлиненным голым черепом марсианина, — кротчайший Планк, умевший, когда надо, постоять за свою науку; молчаливый и спокойный Резерфорд, сын новозеландского фермера, одержимый мечтой об искусственном раздроблении атома; мягкий и рассеянный Пьер Кюри и его молодая жена, вечно спешащая к своей работе; москвич Петр Лебедев, неукротимо стремительный и словно излучающий энергию, но точный и размеренный в движениях рук за лабораторным столом; парижанин Ланжавен в пенсне на широкой черной ленте, делавшей его похожим на провинциального учителя или адвоката, — Ланжевен, социалист и демократ, как и его друг Жан Перрен, первый мастер физического ювелирного эксперимента («первый после Лебедева», — поправлял сам Перрен).

Планк, выйдя вперед, бросил на чашу весов свой авторитет главы европейской теоретической физики. «Атомы не менее и не более реальны, чем небесные тела… Когда я оговорю, что атом водорода веоит 1,1610^-24 грамма, то это положение содержит в себе истину такого же рода, как и то, что Луна весит 7•10²⁵ граммов. Правда, я вижу ее (Луну), но ведь масса планеты Нептун была измерена до того, как астрономы направили на него свои телескопы…»

Мах ответил злобной репликой: «Если вера в атомы для вас так существенна, то я отказываюсь от физического образа мыслей; я не желаю быть физиком, я не желаю оставаться в общине верующих — свобода мысли мне дороже!»

Климент Тимирязев в Москве отметил кратко: «Трескучие фразы! Свобода от чего? От строго научно доказанного факта… И как неудачно это глумление в устах у человека, выбывшего из ряда физиков, чтобы стать адептом учения его преосвященства епископа Клойнского!»[13]

* * *

Это происходило примерно в те дни, когда Альберт Эйнштейн рассеянно катал детскую колясочку по узким улицам Берна.

Глава четвертая. Броуновское движение

1

Известие об этих делах принес ему Адлер — тот самый Фриц Адлер, которого надлежало теперь именовать герром приват-доцентом Фридрихом Адлером. Окончив учение, он тотчас же и без особых хлопот уселся в приват-доцентское кресло Цюрихского университета, который так негостеприимно захлопнул двери перед Эйнштейном. Почему? Злые языки говорили, что успехи австрийской социал-демократии на последних выборах сделали старого Виктора Адлера важной персоной для академических канцелярий Вены. Перст судьбы воплотился далее в сгорбленной, всклокоченной и совершенно глухой фигуре надворного советника доктора Маха, чьим усерднейшим учеником числился ректор в Цюрихе.

Итак, приват-доцент герр Фридрих Адлер рвался в бой, имея целью «дополнить Маркса махизмом…» Разговор коснулся сначала докторской диссертации Адлера, «посвященной теплоемкости хрома, и Эйнштейн поинтересовался, какое именно допущение о строении вещества положено диссертантом в основу исследования? «Никакое! — самодовольно ответил тот. — Мы не пользуемся гипотезами. Мы ограничиваемся чистым опытом!» Беседа перешла затем на атомы, и Эйнштейн заметил, что «число Авогадро» (число молекул в куске вещества, весящем столько граммов, сколько единиц в молекулярном весе) приобретает все более реальные очертания…

Адлер скептически и брезгливо поджал губы.

— Метафизический вздор! Сказки Демокрита! После великого Маха («Der grosse Mach!» — Адлер даже благоговейно прикрыл глаза, произнося это имя), после Маха говорить о реальности, извините меня, просто глупо…

— Но теория Больцманна, из которой прямо получается…

— Вульгарные метафизические бредни! Оствальд доказал, как дважды два, что можно переписать уравнения Больцманна, устранив из них молекулярные массы и оставив только непосредственно наблюдаемые энергии.

— Пусть так. Ну, а если удастся установить реальную связь между неощущаемыми молекулярными движениями и наблюдаемыми феноменами?..

— Знаю. Чушь! Никакой связи! Время физики моделей кончилось, герр коллега, зарубите это себе на носу. Наступил век физики феноменов!

Эйнштейн внимательно посмотрел на собеседника.

— Возможно. Но вся штука в том, что я установил эту связь…

* * *

В течение 1902–1904 годов он закончил и послал в берлинские «Анналы физики» четыре статьи, посвященные, как и напечатанный ранее мемуар о капиллярности, вопросам молекулярно-кинетической теории вещества.

Эти статьи были его ответом на обскурантскую свистопляску, поднятую махизмом вокруг атома. Все это вызывало у него чувство протеста. «Предубеждение этих ученых (Оствальда и Маха. — В. Л.) против атомной теории можно, несомненно, отнести за счет их позитивистской философской установки», — вспоминал он в автобиографии. «Вот пример того, как философские предубеждения мешают правильной интерпретации фактов!» Свой долг ученого он видел в теоретическом и экспериментальном обосновании реальности атомов. «Главной моей целью было найти такие факты, которые возможно надежнее устанавливали бы существование атомов определенной конечной величины…»

И он нашел эти факты.

В первых трех исследованиях — «Анналы» напечатали их без промедления — развивались основные идеи и теоремы статистической механики. Из нее выводились положения термодинамики, то есть был проделан труд, уже выполненный несколько ранее Больцманном и Гиббсом. Как не без досады должен был он вскоре признать, эти работы Больцманна и Гиббса попросту не попали в круг его, эйнштейновского, чтения. Вот до чего довели безалаберность и манкирование лекциями в политехникуме! Но он мог по крайней мере, утешать себя тем, что проделал самостоятельно путь мысли, пройденный двумя гигантами физической теории. Замечательно и другое. Замечательно то, что редакция «Анналов», возглавлявшаяся тогда Паулем Друде, при близком участии Планка и других физиков-материалистов, без колебаний приняла решение печатать статьи, оставив в стороне вопрос о приоритете… Причина в том, что тема статей оставалась на повестке дня физической теории. Статьи Эйнштейна били в нужную точку, они сражались на переднем крае борьбы между материализмом и идеализмом в тогдашней физике!

Четвертая работа этого цикла шла еще дальше. Она давала в руки физики новый метод подхода к реальности атома. Она предсказывала и анализировала удивительное явление, обещавшее сделать наглядно-зримым движение молекул в жидкости.

Бросим в воду мелкорастертый порошок какого-нибудь нерастворимого твердого вещества, например смолы. Попав в гущу невидимой толпы молекул жидкости, порошинки, получая беспорядочно толчки от налетающих с разных сторон молекул, должны начать метаться из стороны в сторону… И это даст ключ к установлению на опыте скрытых закономерностей молекулярного мира. Так, для примера, можно не видеть игроков в волейбол, скрытых, скажем, за высокой стеной, но, следя за взлетающим над стеной мячом, уяснить ход происходящих внизу событий.

Воссоздать картину молекулярного хаоса, исходя из отражения его в движениях пляшущих порошинок, — таков был замысел, подлежавший математическому решению.

Задача была решена с большим изяществом и блеском. Законы поведения взвешенных в жидкости пылинок оказались и впрямь отражением законов больших чисел, управляющих молекулярным хаосом самой жидкости. Исходя из видимой на глаз картины перемещений пылинок (в частности, из длины их среднего пробега между двумя столкновениями), можно было надеяться вычислить подлинные размеры молекул.

Статья за подписью «А. Эйнштейн. Берн.» была напечатана в тетрадке 17-го тома «Анналов», вышедшей в свет в мае 1905 года. «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией», — так называлась эта статья, и слово «требуемый» было тут не простой риторической фигурой. Если теория дает картину реальности, она должна, она обязана требовать от эксперимента точного и безусловного себе подчинения. «Если, — писал Эйнштейн, — выведенные здесь теоретические закономерности для поведения частиц действительно будут наблюдаться… тогда станет возможным точное определение истинных атомных размеров…» «О, если бы, — так заканчивалась статья, — каким-нибудь экспериментатором удалось вскоре подтвердить поднятые здесь важные для теории вопросы!»

Экспериментаторы нашлись, и скорее, чем мог ожидать Эйнштейн.

Самое занятное было то, что, приступая к анализу беспорядочной пляски взвешенных в жидкости пылинок, он опять-таки лишь довольно смутно припоминал, что это явление давно открыто на опыте!

Шотландский ботаник Роберт Броун три четверти века назад натолкнулся на него случайно, рассматривая под микроскопом водную взвесь какой-то цветочной пыльцы. Пылинки совершали причудливый хаотический танец. Ботаник был поражен: «жизненная сила» или иной «дух», вселившийся в материю? Он принялся лихорадочно толочь с помощью кухонной ступки все, что попадалось ему под руку. Он растолок даже осколок какого-то ископаемого кирпича, подаренного ему хранителем музея. Картина была прежней. Более крупные порошинки не двигались вовсе. Как только их размельчали до сотых и тысячных долей миллиметра, они начинали метаться из стороны в сторону, выписывая беспорядочные и трудноуловимые зигзаги. Рост температуры — это было выяснено значительно позднее — усиливал наблюдаемый эффект, как и следовало из кинетической теории вещества и из формул Эйнштейна.

Роберт Броун не торопился публиковать свою диковинную находку — отчет о ней пролежал без движения в его архиве около сорока лет! Еще меньше он мог догадываться о правильном объяснении открытого им явления. Впервые это объяснение было дано («в семидесятых годах) английским физиком Рамзаем. И вот теперь известные ученые Жорж Гуи из Лиона и Ганс Зидентопф из Вены, давно занимавшиеся броуновским движением, сообщили в Берн Эйнштейну о своих наблюдениях. Мариан Смолуховский, теоретик из города Львова, прислал оттиски своих статей из краковского научного журнала.

Смолуховский, учившийся в девяностых годах в Вене, был преследуем, как и Больцманн, тамошними учеными чиновниками. В нем видели не только поляка по национальности, но и материалиста, непримиримого сторонника атомной теории. Ему пришлось уехать в Галицию. Он начал работу над теорией броуновского движения еще за несколько лет до того, как к ней приступил Эйнштейн. Работа подвигалась медленно — на нее смотрели косо влиятельные «феноменологи» из профессорских кругов. Эйнштейн и Смолуховский не знали ничего друг о друге, но — как это часто бывает в науке — результаты, полученные ими, оказались почти тождественными. Вычисления польского физика были опубликованы на несколько месяцев позже эйнштейновских. Имена их были соединены отныне историей, и в некрологе Смолуховского (умершего преждевременно в годы первой мировой войны) Эйнштейн воздал дань уважения своему польскому собрату…

Самым впечатляющим оказалось известие из Парижа: Жан Перрен с помощью новой, поразившей всех своею смелостью методики произвел «экспериментум круцис» — решающий опыт, прямо и непосредственно запечатлевший не только качественную сторону, но и все выведенные Эйнштейном количественные связи между скрытыми толчками молекул и видимым движением пылинок.

Из эйнштейновских вычислений вытекало, в частности, что закон распределения броуновских частиц по высоте не отличается от такого же закона изменения плотности воздуха. Разница лишь численная — высота, на которой плотность воздуха падает вдвое, составляет 5,6 километра, а для частиц гуммигута (род смолы), взвешенных в воде, эта высота равна всего лишь тридцати микронам. Сосчитывая под микроскопом число «пляшущих пылинок» на разных высотах в жидкости — работа сверхювелирной тонкости, — Перрен и подтвердил с блестящей точностью предсказание Эйнштейна. Это позволило немедленно подсчитать размеры молекул — 6,210^-8 (шестьдесят две миллиардных) сантиметра, например для воды. Количество молекул, содержащихся в восемнадцати граммах воды — 4,5•10²³ (четыреста пятьдесят тысяч миллиардов миллиардов) штук [14], получалось столь же прямым и непосредственным образом!

Сгруппировав эти подсчеты и основные выводы из них под общим названием «Новое определение размеров молекул», Эйнштейн послал все это в качестве диссертации на степень «доктора философии» в Цюрихский университет. Диссертация уместилась на двадцати одной страничке и была посвящена «моему другу Марселю Гроссману». Профессора Клейнер и Буркхардт одобрили ее и представили на факультет, где не обошлось без насмешливых замечаний по адресу «желторотых молодых людей», которые «воображают, что им удалось наколоть на булавку атом»! Все обошлось, впрочем, благополучно, и Цюрихский университет мог поздравить себя с новым доктором философии. Несмотря на громкое звучание этого ученого титула, ему не соответствовало в швейцарских условиях ничего, кроме простой формальности. Степень вручалась без особых хлопот лицам, имеющим дипломы высших учебных заведений страны. Среди почтово-телеграфных чиновников бернского почтамта были также и «доктора философии»…

Академические лавры, о которых шла речь, не могли таким образом привлечь к себе особое внимание. Иначе было с содержанием работ, относящихся к броуновскому движению. О впечатлении, произведенном эйнштейновской теорией и ее экспериментальным подтверждением, можно судить по воспоминаниям современников: Находившийся тогда в Европе знаменитый исследователь заряда электрона Роберт А. Милликэн записал это впечатление в следующих кратких выражениях: «То был конец атаки энергетической школы против кинетической атомной теории. Атака провалилась (had collapced)!»

* * *

Директор бернского бюро патентов Галлер вызвал Эйнштейна и, показывая на лежащую на столе кипу журналов, сказал:

— Насколько я понимаю, вы сделали важное открытие. Доказательство реальности атомов. Всего только! Когда вы успели это, молодой человек?

Эйнштейн ответил:

— Что вы, господин директор, это лишь развитие некоторых идей Максвелла и Больцманна… Галлера было нелегко сбить, и он продолжал:

— Вам известно, какое напряжение возникло сейчас вокруг атомной проблемы? Страсти накалены, и не хватает только, чтобы об атомах заговорили с трибун парламентов. Что скажут господа Мах и Оствальд! Что же вы молчите?..