Дэниел Смит Думай, как Эйнштейн
Настоящее издание представляет собой перевод оригинального издания «HOW TO THINK LIKE EINSTEIN».
Печатается с разрешения издательства Michael O’Mara Books Limited.
Все права защищены.
Ни одна часть данного издания не может быть воспроизведена или использована в какой-либо форме, включая электронную, фотокопирование, магнитную запись или какие-либо иные способы хранения и воспроизведения информации, без предварительного письменного разрешения правообладателя.
© Дмитрий Коваленин, 2015
© Michael O’Mara Books Limited, 2014
© ООО «Издательство АСТ», 2016
Введение
Хотя термин «гений» в наши дни уже слишком затерт, Альберт Эйнштейн – один из немногих, кто вне всяких сомнений заслуживает данного эпитета по достоинству. И действительно, само его имя стало для всего мира нарицательным именно в таком значении. Трудно спорить с тем, что во всей истории мировой науки не было фигуры более значимой и влиятельной и что подобную роль мог сыграть только гений особо выдающегося масштаба.
Да, на протяжении нескольких лет он вспахивал одинокую борозду, лишь временно подрабатывая физиком-теоретиком, а днем тянул лямку на службе в швейцарском бюро патентов. И только ближе к тридцати годам его «сверхновая» взорвалась на небосклоне Большой Науки. Проявив небывалую интеллектуальную проницательность, он преподнес первым двум десятилетиям XX века целую серией идей, перевернувших наше представление о Вселенной – как на субатомном, так и на космическом уровне в целом. Заложил фундамент для современной квантовой механики (хотя и оспаривал ее концепцию до конца жизни) и разработал сначала специальную, а затем и Общую теорию относительности, которые переопределили саму природу времени и пространства. И таким образом, явился прародителем двух главных составных современной физики.
Но даже на этом гений не успокоился. Как он сам говорил своему сыну в 1930 году: «Жизнь – все равно что езда на велосипеде. Чтобы не потерять равновесие, ты должен двигаться постоянно». И последующие годы жизни посвятил разработке Единой теории поля. На столь же обширный вклад в развитие научной мысли мог бы претендовать разве только Ньютон. Сегодня воплощения идей Эйнштейна окружают нас повсеместно, буквально во всем – от телевизоров и видеокамер до спутниковых навигаторов, оптоволоконных технологий и совсем уже эзотерических приборов, помогающих нам понимать природу черных дыр.
Интеллект этого человека – больше теоретика, нежели экспериментатора, – подкреплялся нерушимой верой в право каждой личности на свободу мысли и духа. Эйнштейн был истинным революционером, готовым оспорить и перевернуть мировоззрения, считавшиеся незыблемыми на протяжении столетий. Он был убежден, что никакие идеи не могут быть свободны от пересмотра, и все его достижения лишь показывают нам, как важно не соглашаться ни с какими истинами без доказательств.
Однако Эйнштейн был не только выдающимся ученым-мыслителем. Но еще и гуманистом, который всем сердцем ненавидел войну и стремился остановить разработку смертоносного оружия, которое, в частности, могло быть создано благодаря его разработкам. Призрак атомной бомбы, в создании которой он поневоле принял участие, неизменно преследовал его. В 1964 году Пабло Пикассо писал: «Любая из позитивных ценностей, созданных нами, может быть выражена в негативных понятиях… Так гений Эйнштейна привел мир к Хиросиме». И этот факт остался мрачным пятном на всей жизни ученого, самозабвенно боровшегося с теми, кто угрожал его идеалам.
Более того, он был самой настоящей звездой – и это в те еще дни, когда получить мировое признание было гораздо сложнее, чем сейчас, особенно если ты всклокоченный академик, а не идол звукозаписи или киноэкрана. В любой части света шевелюру Эйнштейна мгновенно узнавали миллионы тех, кто не соображал ни бельмеса в дебрях его теорий. И даже сегодня образ Сумасшедшего Профессора с растрепанными волосами, показывающего язык фотокамере, известен в любой точке планеты. Это был человек язвительного ума, тончайшего чувства юмора – и крайне сложного характера. Глубоко сопереживая страданиям всего человечества в целом, он мог обращаться с ближайшими к нему людьми с пренебрежением, временами граничившим с жестокостью. Он был великим человеком – но, как и многие великие, не лишенным заметных изъянов.
Эта книга – ни в коем случае не «краткое пособие» по научным изысканиям Эйнштейна. Сам ученый, когда его однажды попросили выразить суть теории относительности в одном предложении, ответил, что для столь краткой формулировки ему понадобится думать три дня. Если вы хотите разобраться в дебрях относительности, природе фотонов или любой другой из бесчисленных тем его исследований, лучшее, что вы можете, – это изучить работы, написанные им самим. Хотя некоторые из этих трудов, мягко скажем, не для слабонервных читателей, бо́льшая их часть все же написана на удивление доступным языком. Сам Эйнштейн особенно гордился тем, что отшлифовывал основные концепции своих теорий до уровня, понятного практически любому, кто ими интересуется.
Данная же книга – «Думать, как Эйнштейн» – ставит целью рассмотреть, как великий ученый в процессе работы выстраивал свои рассуждения, изучить наиболее противоречивые стороны его личности, а также отследить некоторые ключевые моменты, из которых сформировалось его мировоззрение. Как и любой другой герой книг из серии «Думать, как …», Альберт Эйнштейн был человеком-легендой мирового масштаба, чьи навыки и талант намного превосходили способности обычных людей. Но вместе с тем, он был живым индивидуумом – с теми же слабостями и недостатками, какие мы без труда можем угадать и в самих себе. Надеюсь, сей труд поможет вам хоть немного понять, что же именно позволяло этой замечательной личности прожить свою жизнь, оставаясь настолько же великим гением, насколько и простым человеком.
Важные вехи выдающейся жизни
1879 – 14 марта в южно-германском городе Ульме, в еврейской семье Эйнштейнов рождается мальчик Альберт.
1880 – Семья Эйнштейнов переезжает в Мюнхен, где отец и дядя Альберта открывают фирму по торговле бензином и электрическим оборудованием.
1881 – Рождается младшая сестра Альберта Мария (известна как Майя).
1892 – В возрасте 13 лет Альберт отказался проходить бар-мицву, что стало его первым открытым бунтом против религии предков.
1894 – Родители и сестра Эйнштейна переселяются в Италию, как того требует бизнес отца. Альберт остается в Мюнхене у родственников и продолжает ходить в гимназию, но уже через год уезжает к родителям, так и не получив аттестата зрелости.
1895 – 16-летний Альберт едет в Швейцарию, чтобы поступить в Высшее политехническое училище в Цюрихе, но проваливает экзамены и поселяется у семьи Винтелер в соседнем городе Арау, чтобы продолжить учебу в выпускном классе кантональной школы. Там же пишет свой первый научный труд (не опубликован).
1896 – Отказывается от германского гражданства и наконец поступает в цюрихский Политехникум, где встречает свою будущую жену Милеву Марич.
1889 – Подает заявку на получение швейцарского гражданства.
1900 – Получает в Цюрихе диплом преподавателя. Однако поступить на работу в том же Политехникуме ему не удается.
1901 – Впервые публикует свою научную работу, которая появляется в немецком журнале «Annalen der Physik» («Анналы физики»). Получает швейцарское гражданство.
1902 – Милева Марич, еще вне брака, рожает от Альберта дочь Лизерль. Эйнштейн поступает на работу в Федеральное бюро патентов в Бёрне.
1903 – Альберт и Милева женятся. Эйнштейн с двумя друзьями формирует в Бёрне философский кружок «Академия Олимпия». Все исторические упоминания о дочери Лизерль обрываются. Возможно, она отдана кому-то на удочерение.
1904 – Милева рожает сына Ганса Альберта.
1905 – Annus mirabilis[1], «год чудес»: Эйнштейн завершает сразу четыре фундаментальных труда, фактически переписав заново основы физики. В этом же году он выводит знаменитую формулу E=mc2.
1906 – Получает степень доктора в Цюрихском университете.
1907 – Концентрируется на формулировании Общей теории относительности. В процессе работы выводит принцип эквивалентности сил гравитации и инерции.
1908 – Получает неоплачиваемую должность приват-доцента и начинает читать лекции в Бёрнском университете.
1909 – Получает оплачиваемую должность экстраординарного профессора теоретической физики в Цюрихском университете.
1910 – Милева рожает Эйнштейну второго сына, Эдварда.
1911 – Эйнштейн возглавляет кафедру физики Немецкого университета в Праге. Участвует в Сольвеевском конгрессе (Брюссель) – первом научном съезде, посвященном квантовой физике.
1912 – Заводит роман со своей берлинской кузиной Эльзой Лёвенталь. Возвращается в Цюрих, где становится профессором родного Политехникума и читает лекции по физике. Начинает работу с математиком Марселем Гроссманом над вычислениями для Общей теории относительности.
1913 – Физик Макс Планк и химик Вальтер Нернст выманивают Эйнштейна в Берлин, обещая ему профессуру в университете и членство в Прусской академии наук – позиции, которые он занимает уже через год.
1914 – Эйнштейн расстается с Милевой Марич и уезжает из Берлина в Цюрих с двумя ее сыновьями. Увлекшись политикой, проповедует идеи пацифизма на фоне разгорающейся Первой мировой войны.
1915 – Работает с Вандером де Хаазом над изучением гиромагнитного эффекта. К ноябрю завершает формулирование Общей теории относительности, которую презентует циклом из четырех лекций в Прусской академии наук.
1916 – Труд, озаглавленный «Основы Общей теории относительности», публикуется в журнале «Annalen der Physik». К концу года Эйнштейн завершает работу над книгой «О Специальной и Общей теории относительности (общедоступное изложение)».
1917 – Кайзер Вильгельм II назначает Эйнштейна директором Имперского физико-технического института. Эйнштейн начинает исследование по выведению космологической постоянной, которое позже назовет своим «величайшим идиотизмом».
1918 – Отказывается от возвращения к преподавательству в Швейцарии. Заканчивается Первая мировая война.
1919 – В феврале Эйнштейн разводится с Милевой, а в июне женится на Эльзе. В мае английский астроном Артур Стенли Эддингтон, наблюдая за солнечным затмением, фиксирует предсказанное Эйнштейном отклонение света в поле тяготения Солнца (чем подтверждает ключевой компонент Общей теории относительности). Слава Эйнштейна достигает небывалых высот.
1920 – Эйнштейн знакомится с Нильсом Бором, выдающимся квантовым теоретиком. Находясь в Германии, оказывается в фокусе повышенных антисемитских настроений.
1921 – Проводит два месяца в своем первом путешествии по США вместе с Хаимом Вейцманом – ведущим сионистом и будущим президентом Израиля. Главная цель их турне – сбор средств для учреждения Еврейского университета в Иерусалиме.
1922 – Получает Нобелевскую премию (за 1921 год) – за открытие закона фотоэффекта, а также «за другие работы в области теоретической физики».
1924 – Вместе с индийским физиком Шатьендранатом Бозе работает над теоретическим обоснованием существования конденсата Бозе – состояния вещества, добиться которого в лабораторных условиях удалось только в 1995 году.
1925 – Формулирует положения статистики Бозе – важнейшей составляющей квантовой механики. Входит в совет учредителей открытого в Иерусалиме Еврейского университета.
1927 – На Пятом Сольвеевском конгрессе публично дискутирует с Нильсом Бором о математических моделях квантовой механики.
1928 – Большую часть года проводит дома, прикованный к постели инфарктом миокарда. Его секретарем становится Элен Дюкас – женщина, ставшая преданным защитником Эйнштейна до конца его жизни.
1929 – Строит свою любимую виллу в деревне Капут недалеко от Потсдама.
1930 – Активно призывает ко всемирному разоружению. Совершает второй визит в США, где посещает Калифорнийский технологический институт в Пасадене.
1931 – Возвращается в Европу, но в декабре снова едет в США. Приходит к выводу, что его космологическая теория неверна.
1932 – В декабре вновь уезжает в США, не подозревая, что уже никогда не вернется в Германию.
1933 – Обрывает всякие связи с Германией после прихода к власти Адольфа Гитлера. Вернувшись ненадолго в Европу (где посещает Бельгию, Швейцарию и Великобританию), снова уезжает в США, где получает должность профессора физики в Институте перспективных исследований (Принстон, штат Нью-Джерси).
1934 – Публикует сборник публицистических статей и речей «Мир, каким я его вижу».
1935 – Публикует описание мысленного эксперимента, известного как «парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена». Поселяется вместе с Лизой в Принстоне, в доме 112 на Мерсер-стрит.
1936 – 20 декабря после долгой болезни умирает Эльза.
1938 – Эйнштейн публикует работу «Эволюция физики», написанную в соавторстве с учеником Леопольдом Инфельдом.
1939 – Подписывается под письмом президенту Франклину Рузвельту, в котором ряд ученых-физиков накануне Второй мировой войны предупреждает президента США об угрозе создания нацистской Германией атомной бомбы.
1940 – Становится гражданином США, не теряя при этом гражданства Швейцарии.
1942 – Правительство США запускает «Манхэттенский проект» по созданию атомной бомбы. Эйнштейн не участвует в нем напрямую из соображений личной безопасности.
1943 – По заказу ВМС США участвует в разработке особо мощных взрывчатых веществ.
1944 – Рукопись Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» (1905) продана на аукционе за 6 миллионов долларов.
1945 – Узнав об окончании Второй мировой войны и атомной бомбардировке Хиросимы и Нагасаки, произносит знаменитую фразу: «Выиграна война, но не мир».
1946 – Призывает к созданию мирового парламента с полномочиями ООН. Возглавляет Чрезвычайный комитет ученых-атомщиков, выступающих за использование атомной энергии исключительно в мирных целях.
1948 – 4 августа умирает Милева Марич. Эйнштейну ставят диагноз «аневризма аорты» и делают операцию.
1949 – Публикуются «Автобиографические заметки» Эйнштейна – обзор его научной карьеры, написанный тремя годами ранее.
1950 – В США выходит сборник публицистических статей и речей Эйнштейна под названием «Из моих последних лет» («Out of My Later Years»).
1951 – 25 июня умирает сестра Эйнштейна Майя.
1952 – Эйнштейн отклоняет предложение сменить Хаима Вейцмана на посту президента Израиля.
1955 – Подписывается под Манифестом Рассела – Эйнштейна и становится одним из основателей Пагуошского движения ученых за мир, разоружение и международную безопасность.
1955 – 18 апреля умирает в Принстонском госпитале в возрасте 76 лет.
Жизнь – это марафон, а не спринт
Для любых родителей, торопящихся дать своему ребенку интенсивное образование с ранних лет, дабы обеспечить его успешное будущее, именно Эйнштейн – яркий пример того, что настоящему гению нужно время, чтобы раскрыться. Один из его школьных учителей, некий доктор Йозеф Дегенхарт[2], ухитрился навсегда войти в историю, небрежно заявив своему непоседливому ученику: «Из вас никогда в жизни не выйдет ничего путного».
Альберт Эйнштейн появился на свет 14 марта 1879 года в южно-германском городе Ульм от еврейских родителей Германа и Паулины. Два года спустя родилась его сестра Мария (известная как Майя). Будучи евреем в Германии конца XIX столетия, Эйнштейн постоянно оказывался в роли чужака-изгоя, и этот статус не только сформировал его психику, но и серьезно влиял на отношение к нему окружающих в течение всей его жизни.
Родители его были типичными буржуа. Отец, талантливый математик, вел новый по тем временам бизнес – торговал электрическим оборудованием, но ему катастрофически не хватало деловой хватки. Сказать по правде, ни в происхождении, ни в окружении маленького Альберта ничто не давало повода предположить, что ему уготована судьба великого человека. Говорить он начал так поздно, что даже семейная гувернантка Эйнштейнов довольно жестоко дразнила его «тугодумом». К тому же он страдал эхолалией и постоянно шевелил губами, повторяя за родителями заученные фразы по нескольку раз. И хотя нет серьезных оснований предполагать, что ребенок страдал аутизмом (больше свидетельств говорит, скорей, об обратном), именно эхолалия давала многим повод считать его в какой-то степени умственно отсталым.
Более того, мальчик рос одиноким мечтателем – сверстников сторонился, почти ни с кем не дружил. Но все-таки в пятилетнем возрасте с ним случилось то, что называют «моментом Истины». То было его личное прозрение, послужившее толчком к прозрению всего человечества. Когда болезнь приковала его к постели, отец решил развлечь сына чем-нибудь необычным – и подарил ему компас. То, что стрелка указывает всегда на север без какого-либо механического вмешательства, потрясло мальчика до глубины души. Как позже вспоминал сам Эйнштейн, в ту минуту его окатило холодом и бросило в дрожь (что, конечно, полезно для науки, но совсем не хорошо для больного ребенка). Странный предмет в его руках обладал совершенно очевидной физической силой, хотя источник ее был невидим. С той самой минуты и на всю жизнь Эйнштейн буквально помешался на невидимых силах, управляющих нашей Вселенной.