Эйнштейн, Альберт

Dimitris Stamatios | 29 декабря, 2022

Post Views: 6

Суммури

Альберт Эйнштейн (14 марта 1879 — 18 апреля 1955) — физик-теоретик немецкого происхождения, широко признанный одним из величайших и наиболее влиятельных физиков всех времен. Эйнштейн наиболее известен разработкой теории относительности, но он также внес важный вклад в развитие теории квантовой механики. Относительность и квантовая механика вместе являются двумя столпами современной физики. Его формула эквивалентности массы и энергии E = mc2, которая вытекает из теории относительности, была названа «самым известным уравнением в мире». Его работы также известны своим влиянием на философию науки. В 1921 году он получил Нобелевскую премию по физике «за заслуги в области теоретической физики, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта», ставшего поворотным шагом в развитии квантовой теории. Его интеллектуальные достижения и оригинальность привели к тому, что слово «Эйнштейн» стало синонимом слова «гений».

В 1905 году, который иногда называют annus mirabilis («годом чудес»), Эйнштейн опубликовал четыре новаторские работы. В них была изложена теория фотоэлектрического эффекта, объяснено броуновское движение, введена специальная относительность и продемонстрирована эквивалентность массы и энергии. Эйнштейн считал, что законы классической механики больше не могут быть согласованы с законами электромагнитного поля, что привело его к разработке специальной теории относительности. Затем он распространил теорию на гравитационные поля; в 1916 году он опубликовал работу по общей теории относительности, представив свою теорию гравитации. В 1917 году он применил общую теорию относительности для моделирования структуры Вселенной. Он продолжал заниматься проблемами статистической механики и квантовой теории, что привело его к объяснению теории частиц и движения молекул. Он также исследовал тепловые свойства света и квантовую теорию излучения, что заложило основу фотонной теории света.

Однако на протяжении большей части своей карьеры он работал над двумя в конечном итоге неудачными начинаниями. Во-первых, несмотря на свой огромный вклад в квантовую механику, он выступал против того, во что она превратилась, возражая, что природа «не играет в кости». Во-вторых, он попытался разработать единую теорию поля, обобщив свою геометрическую теорию гравитации на электромагнетизм. В результате он становился все более изолированным от мейнстрима современной физики.

Эйнштейн родился в Германской империи, но в 1895 году переехал в Швейцарию, отказавшись от немецкого гражданства (как подданный королевства Вюртемберг) в следующем году. В 1897 году, в возрасте 17 лет, он поступил в Швейцарскую федеральную политехническую школу в Цюрихе на программу преподавания математики и физики, которую окончил в 1900 году. В 1901 году он получил швейцарское гражданство, которое сохранил до конца жизни, а в 1903 году получил постоянную должность в Швейцарском патентном бюро в Берне. В 1905 году Цюрихский университет присвоил ему степень доктора философии. В 1914 году Эйнштейн переехал в Берлин, чтобы стать членом Прусской академии наук и Берлинского университета имени Гумбольдта. В 1917 году Эйнштейн стал директором Института физики имени кайзера Вильгельма; он также снова стал гражданином Германии, на этот раз Пруссии.

В 1933 году, когда Эйнштейн находился с визитом в Соединенных Штатах, к власти в Германии пришел Адольф Гитлер. Эйнштейн, еврей по происхождению, возражал против политики новоизбранного нацистского правительства; он поселился в США и в 1940 году стал американским гражданином. Накануне Второй мировой войны он подписал письмо президенту Франклину Д. Рузвельту, в котором предупреждал его о потенциальной немецкой программе создания ядерного оружия и рекомендовал США начать аналогичные исследования. Эйнштейн поддержал союзников, но в целом осудил идею создания ядерного оружия.

Ранняя жизнь и образование

Альберт Эйнштейн родился в Ульме, в королевстве Вюртемберг Германской империи, 14 марта 1879 года в семье светских евреев-ашкенази. Его родителями были Герман Эйнштейн, торговец и инженер, и Паулина Кох. В 1880 году семья переехала в Мюнхен, где отец Эйнштейна и его дядя Якоб основали компанию Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie, которая производила электрооборудование на основе постоянного тока.

С пяти лет Альберт посещал католическую начальную школу в Мюнхене в течение трех лет. В возрасте восьми лет его перевели в гимназию Луитпольд (ныне известную как гимназия Альберта-Эйнштейна), где он получил углубленное начальное и среднее школьное образование, пока через семь лет не покинул Германскую империю.

В 1894 году компания Германа и Якоба проиграла тендер на поставку электрического освещения в город Мюнхен, поскольку у них не хватило капитала для перевода оборудования со стандарта постоянного тока (DC) на более эффективный стандарт переменного тока (AC). Проигрыш вынудил продать мюнхенскую фабрику. В поисках бизнеса семья Эйнштейнов переехала в Италию, сначала в Милан, а через несколько месяцев в Павию. Когда семья переехала в Павию, Эйнштейн, которому тогда было 15 лет, остался в Мюнхене, чтобы закончить обучение в гимназии Луитпольда. Его отец хотел, чтобы он изучал электротехнику, но Эйнштейн вступил в конфликт с властями и был возмущен режимом и методом преподавания в школе. Позже он писал, что дух познания и творческого мышления был утрачен в результате строгой зубрежки. В конце декабря 1894 года он отправился в Италию, чтобы присоединиться к своей семье в Павии, убедив школу отпустить его, используя справку от врача. Во время пребывания в Италии он написал небольшое эссе под названием «Об исследовании состояния эфира в магнитном поле».

Эйнштейн преуспевал в математике и физике с юных лет, достигнув математического уровня на много лет раньше своих сверстников. 12-летний Эйнштейн самостоятельно изучил алгебру и евклидову геометрию за одно лето. В 12 лет Эйнштейн также самостоятельно нашел оригинальное доказательство теоремы Пифагора. Семейный наставник Макс Талмуд рассказывает, что после того, как он дал 12-летнему Эйнштейну учебник геометрии, тот через некоторое время «проработал всю книгу. После этого он посвятил себя высшей математике… Вскоре полет его математического гения был настолько высок, что я не мог за ним угнаться». Увлечение геометрией и алгеброй привело 12-летнего подростка к убеждению, что природу можно понять как «математическую структуру». В 12 лет Эйнштейн начал учить себя исчислению, а в 14 лет, по его словам, он «освоил интегральное и дифференциальное исчисление».

В возрасте 13 лет, когда он стал более серьезно интересоваться философией (и музыкой), Эйнштейн познакомился с «Критикой чистого разума» Канта. Кант стал его любимым философом, и его наставник сказал: «В то время он был еще ребенком, ему было всего тринадцать лет, но работы Канта, непонятные для простых смертных, казались ему понятными».

В 1895 году, в возрасте 16 лет, Эйнштейн сдал вступительные экзамены в Швейцарскую федеральную политехническую школу в Цюрихе (впоследствии Eidgenössische Technische Hochschule, ETH). Он не смог достичь требуемого уровня в общей части экзамена, но получил исключительные оценки по физике и математике. По совету директора политехнической школы, в 1895 и 1896 годах он посещал Арговскую кантональную школу (гимназию) в Аарау, Швейцария, чтобы завершить свое среднее образование. Проживая в семье Йоста Винтелера, он влюбился в дочь Винтелера, Мари. Сестра Альберта, Майя, позже вышла замуж за сына Винтелера, Пауля. В январе 1896 года, с согласия отца, Эйнштейн отказался от гражданства немецкого королевства Вюртемберг, чтобы избежать военной службы. В сентябре 1896 года он сдал швейцарский аттестат зрелости, получив в основном хорошие оценки, в том числе высшую оценку 6 по физике и математическим предметам по шкале от 1 до 6. В 17 лет он поступил на четырехлетнюю программу преподавания математики и физики в Федеральную политехническую школу. Мари Винтелер, которая была на год старше, переехала в Ольсберг, Швейцария, на должность преподавателя.

Будущая жена Эйнштейна, 20-летняя сербка по имени Милева Марич, также поступила в политехническую школу в том году. Она была единственной женщиной среди шести студентов математического и физического отделения педагогического факультета. В течение следующих нескольких лет дружба Эйнштейна и Марич переросла в роман, и они проводили бесчисленные часы, дискутируя и читая вместе книги по внеклассной физике, которая интересовала их обоих. В своих письмах к Марич Эйнштейн писал, что ему больше нравится учиться рядом с ней. В 1900 году Эйнштейн сдал экзамены по математике и физике и получил федеральный диплом преподавателя. Существуют свидетельства очевидцев и несколько писем за многие годы, которые указывают на то, что Марич могла сотрудничать с Эйнштейном до его знаменательных работ 1905 года, известных как работы «Annus Mirabilis», и что они вместе разрабатывали некоторые концепции во время учебы, хотя некоторые историки физики, изучавшие этот вопрос, не согласны с тем, что она внесла какой-либо существенный вклад.

Браки и дети

Ранняя переписка между Эйнштейном и Маричем была обнаружена и опубликована в 1987 году, из которой стало известно, что у пары была дочь по имени «Лизерль», родившаяся в начале 1902 года в Нови-Саде, где Марич гостила у своих родителей. Марич вернулась в Швейцарию без ребенка, настоящее имя и судьба которого неизвестны. Содержание письма Эйнштейна в сентябре 1903 года позволяет предположить, что девочка была либо отдана на удочерение, либо умерла от скарлатины в младенчестве.

Эйнштейн и Марич поженились в январе 1903 года. В мае 1904 года в Берне, Швейцария, родился их сын Ганс Альберт Эйнштейн. Их сын Эдуард родился в Цюрихе в июле 1910 года. В апреле 1914 года супруги переехали в Берлин, но Марич вернулась в Цюрих с сыновьями, узнав, что, несмотря на их прежние близкие отношения, главным романтическим увлечением Эйнштейна теперь является его кузина Эльза Лёвенталь; она была его первой кузиной по материнской линии и второй кузиной по отцовской. Эйнштейн и Марич развелись 14 февраля 1919 года, прожив врозь пять лет. В рамках урегулирования развода Эйнштейн согласился отдать Маричу свою будущую (в 1921 году) Нобелевскую премию.

В письмах, раскрытых в 2015 году, Эйнштейн писал своей ранней любви Марии Винтелер о своем браке и о своих сильных чувствах к ней. Он писал в 1910 году, когда его жена была беременна вторым ребенком: «Я думаю о тебе с искренней любовью каждую свободную минуту и так несчастен, как может быть несчастен только мужчина». Он говорил об «ошибочной любви» и «упущенной жизни» в отношении своей любви к Мари.

Эйнштейн женился на Лёвенталь в 1919 году, после того как у него были с ней отношения с 1912 года. В 1933 году они эмигрировали в Соединенные Штаты. В 1935 году у Эльзы были диагностированы проблемы с сердцем и почками, и она умерла в декабре 1936 года.

В 1923 году Эйнштейн влюбился в секретаршу по имени Бетти Нойман, племянницу близкого друга Ганса Мюсама. В томе писем, выпущенном Еврейским университетом Иерусалима в 2006 году, Эйнштейн описал шесть женщин, включая Маргарете Лебах (белокурую австрийку), Эстеллу Катценелленбоген (богатую владелицу цветочного бизнеса), Тони Мендель (состоятельную еврейскую вдову) и Этель Михановски (берлинскую светскую львицу), с которыми он проводил время и от которых получал подарки, будучи женатым на Эльзе. Позже, после смерти своей второй жены Эльзы, Эйнштейн недолго состоял в отношениях с Маргаритой Коненковой. Коненкова была русской шпионкой, которая была замужем за известным русским скульптором Сергеем Коненковым (который создал бронзовый бюст Эйнштейна в Институте перспективных исследований в Принстоне).

Примерно в 20 лет у сына Эйнштейна Эдуарда произошел срыв, и ему был поставлен диагноз «шизофрения». Его мать ухаживала за ним, и его также несколько раз помещали в психушки, наконец, после ее смерти, его поместили на постоянное место жительства в Бургхёльцли, психиатрическую университетскую больницу в Цюрихе.

Патентное бюро

После окончания университета в 1900 году Эйнштейн почти два года искал место преподавателя. В феврале 1901 года он получил швейцарское гражданство, но не был призван в армию по медицинским показаниям. С помощью отца Марселя Гроссмана он получил работу в Берне в Швейцарском патентном бюро в качестве помощника эксперта III уровня.

Эйнштейн оценивал патентные заявки на различные устройства, включая сортировщик гравия и электромеханическую пишущую машинку. В 1903 году его должность в Швейцарском патентном бюро стала постоянной, хотя ему отказывали в повышении до тех пор, пока он «полностью не освоит машинную технологию».

Большая часть его работы в патентном бюро была связана с вопросами передачи электрических сигналов и электромеханической синхронизации времени — двумя техническими проблемами, которые ярко проявились в мысленных экспериментах, приведших Эйнштейна к радикальным выводам о природе света и фундаментальной связи между пространством и временем.

Вместе с несколькими друзьями, с которыми он познакомился в Берне, Эйнштейн в 1902 году основал небольшую дискуссионную группу, названную в шутку «Академия Олимпия», которая регулярно собиралась для обсуждения вопросов науки и философии. Иногда к ним присоединялась Милева, которая внимательно слушала, но не участвовала. Они читали работы Анри Пуанкаре, Эрнста Маха и Дэвида Юма, которые повлияли на его научные и философские взгляды.

Первые научные работы

В 1900 году работа Эйнштейна «Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen» («Выводы из явлений капиллярности») была опубликована в журнале Annalen der Physik. 30 апреля 1905 года Эйнштейн завершил работу над диссертацией «Новое определение размеров молекул» под руководством Альфреда Клейнера, выступавшего в качестве консультанта на общественных началах. Его диссертация была принята в июле 1905 года, а 15 января 1906 года Эйнштейну была присвоена степень доктора философии.

Также в 1905 году, который называют annus mirabilis (удивительным годом) Эйнштейна, он опубликовал четыре новаторские работы о фотоэлектрическом эффекте, броуновском движении, специальной относительности и эквивалентности массы и энергии, которые должны были привлечь к нему внимание академического мира в возрасте 26 лет.

Академическая карьера

К 1908 году он был признан ведущим ученым и назначен преподавателем Бернского университета. В следующем году, после того как он прочитал лекцию об электродинамике и принципе относительности в Цюрихском университете, Альфред Клейнер рекомендовал его на факультет для получения недавно созданной должности профессора теоретической физики. В 1909 году Эйнштейн был назначен доцентом.

В апреле 1911 года Эйнштейн стал профессором немецкого университета имени Карла-Фердинанда в Праге, приняв для этого австрийское гражданство в Австро-Венгерской империи. За время пребывания в Праге он написал 11 научных работ, пять из которых посвящены радиационной математике и квантовой теории твердого тела.

В июле 1912 года он вернулся в свою альма-матер в Цюрих. С 1912 по 1914 год он был профессором теоретической физики в Высшей технической школе Цюриха, где преподавал аналитическую механику и термодинамику. Он также изучал механику сплошной среды, молекулярную теорию тепла и проблему гравитации, над которой он работал с математиком и другом Марселем Гроссманом.

Когда в октябре 1914 года был опубликован «Манифест девяноста трех» — документ, подписанный множеством выдающихся немецких интеллектуалов, который оправдывал милитаризм и позицию Германии во время Первой мировой войны — Эйнштейн был одним из немногих немецких интеллектуалов, кто опроверг его содержание и подписал пацифистский «Манифест к европейцам».

Весной 1913 года Эйнштейна соблазнили переехать в Берлин, предложив ему членство в Прусской академии наук и связанную с ней профессорскую должность в Берлинском университете, что позволило ему сосредоточиться исключительно на исследованиях. 3 июля 1913 года он стал членом Прусской академии наук в Берлине. Макс Планк и Вальтер Нернст посетили его на следующей неделе в Цюрихе, чтобы убедить его вступить в академию, дополнительно предложив ему должность директора в Физическом институте кайзера Вильгельма, который вскоре должен был быть создан. Членство в академии включало оплачиваемую зарплату и должность профессора без преподавательских обязанностей в Берлинском университете имени Гумбольдта. Он был официально избран в академики 24 июля, а в следующем году переехал в Берлин. На его решение переехать в Берлин также повлияла перспектива жить рядом со своей кузиной Эльзой, с которой у него начался романтический роман. Эйнштейн занял свою должность в академии и Берлинском университете, переехав в свою квартиру в Далеме 1 апреля 1914 года. Поскольку в том же году началась Первая мировая война, план создания Физического института кайзера Вильгельма был отложен. Институт был создан 1 октября 1917 года, а Эйнштейн стал его директором. В 1916 году Эйнштейн был избран президентом Немецкого физического общества (1916-1918).

В 1911 году Эйнштейн использовал свой принцип эквивалентности 1907 года для расчета отклонения света от другой звезды под действием гравитации Солнца. В 1913 году Эйнштейн усовершенствовал эти расчеты, используя риманово пространство-время для представления гравитационного поля. К осени 1915 года Эйнштейн успешно завершил свою общую теорию относительности, которую он использовал для расчета этого отклонения и прецессии перигелия Меркурия. В 1919 году это предсказание отклонения было подтверждено сэром Артуром Эддингтоном во время солнечного затмения 29 мая 1919 года. Эти наблюдения были опубликованы в международных СМИ, сделав Эйнштейна всемирно известным. 7 ноября 1919 года ведущая британская газета «Таймс» напечатала заголовок, который гласил: «Революция в науке — Новая теория Вселенной — Ньютоновские идеи низвергнуты».

В 1920 году он стал иностранным членом Королевской академии искусств и наук Нидерландов. В 1922 году он был удостоен Нобелевской премии по физике 1921 года «за заслуги в области теоретической физики, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта». Хотя общая теория относительности все еще считалась несколько спорной, в цитате даже цитируемая работа по фотоэлектричеству не рассматривается как объяснение, а просто как открытие закона, поскольку идея фотонов считалась необычной и не получила всеобщего признания до 1924 года, когда С. Н. Бозе вывел спектр Планка. В 1921 году Эйнштейн был избран иностранным членом Королевского общества (ForMemRS). Он также получил медаль Копли от Королевского общества в 1925 году.

Эйнштейн вышел из состава Прусской академии в марте 1933 года. Научные достижения Эйнштейна в Берлине включали в себя завершение общей теории относительности, доказательство гиромагнитного эффекта, вклад в квантовую теорию излучения и статистику Бозе-Эйнштейна.

Читайте также, биографии — Эдуард IV

1921-1922: Путешествия за границу

Эйнштейн впервые посетил Нью-Йорк 2 апреля 1921 года, где его официально приветствовал мэр Джон Фрэнсис Хайлан, после чего в течение трех недель он читал лекции и устраивал приемы. Далее он прочитал несколько лекций в Колумбийском и Принстонском университетах, а в Вашингтоне в сопровождении представителей Национальной академии наук посетил Белый дом. По возвращении в Европу он был гостем британского государственного деятеля и философа виконта Холдейна в Лондоне, где встретился с рядом известных научных, интеллектуальных и политических деятелей, а также прочитал лекцию в Королевском колледже Лондона.

В июле 1921 года он также опубликовал эссе «Мое первое впечатление о США», в котором попытался кратко описать некоторые характеристики американцев, подобно Алексису де Токвилю, который опубликовал свои собственные впечатления в книге «Демократия в Америке» (1835). Некоторые из его наблюдений Эйнштейна явно удивили: «Что поражает приезжего, так это радостное, позитивное отношение к жизни… Американец дружелюбен, уверен в себе, оптимистичен и не завистлив».

В 1922 году его путешествия привели его в Азию, а затем в Палестину, в рамках шестимесячного экскурсионного и ораторского тура, в ходе которого он посетил Сингапур, Цейлон и Японию, где прочитал серию лекций для тысяч японцев. После своей первой публичной лекции он встретился с императором и императрицей в Императорском дворце, куда пришли посмотреть тысячи людей. В письме к своим сыновьям он описал свое впечатление от японцев как скромных, умных, внимательных и обладающих истинным чувством искусства. В своих собственных путевых дневниках, написанных во время поездки в Азию в 1922-23 годах, он высказывает некоторые мнения о китайцах, японцах и индийцах, которые были названы ксенофобскими и расистскими суждениями, когда они были заново открыты в 2018 году.

Из-за поездок Эйнштейна на Дальний Восток он не смог лично принять Нобелевскую премию по физике на церемонии вручения в Стокгольме в декабре 1922 года. Вместо него с банкетной речью выступил немецкий дипломат, который высоко оценил Эйнштейна не только как ученого, но и как международного миротворца и активиста.

На обратном пути он посетил Палестину на 12 дней, что стало его единственным визитом в этот регион. Его встречали так, словно он был главой государства, а не физиком, что включало пушечный салют по прибытии в дом британского верховного комиссара, сэра Герберта Сэмюэля. Во время одного приема в здание ворвались люди, которые хотели увидеть и услышать его. В своем выступлении перед аудиторией Эйнштейн выразил радость по поводу того, что еврейский народ начинают признавать как силу в мире.

В 1923 году Эйнштейн посетил Испанию на две недели, где он кратко встретился с Сантьяго Рамон-и-Кахалем, а также получил диплом от короля Альфонса XIII о присвоении ему звания члена Испанской академии наук.

С 1922 по 1932 год Эйнштейн был членом Международного комитета по интеллектуальному сотрудничеству Лиги Наций в Женеве (с перерывом в несколько месяцев в 1923-1924 годах), органа, созданного для содействия международному обмену между учеными, исследователями, преподавателями, художниками и интеллектуалами. Первоначально Эрик Драммонд был назначен делегатом от Швейцарии, но католические активисты Оскар Халецки и Джузеппе Мотта убедили Генерального секретаря Эрика Драммонда стать делегатом от Германии, что позволило Гонзагу де Рейнольду занять место швейцарца, с которого он пропагандировал традиционалистские католические ценности. Бывший профессор физики Эйнштейна Хендрик Лоренц и польский химик Мария Кюри также были членами комитета.

1925: Визит в Южную Америку

В марте и апреле 1925 года Эйнштейн посетил Южную Америку, где провел около месяца в Аргентине, неделю в Уругвае и неделю в Рио-де-Жанейро, Бразилия. Визит Эйнштейна был инициирован Хорхе Дуклаутом (1856-1927) и Маурисио Ниренштейном (1877-1935) при поддержке нескольких аргентинских ученых, включая Хулио Рей Пастора, Якоба Лауба и Леопольдо Лугонеса. Визит Эйнштейна и его жены финансировался в основном Советом университета Буэнос-Айреса и Asociación Hebraica Argentina (Аргентинская гебраистская ассоциация) с небольшим вкладом от Аргентинско-германского культурного учреждения.

1930-1931: Путешествие в США

В декабре 1930 года Эйнштейн во второй раз посетил Америку, первоначально планировавшийся как двухмесячный рабочий визит в качестве научного сотрудника Калифорнийского технологического института. После всенародного внимания, которое он получил во время своей первой поездки в США, он и его организаторы стремились защитить его частную жизнь. Хотя он был завален телеграммами и приглашениями получить награды или выступить публично, он отклонил их все.

После прибытия в Нью-Йорк Эйнштейна водили по различным местам и мероприятиям, включая Чайнатаун, обед с редакторами газеты «Нью-Йорк Таймс» и представление оперы «Кармен» в Метрополитен-опера, где публика приветствовала его прибытие. В последующие дни мэр Джимми Уокер вручил ему ключи от города и встретился с президентом Колумбийского университета, который назвал Эйнштейна «правящим монархом разума». Гарри Эмерсон Фосдик, пастор нью-йоркской церкви Риверсайд, провел для Эйнштейна экскурсию по церкви и показал ему статую Эйнштейна в натуральную величину, сделанную церковью и стоящую у входа. Также во время своего пребывания в Нью-Йорке он присоединился к толпе из 15 000 человек в Мэдисон Сквер Гарден во время празднования Хануки.

Затем Эйнштейн отправился в Калифорнию, где познакомился с президентом Калтеха и нобелевским лауреатом Робертом А. Милликаном. Его дружба с Милликаном была «неловкой», поскольку Милликан «имел склонность к патриотическому милитаризму», в то время как Эйнштейн был явным пацифистом. Во время выступления перед студентами Калтеха Эйнштейн отметил, что наука часто склонна приносить больше вреда, чем пользы.

Неприятие войны также привело к тому, что Эйнштейн подружился с писателем Эптоном Синклером и кинозвездой Чарли Чаплином, которые отличались пацифизмом. Карл Леммле, глава Universal Studios, устроил для Эйнштейна экскурсию по своей студии и познакомил его с Чаплином. Между ними сразу же возникло взаимопонимание, и Чаплин пригласил Эйнштейна и его жену Эльзу к себе домой на ужин. Чаплин сказал, что за внешним обликом Эйнштейна, спокойным и мягким, скрывался «очень эмоциональный темперамент», от которого исходила его «необыкновенная интеллектуальная энергия».

Через несколько дней в Голливуде должна была состояться премьера фильма Чаплина «Огни города», и Чаплин пригласил Эйнштейна и Эльзу присоединиться к нему в качестве специальных гостей. Уолтер Айзексон, биограф Эйнштейна, описал эту сцену как «одну из самых запоминающихся в новой эре знаменитостей». Чаплин посетил Эйнштейна у него дома во время более поздней поездки в Берлин и вспомнил его «скромную маленькую квартиру» и пианино, за которым он начал писать свою теорию. Чаплин предположил, что оно «возможно, использовалось нацистами в качестве дров для растопки».

1933: Эмиграция в США

В феврале 1933 года, находясь с визитом в США, Эйнштейн понял, что не может вернуться в Германию в связи с приходом к власти нацистов под руководством нового канцлера Германии Адольфа Гитлера.

Находясь в американских университетах в начале 1933 года, он стал третьим двухмесячным приглашенным профессором в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. В феврале и марте 1933 года гестапо неоднократно совершало обыски в квартире его семьи в Берлине. В марте он и его жена Эльза вернулись в Европу, и во время поездки они узнали, что 23 марта немецкий рейхстаг принял Закон о разрешении, превративший правительство Гитлера в фактически законную диктатуру, и что они не смогут поехать в Берлин. Позже они узнали, что их коттедж подвергся нацистской облаве, а личный парусник Эйнштейна был конфискован. Приземлившись в Антверпене, Бельгия, 28 марта, Эйнштейн немедленно отправился в немецкое консульство и сдал свой паспорт, официально отказавшись от немецкого гражданства. Позже нацисты продали его лодку и превратили его коттедж в лагерь гитлерюгенда.

В апреле 1933 года Эйнштейн узнал, что новое правительство Германии приняло законы, запрещающие евреям занимать любые официальные должности, включая преподавание в университетах. Историк Джеральд Холтон описывает, как при «практически полном отсутствии протеста со стороны их коллег» тысячи еврейских ученых были внезапно вынуждены отказаться от своих университетских должностей, а их имена были удалены из списков учреждений, в которых они работали.

Месяц спустя работы Эйнштейна оказались в числе тех, которые были выбраны Немецким студенческим союзом в ходе нацистского сжигания книг, а нацистский министр пропаганды Йозеф Геббельс провозгласил: «Еврейский интеллектуализм мертв». Один немецкий журнал включил его в список врагов немецкого режима с фразой «еще не повешен», предлагая за его голову награду в 5 000 долларов. В последующем письме физику и другу Максу Борну, который уже эмигрировал из Германии в Англию, Эйнштейн писал: «… Должен признаться, что степень их жестокости и трусости стала для меня некоторой неожиданностью». После переезда в США он описал сожжение книг как «спонтанную эмоциональную вспышку» тех, кто «сторонится народного просвещения» и «больше всего на свете боится влияния интеллектуально независимых людей».

Теперь у Эйнштейна не было постоянного дома, он не знал, где будет жить и работать, и в равной степени беспокоился о судьбе других бесчисленных ученых, все еще остававшихся в Германии. Он снял дом в Де Хаане, Бельгия, где прожил несколько месяцев. В конце июля 1933 года он отправился в Англию примерно на шесть недель по личному приглашению британского морского офицера командора Оливера Локера-Лэмпсона, который подружился с Эйнштейном в предыдущие годы. Локер-Лэмпсон пригласил его остановиться недалеко от его дома в Кромере в деревянном домике на Раутон-Хит в приходе Раутон, Норфолк. Чтобы защитить Эйнштейна, Локер-Лэмпсон приставил к нему двух телохранителей, которые присматривали за ним в уединенном домике; фотография, на которой они с ружьями охраняют Эйнштейна, была опубликована в газете Daily Herald 24 июля 1933 года.

Локер-Лэмпсон взял Эйнштейна на встречу с Уинстоном Черчиллем в его доме, а позже с Остеном Чемберленом и бывшим премьер-министром Ллойд Джорджем. Эйнштейн попросил их помочь вывезти еврейских ученых из Германии. Британский историк Мартин Гилберт отмечает, что Черчилль немедленно отреагировал и отправил своего друга, физика Фредерика Линдеманна, в Германию, чтобы тот разыскал еврейских ученых и устроил их в британские университеты. Позднее Черчилль заметил, что в результате того, что Германия изгнала евреев, они снизили свои «технические стандарты» и поставили технологии союзников выше своих.

Позже Эйнштейн связался с лидерами других стран, в том числе с премьер-министром Турции Исметом Инёню, которому он написал в сентябре 1933 года письмо с просьбой разместить безработных немецко-еврейских ученых. В результате письма Эйнштейна число приглашенных в Турцию евреев в конечном итоге составило более «1 000 спасенных людей».

Локер-Лэмпсон также представил в парламент законопроект о предоставлении Эйнштейну британского гражданства. В этот период Эйнштейн сделал ряд публичных выступлений, описывая кризис, назревающий в Европе. В одном из своих выступлений он осудил обращение Германии с евреями, в то же время он представил законопроект о предоставлении гражданства евреям в Палестине, поскольку в других местах им отказывали в гражданстве. В своей речи он назвал Эйнштейна «гражданином мира», которому следует предложить временное убежище в Великобритании. Однако оба законопроекта провалились, и Эйнштейн принял предложение Института перспективных исследований в Принстоне, Нью-Джерси, США, стать ученым-резидентом.

В октябре 1933 года Эйнштейн вернулся в США и занял должность в Институте перспективных исследований, известном тем, что он стал убежищем для ученых, бежавших из нацистской Германии. В то время в большинстве американских университетов, включая Гарвард, Принстон и Йель, было минимальное количество преподавателей и студентов-евреев или вообще не было, что было следствием еврейских квот, действовавших до конца 1940-х годов.

Эйнштейн все еще не определился со своим будущим. У него были предложения от нескольких европейских университетов, включая Крайст-Черч в Оксфорде, где он пробыл три коротких периода с мая 1931 по июнь 1933 года и получил предложение о пятилетней студенческой стипендии, но в 1935 году он пришел к решению остаться на постоянное место жительства в США и подать заявление на получение гражданства.

Сотрудничество Эйнштейна с Институтом перспективных исследований продолжалось до его смерти в 1955 году. Он был одним из четырех первых отобранных (вместе с Джоном фон Нейманом и Куртом Гёделем) в новый институт, где у него вскоре завязалась тесная дружба с Гёделем. Они совершали долгие прогулки вместе, обсуждая свою работу. Брурия Кауфман, его ассистент, позже стал физиком. В этот период Эйнштейн пытался разработать единую теорию поля и опровергнуть принятую интерпретацию квантовой физики, и обе попытки оказались безуспешными.

В 1939 году группа венгерских ученых, в которую входил физик-эмигрант Лео Силард, попыталась предупредить Вашингтон о ведущихся нацистами исследованиях в области атомной бомбы. Предупреждения группы были проигнорированы. Эйнштейн и Силард, а также другие беженцы, такие как Эдвард Теллер и Юджин Вигнер, «считали своей обязанностью предупредить американцев о том, что немецкие ученые могут выиграть гонку по созданию атомной бомбы, и предупредить, что Гитлер будет более чем готов прибегнуть к такому оружию». Чтобы убедиться в том, что США осознают опасность, в июле 1939 года, за несколько месяцев до начала Второй мировой войны в Европе, Силард и Вигнер посетили Эйнштейна, чтобы объяснить ему возможность создания атомных бомб, о которой Эйнштейн, пацифист, сказал, что никогда не думал. Его попросили оказать поддержку, написав вместе с Силардом письмо президенту Рузвельту, в котором он рекомендовал США обратить внимание и заняться собственными исследованиями в области ядерного оружия.

Считается, что это письмо «возможно, стало ключевым стимулом для принятия США серьезных исследований в области ядерного оружия накануне вступления США во Вторую мировую войну». Помимо письма, Эйнштейн использовал свои связи с бельгийской королевской семьей и бельгийской королевой-матерью, чтобы получить доступ с личным посланником в Овальный кабинет Белого дома. Некоторые говорят, что в результате письма Эйнштейна и его встреч с Рузвельтом США включились в «гонку» по разработке бомбы, используя свои «огромные материальные, финансовые и научные ресурсы» для начала Манхэттенского проекта.

Для Эйнштейна «война была болезнью… он призывал к сопротивлению войне». Некоторые утверждают, что, подписав письмо Рузвельту, он пошел против своих пацифистских принципов. В 1954 году, за год до своей смерти, Эйнштейн сказал своему старому другу Лайнусу Полингу: «Я совершил одну большую ошибку в своей жизни — когда подписал письмо президенту Рузвельту с рекомендацией сделать атомные бомбы; но у этого было некоторое оправдание — опасность, что их сделают немцы…». В 1955 году Эйнштейн и десять других интеллектуалов и ученых, включая британского философа Бертрана Рассела, подписали манифест, подчеркивающий опасность ядерного оружия.

Эйнштейн стал американским гражданином в 1940 году. Вскоре после начала своей карьеры в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, он выразил свою признательность за меритократию в американской культуре по сравнению с европейской. Он признавал «право людей говорить и думать то, что им нравится», без социальных барьеров, и в результате, по его словам, люди поощрялись к более творческой деятельности, что он ценил с самого раннего образования.

Эйнштейн вступил в Национальную ассоциацию содействия прогрессу цветного населения (NAACP) в Принстоне, где он проводил кампании за гражданские права афроамериканцев. Он считал расизм «худшей болезнью Америки», видя, что он «передается из поколения в поколение». В рамках своей деятельности он переписывался с борцом за гражданские права У. Э. Б. Дю Буа и был готов дать показания от его имени во время судебного процесса в 1951 году. Когда Эйнштейн предложил стать свидетелем характера Дю Буа, судья решил прекратить дело.

В 1946 году Эйнштейн посетил Университет Линкольна в Пенсильвании, исторически черный колледж, где ему была присвоена почетная степень. Линкольн был первым университетом в США, который выдавал дипломы о высшем образовании афроамериканцам; среди его выпускников — Лэнгстон Хьюз и Тургуд Маршалл. Эйнштейн произнес речь о расизме в Америке, добавив: «Я не намерен молчать об этом». Один из жителей Принстона вспоминает, что Эйнштейн однажды оплатил обучение в колледже за чернокожего студента. Эйнштейн сказал: «Будучи сам евреем, возможно, я могу понять и сочувствовать тому, что чувствуют чернокожие люди, ставшие жертвами дискриминации».

Читайте также, биографии — Аспасия

Личная жизнь

Эйнштейн был одним из лидеров в содействии созданию Еврейского университета в Иерусалиме, который открылся в 1925 году, и входил в его первый Совет управляющих. Ранее, в 1921 году, биохимик и президент Всемирной сионистской организации Хаим Вейцман попросил его помочь собрать средства для планируемого университета. Он также представил различные предложения по его первоначальным программам.

Среди них он посоветовал сначала создать Институт сельского хозяйства, чтобы заселить неосвоенные земли. Затем, по его мнению, следует создать Химический институт и Институт микробиологии для борьбы с различными текущими эпидемиями, такими как малярия, которую он назвал «злом», подрывающим треть развития страны. Также важно создать Институт востоковедения, включающий языковые курсы на иврите и арабском языке, для научного изучения страны и ее исторических памятников.

Эйнштейн не был националистом; он был против создания независимого еврейского государства, которое было бы создано без его помощи как Израиль в 1948 году. Эйнштейн считал, что волны прибывающих евреев алии могли бы жить рядом с существующими арабами в Палестине. Его взгляды не разделяло большинство евреев, стремившихся образовать новую страну; в результате Эйнштейн ограничился маргинальной ролью в сионистском движении.

Хаим Вейцман позже стал первым президентом Израиля. После его смерти на посту президента в ноябре 1952 года и по настоянию Эзриэля Карлебаха премьер-министр Давид Бен-Гурион предложил Эйнштейну должность президента Израиля, в основном церемониальную. Предложение было представлено послом Израиля в Вашингтоне Аббой Эбаном, который объяснил, что это предложение «воплощает глубочайшее уважение, которое еврейский народ может испытывать к любому из своих сыновей». Эйнштейн отказался и написал в своем ответе, что он «глубоко тронут» и «одновременно опечален и пристыжен» тем, что не может принять предложение.

Эйнштейн начал увлекаться музыкой в раннем возрасте. В своих поздних дневниках он писал: «Если бы я не был физиком, я бы, наверное, стал музыкантом. Я часто думаю в музыке. Я проживаю свои дневные сны в музыке. Я вижу свою жизнь в терминах музыки… Больше всего радости в жизни я получаю от музыки».

Его мать достаточно хорошо играла на фортепиано и хотела, чтобы сын учился игре на скрипке, не только чтобы привить ему любовь к музыке, но и чтобы помочь ему ассимилироваться в немецкой культуре. По словам дирижера Леона Ботштейна, Эйнштейн начал играть в 5 лет, но в этом возрасте ему это не нравилось.

Когда ему исполнилось 13 лет, он открыл для себя скрипичные сонаты Моцарта, после чего увлекся композициями Моцарта и стал охотнее изучать музыку. Эйнштейн научил себя играть, «никогда не занимаясь систематически». Он говорил, что «любовь — лучший учитель, чем чувство долга». В возрасте 17 лет он был прослушан школьным экзаменатором в Аарау во время исполнения скрипичных сонат Бетховена. После этого экзаменатор сказал, что его игра была «замечательной и демонстрировала «большую проницательность»». Что поразило экзаменатора, пишет Ботштейн, так это то, что Эйнштейн «проявил глубокую любовь к музыке, качество, которое было и остается в дефиците». Музыка имела необычное значение для этого студента».

С этого периода музыка стала играть ключевую и постоянную роль в жизни Эйнштейна. Хотя идея стать профессиональным музыкантом не посещала его в то время, среди тех, с кем Эйнштейн играл камерную музыку, было несколько профессионалов, включая Курта Аппельбаума, и он выступал для частных слушателей и друзей. Камерная музыка также стала регулярной частью его общественной жизни во время жизни в Берне, Цюрихе и Берлине, где он играл, в частности, с Максом Планком и его сыном. Иногда его ошибочно приписывают в качестве редактора издания 1937 года каталога Кёхеля произведений Моцарта; это издание было подготовлено Альфредом Эйнштейном, который, возможно, был его дальним родственником.

В 1931 году, занимаясь исследованиями в Калифорнийском технологическом институте, он посетил консерваторию семьи Зельнер в Лос-Анджелесе, где сыграл несколько произведений Бетховена и Моцарта с членами квартета Зельнера. Ближе к концу жизни, когда молодой Джульярдский квартет посетил его в Принстоне, он сыграл с ними на своей скрипке, и квартет был «впечатлен уровнем координации и интонирования Эйнштейна».

В 1918 году Эйнштейн был одним из основателей Германской демократической партии, либеральной партии. В дальнейшем политические взгляды Эйнштейна были направлены в пользу социализма и критически относились к капитализму, что он подробно описал в своих эссе, таких как «Почему социализм?». Его мнение о большевиках также менялось со временем. В 1925 году он критиковал их за отсутствие «хорошо отрегулированной системы управления» и называл их правление «режимом террора и трагедией в истории человечества». Позже он стал придерживаться более умеренных взглядов, критикуя их методы, но восхваляя их, что видно из его высказывания о Владимире Ленине в 1929 году: «В Ленине я почитаю человека, который, полностью жертвуя своей личностью, посвятил всю свою энергию осуществлению социальной справедливости. Я не считаю его методы целесообразными. Но одно несомненно: такие люди, как он, стоят на страже и обновляют совесть человечества». Эйнштейн предлагал и был призван высказывать суждения и мнения по вопросам, часто не связанным с теоретической физикой или математикой. Он решительно отстаивал идею демократического мирового правительства, которое в рамках мировой федерации сдерживало бы власть национальных государств. Он писал: «Я выступаю за мировое правительство, потому что убежден, что нет другого возможного способа устранить самую страшную опасность, в которой когда-либо оказывался человек». ФБР создало секретное досье на Эйнштейна в 1932 году, и к моменту его смерти его досье в ФБР насчитывало 1 427 страниц.

На Эйнштейна произвел глубокое впечатление Махатма Ганди, с которым он обменивался письменными письмами. Он назвал Ганди «образцом для подражания для грядущих поколений». Первая связь была установлена 27 сентября 1931 года, когда Уилфрид Израэль взял своего индийского гостя В. А. Сундарама на встречу со своим другом Эйнштейном в его летнем доме в городе Капут. Сундарам был учеником и специальным посланником Ганди, с которым Уилфрид Израэль познакомился во время визита в Индию и посещения дома индийского лидера в 1925 году. Во время визита Эйнштейн написал короткое письмо Ганди, которое было передано ему через посланника, и Ганди быстро ответил на него своим собственным письмом. Хотя в итоге Эйнштейн и Ганди не смогли встретиться, как они надеялись, прямая связь между ними была установлена через Уилфрида Израэля.

Эйнштейн говорил о своем духовном мировоззрении в целом ряде оригинальных работ и интервью. По его словам, он симпатизировал безличному пантеистическому Богу философии Баруха Спинозы. Он не верил в личного бога, который заботится о судьбах и поступках людей, и этот взгляд он назвал наивным. Однако он уточнил, что «я не атеист», предпочитая называть себя агностиком или «глубоко религиозным неверующим». Когда Эйнштейна спросили, верит ли он в загробную жизнь, он ответил: «Нет. И одной жизни мне достаточно».

Эйнштейн был связан в основном с нерелигиозными гуманистическими группами и группами этической культуры как в Великобритании, так и в США. Он входил в консультативный совет Первого гуманистического общества Нью-Йорка и был почетным членом Ассоциации рационалистов, которая издает журнал New Humanist в Великобритании. На 75-летии Нью-Йоркского общества этической культуры он заявил, что идея этической культуры воплощает его личную концепцию того, что является наиболее ценным и непреходящим в религиозном идеализме. Он заметил: «Без «этической культуры» нет спасения для человечества».

В письме на немецком языке философу Эрику Гуткинду, датированном 3 января 1954 года, Эйнштейн писал:

Слово Бог для меня не более чем выражение и продукт человеческих слабостей, Библия — собрание почтенных, но все еще примитивных легенд, которые, тем не менее, довольно ребяческие. Никакая интерпретация, какой бы тонкой она ни была, не может (для меня) изменить этого. … Для меня еврейская религия, как и все другие религии, является воплощением самых детских суеверий. И еврейский народ, к которому я с радостью принадлежу и с менталитетом которого у меня глубокая близость, не отличается для меня от всех других людей. … Я не вижу в них ничего «избранного».

Смерть

17 апреля 1955 года у Эйнштейна произошло внутреннее кровотечение, вызванное разрывом аневризмы брюшной аорты, которая ранее была укреплена хирургическим путем Рудольфом Ниссеном в 1948 году. Он взял с собой в больницу черновик речи, которую готовил для выступления на телевидении в честь седьмой годовщины образования государства Израиль, но не дожил до ее завершения.

Эйнштейн отказался от операции, сказав: «Я хочу уйти, когда захочу. Безвкусно продлевать жизнь искусственно. Я сделал свое дело; пришло время уйти. Я сделаю это элегантно». Он умер в Медицинском центре Принстонского университета в Плейнсборо рано утром следующего дня в возрасте 76 лет, продолжая работать до самого конца.

Во время вскрытия патологоанатом Томас Штольц Харви удалил мозг Эйнштейна для сохранения без разрешения его семьи в надежде, что нейронаука будущего сможет обнаружить, что сделало Эйнштейна таким умным. Останки Эйнштейна были кремированы в Трентоне, штат Нью-Джерси, а его прах развеян в неизвестном месте.

В мемориальной лекции, прочитанной 13 декабря 1965 года в штаб-квартире ЮНЕСКО, физик-ядерщик Дж. Роберт Оппенгеймер подытожил свое впечатление об Эйнштейне как о человеке: «Он был почти полностью лишен утонченности и полностью лишен мирской суеты… В нем всегда присутствовала удивительная чистота, одновременно детская и глубоко упрямая».

Эйнштейн завещал свои личные архивы, библиотеку и интеллектуальные активы Еврейскому университету Иерусалима в Израиле.

На протяжении всей своей жизни Эйнштейн опубликовал сотни книг и статей. Он опубликовал более 300 научных работ и 150 ненаучных. 5 декабря 2014 года университеты и архивы объявили об обнародовании бумаг Эйнштейна, включающих более 30 000 уникальных документов. Интеллектуальные достижения и оригинальность Эйнштейна сделали слово «Эйнштейн» синонимом слова «гений». Помимо работы, которую он выполнял самостоятельно, он также сотрудничал с другими учеными в дополнительных проектах, включая статистику Бозе-Эйнштейна, холодильник Эйнштейна и другие.

1905 — Документы Annus Mirabilis

Работы Annus Mirabilis — это четыре статьи, относящиеся к фотоэлектрическому эффекту (который дал начало квантовой теории), броуновскому движению, специальной теории относительности и E = mc2, которые Эйнштейн опубликовал в научном журнале Annalen der Physik в 1905 году. Эти четыре работы внесли существенный вклад в фундамент современной физики и изменили взгляды на пространство, время и материю. К этим четырем работам относятся:

Статистическая механика

Первая работа Эйнштейна, представленная в 1900 году в журнал «Annalen der Physik», была посвящена капиллярному притяжению. Она была опубликована в 1901 году под названием «Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen», что переводится как «Выводы из явлений капиллярности». В двух работах, опубликованных им в 1902-1903 годах (термодинамика), была предпринята попытка интерпретировать атомные явления со статистической точки зрения. Эти работы стали основой для статьи 1905 года о броуновском движении, в которой было показано, что броуновское движение может быть истолковано как убедительное доказательство существования молекул. Его исследования 1903 и 1904 годов в основном касались влияния конечного размера атомов на явления диффузии.

Эйнштейн вернулся к проблеме термодинамических флуктуаций, дав описание колебаний плотности в жидкости в критической точке. Обычно флуктуации плотности контролируются второй производной свободной энергии по отношению к плотности. В критической точке эта производная равна нулю, что приводит к большим флуктуациям. Эффект флуктуаций плотности заключается в том, что свет всех длин волн рассеивается, в результате чего жидкость выглядит молочно-белой. Эйнштейн связывает это с рэлеевским рассеянием, которое происходит, когда размер флуктуации намного меньше длины волны, и которое объясняет, почему небо голубое. Эйнштейн количественно вывел критическую опалесценцию из рассмотрения флуктуаций плотности и показал, как этот эффект и рэлеевское рассеяние происходят из атомистической структуры материи.

Читайте также, цивилизации — Антанта

Специальная относительность

Работа Эйнштейна «Zur Elektrodynamik bewegter Körper» («Об электродинамике движущихся тел») была принята 30 июня 1905 года и опубликована 26 сентября того же года. Она примирила противоречия между уравнениями Максвелла (законы электричества и магнетизма) и законами ньютоновской механики путем внесения изменений в законы механики. По наблюдениям, эффект от этих изменений наиболее очевиден при высоких скоростях (когда объекты движутся со скоростью, близкой к скорости света). Теория, разработанная в этой работе, позже стала известна как специальная теория относительности Эйнштейна. Из трудов Эйнштейна известно, что над этой работой он сотрудничал со своей первой женой Милевой Марич. Решение опубликовать работу только под его именем, по-видимому, было обоюдным, но точная причина неизвестна.

В этой работе было предсказано, что при измерении в рамках относительно движущегося наблюдателя часы, которые несет движущееся тело, будут казаться замедленными, а само тело будет сокращаться в направлении движения. В этой работе также утверждалось, что идея светящегося эфира — одна из ведущих теоретических сущностей в физике того времени — является излишней.

В своей работе об эквивалентности массы и энергии Эйнштейн вывел E = mc2 как следствие своих специальных уравнений относительности. Работа Эйнштейна об относительности 1905 года оставалась спорной в течение многих лет, но была принята ведущими физиками, начиная с Макса Планка.

Первоначально Эйнштейн сформулировал специальную относительность в терминах кинематики (изучение движущихся тел). В 1908 году Герман Минковский переосмыслил специальную относительность в геометрических терминах как теорию пространства-времени. Эйнштейн принял формализм Минковского в своей общей теории относительности 1915 года.

Общая относительность

Общая теория относительности (ОТО) — это теория гравитации, разработанная Эйнштейном в период с 1907 по 1915 год. Согласно общей теории относительности, наблюдаемое гравитационное притяжение между массами возникает в результате искривления пространства и времени этими массами. Общая теория относительности превратилась в важнейший инструмент современной астрофизики. Она закладывает основу для современного понимания черных дыр — областей пространства, где гравитационное притяжение настолько сильно, что даже свет не может вырваться наружу.

Как позже сказал Эйнштейн, причиной разработки общей теории относительности было то, что предпочтение инерционных движений в рамках специальной теории относительности было неудовлетворительным, в то время как теория, которая с самого начала предпочитает никакие состояния движения (даже ускоренные), должна казаться более удовлетворительной. Поэтому в 1907 году он опубликовал статью об ускорении в рамках специальной теории относительности. В этой статье, озаглавленной «О принципе относительности и выводах, вытекающих из него», он утверждал, что свободное падение на самом деле является инерциальным движением, и что для свободно падающего наблюдателя должны применяться правила специальной относительности. Этот аргумент называется принципом эквивалентности. В той же статье Эйнштейн также предсказал явления гравитационного замедления времени, гравитационного красного смещения и отклонения света.

В 1911 году Эйнштейн опубликовал еще одну статью «О влиянии тяготения на распространение света», развивающую статью 1907 года, в которой он оценил величину отклонения света массивными телами. Таким образом, теоретическое предсказание общей теории относительности впервые могло быть проверено экспериментально.

В 1916 году Эйнштейн предсказал гравитационные волны — пульсации в кривизне пространственного времени, которые распространяются в виде волн, идущих наружу от источника и переносящих энергию в виде гравитационного излучения. Существование гравитационных волн возможно в рамках общей теории относительности благодаря ее лоренцевой инвариантности, которая привносит концепцию конечной скорости распространения физических взаимодействий гравитации. В отличие от этого, гравитационные волны не могут существовать в ньютоновской теории гравитации, которая постулирует, что физические взаимодействия гравитации распространяются с бесконечной скоростью.

Первое косвенное обнаружение гравитационных волн произошло в 1970-х годах в результате наблюдения за парой близко вращающихся нейтронных звезд PSR B1913+16. Объяснение затухания их орбитального периода заключалось в том, что они излучают гравитационные волны. Предсказание Эйнштейна было подтверждено 11 февраля 2016 года, когда исследователи из LIGO опубликовали первое наблюдение гравитационных волн, обнаруженных на Земле 14 сентября 2015 года, почти через сто лет после предсказания.

Во время разработки общей теории относительности Эйнштейн запутался в калибровочной инвариантности теории. Он сформулировал аргумент, который привел его к выводу, что общая релятивистская теория поля невозможна. Он отказался от поиска полностью общековариантных тензорных уравнений и искал уравнения, которые были бы инвариантны только при общих линейных преобразованиях.

В июне 1913 года результатом этих исследований стала теория Entwurf («черновик»). Как следует из названия, это был набросок теории, менее элегантной и более сложной, чем общая теория относительности, с уравнениями движения, дополненными дополнительными условиями калибровочной фиксации. После более чем двух лет интенсивной работы Эйнштейн понял, что аргумент дыры был ошибочным, и отказался от теории в ноябре 1915 года.

В 1917 году Эйнштейн применил общую теорию относительности к структуре Вселенной в целом. Он обнаружил, что общие уравнения поля предсказывают динамическую Вселенную, которая либо сжимается, либо расширяется. Поскольку наблюдательные доказательства динамической Вселенной в то время не были известны, Эйнштейн ввел в уравнения поля новый термин — космологическую постоянную, чтобы теория могла предсказать статическую Вселенную. Модифицированные уравнения поля предсказывали статическую Вселенную с замкнутой кривизной, в соответствии с пониманием Эйнштейном принципа Маха в эти годы. Эта модель стала известна как мир Эйнштейна или статическая вселенная Эйнштейна.

После открытия Эдвином Хабблом рецессии туманностей в 1929 году Эйнштейн отказался от своей статической модели Вселенной и предложил две динамические модели космоса: Вселенную Фридмана-Эйнштейна 1931 года и Вселенную Эйнштейна-де Ситтера 1932 года. В каждой из этих моделей Эйнштейн отказался от космологической постоянной, заявив, что она «в любом случае теоретически неудовлетворительна».

Во многих биографиях Эйнштейна утверждается, что в более поздние годы Эйнштейн назвал космологическую постоянную своей «самой большой ошибкой». Астрофизик Марио Ливио недавно поставил под сомнение это утверждение, предположив, что оно может быть преувеличено.

В конце 2013 года группа под руководством ирландского физика Кормака О»Райфартаи обнаружила доказательства того, что вскоре после того, как Хаббл узнал о наблюдениях рецессии туманностей, Эйнштейн рассмотрел модель стационарного состояния Вселенной. В до сих пор не замеченной рукописи, написанной, по-видимому, в начале 1931 года, Эйнштейн рассмотрел модель расширяющейся Вселенной, в которой плотность материи остается постоянной из-за непрерывного создания материи — процесса, который он связывал с космологической постоянной. Как он заявил в этой работе: «Далее я хотел бы обратить внимание на решение уравнения (1), которое может объяснить факты Хуббеля, и в котором плотность постоянна во времени»… «Если рассматривать физически ограниченный объем, то частицы материи будут постоянно покидать его. Чтобы плотность оставалась постоянной, в объеме должны постоянно образовываться новые частицы материи из пространства».

Таким образом, получается, что Эйнштейн рассматривал модель стационарного состояния расширяющейся Вселенной за много лет до Хойла, Бонди и Голда. Однако модель стационарного состояния Эйнштейна содержала фундаментальный недостаток, и он быстро отказался от этой идеи.

Общая теория относительности включает динамическое пространство-время, поэтому трудно понять, как определить сохраняющиеся энергию и импульс. Теорема Ноэтера позволяет определить эти величины из лагранжиана с трансляционной инвариантностью, но общая ковариантность превращает трансляционную инвариантность в нечто вроде калибровочной симметрии. По этой причине энергия и импульс, полученные в рамках общей теории относительности по предписаниям Ноэтера, не являются реальными тензорами.

Эйнштейн утверждал, что это верно по фундаментальной причине: гравитационное поле можно сделать исчезающим путем выбора координат. Он утверждал, что нековариантный псевдотензор импульса энергии, по сути, является наилучшим описанием распределения импульса энергии в гравитационном поле. Этот подход был поддержан Львом Ландау, Евгением Лифшицем и другими, и стал стандартным.

Использование таких нековариантных объектов, как псевдотензоры, было подвергнуто серьезной критике в 1917 году Эрвином Шредингером и другими.

В 1935 году Эйнштейн в сотрудничестве с Натаном Розеном создал модель червоточины, которую часто называют мостами Эйнштейна-Розена. Его мотивацией было смоделировать элементарные частицы с зарядом как решение уравнений гравитационного поля, в соответствии с программой, изложенной в работе «Играют ли гравитационные поля важную роль в конституции элементарных частиц?». Эти решения разрезали и вставляли черные дыры Шварцшильда, чтобы сделать мост между двумя патчами.

Если один конец червоточины заряжен положительно, то другой конец будет заряжен отрицательно. Эти свойства заставили Эйнштейна поверить, что пары частиц и античастиц могут быть описаны подобным образом.

Для того чтобы включить вращающиеся точечные частицы в общую теорию относительности, аффинную связь необходимо было обобщить, включив в нее антисимметричную часть, называемую кручением. Эта модификация была сделана Эйнштейном и Картаном в 1920-х годах.

Теория общей теории относительности имеет фундаментальный закон — уравнения поля Эйнштейна, которые описывают, как искривляется пространство. Уравнение геодезии, которое описывает движение частиц, может быть получено из уравнений поля Эйнштейна.

Поскольку уравнения общей теории относительности нелинейны, сгусток энергии, состоящий из чистого гравитационного поля, как черная дыра, будет двигаться по траектории, которая определяется самими уравнениями поля Эйнштейна, а не новым законом. Поэтому Эйнштейн предложил, чтобы путь сингулярного решения, такого как черная дыра, определялся как геодезическая из самой общей теории относительности.

Это было установлено Эйнштейном, Инфельдом и Гофманом для точечных объектов без углового момента и Роем Керром для вращающихся объектов.

Старая квантовая теория

В работе 1905 года Эйнштейн постулировал, что свет сам по себе состоит из локализованных частиц (квантов). Кванты света Эйнштейна были почти повсеместно отвергнуты всеми физиками, включая Макса Планка и Нильса Бора. Эта идея стала общепризнанной только в 1919 году, после детальных экспериментов Роберта Милликана по фотоэлектрическому эффекту и измерения комптоновского рассеяния.

Эйнштейн пришел к выводу, что каждая волна частоты f связана с набором фотонов с энергией hf каждый, где h — постоянная Планка. Он не говорит больше, потому что не уверен, как частицы связаны с волной. Но он предполагает, что эта идея объясняет некоторые экспериментальные результаты, в частности, фотоэлектрический эффект.

В 1907 году Эйнштейн предложил модель материи, в которой каждый атом в решетчатой структуре представляет собой независимый гармонический осциллятор. В модели Эйнштейна каждый атом колеблется независимо — серия одинаково разнесенных квантованных состояний для каждого осциллятора. Эйнштейн понимал, что получить частоту реальных колебаний будет сложно, но, тем не менее, он предложил эту теорию, потому что это была особенно наглядная демонстрация того, что квантовая механика может решить проблему удельного тепла в классической механике. Питер Дебай усовершенствовал эту модель.

В 1910-х годах квантовая механика расширила сферу применения, охватив множество различных систем. После того как Эрнест Резерфорд открыл ядро и предложил, что электроны вращаются по орбитам, как планеты, Нильс Бор смог показать, что те же квантово-механические постулаты, введенные Планком и развитые Эйнштейном, объясняют дискретное движение электронов в атомах и периодическую таблицу элементов.

Эйнштейн внес свой вклад в эти разработки, связав их с аргументами, приведенными Вильгельмом Вином в 1898 году. Вин показал, что гипотеза адиабатической инвариантности состояния теплового равновесия позволяет вывести все кривые черного тела при различных температурах друг из друга путем простого сдвига. Эйнштейн отметил в 1911 году, что тот же адиабатический принцип показывает, что количество, которое квантуется в любом механическом движении, должно быть адиабатическим инвариантом. Арнольд Зоммерфельд определил этот адиабатический инвариант как переменную действия классической механики.

В 1924 году Эйнштейн получил от индийского физика Сатьендры Натха Бозе описание статистической модели, основанной на методе подсчета, который предполагал, что свет можно понимать как газ неразличимых частиц. Эйнштейн отметил, что статистика Бозе применима как к некоторым атомам, так и к предполагаемым частицам света, и представил свой перевод статьи Бозе в Zeitschrift für Physik. Эйнштейн также опубликовал свои собственные статьи, описывающие модель и ее следствия, среди которых феномен конденсата Бозе-Эйнштейна, согласно которому некоторые частицы должны появляться при очень низких температурах. Только в 1995 году Эрик Аллин Корнелл и Карл Виман экспериментально получили первый такой конденсат, используя оборудование для ультраохлаждения, построенное в лаборатории NIST-JILA Университета Колорадо в Боулдере. Статистика Бозе-Эйнштейна теперь используется для описания поведения любой совокупности бозонов. Наброски Эйнштейна для этого проекта можно увидеть в Архиве Эйнштейна в библиотеке Лейденского университета.

Хотя в 1906 году патентное бюро повысило Эйнштейна до технического эксперта второго класса, он не отказался от академической деятельности. В 1908 году он стал приватдоцентом Бернского университета. В работе «Развитие наших взглядов на состав и сущность излучения» («Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung»), посвященной квантованию света, и в более ранней работе 1909 года Эйнштейн показал, что кванты энергии Макса Планка должны иметь четко определенные моменты и действовать в некоторых отношениях как независимые, точечные частицы. Эта работа ввела концепцию фотона (хотя название фотон было введено позже Гилбертом Н. Льюисом в 1926 году) и вдохновила понятие дуализма волна-частица в квантовой механике. Эйнштейн рассматривал дуализм волны и частицы в излучении как конкретное доказательство своей убежденности в том, что физика нуждается в новом, едином фундаменте.

В серии работ, завершенных с 1911 по 1913 год, Планк переформулировал свою квантовую теорию 1900 года и ввел идею энергии нулевой точки в свою «вторую квантовую теорию». Вскоре эта идея привлекла внимание Эйнштейна и его ассистента Отто Штерна. Предположив, что энергия вращающихся двухатомных молекул содержит энергию нулевой точки, они сравнили теоретическую удельную теплоту газообразного водорода с экспериментальными данными. Цифры хорошо совпали. Однако после публикации результатов они быстро отказались от поддержки, поскольку больше не были уверены в правильности идеи о нулевой энергии.

В 1917 году, на пике своей работы над теорией относительности, Эйнштейн опубликовал статью в Physikalische Zeitschrift, в которой предложил возможность стимулированного излучения — физического процесса, который делает возможными мазер и лазер. Эта статья показала, что статистика поглощения и испускания света будет соответствовать закону распределения Планка только в том случае, если испускание света в режиме с n фотонами будет статистически усилено по сравнению с испусканием света в пустом режиме. Эта работа оказала огромное влияние на последующее развитие квантовой механики, поскольку это была первая работа, показавшая, что статистика атомных переходов имеет простые законы.

Эйнштейн обнаружил работы Луи де Бройля и поддержал его идеи, которые сначала были восприняты скептически. В другой важной работе этой эпохи Эйнштейн дал волновое уравнение для волн де Бройля, которое, по предположению Эйнштейна, было уравнением механики Гамильтона-Якоби. Эта статья вдохновила Шредингера на работу 1926 года.

Квантовая механика

Эйнштейн сыграл важную роль в развитии квантовой теории, начиная с его работы 1905 года о фотоэлектрическом эффекте. Однако он остался недоволен современной квантовой механикой в том виде, в котором она развивалась после 1925 года, несмотря на ее признание другими физиками. Он скептически относился к тому, что случайность квантовой механики является фундаментальной, а не результатом детерминизма, заявляя, что Бог «не играет в кости». До конца своей жизни он продолжал утверждать, что квантовая механика неполна.

Дебаты Бора-Эйнштейна были серией публичных споров о квантовой механике между Эйнштейном и Нильсом Бором, которые были двумя ее основателями. Их споры запомнились из-за их важности для философии науки. Их споры повлияли на более поздние интерпретации квантовой механики.

В 1935 году Эйнштейн вернулся к квантовой механике, в частности к вопросу о ее полноте, в совместной работе с Борисом Подольским и Натаном Розеном, в которой было сформулировано то, что стало известно как парадокс ЭПР. В мысленном эксперименте они рассмотрели две частицы, которые взаимодействовали так, что их свойства сильно коррелировали. Независимо от того, насколько далеко друг от друга находились частицы, точное измерение положения одной частицы давало столь же точное знание положения другой частицы; точно так же точное измерение импульса одной частицы давало столь же точное знание импульса другой частицы, без необходимости каким-либо образом возмущать другую частицу.

Учитывая концепцию локального реализма Эйнштейна, существовало две возможности: (1) либо у другой частицы эти свойства уже определены, либо (2) процесс измерения первой частицы мгновенно влияет на реальность положения и импульса второй частицы. Эйнштейн отверг эту вторую возможность (популярно называемую «жутким действием на расстоянии»).

Вера Эйнштейна в локальный реализм заставила его утверждать, что, хотя правильность квантовой механики не подвергается сомнению, она должна быть неполной. Но как физический принцип, локальный реализм оказался неверным, когда эксперимент «Аспект» 1982 года подтвердил теорему Белла, которую Дж.С. Белл сформулировал в 1964 году. Результаты этих и последующих экспериментов показали, что квантовая физика не может быть представлена ни одной из версий картины физики, в которой «частицы рассматриваются как не связанные между собой независимые классические сущности, каждая из которых не может общаться с другой после того, как они разделились».

Хотя Эйнштейн был неправ в отношении локального реализма, его четкое предсказание необычных свойств его противоположности, запутанных квантовых состояний, привело к тому, что статья ЭПР стала одной из самых влиятельных работ, опубликованных в журнале Physical Review. Она считается центральным элементом развития квантовой теории информации.

Читайте также, биографии — Тюссо, Мария

Единая теория поля

После исследования общей теории относительности Эйнштейн попытался обобщить свою теорию гравитации и включить в нее электромагнетизм как аспекты единого целого. В 1950 году он описал свою «единую теорию поля» в статье в журнале Scientific American под названием «Об обобщенной теории гравитации». Хотя его за эту работу похвалили, его усилия в конечном итоге оказались безуспешными. Примечательно, что проект объединения Эйнштейна не учитывал сильные и слабые ядерные силы, ни одна из которых не была хорошо изучена до многих лет после его смерти. Хотя основная физика долгое время игнорировала подходы Эйнштейна к объединению, работа Эйнштейна послужила мотивом для современных поисков теории всего, в частности теории струн, в которой геометрические поля возникают в единой квантово-механической среде.

Читайте также, биографии — Пьетт, Эдуар

Другие расследования

Эйнштейн проводил и другие исследования, которые не увенчались успехом и были заброшены. Они касаются силы, сверхпроводимости и других исследований.

Сотрудничество с другими учеными

Помимо давних сотрудников Леопольда Инфельда, Натана Розена, Петера Бергмана и других, Эйнштейн также имел несколько одноразовых коллабораций с различными учеными.

Эйнштейн и Де Хаас продемонстрировали, что намагниченность обусловлена движением электронов, которое сегодня известно как спин. Чтобы показать это, они изменили направление намагниченности в железном бруске, подвешенном на крутильном маятнике. Они подтвердили, что это приводит к вращению бруска, поскольку угловой момент электрона изменяется при изменении намагниченности. Этот эксперимент должен был быть чувствительным, поскольку угловой момент, связанный с электронами, мал, но он окончательно установил, что движение электронов в некотором роде ответственно за намагниченность.

Эйнштейн предложил Эрвину Шредингеру воспроизвести статистику газа Бозе-Эйнштейна, рассмотрев коробку. Тогда с каждым возможным квантовым движением частицы в ящике связывают независимый гармонический осциллятор. Квантуя эти осцилляторы, каждый уровень будет иметь целое число занятий, которое будет равно числу частиц в нем.

Эта формулировка является формой второго квантования, но она появилась раньше современной квантовой механики. Эрвин Шредингер применил ее для получения термодинамических свойств полуклассического идеального газа. Шредингер призвал Эйнштейна добавить свое имя в качестве соавтора, хотя Эйнштейн отклонил это приглашение.

В 1926 году Эйнштейн и его бывший студент Лео Силард совместно изобрели (а в 1930 году запатентовали) холодильник Эйнштейна. Этот абсорбционный холодильник стал революционным благодаря отсутствию движущихся частей и использованию только тепла. 11 ноября 1930 года Эйнштейн и Лео Силард получили патент США 1,781,541 на холодильник. Их изобретение не сразу было запущено в промышленное производство, а наиболее перспективные патенты были приобретены шведской компанией Electrolux.

Во время путешествий Эйнштейн ежедневно писал своей жене Эльзе и приемным падчерицам Марго и Ильзе. Письма были включены в документы, завещанные Еврейскому университету в Иерусалиме. Марго Эйнштейн разрешила сделать личные письма доступными для общественности, но попросила сделать это только через двадцать лет после ее смерти (она умерла в 1986 году). Барбара Вольф, сотрудница архива Альберта Эйнштейна при Еврейском университете, рассказала Би-би-си, что в архиве около 3500 страниц частной переписки, написанной в период с 1912 по 1955 год.

Право Эйнштейна на публичность было рассмотрено в 2015 году в федеральном окружном суде в Калифорнии. Хотя первоначально суд постановил, что срок действия права истек, это решение было немедленно обжаловано, и впоследствии оно было полностью отменено. Основные претензии между сторонами в этом деле были в конечном итоге урегулированы. Право подлежит принудительному исполнению, и Еврейский университет Иерусалима является эксклюзивным представителем этого права. Компания Corbis, преемник агентства Роджера Ричмана, выдает лицензию на использование его имени и связанных с ним изображений в качестве агента университета.

Эйнштейн стал одной из самых известных научных знаменитостей, начиная с подтверждения его теории общей относительности в 1919 году. Несмотря на то, что широкая общественность мало понимала его работу, он получил широкое признание и был удостоен поклонения и публичности. В период перед Второй мировой войной газета The New Yorker опубликовала виньетку в своей рубрике «The Talk of the Town», в которой говорилось, что Эйнштейн был настолько известен в Америке, что его останавливали на улице люди, требуя объяснить «эту теорию». В конце концов он придумал, как справиться с непрекращающимися расспросами. Он говорил спрашивающим: «Простите, простите! Меня всегда принимают за профессора Эйнштейна».

Эйнштейн стал темой или источником вдохновения для многих романов, фильмов, пьес и музыкальных произведений. Он является излюбленной моделью для изображения рассеянных профессоров; его выразительное лицо и характерная прическа были широко скопированы и преувеличены. Фредерик Голден из журнала Time писал, что Эйнштейн — «воплощенная мечта карикатуриста».

Многие популярные цитаты часто ошибочно приписываются ему.

Эйнштейн получил множество наград и премий, а в 1922 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике 1921 года «за заслуги в области теоретической физики, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта». Ни одна из номинаций 1921 года не соответствовала критериям, установленным Альфредом Нобелем, поэтому премия 1921 года была перенесена и присуждена Эйнштейну в 1922 году.

Читайте также, биографии — Янь Сишань

Цитируемые работы

Источники

Albert Einstein
Эйнштейн, Альберт
Пуанкаре рассматривал свою математическую модель, формально совпадающую с эйнштейновской, как отражение не физической реальности, а субъективных (конвенциональных) понятий физиков; см. подробнее о различии их подходов в статье: Роль Пуанкаре в создании теории относительности.
В нескольких выступлениях Эйнштейн употреблял термин «эфир» как синоним «физического пространства», см. ниже раздел «Признавал ли Эйнштейн эфир». Однако этот новый смысл старого термина не прижился в науке.
Лояльность Планка ждало ещё более серьёзное испытание — его младший сын Эрвин был расстрелян нацистами в 1944 году за недонесение о заговоре против Гитлера.
^ a b c In the German Empire, citizens were exclusively subjects of one of the 27 Bundesstaaten.
Conforme relatado por Karl Kruszelnicki, em Great Mythconceptions: The Science Behind the Myths, p. 20, no último ano de Einstein na escola em Aargau, o sistema de notas, que pontuava entre 1 e 6, foi invertido: se em anos anteriores a 1896 a nota 1 era a maior e a nota 6 a pior, a partir desse ano a nota 6 passou a ser a melhor. Como sua nota outrora estivera próxima de 1 em um sistema que ia de 1 a 6, surgiu o boato de que fora mau aluno na escola. Na verdade, sua nota próxima a 1 corresponderia, no novo padrão, a uma nota global de 4,91 em 6, uma nota nada ruim.[18][19]
Vincent Racaniello: Many adults cannot name a scientist. In: virology blog. 30. Juni 2009, abgerufen am 28. August 2021 (englisch).
Markus Pössel: Von E=mc² zur Atombombe. (Memento vom 30. April 2008 im Internet Archive). Auf: einstein-online.info vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik.