Преподавание в Цюрихе длилось недолго. В 1911 году Эйнштейну предложили занять должность штатного профессора Немецкого университета в Праге. До 1895 года ректором университета был Эрнст Мах. Теперь же его ученики с большим энтузиазмом встретили теорию относительности Эйнштейна, так хорошо подтверждавшую философские взгляды их учителя. Поэтому они и решили оказать высокую честь 32-летнему ученому, пригласив его на должность ординарного (штатного) профессора. Перед этим руководство университета обратилось за рекомендацией к Планку, который среди прочего написал: "Если теория Эйнштейна окажется справедливой, как я и ожидаю, ее автор станет Коперником XX века".
Со вступлением Эйнштейна в должность связана еще одна интересная история. По установленным правилам, вступающий в должность должен был объявить о своем вероисповедании. Император Франц-Иосиф, который лично утверждал кандидатуры профессоров, считал, что если ученый не исповедует какую-либо из официальных религий, он не может приносить клятву. В начале своей сознательной жизни Эйнштейн придерживался атеистических взглядов, а затем верил ".в Бога Спинозы, который являет себя в гармонии сущего, но не в Бога, который возится с поступками людей". Теперь ученый стал перед необходимостью назвать какую-то религию. В Австро-Венгрии был сильно распространен антисемитизм. Эйнштейн объявил себя последователем иудаизма, в знак протеста, лишний раз напомнив о своем происхождении.
Между тем его слава росла. Филипп Франк, биограф Эйнштейна и его преемник на посту профессора в Пражском университете, писал: "Когда Эйнштейн прибыл в Прагу, он походил скорее на итальянского виртуоза, чем на немецкого профессора, тем более что был женат на южной славянке. Он явно не укладывался в стереотип рядового профессора Немецкого университета в Праге. Поскольку ему предшествовала слава не обычного физика, а, несмотря на его молодость, незаурядного гения, все стремились увидеть его и поближе с ним познакомиться".
О вступительной лекции молодого ученого один из очевидцев писал: "Эйнштейн завоевал сердца исключительно простой манерой держаться на кафедре. Он говорил живо и ясно, без всякой напыщенности, чрезвычайно естественно и порой с оживляющим аудиторию юмором. Многие слушатели были, вероятно, удивлены, что теория относительности настолько проста".
В июне 1911 года Эйнштейн участвовал в первом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе. На конференцию был приглашен только 21 ученый - наш герой попал в научную элиту. Задачей конгресса было вывести физику из кризиса, к которому привела теория квантов Эйнштейна и Планка. На конгрессе Эйнштейн завел знакомства со многими знаменитыми учеными. Далеко не всех именитых коллег ему удалось убедить в своей правоте. О конгрессе Эйнштейн писал: "Лоренц председательствовал с несравненным тактом и невероятной виртуозностью. Он одинаково хорошо говорит на трех языках и обладает необычайной научной проницательностью. После многолетних усилий мне удалось убедить Планка в основном согласиться с моими мировоззрениями. Он исключительно честный человек, скорее думающий о других, чем о себе <.> В Брюсселе было исключительно интересно <.> Лоренц - это чудо интеллигентности и такта, живое произведение искусства!.. Пуанкаре занял позицию огульного отрицания (теории относительности) и вообще проявил недостаточное понимание новой ситуации, Планк - в плену заведомо ложных предпосылок <…> но никому ничего не известно. В целом все это было бы наслаждением для дьявольских отцов-иезуитов".
Несмотря на неоднократные перемены в жизни, на необходимость переезжать, устраиваться на новых местах, приспосабливаться к новым условиям работы, Эйнштейн продолжал научную деятельность. В 1911 году он опубликовал статью "О влиянии тяготения на распространение света". Ученый вплотную приступил к исследованиям гравитации, которые еще долго занимали его внимание.
Эйнштейну не сиделось на месте. Вскоре он получил несколько заманчивых предложений от разных учебных заведений Европы. Однако друзья, оставшиеся в Швейцарии, искали возможность вернуть его в Цюрих. Вскоре в Политехникуме специально для Эйнштейна была создана кафедра математической физики. Получив предложение возглавить ее, ученый с радостью согласился: Швейцария уже давно заняла прочное место в его сердце. Проведя в Немецком университете Праги три семестра, он вернулся в Цюрих.
В Цюрихе работал и Марсель Гроссман. Закадычные друзья стали сотрудничать. Гроссман считал, что дальнейшее развитие теории относительности требует специальных математических методов. Друзья разработали такие методы и вместе приступили к дальнейшему развитию теории. Результатом их совместной деятельности стала статья "Набросок обобщенной теории относительности и теории гравитации". Это был важный этап в разработке общей теории относительности. Об этой работе Эйнштейн писал Маху: "В эти дни Вы, наверное, уже получили мою новую работу об относительности и гравитации, которая, наконец, была завершена после бесконечных усилий и мучительных сомнений. В будущем году во время солнечного затмения должно выясниться, искривляются ли световые лучи вблизи Солнца, другими словами, действительно ли подтверждается основное фундаментальное предположение об эквивалентности ускорения системы отсчета, с одной стороны, и полем тяготения, с другой".
Солнечное затмение, о котором писал Эйнштейн, состоялось 8 августа 1914 года (по старому стилю). Немецкая экспедиция, которая должна была фотографировать затмение с территории Российской империи, по понятным причинам не состоялась. Практическое подтверждение гравитационной теории Эйнштейна, или общей теории относительности, было получено только в 1919 году. О подробностях мы расскажем ниже.
И в Цюрихе Эйнштейн задержался ненадолго. Летом 1913 года он получил предложение стать членом Берлинской академии наук. Приведем некоторые выдержки из рекомендации в министерство образования Германии, составленной Планком и еще несколькими именитыми немецкими учеными:
"Нижеподписавшиеся полностью отдают себе отчет в том, что их предложение - избрать в действительные члены академии столь молодого по возрасту ученого - является необычным. Однако они полагают, что оно не только оправдано необычными обстоятельствами, но и что интересы самой Академии прямо требуют использовать представляющуюся возможность включить в ее ряды такой исключительный талант. И хотя они, естественно, не могут поручиться за будущее, они все же с полной убежденностью утверждают, что уже имеющиеся на сегодня научные достижения кандидата <.> полностью оправдывают его избрание в высшее научное учреждение страны. Они также уверены, что выступление Эйнштейна в Берлинскую академию наук будет расценено физиками всего мира как особенно ценное приобретение для академии".
Кроме похвалы, которой удостоился наш герой, мы видим, что на него возлагались и большие надежды. И Эйнштейн это понимал. Одному из своих друзей он в это время сказал: "Берлинские господа спекулируют на мне, как если бы я был курицей-несушкой, получившей медаль на выставке; но я не уверен, смогу ли еще нести яйца".
В рекомендации содержались и такие слова: "В своих умозрительных построениях он иногда, возможно, заходит слишком далеко, как, например, в своей гипотезе световых квантов, однако это не следует чересчур строго вменять ему в вину, так как, не идя на риск, нельзя внести существенно нового вклада даже в точное естествознание".
Этот документ и Брюссельский конгресс отчетливо показывают, что даже "соавторы" открытий Эйнштейна сомневались в их достоверности. Пуанкаре не признавал теорию относительности, а Планк продолжал сомневаться в реальности квантов света.
Условия, которые предлагались Эйнштейну в Берлине, были просто великолепными. Высокое жалованье, звание профессора, отсутствие обязательной преподавательской нагрузки, наконец, пост директора специально созданного научно-исследовательского института при "Обществе содействия наукам имени императора Вильгельма" - все это было очень соблазнительно, обещало материальное благополучие, прекрасные условия и много свободного времени для исследований. Несмотря на дурные воспоминания детства и недоверие к немецкому милитаризму, Эйнштейн решил отправиться в Германию. В июле 1913 года он был избран членом Берлинской академии наук. В ноябре избрание было утверждено. В начале апреля 1914 года ученый прибыл в Берлин. 19 июля (по старому стилю) Германия вступила в Первую мировую войну, ставшую самой кровопролитной из всех, случавшихся до того.
В Германии. Война. Общая теория относительности
Вступив в войну, Германия была вынуждена воевать на два фронта: против России на востоке и против Франции на западе. В таких условиях немецкие военачальники могли полагаться только на стратегию блицкрига - молниеносной войны. В своем стремлении как можно быстрее атаковать французов, немцы нарушили нейтралитет Бельгии. Мировая общественность восприняла эти действия крайне негативно. Да и среди немцев вторжение в Бельгию было расценено не однозначно. Для оправдания своих действий Германия должна была ввести некие идейные обоснования. С этой целью был составлен манифест "К культурному миру", в котором действия германских военачальников изображались как попытка спасти немецкую культуру. Между тем, после начала войны патриотизм многих ученых и деятелей культуры обоих враждующих сторон приобрел шовинистическую форму. Под манифестом поставили свои подписи 93 известных представителя германской интеллигенции, например Макс Планк и Вильгельм Рентген. К нашему герою, как к гражданину Швейцарии, составители манифеста не обращались. Но можно уверенно говорить, что пацифист Эйнштейн не подписал бы подобный документ. Более того, он, вместе с физиологом Георгом Николаи, составил ответное "Воззвания к европейцам". Оно призывало ученых объединить усилия и использовать свой авторитет для прекращения войны. Но всего 4 человека нашли в себе мужество подписать "Воззвание к европейцам", поэтому авторы отказались от его опубликования.
Эйнштейн продолжал миротворческую деятельность. Он был одним из создателей антивоенного "Союза нового отечества", состоял в переписке со многими миротворцами других стран, например с Роменом Ролланом; писал статьи, в которых высказывал пацифистские идеи и призывал к прекращению войны. Вот цитата из письма Ромену Роллану, написанного в марте 1915 года: "Даже ученые в различных странах ведут себя так, как будто у них восемь месяцев назад ампутировали большие полушария головного мозга".
В своей статье "Интернационал науки", опубликованной вскоре после войны, Эйнштейн писал: "Когда во время войны национальное и политическое ослепление достигло своего апогея, Эмиль Фишер выразительно отчеканил на одном из собраний академии такую фразу: "Вы ничего не можете поделать, господа, наука была и остается интернациональной". Крупные ученые всегда осознавали и остро чувствовали это, хотя такая позиция и приводила их в периоды политических осложнений к изоляции в среде коллег более мелкого калибра. В течение последней войны это большинство предало во всех лагерях вверенное ей святое достояние".
Интересно, что в свое время Фишер, в числе многих других, подписал манифест "К культурному миру". По всей видимости, отказаться от подписания манифеста было небезопасно.
На фоне трагедий войны личные неприятности, конечно, меркнут. Но наша книга биографическая, поэтому нужно сказать несколько слов о семейной жизни Эйнштейна. Милева переехала в Берлин вместе с мужем, но уже через три месяца вместе с детьми вернулась в Цюрих. Брак распался. Задержка была только за официальной стороной дела. После развода, который был официально оформлен в 1919 году, сыновья остались с Милевой. Эйнштейн взял на себя расходы по содержанию бывшей жены и детей. Интересно, что он также пообещал отдать ей будущую Нобелевскую премию: ее получение Альберт и Милева считали только делом времени.
Несмотря на антивоенную деятельность и личные неприятности, Эйнштейн продолжал заниматься наукой. За годы войны он опубликовал немало научных статей. В этот период его в основном интересовала гравитация. В начале 1916 года в "Annalen der Physik" была опубликована статья Эйнштейна "Основы общей теории относительности". В этой 50-страничной работе ученый с позиций теории относительности рассмотрел и объяснил явление гравитации. Многие ученые считают, что "Основы общей теории относительности" можно с полным правом назвать самым значительным и самым красивым теоретическим построением за всю историю физики. Так, через сорок лет в одном из своих докладов Макс Борн сказал: "Создание общей теории относительности представлялось мне тогда и продолжает представляться сегодня величайшим достижением человеческого мышления, направленного на познание природы, поразительнейшим сочетанием философской глубины, физической интуиции и математического искусства".
Отправной точкой рассуждений Эйнштейна стал так называемый принцип Маха, согласно которому инерциальные свойства тел обусловлены их взаимодействием с бесконечно удаленными большими массами Вселенной. В 1907 году Эйнштейн сформулировал принцип, позже получивший название принципа эквивалентности, согласно которому, инертная масса эквивалентна гравитационной. Иными словами, никакими лабораторными экспериментами невозможно определить, двигается ли лаборатория, в которой проводятся эксперименты, с ускорением, или находится под действием гравитационного поля. Позже, основываясь на принципе эквивалентности и положениях специальной теории относительности, Эйнштейн пришел к выводу, что гравитация имеет геометрическую природу. Он выдвинул и обосновал предположение о том, что вблизи любых тел происходит "искривление" пространства, в результате чего его свойства перестают подчиняться законам евклидовой геометрии. При этом имеется в виду не только привычное нам трехмерное пространство, а весь пространственно-временной континуум Минковского.
Основные идеи своей гравитационной теории Эйнштейн сформулировал еще к 1911 году. Четыре последующих года были потрачены на их математическую обработку. Он обратился за помощью к Марселю Гроссману, и к концу 1915 года друзья разработали математическое описание общей теории относительности. Не вдаваясь в подробности, хотим отметить, что одним из способов подтверждения своей теории Эйнштейн считал возможность наблюдать во время солнечного затмения отклонение световых лучей вблизи Солнца. Как мы уже писали, провести соответствующие наблюдения в 1914 году не удалось. Но 10 мая 1919 года, во время солнечного затмения, английский астрофизик Артур Эддингтон провел на острове Принсипи наблюдения, обнаружившие предсказанный Эйнштейном эффект. Это был настоящий триумф. На заседании Лондонского Королевского общества его президент, Джон Томпсон, торжественно назвал открытие Эйнштейна "одним из величайших, а может быть, и самым великим достижением в истории человеческой мысли". Артур Эддингтон писал Эйнштейну: ".вся Англия только и говорит, что о Вашей теории. Она произвела потрясающую сенсацию. Ничего лучшего с точки зрения научных связей между Англией и Германией и пожелать нельзя".
Но еще до этого была предпринята попытка популяризации идей Эйнштейна. В 1916 году один немецкий издатель обратился к ученому с предложением написать книгу, в которой автор должен был изложить основы своих теорий в доступной форме. В 1917 году книга "О специальной и общей теории относительности", с подзаголовком "общедоступное изложение", увидела свет. Сам Эйнштейн в шутку предлагал изменить подзаголовок на "общенедоступное изложение", хотя на самом деле книга была написана простым и ясным языком и не содержала сложных математических выкладок.
Одним из основных следствий общей теории относительности является заключение о том, что время и пространство есть не что иное, как "формы существования" движущейся материи и немыслимы без нее. Сам Эйнштейн в одном из интервью кратко сформулировал это следствие примерно так: раньше считали, что время и пространство останутся, даже если все вещи исчезнут из мира, теперь же мы знаем, что в этом случае больше не будет никакого пространства и времени.
Ученый не остановился на достигнутом. Он стал развивать этот вывод и через год опубликовал работу, в которой замахнулся на создание собственной модели Вселенной. Углубляться в подробности мы не станем и ограничимся только несколькими общими словами. На основании общей теории относительности Эйнштейн сделал вывод, что Вселенная имеет конечную протяженность, но не имеет границ. Часто для объяснения этой идеи приводят такую упрощенную модель: если бы пространство было двухмерным, оно располагалось бы на поверхности шара. Следующим шагом Эйнштейна было выведение статической модели Вселенной. В ней он основывался на ошибочном положении о том, что звезды неподвижны относительно друг друга. Впоследствии это утверждение было опровергнуто. Однако идея Эйнштейна о конечности безграничной Вселенной, нашла свое продолжение. В 1922 году, основываясь на ней, советский математик Александр Фридман создал свою модель замкнутого в себе мирового пространства, радиус кривизны которого возрастает.
Но вернемся к биографии Эйнштейна. В Берлине он часто бывал в семье своего двоюродного дяди по отцовской линии, который был женат на родной сестре его матери. Во время войны ученый часто останавливался у них в доме. В 1917 году Эйнштейн страдал от серьезного заболевания желудка. Кузина Эльза, с которой он был дружен еще в детстве, трогательно ухаживала за ним. Вскоре взаимная привязанность Альберта и Эльзы переросла в романтическое чувство, и в 1919 году, после того как брак с Милевой был наконец-то расторгнут официально, они поженились. Радость была омрачена болезнью и смертью в 1920 году матери Эйнштейна.