Имя этого ученого знакомо всем. И если его достижения являются неотъемлемой частью школьной программы, то биография Альберта Эйнштейна остается за ее рамками. Это величайший из ученых. Его работы определили развитие современной физики. Кроме того, очень интересной личностью был Альберт Эйнштейн. Краткая биография познакомит вас с достижениями, основными вехами жизненного пути и некоторыми интересными фактами об этом ученом.
Детство
Годы жизни гения - 1879-1955. Биография Альберта Эйнштейна начинается 14 марта 1879 года. Именно тогда он родился в городе Его отцом был небогатый еврейский торговец. Он содержал небольшую мастерскую электротоваров.
Известно, что до трех лет Альберт не говорил, однако проявлял необычайное любопытство уже в ранние годы. Будущему ученому было интересно знать, как устроен мир. Кроме того, с юных лет он проявил способности к математике, мог понимать отвлеченные идеи. В возрасте 12 лет сам, по книгам, изучил Евклидову геометрию Альберт Эйнштейн.
Биография для детей, как мы считаем, непременно должна включать один любопытный факт об Альберте. Известно, что знаменитый ученый в детстве не был вундеркиндом. Более того, окружающие сомневались в его полноценности. Мать Эйнштейна подозревала наличие врожденного уродства у ребенка (дело в том, что у него была большая голова). Будущий гений в школе зарекомендовал себя медлительным, ленивым, замкнутым. Все смеялись над ним. Учителя считали, что он практически ни на что не способен. Школьникам будет очень полезно узнать, каким нелегким было детство такого великого ученого, как Альберт Эйнштейн. Краткая биография для детей должна быть не просто перечислением фактов, но и учить чему-то. В данном случае - толерантности, вере в свои силы. Если ваш ребенок отчаялся и считает себя ни на что не способным, просто расскажите ему о детстве Эйнштейна. Он не сдался, сохранил веру в свои силы, о чем свидетельствует дальнейшая биография Альберта Эйнштейна. Ученый доказал, что способен на многое.
Переезд в Италию
Молодого ученого отталкивали скука и регламентация в мюнхенской школе. В 1894 году из-за деловых неудач семья была вынуждена покинуть Германию. Эйнштейны отправились в Италию, в Милан. Альберт, которому было в это время 15 лет, воспользовался открывшейся возможностью бросить школу. Он провел еще год со своими родителями в Милане. Однако вскоре стало ясно, что Альберт должен определиться в жизни. После окончания средней школы в Швейцарии (в Аррау) биография Альберта Эйнштейна продолжается учебой в Цюрихском политехникуме.
Обучение в Цюрихском политехникуме
Методы обучения в политехникуме ему пришлись не по нраву. Юноша нередко пропускал лекции, посвящая свободное время изучению физики, а также игре на скрипке, которая была любимым инструментом Эйнштейна всю жизнь. Альберту в 1900 году удалось сдать экзамены (он подготовился по записям сокурсника). Так Эйнштейн получил степень. Известно, что профессора были весьма невысокого мнения о выпускнике и не рекомендовали ему в дальнейшем научную карьеру.
Работа в патентном бюро
После получения диплома будущий ученый стал работать в патентном бюро экспертом. Так как оценка технических характеристик занимала у молодого специалиста обычно около 10 минут, у него оставалось много свободного времени. Благодаря этому начал разрабатывать собственные теории Альберт Эйнштейн. Краткая биография и его открытия вскоре стали известны многим.
Три важные работы Эйнштейна
1905 год стал знаменательным в развитии физики. Именно тогда Эйнштейн опубликовал важные работы, которые сыграли выдающуюся роль в истории этой науки в XX веке. Первая из статей была посвящена Ученый сделал важные предсказания по поводу движения частиц, взвешенных в жидкости. Это движение, как отметил он, происходит из-за столкновения молекул. Позднее предсказания ученого подтвердились и опытным путем.
Альберт Эйнштейн, краткая биография и открытия которого только начинаются, вскоре опубликовал вторую работу, посвященную на сей раз фотоэффекту. Альберт высказал гипотезу о природе света, которая была не иначе как революционной. Ученый предположил, что при определенных обстоятельствах можно рассматривать свет как поток фотонов - частиц, энергия которых соотносится с частотой световой волны. Почти все физики тут же согласились с идеей Эйнштейна. Однако для того, чтобы теория фотонов получила признание в квантовой механике, потребовалось 20 лет напряженных усилий теоретиков и экспериментаторов. Но самой революционной работой Эйнштейна стала третья, "К электродинамике движущихся тел". В ней необычайно ясно изложил идеи ЧТО (частной теории относительности) Альберт Эйнштейн. Краткая биография ученого продолжается небольшим рассказом об этой теории.
Частная теория относительности
Она разрушила представления о времени и пространстве, существовавшие в науке еще со времен Ньютона. А. Пуанкаре и Г. А. Лоренц создали ряд положений новой теории, однако лишь Эйнштейн смог ясно сформулировать на физическом языке ее постулаты. Это касается, в первую очередь, а также наличия предела скорости распространения сигнала. И сегодня можно встретить высказывания, что якобы еще до Эйнштейна была создана теория относительности. Однако это неверно, так как в ЧТО формулы (многие из которых действительно вывели Пуанкаре и Лоренц) важны не столько, сколько правильные основания с точки зрения физики. Ведь именно из них вытекают данные формулы. Лишь Альберт Эйнштейн смог раскрыть теорию относительности с точки зрения физического содержания.
Взгляд Эйнштейна на структуру теорий
Общая теория относительности (ОТО)
Альберт Эйнштейн с 1907 по 1915 год работал над новой теорией тяготения, базировавшейся на принципах теории относительности. Извилистым и трудным был путь, приведший Альберта к успеху. Главная идея ОТО, построенной им, заключается в наличии неразрывной связи между геометрией пространства-времени и полем тяготения. Пространство-время при наличии тяготеющих масс, согласно Эйнштейну, становится неевклидовым. У него появляется кривизна, которая тем больше, чем интенсивнее в этой области пространства поле тяготения. Альберт Эйнштейн представил окончательные уравнения ОТО в декабре 1915 года, во время заседания в Берлине Академии наук. Эта теория - вершина творчества Альберта. Она является, по общему мнению, одной из самых красивых в физике.
Затмение 1919 года и его роль в судьбе Эйнштейна
Понимание ОТО, однако, пришло не сразу. Эта теория первые три года интересовала немногих специалистов. Ее поняли лишь некоторые ученые. Однако в 1919 году ситуация резко изменилась. Тогда прямыми наблюдениями удалось проверить одно из парадоксальных предсказаний данной теории - что луч света от далекой звезды искривляется полем тяготения Солнца. Проверку возможно осуществить лишь при полном солнечном затмении. В 1919 году явление можно было наблюдать в тех частях земного шара, где была хорошей погодой. Благодаря этому стало возможным провести точное фотографирование положения звезд в момент затмения. Снаряженная английским астрофизиком Артуром Эддингтоном экспедиция смогла получить информацию, подтвердившую предположение Эйнштейна. Альберт буквально в один день стал знаменитостью мирового масштаба. Слава, обрушившаяся на него, была огромной. На долгое время теория относительности стала предметом дискуссий. Статьями о ней были переполнены газеты всех стран мира. Было издано множество популярных книг, где авторы объясняли обывателям ее суть.
Признание научных кругов, споры Эйнштейна с Бором
Наконец пришло признание и в научных кругах. Эйнштейн в 1921 году получил Нобелевскую премию (хотя и за теорию квантов, а не за ОТО). Его избрали почетным членом целого ряда академий. Мнение Альберта стало одним из наиболее авторитетных во всем мире. Эйнштейн в двадцатые годы много ездил по всему миру. Он участвовал в проводимых международных конференциях по всему миру. Роль этого ученого была особенно важна в дискуссиях, которые развернулись в конце 1920-х годов по вопросам квантовой механики.
Споры и беседы Эйнштейна с Бором по этим проблемам стали знаменитыми. Эйнштейн никак не мог согласиться с тем, что в ряде случаев оперирует лишь вероятностями, а не точными значениями величин. Его не устраивала принципиальная недетерминированность различных законов микромира. Любимым выражением Эйнштейна стала фраза: "Бог не играет в кости!". Однако Альберт в спорах с Бором, по всей видимости, был не прав. Как вы видите, и гении ошибаются, в том числе и Альберт Эйнштейн. Биография и интересные факты о нем дополняются трагедией, которую пережил этот ученый из-за того, что всем свойственно ошибаться.
Трагедия в жизни Эйнштейна
Создателя ОТО в последние 30 лет жизни, к сожалению, была малопродуктивной. Это было связано с тем, что ученый поставил перед собой задачу грандиозной величины. Альберт намеревался создать единую теорию всевозможных взаимодействий. Такая теория, как сейчас ясно, возможна лишь в рамках квантовой механики. В довоенное время, кроме того, было известно очень немного о существовании других взаимодействий, кроме гравитационного и электромагнитного. Титанические усилия Альберта Эйнштейна поэтому завершились ничем. Возможно, это стало одной из самых больших трагедий в его жизни.
Стремление к красоте
Трудно переоценить значение открытий Альберта Эйнштейна в науке. Сегодня практически каждая ветвь современной физики основывается на фундаментальных понятиях теории относительности или квантовой механики. Пожалуй, не менее важна и уверенность, которую вселил Эйнштейн в ученых своими трудами. Он показал, что природа познаваема, показал красоту ее законов. Именно стремление к красоте было смыслом жизни такого великого ученого, как Альберт Эйнштейн. Биография его уже подходит к концу. Жаль, что в рамках одной статьи нельзя охватить всего наследия Альберта. Но о том, как он делал свои открытия, непременно стоит рассказать.
Как Эйнштейн создавал теории
У Эйнштейна был своеобразный способ мышления. Ученый выделял идеи, казавшиеся ему дисгармоничными или неизящными. При этом он исходил главным образом из эстетических критериев. Затем ученый провозглашал общий принцип, восстанавливающий гармонию. И далее он делал прогнозы о том, как поведут себя те или иные физические объекты. Ошеломляющие результаты давал этот подход. Альберт Эйнштейн тренировал умение увидеть проблему с неожиданного ракурса, подняться над ней и найти необычный выход. Когда Эйнштейн попадал в тупик, он играл на скрипке, и внезапно решение всплывало в его голове.
Переезд в США, последние годы жизни
В 1933 году нацисты пришли к власти в Германии. Они сжигали все Семье Альберта пришлось эмигрировать в США. Здесь Эйнштейн работал в Принстоне, в Институте фундаментальных исследований. В 1940 году ученый отказался от немецкого гражданства и официально стал гражданином США. Последние годы он провел в Принстоне, трудился над своей грандиозной теорией. Минуты отдыха он посвящал катанию по озеру на лодке и игре на скрипке. 18 апреля 1955 г. умер Альберт Эйнштейн.
Биография и открытия Альберта до сих пор изучаются многими учеными. Некоторые исследования весьма любопытны. В частности, мозг Альберта после смерти изучали на предмет гениальности, однако не обнаружили ничего исключительного. Это говорит о том, что каждый из нас может стать таким, как Альберт Эйнштейн. Биография, краткое содержание работ и интересные факты об ученом - все это вдохновляет, не правда ли?
«Человек начинает жить лишь тогда,
когда ему удается превзойти самого себя»
Альберт Эйнштейн — известный физик, создатель теории относительности, автор многочисленных работ по квантовой физике, один из творцов современного этапа развития данной науки.
Родился будущий Нобелевский лауреат 15 марта 1879 года в небольшом немецком городке Ульм. Семья происходила из древнего еврейского рода. Папа Герман был владельцем фирмы, занимающейся набивкой матрасов и подушек перьями. Мама Эйнштейна была дочерью известного продавца маиса. В 1880 семья отправляется в Мюнхен, где Герман вместе с братом Якобом создает маленькое предприятие по продаже электрооборудования. Спустя какое-то время у Эйнштейнов рождается дочь Мария.
В Мюнхене Альберт Эйнштейн идет в школу для католиков. Как вспоминал ученый, в 13 лет он перестал доверять убеждениям религиозных фанатиков. Приобщившись к науке, он по-другому начал смотреть на мир. Все то, что было сказано в Библии, теперь не представлялось ему правдоподобным. Все это сформировало в нем человека, скептически относящегося ко всему, особенно к авторитетам. Из детских лет наиболее яркими впечатлениями Альберта Эйнштейна была книга Евклида «Начала» и компас. По желанию матери маленький Альберт стал увлекаться игрой на скрипке. Тяга к музыке надолго засела в сердце ученого. В будущем, находясь в Штатах, Альберт Эйнштейн давал концерт всем эмигрантам из Германии, исполнив композиции Моцарта на скрипке.
Учась в гимназии, Эйнштейн не был отличником (разве что по математике). Ему не нравилась методика заучивания материала, а также отношение преподавателей к учащимся. Поэтому он частенько спорил с учителями.
В 1894 семья снова переезжает. На этот раз в Павию — небольшой городок возле Милана. Сюда братья Эйнштейны переносят свое производство.
Осенью 1895 года юный гений приезжает в Швейцарию, чтобы поступить в училище. Он мечтал преподавать физику. Прекрасно сдает экзамен по математике, но тесты по ботанике будущий ученый заваливает. Тогда директор подсказал молодому парню сдать экзамен в Арау, чтобы повторно поступить годом позже.
В арауской школе Альберт Эйнштейн активно изучает электромагнитную теорию Максвелла. В сентябре 1897 года он успешно сдает экзамены. Имея на руках аттестат, поступает в Цюрих, где вскоре знакомится с математиком Гроссманом и Милевой Марич, которая впоследствии станет его супругой. Спустя определенное время Альберт Эйнштейн отрекается от гражданства Германии и принимает швейцарское. Однако для этого необходимо было заплатить 1000 франков. Но денег не было, так как семья находилась в сложном материальном положении. Родственники Альберта Эйнштейна переезжают в Милан после того, как разорились. Там же отец Альберта снова создает компанию по продаже электрооборудования, но уже без своего брата.
Стиль преподавания в Политехникуме нравился Эйнштейну, ведь авторитарное отношение преподавателей отсутствовало. Юному ученому стало легче. Процесс обучения был увлекательным еще и потому, что лекции вели такие гении, как Адольф Гурвиц и Герман Минковский.
Наука в жизни Эйнштейна
В 1900 году Альберт завершает обучение в Цюрихе и получает диплом. Это давало ему право на преподавание физики и математики. Учителя оценивали знания юного ученого на высоком уровне, но оказать помощь в будущей карьере не захотели. В следующем году он получает швейцарское гражданство, но работу найти так и не может. Случались подработки в школах, но этого на жизнь не хватало. Эйнштейн голодал днями, что послужило причиной возникновения расстройства печени. Несмотря на все трудности, Альберт Эйнштейн старался уделять больше времени науке. В 1901 году берлинский журнал напечатал работу о теории капиллярности, где Эйнштейн провел анализ сил притяжения в атомах жидкости.
Сокурсник Гроссман помогает Эйнштейну и устраивает его на работу в патентное бюро. Здесь Альберт Эйнштейн работает 7 лет, оценивая заявки на получение патентов. В 1903 он работал в Бюро уже на постоянной основе. Характер и стиль работы позволяли ученому в свободное время заниматься изучением проблем, связанных с физикой.
В 1903 году Эйнштейн получает письмо из Милана о том, что отец находится при смерти. Герман Эйнштейн скончался после того, как сын прибыл.
7 января 1903 года молодой ученый женится на своей подруге из Политехникума Милеве Марич. Позже от брака с ней у Альберта появляется трое детей.
Открытия Эйнштейна
В 1905 вышла работа Эйнштейна о броуновском движении частиц. Работа англичанина Броуна уже имела объяснение. Эйнштейн же, не сталкиваясь с работами ученого прежде, придал его теории некую завершенность и возможность проведения опытов. В 1908 опыты француза Перрена подтвердили эйнштейновскую теорию.
В 1905 выходит другая работа ученого, посвященная формированию и трансформации света. В 1900 году Макс Планк уже доказал, что спектральное содержание излучения можно объяснить, если представить излучение непрерывным. По его убеждению, свет испускался порциями. Эйнштейн же выдвинул теорию о том, что свет поглощается частями и состоит из квантов. Подобное предположение позволило ученому объяснить реальность «красной границы» (предельная частота, ниже уровня которой электроны не выбиваются из тела).
Квантовую теорию ученый применил и по отношению к другим явлениям, которые классики не могли рассмотреть детально.
В 1921 году был удостоен звания Нобелевского лауреата.
Теория относительности
Несмотря на множество написанных статей, всемирную известность ученый обрел благодаря своей теории относительности, которую впервые озвучил в 1905 году в одном вестнике. Еще в юности ученый задумывался над тем, что предстанет перед наблюдателем, который бы со скоростью света отправился вслед за световой волной. Он не принял концепцию эфира.
Альберт Эйнштейн предположил, что для любого объекта, как бы он ни двигался, скорость света одинаковая. Теория ученого сопоставима с формулами Лоренца для преобразования времени. Однако у Лоренца преобразования были косвенными, не имеющими связи со временем.
Профессорская деятельность
В 28 лет Эйнштейн был чрезвычайно популярным. В 1909 он стал профессором Цюрихского Политехникума, позже — университета в Чехии. Спустя определенное время все-таки вернулся в Цюрих, но уже через 2 года принимает предложение стать директором Департамента физики в Берлине. Гражданство Эйнштейна восстановили. Работа над теорией относительности длилась долгие годы, и уже при участии товарища Гроссмана вышли наброски проекта теории. Окончательный вариант сформулировали в 1915 году. Это было величайшее достижение в области физики за последние десятилетия.
Эйнштейн смог ответить на вопрос, какой механизм способствует гравитационному взаимодействию между объектами. Ученый предположил, что в качестве такого объекта может выступать структура пространства. Альберт Эйнштейн думал, что любое тело способствует искривлению пространства, делая его иным, а другое тело по отношению к данному двигается в этом же пространстве и испытывает влияние первого тела.
Теория относительности дала толчок к развитию других теорий, которые позже получили подтверждение.
Американский период жизни ученого
В Америке он стал профессором Принстонского университета, продолжая разрабатывать теорию полей, которая объединяла бы гравитацию и электромагнетизм.
В Принстоне профессор Эйнштейн был настоящей знаменитостью. Но народ видел его как человека добродушного, скромного, странноватого. Его страсть к музыке не угасла. Он часто выступал в ансамбле физиков. Ученый также увлекался парусным спортом, говоря, что это помогает размышлять над проблемами Вселенной.
Он был одним из главных идеологов образования государства Израиль. Кроме того, Эйнштейна приглашали на пост президента этой страны, но он отказался.
Главной трагедией жизни ученого была идея атомной бомбы. Наблюдая за нарастающей мощью немецкого государства, он в 1939 году отправил письмо американскому Конгрессу, что побудило к разработке и созданию оружия массового поражения. Позже Альберт Эйнштейн пожалел об этом, но было уже слишком поздно.
В 1955 году в Принстоне великий естествоиспытатель умер от аневризмы аорты. Но еще долго многие будут вспоминать его цитаты, которые стали поистине великими. Он говорил, что нельзя терять веру в человечество, поскольку мы сами — люди. Биография ученого, несомненно, весьма увлекательная, но углубиться в его жизнь и деятельность помогают как раз написанные им цитаты, которые исполняют роль предисловия в «книге о жизни великого человека».
Несколько мудростей от Альберта Эйнштейна
В сердце каждой трудности кроется возможность.
Логика может привести Вас от пункта А к пункту Б, а воображение - куда угодно…
Выдающиеся личности формируются не посредством красивых речей, а собственным трудом и его результатами.
Если жить, будто ничего в этом мире не является чудом, то вы сможете делать все, что захотите и у вас не будет препятствий. Если же жить так, будто все является чудом, то вы сможете наслаждаться даже самыми небольшими проявлениями красоты в этом мире. Если жить одновременно двумя способами, то ваша жизнь будет счастливой и продуктивной.
Известный на весь мир ученый Альберт Эйнштейн родился в 1879 году на юге Германии. Его мать происходила из знатного рода, а вот отец всю жизнь посвятил работе на фабрике, где занимались набиванием матрасов. Интересным фактом из его детства является то, что он не мог говорить до 4-х лет, но несмотря на это, был очень любопытным и смышленым уже в то время. С самого детства ему очень хорошо давалась математика, он любил решать самые сложные задания и успешно с ними справлялся.
В 12 лет ему не составило труда изучить геометрию и другие науки. Стоит отметить, что родители до некоторого времени считали, что их ребенок не совсем полноценный и отличается слабоумием. Такое мнение сложилось в результате того, что у Альберта Эйнштейна была большая голова, что ставило под сомнение его способности. К тому же в школе он был очень медлительным по сравнению с другими учениками, и учителя действительно считали, что Эйнштейн ни на что не годится.
Будущий ученый замечательно играл на скрипке и однажды дал концерт в столице Германии, а вырученные деньги пошли в поддержку известных деятелей Германии, которые эмигрировали во времена фашизма.
В 1896 году поступил в гимназию, и как ни странно, не являлся лучшим учеником. Учеба давалась ему тяжело, но с удовольствием изучал латинский язык и математику. Ему не удалось окончить гимназию, так как его семья была вынуждена переехать в Павию, откуда были родом Эйнштейны.
Он мечтал поступить в институт Цюриха, но не смог сдать экзамен по французскому и отправился в Аараукскую школу. Там он увлекается физикой, изучает различные теории и успешно получает аттестат.
Через 5 лет он переехал в Швейцарию со своей женой и получил там гражданство. Через некоторое время устраивается преподавателем в местный университет, где блестяще читает лекции студентам. В это время Эйнштейн пишет несколько научных работ, которые публикуют в научно-популярных журналах. Слава о молодом ученом разносится по всей Европе.
В 1955 году Эйнштейн умер и был похоронен в Америке.
7 класс для детей
Биография Эйнштейна Альберта о главном
Альберт Эйнштейн был рожден весной 1879 года в Германии. Его родители были евреями. Отец владел фабрикой, на которой делали набивку для перин. Потом отец мальчика стал продавать электрическое оборудование, и вся семья переехала в Мюнхен. Там у Альберта появилась сестричка.
Ребенок учился в католической школе. До 12 лет мальчик был очень религиозен. Он читал много научных книг, и к нему пришли мысли, что, то, о чем повествуется в Библии, не могло случиться на самом деле. Альберт считал, что немецкие власти специально вводят народ в заблуждение. Мальчик еще играл на скрипке. Он полюбил музыку. Когда ученый вырос, он даже дал благотворительный концерт.
Потом мальчика отдали в гимназию. Там его любимыми предметами были математика и латинский язык. Мальчик часто спорил со своими преподавателями, ему не нравилась их система обучения.
Семья переехала в Италию в 1894 году, но мальчик остался в Германии, так как ему нужно было окончить гимназию.
Молодой человек поехал в Швейцарию в 1895 году, в училище. Из трех экзаменов он сдал только математику, поэтому его не приняли. Альберт поступил в последний класс школы. В следующем году молодой человек поступил в училище. Он завел друзей среди однокурсников. А также познакомился с девушкой с медицинского факультета, она потом стала женой физика.
Отец студента разорился. Родители переехали в Милан. Стиль обучения в училище был не такой, как в школе. Это нравилось молодому физику. У Альберта были очень хорошие преподаватели.
Молодой человек окончил Политехникум в 1900 году. Преподаватели высоко оценивали знания и способности Альберта, но не захотели помочь ему в научной деятельности.
Ученый не мог найти себе постоянную работу на протяжении нескольких лет. Он жил в бедности и голодал. Иногда он не ел даже по несколько суток. Из-за этого у Альберта заболела печень. Молодой человек даже в такие тяжелые времена продолжал изучать физику.
В итоге друг Альберта устроил его на работу в Бюро. Там ученый прослужил семь лет.
Отец Альберта умер в 1902 году. Через три месяца физик женился. У пары было три ребенка.
Альберт работал в журнале, посвященном физике. В 1905 году он опубликовал три статьи, они были гениальными. Потом Альберт стал изучать свойства эфира. Он создал формулу, которая показывала связь межу массой и энергией. На протяжении следующих лет ученый создал много теорий.
Альберт сильно заболел, он не вставал с постели, у него болела не только печень, но и желудок, а потом началась желтуха. Несмотря не это он продолжал работать.
Физик женился второй раз в 1919 году. У его жены было две девочки, ученый их удочерил. В том же году мама Альберта умерла. Этот период был очень тяжелым в жизни физика. Осенью того года экспедиция Эддингтона доказала предсказание физика. Ученый стал знаменит на весь мир.
В 1922 году физик получил Нобелевскую премию. Альберт много путешествовал.
Ученый негативно относился к нацизму. Он покинул Германию, поехал в США. Он критиковал применение ядерного оружия.
Великий и талантливый физик скончался весной 1955 года.
Личная жизнь
Интересные факты и даты из жизни
Биография
Альберт Эйнштейн (нем. Albert Einstein, МФА [ˈalbɐt ˈaɪ̯nʃtaɪ̯n] (i); 14 марта 1879, Ульм, Вюртемберг, Германия - 18 апреля 1955, Принстон, Нью-Джерси, США) - физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года, общественный деятель-гуманист. Жил в Германии (1879-1893, 1914-1933), Швейцарии (1893-1914) и США (1933-1955). Почётный доктор около 20 ведущих университетов мира, член многих Академий наук, в том числе иностранный почётный член АН СССР (1926).
(1905).
В её рамках - закон взаимосвязи массы и энергии: E=mc^2.
Общая теория относительности (1907-1916).
Квантовая теория фотоэффекта.
Квантовая теория теплоёмкости.
Квантовая статистика Бозе - Эйнштейна.
Статистическая теория броуновского движения, заложившая основы теории флуктуаций.
Теория индуцированного излучения.
Теория рассеяния света на термодинамических флуктуациях в среде.
Он также предсказал «квантовую телепортацию», предсказал и измерил гиромагнитный эффект Эйнштейна - де Хааза. С 1933 года работал над проблемами космологии и единой теории поля. Активно выступал против войны, против применения ядерного оружия, за гуманизм, уважение прав человека, взаимопонимание между народами.
Эйнштейну принадлежит решающая роль в популяризации и введении в научный оборот новых физических концепций и теорий. В первую очередь это относится к пересмотру понимания физической сущности пространства и времени и к построению новой теории гравитации взамен ньютоновской. Эйнштейн также, вместе с Планком, заложил основы квантовой теории. Эти концепции, многократно подтверждённые экспериментами, образуют фундамент современной физики.
Ранние годы
Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в южно-германском городе Ульме, в небогатой еврейской семье.
Отец, Герман Эйнштейн (1847-1902), был в это время совладельцем небольшого предприятия по производству перьевой набивки для матрацев и перин. Мать, Паулина Эйнштейн (урождённая Кох, 1858-1920), происходила из семьи состоятельного торговца кукурузой Юлиуса Дерцбахера (в 1842 году он сменил фамилию на Кох) и Йетты Бернхаймер. Летом 1880 года семья переселилась в Мюнхен, где Герман Эйнштейн вместе с братом Якобом основал небольшую фирму по торговле электрическим оборудованием. В Мюнхене родилась младшая сестра Альберта Мария (Майя, 1881-1951).
Начальное образование Альберт Эйнштейн получил в местной католической школе. По его собственным воспоминаниям, он в детстве пережил состояние глубокой религиозности, которое оборвалось в 12 лет. Через чтение научно-популярных книг он пришёл к убеждению, что многое из того, что изложено в Библии, не может быть правдой, а государство намеренно занимается обманом молодого поколения. Всё это сделало его вольнодумцем и навсегда породило скептическое отношение к авторитетам. Из детских впечатлений Эйнштейн позже вспоминал как наиболее сильные: компас, «Начала» Евклида и (около 1889 года) «Критику чистого разума» Иммануила Канта. Кроме того, по инициативе матери он с шести лет начал заниматься игрой на скрипке. Увлечение музыкой сохранялось у Эйнштейна на протяжении всей жизни. Уже находясь в США в Принстоне, в 1934 году Альберт Эйнштейн дал благотворительный концерт, где исполнял на скрипке произведения Моцарта в пользу эмигрировавших из нацистской Германии учёных и деятелей культуры.
В гимназии (ныне Гимназия имени Альберта Эйнштейна в Мюнхене) он не был в числе первых учеников (исключение составляли математика и латынь). Укоренившаяся система механического заучивания материала учащимися (которая, как он позже говорил, наносит вред самому духу учёбы и творческому мышлению), а также авторитарное отношение учителей к ученикам вызывало у Альберта Эйнштейна неприятие, поэтому он часто вступал в споры со своими преподавателями.
В 1894 году Эйнштейны переехали из Мюнхена в итальянский город Павию, близ Милана, куда братья Герман и Якоб перевели свою фирму. Сам Альберт оставался с родственниками в Мюнхене ещё некоторое время, чтобы окончить все шесть классов гимназии. Так и не получив аттестата зрелости, в 1895 году он присоединился к своей семье в Павии.
Осенью 1895 года Альберт Эйнштейн прибыл в Швейцарию, чтобы сдать вступительные экзамены в Высшее техническое училище (Политехникум) в Цюрихе и по окончании обучения стать преподавателем физики. Блестяще проявив себя на экзамене по математике, он в то же время провалил экзамены по ботанике и французскому языку, что не позволило ему поступить в Цюрихский Политехникум. Однако директор училища посоветовал молодому человеку поступить в выпускной класс школы в Арау (Швейцария), чтобы получить аттестат и повторить поступление.
В кантональной школе Арау Альберт Эйнштейн посвящал своё свободное время изучению электромагнитной теории Максвелла. В сентябре 1896 года он успешно сдал все выпускные экзамены в школе, за исключением экзамена по французскому языку, и получил аттестат, а в октябре 1896 года был принят в Политехникум на педагогический факультет. Здесь он подружился с однокурсником, математиком Марселем Гроссманом (1878-1936), а также познакомился с сербской студенткой факультета медицины Милевой Марич (на 4 года старше его), впоследствии ставшей его женой. В этом же году Эйнштейн отказался от германского гражданства. Чтобы получить швейцарское гражданство, требовалось уплатить 1000 швейцарских франков, однако бедственное материальное положение семьи позволило ему сделать это только спустя 5 лет. Предприятие отца в этом году окончательно разорилось, родители Эйнштейна переехали в Милан, где Герман Эйнштейн, уже без брата, открыл фирму по торговле электрооборудованием.
Стиль и методика преподавания в Политехникуме существенно отличались от закостеневшей и авторитарной германской школы, поэтому дальнейшее обучение давалось юноше легче. У него были первоклассные преподаватели, в том числе замечательный геометр Герман Минковский (его лекции Эйнштейн часто пропускал, о чём потом искренне сожалел) и аналитик Адольф Гурвиц.
Начало научной деятельности
В 1900 году Эйнштейн окончил Политехникум, получив диплом преподавателя математики и физики. Экзамены он сдал успешно, но не блестяще. Многие профессора высоко оценивали способности студента Эйнштейна, но никто не захотел помочь ему продолжить научную карьеру. Сам Эйнштейн позже вспоминал:
Я был третируем моими профессорами, которые не любили меня из-за моей независимости и закрыли мне путь в науку.
Хотя в следующем, 1901 году, Эйнштейн получил гражданство Швейцарии, но вплоть до весны 1902 года не мог найти постоянное место работы - даже школьным учителем. Вследствие отсутствия заработка он буквально голодал, не принимая пищу несколько дней подряд. Это стало причиной болезни печени, от которой учёный страдал до конца жизни.
Несмотря на лишения, преследовавшие его в 1900-1902 годах, Эйнштейн находил время для дальнейшего изучения физики. В 1901 году берлинские «Анналы физики» опубликовали его первую статью «Следствия теории капиллярности» (Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen), посвящённую анализу сил притяжения между атомами жидкостей на основании теории капиллярности.
Преодолеть трудности помог бывший однокурсник Марсель Гроссман, рекомендовавший Эйнштейна на должность эксперта III класса в Федеральное Бюро патентования изобретений (Берн) с окладом 3500 франков в год (в годы студенчества он жил на 100 франков в месяц).
Эйнштейн работал в Бюро патентов с июля 1902 года по октябрь 1909 года, занимаясь преимущественно экспертной оценкой заявок на изобретения. В 1903 году он стал постоянным работником Бюро. Характер работы позволял Эйнштейну посвящать свободное время исследованиям в области теоретической физики.
В октябре 1902 года Эйнштейн получил известие из Италии о болезни отца; Герман Эйнштейн умер спустя несколько дней после приезда сына.
6 января 1903 года Эйнштейн женился на двадцатисемилетней Милеве Марич. У них родились трое детей.
С 1904 года Эйнштейн сотрудничал с ведущим физическим журналом Германии «Анналы физики», предоставляя для его реферативного приложения аннотации новых статей по термодинамике. Вероятно, приобретённый этим авторитет в редакции содействовал его собственным публикациям 1905 года.
1905 - «Год чудес»
1905 год вошёл в историю физики как «Год чудес» (лат. Annus Mirabilis). В этом году «Анналы физики» опубликовал три выдающиеся статьи Эйнштейна, положившие начало новой научной революции:
«К электродинамике движущихся тел» (нем. Zur Elektrodynamik bewegter Körper). С этой статьи начинается теория относительности. «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света» (нем. Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichts betreffenden heuristischen Gesichtspunkt). Одна из работ, заложивших фундамент квантовой теории. «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты» (нем. Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen) - работа, посвящённая броуновскому движению и существенно продвинувшая статистическую физику. Эйнштейну часто задавали вопрос: как ему удалось создать теорию относительности? Полушутя, полувсерьёз он отвечал:
Почему именно я создал теорию относительности? Когда я задаю себе такой вопрос, мне кажется, что причина в следующем. Нормальный взрослый человек вообще не задумывается над проблемой пространства и времени. По его мнению, он уже думал об этой проблеме в детстве. Я же развивался интеллектуально так медленно, что пространство и время занимали мои мысли, когда я стал уже взрослым. Естественно, я мог глубже проникать в проблему, чем ребёнок с нормальными наклонностями.
Специальная теория относительности
В течение всего XIX века материальным носителем электромагнитных явлений считалась гипотетическая среда - эфир. Однако к началу XX века выяснилось, что свойства этой среды трудно согласовать с классической физикой. С одной стороны, аберрация света наталкивала на мысль, что эфир абсолютно неподвижен, с другой - опыт Физо свидетельствовал в пользу гипотезы, что эфир частично увлекается движущейся материей. Опыты Майкельсона (1881), однако, показали, что никакого «эфирного ветра» не существует.
В 1892 году Лоренц и (независимо от него) Джордж Френсис Фицджеральд предположили, что эфир неподвижен, а длина любого тела сокращается в направлении его движения. Оставался, однако, открытым вопрос, почему длина сокращается в точности в такой пропорции, чтобы компенсировать «эфирный ветер» и не дать обнаружить существование эфира. Одновременно изучался вопрос, при каких преобразованиях координат уравнения Максвелла инвариантны. Правильные формулы впервые выписали Лармор (1900) и Пуанкаре (1905), последний доказал их групповые свойства и предложил назвать преобразованиями Лоренца.
Пуанкаре также дал обобщённую формулировку принципа относительности, охватывающего и электродинамику. Тем не менее он продолжал признавать эфир, хотя придерживался мнения, что его никогда не удастся обнаружить. В докладе на физическом конгрессе (1900) Пуанкаре впервые высказывает мысль, что одновременность событий не абсолютна, а представляет собой условное соглашение («конвенцию»). Было высказано также предположение о предельности скорости света. Таким образом, в начале XX века существовали две несовместимые кинематики: классическая, с преобразованиями Галилея, и электромагнитная, с преобразованиями Лоренца.
Эйнштейн, размышляя на эти темы в значительной степени независимо, предположил, что первая есть приближённый случай второй для малых скоростей, а то, что считалось свойствами эфира, есть на деле проявление объективных свойств пространства и времени. Эйнштейн пришёл к выводу, что нелепо привлекать понятие эфира только для того, чтобы доказать невозможность его наблюдения, и что корень проблемы лежит не в динамике, а глубже - в кинематике. В упомянутой выше основополагающей статье «К электродинамике движущихся тел» он предложил два постулата: всеобщий принцип относительности и постоянство скорости света; из них без труда выводятся лоренцево сокращение, формулы преобразования Лоренца, относительность одновременности, ненужность эфира, новая формула сложения скоростей, возрастание инерции со скоростью и т. д. В другой его статье, которая вышла в конце года, появилась и формула E=mc^2, определяющая связь массы и энергии.
Часть учёных сразу приняли эту теорию, которая позднее получила название «специальная теория относительности» (СТО); Планк (1906) и сам Эйнштейн (1907) построили релятивистскую динамику и термодинамику. Бывший учитель Эйнштейна, Минковский, в 1907 году представил математическую модель кинематики теории относительности в виде геометрии четырёхмерного неевклидова мира и разработал теорию инвариантов этого мира (первые результаты в этом направлении опубликовал Пуанкаре в 1905 году).
Однако немало учёных сочли «новую физику» чересчур революционной. Она отменяла эфир, абсолютное пространство и абсолютное время, ревизовала механику Ньютона, которая 200 лет служила опорой физики и неизменно подтверждалась наблюдениями. Время в теории относительности течёт по-разному в разных системах отсчёта, инерция и длина зависят от скорости, движение быстрее света невозможно, возникает «парадокс близнецов» - все эти необычные следствия были неприемлемы для консервативной части научного сообщества. Дело осложнялось также тем, что СТО не предсказывала поначалу никаких новых наблюдаемых эффектов, а опыты Вальтера Кауфманна (1905-1909) многие истолковывали как опровержение краеугольного камня СТО - принципа относительности (этот аспект окончательно прояснился в пользу СТО только в 1914-1916 годах). Некоторые физики уже после 1905 года пытались разработать альтернативные теории (например, Ритц в 1908 году), однако позже выяснилось неустранимое расхождение этих теорий с экспериментом.
Многие видные физики остались верными классической механике и концепции эфира, среди них Лоренц, Дж. Дж. Томсон, Ленард, Лодж, Нернст, Вин. При этом некоторые из них (например, сам Лоренц) не отвергали результатов специальной теории относительности, однако интерпретировали их в духе теории Лоренца, предпочитая смотреть на пространственно-временную концепцию Эйнштейна-Минковского как на чисто математический приём.
Решающим аргументом в пользу истинности СТО стали опыты по проверке Общей теории относительности (см. ниже). Со временем постепенно накапливались и опытные подтверждения самой СТО. На ней основаны квантовая теория поля, теория ускорителей, она учитывается при проектировании и работе спутниковых систем навигации (здесь оказались нужны даже поправки общей теории относительности) и т. д.
Квантовая теория
Для разрешения проблемы, вошедшей в историю под названием «Ультрафиолетовой катастрофы», и соответствующего согласования теории с экспериментом Макс Планк предположил (1900), что излучение света веществом происходит дискретно (неделимыми порциями), и энергия излучаемой порции зависит от частоты света. Некоторое время эту гипотезу даже сам её автор рассматривал как условный математический приём, однако Эйнштейн во второй из вышеупомянутых статей предложил далеко идущее её обобщение и с успехом применил для объяснения свойств фотоэффекта. Эйнштейн выдвинул тезис, что не только излучение, но и распространение и поглощение света дискретны; позднее эти порции (кванты) получили название фотонов. Этот тезис позволил ему объяснить две загадки фотоэффекта: почему фототок возникал не при всякой частоте света, а только начиная с определённого порога, зависящего только от вида металла, а энергия и скорость вылетающих электронов зависели не от интенсивности света, а только от его частоты. Теория фотоэффекта Эйнштейна с высокой точностью соответствовала опытным данным, что позднее подтвердили эксперименты Милликена (1916).
Первоначально эти взгляды встретили непонимание большинства физиков, даже Планка Эйнштейну пришлось убеждать в реальности квантов. Постепенно, однако, накопились опытные данные, убедившие скептиков в дискретности электромагнитной энергии. Последнюю точку в споре поставил эффект Комптона (1923).
В 1907 году Эйнштейн опубликовал квантовую теорию теплоёмкости (старая теория при низких температурах сильно расходилась с экспериментом). Позже (1912) Дебай, Борн и Карман уточнили теорию теплоёмкости Эйнштейна, и было достигнуто отличное согласие с опытом.
Броуновское движение
В 1827 году Роберт Броун наблюдал под микроскопом и впоследствии описал хаотическое движение цветочной пыльцы, плававшей в воде. Эйнштейн, на основе молекулярной теории, разработал статистико-математическую модель подобного движения. На основании его модели диффузии можно было, помимо прочего, с хорошей точностью оценить размер молекул и их количество в единице объёма. Одновременно к аналогичным выводам пришёл Смолуховский, чья статья была опубликована на несколько месяцев позже, чем Эйнштейна. Свои работы по статистической механике, под названием «Новое определение размеров молекул», Эйнштейн представил в Политехникум в качестве диссертации и в том же 1905 году получил звание доктора философии (эквивалент кандидата естественных наук) по физике. В следующем году Эйнштейн развил свою теорию в новой статье «К теории броуновского движения», и в дальнейшем неоднократно возвращался к этой теме.
Вскоре (1908) измерения Перрена полностью подтвердили адекватность модели Эйнштейна, что стало первым экспериментальным доказательством молекулярно-кинетической теории, подвергавшейся в те годы активным атакам со стороны позитивистов.
Макс Борн писал (1949): «Я думаю, что эти исследования Эйнштейна больше, чем все другие работы, убеждают физиков в реальности атомов и молекул, в справедливости теории теплоты и фундаментальной роли вероятности в законах природы». Работы Эйнштейна по статистической физике цитируются даже чаще, чем его работы по теории относительности. Выведенная им формула для коэффициента диффузии и его связи с дисперсией координат оказалась применимой в самом общем классе задач: марковские процессы диффузии, электродинамика и т. п.
Позднее, в статье «К квантовой теории излучения» (1917) Эйнштейн, исходя из статистических соображений, впервые предположил существование нового вида излучения, происходящего под воздействием внешнего электромагнитного поля («индуцированное излучение»). В начале 1950-х годов был предложен способ усиления света и радиоволн, основанный на использовании индуцированного излучения, а в последующие годы оно легло в основу теории лазеров.
Берн - Цюрих - Прага - Цюрих - Берлин (1905-1914)
Работы 1905 года принесли Эйнштейну, хотя и не сразу, всемирную славу. 30 апреля 1905 он направил в университет Цюриха текст своей докторской диссертации на тему «Новое определение размеров молекул». Рецензентами были профессора Кляйнер и Буркхард. 15 января 1906 года он получил степень доктора наук по физике. Он переписывается и встречается с самыми знаменитыми физиками мира, а Планк в Берлине включает теорию относительности в свой учебный курс. В письмах его называют «г-н профессор», однако ещё четыре года (до октября 1909 года) Эйнштейн продолжает службу в Бюро патентов; в 1906 году его повысили в должности (он стал экспертом II класса) и прибавили оклад. В октябре 1908 года Эйнштейна пригласили читать факультатив в Бернский университет, однако без всякой оплаты. В 1909 году он побывал на съезде натуралистов в Зальцбурге, где собралась элита немецкой физики, и впервые встретился с Планком; за 3 года переписки они быстро стали близкими друзьями и сохранили эту дружбу до конца жизни.
После съезда Эйнштейн наконец получил оплачиваемую должность экстраординарного профессора в Цюрихском университете (декабрь 1909 года), где преподавал геометрию его старый друг Марсель Гроссман. Оплата была небольшой, особенно для семьи с двумя детьми, и в 1911 году Эйнштейн без колебаний принял приглашение возглавить кафедру физики в пражском Немецком университете. В этот период Эйнштейн продолжает публикацию серии статей по термодинамике, теории относительности и квантовой теории. В Праге он активизирует исследования по теории тяготения, поставив целью создать релятивистскую теорию гравитации и осуществить давнюю мечту физиков - исключить из этой области ньютоновское дальнодействие.
В 1911 году Эйнштейн участвовал в Первом Сольвеевском конгрессе (Брюссель), посвящённом квантовой физике. Там произошла его единственная встреча с Пуанкаре, который продолжал отвергать теорию относительности, хотя лично к Эйнштейну относился с большим уважением.
Спустя год Эйнштейн вернулся в Цюрих, где стал профессором родного Политехникума и читал там лекции по физике. В 1913 году он посетил Конгресс естествоиспытателей в Вене, навестил там 75-летнего Эрнста Маха; когда-то критика Махом ньютоновской механики произвела на Эйнштейна огромное впечатление и идейно подготовила к новациям теории относительности.
В конце 1913 года, по рекомендации Планка и Нернста, Эйнштейн получил приглашение возглавить создаваемый в Берлине физический исследовательский институт; он зачислен также профессором Берлинского университета. Помимо близости к другу Планку эта должность имела то преимущество, что не обязывала отвлекаться на преподавание. Он принял приглашение, и в предвоенный 1914 год убеждённый пацифист Эйнштейн прибыл в Берлин. Милева с детьми осталась в Цюрихе, их семья распалась. В феврале 1919 года они официально развелись.
Гражданство Швейцарии, нейтральной страны, помогало Эйнштейну выдерживать милитаристское давление после начала войны. Он не подписывал никаких «патриотических» воззваний, напротив - в соавторстве с физиологом Георгом Фридрихом Николаи составил антивоенное «Воззвание к европейцам» в противовес шовинистическому манифесту 93-х, а в письме Ромену Роллану писал:
Поблагодарят ли будущие поколения нашу Европу, в которой три столетия самой напряжённой культурной работы привели лишь к тому, что религиозное безумие сменилось безумием националистическим? Даже учёные разных стран ведут себя так, словно у них ампутировали мозги.
Общая теория относительности (1915)
Ещё Декарт объявил, что все процессы во Вселенной объясняются локальным взаимодействием одного вида материи с другим, и с точки зрения науки этот тезис близкодействия был естественным. Однако ньютоновская теория всемирного тяготения резко противоречила тезису близкодействия - в ней сила притяжения передавалась непонятно как через совершенно пустое пространство, причём бесконечно быстро. По существу ньютоновская модель была чисто математической, без какого-либо физического содержания. На протяжении двух веков делались попытки исправить положение и избавиться от мистического дальнодействия, наполнить теорию тяготения реальным физическим содержанием - тем более что после Максвелла гравитация осталась единственным в физике пристанищем дальнодействия. Особенно неудовлетворительной стала ситуация после утверждения специальной теории относительности, так как теория Ньютона была несовместима с преобразованиями Лоренца. Однако до Эйнштейна исправить положение никому не удалось.
Основная идея Эйнштейна была проста: материальным носителем тяготения является само пространство (точнее, пространство-время). Тот факт, что гравитацию можно рассматривать как проявление свойств геометрии четырёхмерного неевклидова пространства, без привлечения дополнительных понятий, есть следствие того, что все тела в поле тяготения получают одинаковое ускорение («принцип эквивалентности» Эйнштейна). Четырёхмерное пространство-время при таком подходе оказывается не «плоской и безразличной сценой» для материальных процессов, у него имеются физические атрибуты, и в первую очередь - метрика и кривизна, которые влияют на эти процессы и сами зависят от них. Если специальная теория относительности - это теория неискривлённого пространства, то общая теория относительности, по замыслу Эйнштейна, должна была рассмотреть более общий случай, пространство-время с переменной метрикой (псевдориманово многообразие). Причиной искривления пространства-времени является присутствие материи, и чем больше её энергия, тем искривление сильнее. Ньютоновская же теория тяготения представляет собой приближение новой теории, которое получается, если учитывать только «искривление времени», то есть изменение временно́й компоненты метрики (пространство в этом приближении евклидово). Распространение возмущений гравитации, то есть изменений метрики при движении тяготеющих масс, происходит с конечной скоростью. Дальнодействие с этого момента исчезает из физики.
Математическое оформление этих идей было достаточно трудоёмким и заняло несколько лет (1907-1915). Эйнштейну пришлось овладеть тензорным анализом и создать его четырёхмерное псевдориманово обобщение; в этом ему помогли консультации и совместная работа сначала с Марселем Гроссманом, ставшим соавтором первых статей Эйнштейна по тензорной теории гравитации, а затем и с «королём математиков» тех лет, Давидом Гильбертом. В 1915 году уравнения поля общей теории относительности Эйнштейна (ОТО), обобщающие ньютоновские, были опубликованы почти одновременно в статьях Эйнштейна и Гильберта.
Новая теория тяготения предсказала два ранее неизвестных физических эффекта, вполне подтверждённые наблюдениями, а также точно и полностью объяснила вековое смещение перигелия Меркурия, долгое время приводившее в недоумение астрономов. После этого теория относительности стала практически общепризнанным фундаментом современной физики. Кроме астрофизики, ОТО нашла практическое применение, как уже упоминалось выше, в системах глобального позиционирования (Global Positioning Systems, GPS), где расчёты координат производятся с очень существенными релятивистскими поправками.
Берлин (1915-1921)
В 1915 году в разговоре с нидерландским физиком Вандером де Хаазом Эйнштейн предложил схему и расчёт опыта, который после успешной реализации получил название «эффект Эйнштейна - де Хааза». Результат опыта воодушевил Нильса Бора, двумя годами ранее создавшего планетарную модель атома, поскольку подтвердил, что внутри атомов существуют круговые электронные токи, причём электроны на своих орбитах не излучают. Именно эти положения Бор и положил в основу своей модели. Кроме того, обнаружилось, что суммарный магнитный момент получается вдвое больше ожидаемого; причина этого разъяснилась, когда был открыт спин - собственный момент импульса электрона.
По окончании войны Эйнштейн продолжал работу в прежних областях физики, а также занимался новыми областями - релятивистской космологией и «Единой теорией поля», которая, по его замыслу, должна была объединить гравитацию, электромагнетизм и (желательно) теорию микромира. Первая статья по космологии, «Космологические соображения к общей теории относительности», появилась в 1917 году. После этого Эйнштейн пережил загадочное «нашествие болезней» - кроме серьёзных проблем с печенью, обнаружилась язва желудка, затем желтуха и общая слабость. Несколько месяцев он не вставал с постели, но продолжал активно работать. Только в 1920 году болезни отступили.
В июне 1919 года Эйнштейн женился на своей двоюродной сестре со стороны матери Эльзе Лёвенталь (урождённой Эйнштейн) и удочерил двух её детей. В конце года к ним переехала его тяжелобольная мать Паулина; она скончалась в феврале 1920 года. Судя по письмам, Эйнштейн тяжело переживал её смерть.
Осенью 1919 года английская экспедиция Артура Эддингтона в момент затмения зафиксировала предсказанное Эйнштейном отклонение света в поле тяготения Солнца. При этом измеренное значение соответствовало не ньютоновскому, а эйнштейновскому закону тяготения. Сенсационную новость перепечатали газеты всей Европы, хотя суть новой теории чаще всего излагалась в беззастенчиво искажённом виде. Слава Эйнштейна достигла небывалых высот.
В мае 1920 года Эйнштейн, вместе с другими членами Берлинской академии наук, был приведён к присяге как государственный служащий и по закону стал считаться гражданином Германии. Однако швейцарское гражданство он сохранил до конца жизни. В 1920-е годы, получая отовсюду приглашения, он много путешествовал по Европе (по швейцарскому паспорту), читал лекции для учёных, студентов и для любознательной публики. Посетил и США, где в честь именитого гостя была принята специальная приветственная резолюция Конгресса (1921). В конце 1922 года посетил Индию, где имел продолжительное общение с Тагором, и Китай. Зиму Эйнштейн встретил в Японии, где его застала новость о присуждении ему Нобелевской премии.
Нобелевская премия (1922)
Эйнштейна неоднократно номинировали на Нобелевскую премию по физике. Первая такая номинация (за теорию относительности) состоялась, по инициативе Вильгельма Оствальда, уже в 1910 году, однако Нобелевский комитет счёл экспериментальные доказательства теории относительности недостаточными. Далее выдвижение кандидатуры Эйнштейна повторялась ежегодно, кроме 1911 и 1915 годов. Среди рекомендателей в разные годы были такие крупнейшие физики, как Лоренц, Планк, Бор, Вин, Хвольсон, де Хааз, Лауэ, Зееман, Камерлинг-Оннес, Адамар, Эддингтон, Зоммерфельд и Аррениус.
Однако члены Нобелевского комитета долгое время не решались присудить премию автору столь революционных теорий. В конце концов был найден дипломатичный выход: премия за 1921 год была присуждена Эйнштейну (в ноябре 1922 года) за теорию фотоэффекта, то есть за наиболее бесспорную и хорошо проверенную в эксперименте работу; впрочем, текст решения содержал нейтральное добавление: «… и за другие работы в области теоретической физики».
Как я уже сообщил Вам телеграммой, Королевская академия наук на своём вчерашнем заседании приняла решение присудить Вам премию по физике за прошедший год, отмечая тем самым Ваши работы по теоретической физике, в частности открытие закона фотоэлектрического эффекта, не учитывая при этом Ваши работы по теории относительности и теории гравитации, которые будут оценены после их подтверждения в будущем.
Поскольку Эйнштейн был в отъезде, премию от его имени принял 10 декабря 1922 года Рудольф Надольный, посол Германии в Швеции. Предварительно он запросил подтверждения, является ли Эйнштейн гражданином Германии или Швейцарии; Прусская академия наук официально заверила, что Эйнштейн - германский подданный, хотя его швейцарское гражданство также признаётся действительным. Знаки отличия, сопровождающие премию, Эйнштейн по возвращении в Берлин получил лично у шведского посла.
Естественно, традиционную Нобелевскую речь (в июле 1923 года) Эйнштейн посвятил теории относительности.
Берлин (1922-1933)
В 1923 году, завершая своё путешествие, Эйнштейн выступил в Иерусалиме, где намечалось вскоре (1925 год) открыть Еврейский университет.
В 1924 году молодой индийский физик Шатьендранат Бозе в кратком письме обратился к Эйнштейну с просьбой помочь в публикации статьи, в которой выдвигал предположение, положенное в основу современной квантовой статистики. Бозе предложил рассматривать свет в качестве газа из фотонов. Эйнштейн пришёл к выводу, что эту же статистику можно использовать для атомов и молекул в целом. В 1925 году Эйнштейн опубликовал статью Бозе в немецком переводе, а затем собственную статью, в которой излагал обобщённую модель Бозе, применимую к системам тождественных частиц с целым спином, называемых бозонами. На основании данной квантовой статистики, известной ныне как статистика Бозе - Эйнштейна, оба физика ещё в середине 1920-х годов теоретически обосновали существование пятого агрегатного состояния вещества - конденсата Бозе - Эйнштейна.
Суть «конденсата» Бозе - Эйнштейна состоит в переходе большого числа частиц идеального бозе-газа в состояние с нулевым импульсом при температурах, приближающихся к абсолютному нулю, когда длина волны де Бройля теплового движения частиц и среднее расстояние между этими частицами сводятся к одному порядку. Начиная с 1995 года, когда первый подобный конденсат был получен в университете Колорадо, учёные практически доказали возможность существования конденсатов Бозе - Эйнштейна из водорода, лития, натрия, рубидия и гелия.
Как личность огромного и всеобщего авторитета, Эйнштейна постоянно привлекали в эти годы к разного рода политическим акциям, где он выступал за социальную справедливость, за интернационализм и сотрудничество между странами (см. ниже). В 1923 году Эйнштейн участвовал в организации общества культурных связей «Друзья новой России». Неоднократно призывал к разоружению и объединению Европы, к отмене обязательной воинской службы.
В 1928 году Эйнштейн проводил в последний путь Лоренца, с которым очень подружился в его последние годы. Именно Лоренц выдвинул кандидатуру Эйнштейна на Нобелевскую премию в 1920 году и поддержал её в следующем году.
В 1929 году мир шумно отметил 50-летие Эйнштейна. Юбиляр не принял участия в торжествах и скрылся на своей вилле близ Потсдама, где с увлечением выращивал розы. Здесь он принимал друзей - деятелей науки, Тагора, Эммануила Ласкера, Чарли Чаплина и других.
В 1931 году Эйнштейн снова побывал в США. В Пасадене его очень тепло встретил Майкельсон, которому оставалось жить четыре месяца. Вернувшись летом в Берлин, Эйнштейн в выступлении перед Физическим обществом почтил память замечательного экспериментатора, заложившего первый камень фундамента теории относительности.
Помимо теоретических исследований, Эйнштейну принадлежат и несколько изобретений, в том числе:
измеритель очень малых напряжений (совместно с Конрадом Габихтом);
устройство, автоматически определяющее время экспозиции при фотосъёмке;
оригинальный слуховой аппарат;
бесшумный холодильник (совместно с Силардом);
гирокомпас.
Примерно до 1926 года Эйнштейн работал в очень многих областях физики, от космологических моделей до исследования причин речных извилин. Далее он, за редким исключением, сосредотачивает усилия на квантовых проблемах и Единой теории поля.
Утверждение эйнштейновских идей (квантовой теории и особенно теории относительности) в СССР было непростым. Часть учёных, особенно научная молодёжь, восприняли новые идеи с интересом и пониманием, уже в 1920-е годы появились первые отечественные работы и учебные пособия на эти темы. Однако были физики и философы, которые решительно воспротивились концепциям «новой физики»; среди них особенно активен был А. К. Тимирязев (сын известного биолога К. А. Тимирязева), критиковавший Эйнштейна ещё до революции. После его статей в журналах «Красная новь» (1921, № 2) и «Под знаменем марксизма» (1922, № 4) последовало критическое замечание Ленина:
Если Тимирязев в первом номере журнала должен был оговорить, что за теорию Эйнштейна, который сам, по словам Тимирязева, никакого активного похода против основ материализма не ведёт, ухватилась уже громадная масса представителей буржуазной интеллигенции всех стран, то это относится не к одному Эйнштейну, а к целому ряду, если не к большинству великих преобразователей естествознания, начиная с конца XIX века.
В том же 1922 году Эйнштейн был избран иностранным членом-корреспондентом РАН. Тем не менее за 1925-1926 годы Тимирязев опубликовал не менее 10 анти-релятивистских статей.
Не принял теорию относительности и К. Э. Циолковский, который отверг релятивистскую космологию и ограничение на скорость движения, подрывавшее планы Циолковского по заселению космоса: «Второй вывод его: скорость не может превышать скорости света… это те же шесть дней, якобы употреблённые на создание мира.» Тем не менее к концу жизни, видимо, Циолковский смягчил свою позицию, потому что на рубеже 1920-1930-х годов он в ряде трудов и интервью упоминает релятивистскую формулу Эйнштейна E=mc^2 без критических возражений. Однако с невозможностью двигаться быстрее света Циолковский так никогда и не смирился.
Хотя в 1930-е годы критика теории относительности среди советских физиков прекратилась, идеологическая борьба ряда философов с теорией относительности как «буржуазным мракобесием» продолжалась и особенно усилилась после смещения Николая Бухарина, влияние которого ранее смягчало идеологический нажим на науку. Следующая фаза кампании началась в 1950 году; вероятно, она была связана с аналогичными по духу тогдашними кампаниями против генетики (лысенковщина) и кибернетики. Незадолго до того (1948) издательство «Гостехиздат» выпустило перевод книги «Эволюция физики» Эйнштейна и Инфельда, снабжённый обширным предисловием под названием: «Об идеологических пороках в книге А. Эйнштейна и Л. Инфельда „Эволюция физики“». Спустя 2 года в журнале «Советская книга» была помещена разгромная критика как самой книги (за «идеалистический уклон»), так и издательства, её выпустившего (за идеологическую ошибку).
Эта статья открыла целую лавину публикаций, которые формально были направлены против философии Эйнштейна, однако заодно обвиняли в идеологических ошибках ряд крупных советских физиков - Я. И. Френкеля, С. М. Рытова, Л. И. Мандельштама и других. Вскоре в журнале «Вопросы философии» появилась статья доцента кафедры философии Ростовского государственного университета М. М. Карпова «О философских взглядах Эйнштейна» (1951), где учёный обвинялся в субъективном идеализме, неверии в бесконечность Вселенной и других уступках религии. В 1952 году была опубликована статья видного советского философа А. А. Максимова, которая клеймила уже не только философию, но и лично Эйнштейна, «которому буржуазная пресса создала рекламу за его многочисленные нападки на материализм, за пропаганду воззрений, подрывающих научное мировоззрение, выхолащивающих идейно науку». Другой видный философ, И. В. Кузнецов, в ходе кампании 1952 года заявил: «Интересы физической науки настоятельно требуют глубокой критики и решительного разоблачения всей системы теоретических взглядов Эйнштейна». Однако критическая важность «атомного проекта» в те годы, авторитет и решительная позиция академического руководства предотвратили разгром советской физики, аналогичный тому, который устроили генетикам. После смерти Сталина анти-эйнштейновская кампания была быстро свёрнута, хотя немалое количество «ниспровергателей Эйнштейна» встречается и в наши дни.
Другие мифы
В 1962 году была впервые опубликована логическая головоломка, известная как «Загадка Эйнштейна». Такое название ей дали, вероятно, в рекламных целях, потому что нет никаких свидетельств того, что Эйнштейн имеет какое-либо отношение к этой загадке. Ни в одной биографии Эйнштейна она также не упоминается.
В известной биографии Эйнштейна утверждается, что в 1915 году Эйнштейн якобы участвовал в проектировании новой модели военного самолета. Это занятие трудно согласовать с его пацифистскими убеждениями. Исследование показало, однако, что Эйнштейн просто обсуждал с мелкой авиафирмой одну идею в области аэродинамики - крыло типа «кошачья спина» (горб на верхней части профиля). Идея оказалась неудачной и, как позже выразился Эйнштейн, легкомысленной; впрочем, развитой теории полёта тогда ещё не существовало.
Эйнштейна часто упоминают в числе вегетарианцев. Хотя он в течение многих лет поддерживал это движение, строгой вегетарианской диете он начал следовать только в 1954 году, примерно за год до своей смерти.
Существует ничем не подтверждённая легенда, что перед смертью Эйнштейн сжёг свои последние научные работы, содержащие открытие, потенциально опасное для человечества. Часто эту тему связывают с «Филадельфийским экспериментом». Легенда нередко упоминается в различных СМИ, на её основе снят фильм «Последнее уравнение» (англ. The Last Equation).
Семья
Генеалогическое древо семьи Эйнштейн
Герман Эйнштейн
Паулина Эйнштейн (Кох)
Майя Эйнштейн
Милева Марич
Эльза Эйнштейн
Ганс Альберт Эйнштейн
Эдуард Эйнштейн
Лизерл Эйнштейн
Бернард Сизер Эйнштейн
Карл Эйнштейн
Научная деятельность
Список научных публикаций Альберта Эйнштейна
История теории относительности
История квантовой механики
Общая теория относительности
Парадокс Эйнштейна - Подольского - Розена
Принцип эквивалентности
Соглашение Эйнштейна
Соотношение Эйнштейна (молекулярно-кинетическая теория)
Специальная теория относительности
Статистика Бозе - Эйнштейна
Теория теплоёмкости Эйнштейна
Уравнения Эйнштейна
Эквивалентность массы и энергии
Альберт Эйнштейн родился в 1879 году в городе Ульме, расположенном в Германии. Его отец торговал электрооборудованием, мать вела домашнее хозяйство. Позднее семейство перебралось в Мюнхен, где юный Альберт поступил в католическую школу. Образование Эйнштейн продолжил в Высшем техническом училище Цюриха, по окончании которого ему прочили карьеру школьного учителя математики и физики.
Длительное время будущий знаменитый физик не мог найти место преподавателя, поэтому стал техническим ассистентом в патентном ведомстве Швейцарии. Имея дело с патентами, ученый мог проследить связь между достижениями современной ему науки и техническими новшествами, что очень расширило его научный кругозор. В свободное от службы время Эйнштейн занимался вопросами, имеющими непосредственное отношение к физике.
В 1905 году ему удалось опубликовать несколько важных работ, которые были посвящены броуновскому движению, квантовой теории и теории относительности. Великий физик первым ввел в науку формулу, отражавшую соотношение между массой и энергией. Это отношение легло в основу принципа сохранения энергии, установившегося в релятивизме. На формуле Эйнштейна базируется вся современная ядерная энергетика.
Эйнштейн и его теория относительности
Основы знаменитой теории относительности Эйнштейн сформулировал к 1917 году. Его концепция обосновывала принцип относительности и переносила его на системы, которые способны двигаться с ускорением по криволинейным траекториям. Общая теория относительности стала выражением связи между пространственно-временным континуумом и распределением массы. Свою концепцию Эйнштейн построил на теории тяготения, предложенной еще Ньютоном.
Теория относительности была для своего времени поистине революционной концепцией. Ее признанию помогли наблюдавшиеся учеными факты, подтверждавшие выкладки Эйнштейна. Слава мирового масштаба пришла к ученому после состоявшегося в 1919 году солнечного затмения, наблюдения за которым показали справедливость выводов этого гениального физика-теоретика.
За труды в области теоретической физики Альберт Эйнштейн в 1922 году был удостоен Нобелевской премии. Позднее он серьезно занимался вопросами квантовой физики, ее статистической составляющей. В последние годы жизни физик работал над созданием единой теории поля, в которой намеревался соединить положения теории электромагнитных и гравитационных взаимодействий. Но завершить эту работу Эйнштейн так и не успел.
