Теория относительности Эйнштейна за 1 час - Наталья Сердцева

Читать и считать он научился рано и с увлечением занялся изучением научно-популярной литературы. В 10 лет он прочитал «Космос» Александра фон Гумбольта, «Силу и материю» Людвига Бюхнера, многотомную энциклопедию естествознания Аарона Бернштейна. Для него эти книги были также интересны и увлекательны, как для его сверстников приключенческие романы Вальтера Скотта или фантастические произведения Жюля Верна.

Отец Альберта, занимавшийся продажей газового и электрического оборудования, был технически подкованным человеком. От него мальчик узнал много интересного о работе различных приборов, о законах физики, об аксиомах геометрии и химических соединениях. Эти материи вызывали у будущего ученого неподдельный интерес. В пятилетнем возрасте на него произвел неизгладимое впечатление самый обыкновенный компас. Он очень хотел понять, откуда стрелка «знает», где находится север, почему указывает на него из любого положения. Задумавшись над подобным вопросом, Альберт мог часами и даже днями сидеть где-нибудь в уголке и ни с кем не разговаривать.

Учеба в гимназии давалась мальчику непросто, ему всегда было трудно сосредоточиться на том, что неинтересно. А большинство школьных предметов казались ему невыносимо скучными. История, литература и особенно языки были для него непонятной и ненужной китайской грамотой. Эйнштейн и во взрослом возрасте испытывал проблемы с изучением языков, даже международный английский давался ему с огромным трудом. «Школа не годилась для меня, и я не годился для школы. Она была мне скучна. Преподаватели вели себя как фельдфебели. Я хотел знать то, что мне интересно, а они хотели, чтобы я подготовился к экзамену. Больше всего я ненавидел конкурсную систему и особенно спорт…» – вспоминал Эйнштейн.

Ему нравилась математика, но, опять же, не та ее часть, которая преподавалась в школе. Заинтересовавшись расположением фигур на плоскости, он самостоятельно изучил учебник евклидовой геометрии, в то время как его одноклассники решали арифметические примеры. Иногда он беседовал с ними о математике, пытался объяснять темы, которые они изучали, по-своему. В этом проявлялась самостоятельность мышления будущего гения, которая позже позволит ему совершить переворот в физике.

Одноклассников его объяснения в восторг не приводили. Они считали Эйнштейна странным и часто дразнили.

Еще одним нелюбимым занятием юного Эйнштейна была музыка. Правда, впоследствии его мнение об этом предмете переменилось на прямо противоположное. Родители решили, что мальчика нужно учить игре на скрипке и пригласили учительницу, когда ему было пять лет. Он люто невзлюбил и преподавательницу, и инструмент, и гаммы, которые приходилось разучивать. Но постепенно, год за годом занимаясь музыкой, он осознал, насколько благоприятно ее воздействие. Он втянулся, делал успехи и мог бы даже стать профессиональным музыкантом, если бы не увлечение наукой.

Механизмы были страстью Эйнштейна на протяжении всей жизни. Ничто так не успокаивало мыслителя, как наблюдение за работой сложного, хорошо отлаженного прибора. Уже став известным ученым, он продолжал заниматься конструированием и изобретательством в качестве хобби. Мало кто знает, что Альберт Эйнштейн не только создал теорию относительности, но и усовершенствовал некоторые бытовые приборы. Например, он создал и запатентовал холодильник новой модели и измеритель напряжения, который работал весьма эффективно.

В 1894 году Эйнштейны переехали из немецкого Мюнхена в итальянский Милан. Дела на фабрике шли все хуже, и глава семейства решил попробовать новое дело на новом месте. Альберта оставили у родственников оканчивать гимназию, до выпуска оставалось полтора года. Это было непростое время для подростка. Он всегда чувствовал себя в гимназии неуютно, а без поддержки близких стало совсем тяжело. Ему уже исполнилось 16 лет, а в 17, по германским законам, он должен был пойти в армию. Все связанное с войной и военными он искренне ненавидел. «К наихудшему проявлению стадной жизни, милитаристской системе, я питаю отвращение. Для меня достаточно одной способности этих людей получать удовольствие от маршировки по четыре в виде воинственной банды, чтобы презирать их», – писал Эйнштейн.

Через год после отъезда родителей Альберт присоединился к ним в Милане. Он хотел избежать армии и думал отказаться ради этого от немецкого гражданства. Поступить в вуз без гимназического аттестата он не мог, и для завершения школьного образования его отправили в кантональную школу в швейцарском городке Аарау. Здесь Эйнштейн занялся изучением электромагнитной теории Максвелла и впервые задался вопросами, которые позже привели к созданию теории относительности.

Жажда знаний: голодный студент, увлеченный математикой и физикой

Альберт Эйнштейн стремился к поступлению в Цюрихский Политехникум, потому что, во-первых, он был в Швейцарии, но при этом находился в ее немецкоязычной части, а во-вторых, там преподавали известные физики: Герман Минковский, Адольф Гурвиц, Генрих Вебер. Нужно заметить, что Эйнштейна допустили до экзаменов даже без аттестата, но он завалил французский язык и ботанику При этом его результаты по физике и математике были настолько выдающимися, что руководство университета предложило ему посещать лекции вольнослушателем. Родители Альберта на это не согласились, они хотели, чтобы сын приобрел не только знания, но и диплом о высшем образовании. Поэтому он и был отправлен в одну из швейцарских школ для получения аттестата.

В это время его умом завладела электромагнитная теория Максвелла. Еще до поступления в выпускной класс школы, летом, он написал свою первую научную статью, которая называлась «К рассмотрению состояния эфира в магнитном поле». Конечно, Эйнштейн, тогда еще школьник, даже не пытался опубликовать ее в каком-нибудь научном журнале, он просто отослал ее своему дяде. Эта статья не сохранилась. Вполне возможно, что она содержала какие-то интересные для научного мира идеи. Ведь уже в те годы в уме будущего светила науки возникали оригинальные мысли.

Школа в Аарау с первого взгляда поразила Альберта, она очень отличалась от школы в Мюнхене. Здесь царила демократическая атмосфера, преподаватели общались с учениками на равных, не было муштры и наказаний. Система преподавания была подобна университетской: лекции, семинары, занятия в лаборатории, оборудованной по последнему слову науки. Эйнштейн был в восторге. Позже он назовет период обучения в швейцарской школе самым счастливым в своей жизни. Здесь впервые заметили его таланты, на него больше не смотрели как на отщепенца со странностями; у него появились достойные наставники, интересующиеся передовыми тенденциями науки. В школьной лаборатории Эйнштейн сконструировал прибор для измерения эфира. Он, естественно, не работал. Но над увлеченным подростком никто не смеялся, к его идеям относились серьезно и с интересом.

С аттестатом из Аарау Альберт отправился в Политехникум, его взяли без экзаменов, помня его прошлогодние успехи. Здесь все было не так гладко. Преподаватели были разные: кто-то требовал дисциплины, кому-то не нравились нестандартное мышление Эйнштейна и его каверзные вопросы на лекциях. После того как он, вновь пытаясь соорудить прибор по уловлению эфира, устроил взрыв в лаборатории, один из профессоров учинил ему разнос. Он предрекал, что Эйнштейн не добьется успеха в физике и советовал ему перейти на другой факультет – юриспруденции или филологии.

Уже на первом курсе Альберт начал прогуливать лекции, предпочитая им самостоятельное изучение интересующих его предметов. Вместо того чтобы слушать скучных профессоров, которые преподавали устаревшие теории, он читал научные журналы, знакомился со свежими теориями, которые давали обширную пищу для размышлений.

Тем временем предприятие отца Эйнштейна в Милане потерпело крах, семья бедствовала, родители практически не присылали сыну денег, хотя иногда передавали продукты. Он был настоящим голодным студентом: питался через раз, иногда обходился одним бутербродом за весь день. При этом много курил, часто тратя последние деньги на табак. Бедность его не слишком напрягала, беспокоило только то, что из-за отсутствия денег он не мог жениться. В то время у него был бурный роман с будущей женой Милевой Марич, которая тоже училась в Политехникуме и была единственной девушкой на его факультете.

Именно ей он написал ставшее впоследствии знаменитым письмо о будущем электромагнитной теории: «Я все более и более убеждаюсь в том, что электродинамика движущихся тел в том виде, в каком она существует сегодня, не соответствует действительности и что в будущем будет возможно представить ее в более простом виде. Введение понятия "эфир" в электрические теории привело к понятию среды, о движении которой мы можем говорить только без приписывания этому понятию какого-либо физического смысла…» Ученые всего мира бились над исследованиями свойств эфира, а он, студент с посредственными оценками, уже был уверен, что никакого эфира не существует. И оказался прав!