А. Эйнштейн¶

Альберт Эйнштейн (14 марта 1879, Ульм, Королевство Вюртемберг, Германская империя — 18 апреля 1955, Принстон, США) — физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года. Наиболее известен как создатель специальной (1905) и общей (1915–1916) теорий относительности, а также как автор фундаментального вклада в развитие квантовой теории, в частности, объяснения фотоэлектрического эффекта. Эйнштейн оказал решающее влияние на научное мировоззрение XX века, изменив представления о пространстве, времени, гравитации и природе света.

¶Биография

¶Ранние годы и образование

Альберт Эйнштейн родился в еврейской семье среднего достатка. Его отец, Герман Эйнштейн, владел мастерской по производству перьевых подушек, а затем — электротехнической компанией. Мать, Паулина Кох, происходила из семьи состоятельного торговца кукурузой. В детстве Эйнштейн не проявлял выдающихся способностей к речи, начав говорить поздно, однако рано увлёкся математикой и естественными науками. В возрасте 5 лет он получил от отца компас, который, по его собственным воспоминаниям, вызвал глубокое удивление и заложил интерес к скрытым силам природы.

В 1889 году Эйнштейн поступил в гимназию в Мюнхене, где его обучение было ориентировано на гуманитарные дисциплины, что не соответствовало его склонностям. В 1894 году семья переехала в Италию, а Эйнштейн остался в Мюнхене для завершения обучения, но вскоре бросил гимназию и присоединился к родителям. В 1895 году он безуспешно пытался поступить в Швейцарскую высшую техническую школу Цюриха (ETH), не сдав экзамен по ботанике и французскому языку. После года обучения в кантональной школе в Арау (Швейцария) он успешно сдал экзамены и в 1896 году был зачислен в ETH.

¶Начало научной карьеры

После окончания ETH в 1900 году Эйнштейн два года не мог найти постоянную работу, преподавал в частных школах и давал уроки. В 1902 году при содействии отца своего друга, Марселя Гроссмана, он получил место эксперта III класса в Федеральном патентном бюро в Берне. Работа в патентном бюро оставляла достаточно времени для научных занятий. В 1905 году, который называют «годом чудес» (лат. Annus Mirabilis), Эйнштейн опубликовал четыре статьи, каждая из которых стала поворотной в физике:

• Объяснение фотоэлектрического эффекта (заложило основы квантовой теории света).
• О броуновском движении (подтвердило молекулярно-кинетическую теорию).
• О специальной теории относительности («К электродинамике движущихся тел»).
• Об эквивалентности массы и энергии (E=mc²).

В 1908 году Эйнштейн получил звание приват-доцента в Бернском университете, а в 1909 году — профессора в Цюрихском университете. В 1911 году он перешёл в Немецкий университет в Праге, а в 1912 году — в ETH Цюрих.

¶Зрелые годы и общая теория относительности

В 1914 году Эйнштейн был избран членом Прусской академии наук и назначен директором Института физики кайзера Вильгельма в Берлине. В Берлине он завершил работу над общей теорией относительности (ОТО), которая была представлена в 1915 году и опубликована в 1916 году. ОТО описывала гравитацию как искривление пространства-времени под действием массы и энергии. Предсказание ОТО об отклонении света в поле тяготения Солнца было подтверждено во время солнечного затмения 29 мая 1919 года экспедицией Артура Эддингтона, что принесло Эйнштейну всемирную известность.

В 1921 году за «заслуги перед теоретической физикой, и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта» Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия по физике (фактически вручена в 1922 году). Формулировка комитета подчёркивала фотоэффект, а не теорию относительности, которая на тот момент оставалась спорной.

¶Эмиграция и последние годы

С приходом к власти в Германии национал-социалистов в 1933 году Эйнштейн, будучи евреем и убеждённым пацифистом, подвергся преследованиям. Его имущество было конфисковано, а книги публично сожжены. Эйнштейн эмигрировал в США, где получил должность профессора в Институте перспективных исследований в Принстоне (Нью-Джерси). В 1940 году он принял американское гражданство, сохранив швейцарское.

В 1939 году, обеспокоенный возможностью создания нацистской Германией атомной бомбы, Эйнштейн совместно с физиком Лео Силардом написал письмо президенту США Франклину Рузвельту, которое инициировало Манхэттенский проект. Однако сам Эйнштейн не участвовал в разработке ядерного оружия и впоследствии выступал за его запрещение и разоружение.

В последние годы жизни Эйнштейн занимался разработкой единой теории поля, пытаясь объединить гравитацию и электромагнетизм, но не добился успеха. Он скончался 18 апреля 1955 года в Принстоне от аневризмы аорты.

¶Научные достижения

¶Специальная теория относительности (СТО)

Специальная теория относительности, опубликованная в 1905 году, основана на двух постулатах:

1. Принцип относительности: законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта.
2. Постоянство скорости света: скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчёта и не зависит от скорости источника или наблюдателя.

Из этих постулатов следуют эффекты, противоречащие классической механике: замедление времени, сокращение длины, релятивистское сложение скоростей и эквивалентность массы и энергии (E=mc²). СТО полностью изменила представления о пространстве и времени, объединив их в единый четырёхмерный континуум — пространство-время.

¶Общая теория относительности (ОТО)

Общая теория относительности, завершённая в 1915 году, расширила принцип относительности на неинерциальные системы и интерпретировала гравитацию не как силу, а как геометрическое свойство пространства-времени. Уравнения Эйнштейна (уравнения поля) связывают распределение массы-энергии с кривизной пространства-времени. ОТО предсказала и впоследствии объяснила ряд явлений:

• Аномальную прецессию перигелия Меркурия.
• Отклонение света в гравитационном поле (гравитационное линзирование).
• Гравитационное красное смещение.
• Существование чёрных дыр.
• Гравитационные волны (экспериментально подтверждены в 2015 году).

¶Квантовая теория

В 1905 году Эйнштейн предложил объяснение фотоэлектрического эффекта, постулировав, что свет состоит из квантов (фотонов), энергия которых пропорциональна частоте. Эта работа стала одним из краеугольных камней квантовой механики. В 1916 году он предсказал явление вынужденного излучения, которое легло в основу работы лазеров. В 1924 году, совместно с Сатьендрой Бозе, Эйнштейн разработал статистику Бозе — Эйнштейна для частиц с целым спином (бозонов) и предсказал существование конденсата Бозе — Эйнштейна (экспериментально получен в 1995 году).

Несмотря на большой вклад в квантовую теорию, Эйнштейн критически относился к её вероятностной интерпретации (Копенгагенской интерпретации), утверждая: «Бог не играет в кости». Он искал более детерминистическую теорию, что привело его к попыткам создания единой теории поля.

¶Другие работы

Эйнштейн внёс вклад в статистическую физику (объяснение броуновского движения, теория флуктуаций), термодинамику и космологию. В 1917 году он применил ОТО к Вселенной, введя космологическую постоянную (Λ) для получения статической модели Вселенной. Позднее, после открытия расширения Вселенной, он назвал это «самой большой ошибкой в своей жизни», хотя современная космология вновь использует Λ для объяснения тёмной энергии.

¶Общественная деятельность и взгляды

Эйнштейн был убеждённым пацифистом, социалистом и сионистом. Он выступал против милитаризма, национализма и войны. В 1914 году он подписал антивоенный манифест «К европейцам». В 1930-е годы, осознав угрозу нацизма, он сменил пацифистскую позицию на поддержку вооружённого сопротивления. После Второй мировой войны он активно выступал за ядерное разоружение и создание мирового правительства.

Эйнштейн поддерживал сионистское движение, но критиковал идею еврейского государства с этнической исключительностью. В 1952 году ему было предложено стать президентом Израиля, но он отказался.

¶Личная жизнь

В 1903 году Эйнштейн женился на своей однокурснице Милеве Марич, сербской математике и физике. У них родилось двое сыновей: Ганс Альберт (1904–1973) и Эдуард (1910–1965). Брак распался в 1919 году, после чего Эйнштейн женился на своей двоюродной сестре Эльзе Лёвенталь, которая умерла в 1936 году. Эдуард страдал шизофренией и большую часть жизни провёл в психиатрических клиниках.

¶Признание и наследие

Эйнштейн является одним из самых узнаваемых учёных в истории. Его имя стало нарицательным для обозначения гения. В честь него названы:

• Единица энергии в фотохимии (эйштейн).
• Химический элемент эйнштейний (Es).
• Кратер на Луне и астероид (2001 Einstein).
• Премия Альберта Эйнштейна, медаль Альберта Эйнштейна и другие награды.

В 1999 году журнал Time назвал Эйнштейна «Человеком столетия». Его работы продолжают оказывать влияние на физику, космологию и философию науки.

¶Интересные факты

• Эйнштейн был заядлым скрипачом. Музыка, по его словам, помогала ему в научных размышлениях.
• В 1952 году он отказался от должности президента Израиля, заявив, что не имеет опыта работы с людьми.
• В 1954 году, за год до смерти, Эйнштейн сказал: «Если бы я знал, что немцы не смогут создать атомную бомбу, я бы и пальцем не пошевелил».
• Мозг Эйнштейна был извлечён после смерти патологоанатомом Томасом Харви без разрешения семьи и изучался десятилетиями. Исследования выявили некоторые особенности строения, в частности, увеличенную теменную долю, но их связь с гениальностью остаётся спорной.
• Эйнштейн никогда не носил носков, считая их бесполезными.

¶Критика

Теории Эйнштейна, особенно ОТО, неоднократно подвергались критике и проверкам. В 1920-е годы в Германии существовала «Ассоциация немецких учёных для защиты чистой науки», которая пыталась опровергнуть теорию относительности как «еврейскую физику». В научном сообществе дискуссии велись вокруг интерпретации квантовой механики и реализма. Некоторые современные физики, например, Ли Смолин, критикуют эйнштейновское стремление к единой теории поля, считая его тупиковым направлением. Однако все экспериментальные проверки подтверждают предсказания СТО и ОТО с высокой точностью.

¶Источники

• Альберт Эйнштейн. Собрание научных трудов в 4 томах. — М.: Наука, 1965–1967.
• Абрахам Пайс. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. — М.: Наука, 1989.
• Уолтер Айзексон. Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная. — М.: АСТ: Corpus, 2015.
• Борис Кузнецов. Эйнштейн. Жизнь, смерть, бессмертие. — М.: Наука, 1980.
• Деннис Овербай. Эйнштейн в любви. — М.: Текст, 2008.