Самая большая ошибка Эйнштейна - Дэвид Боданис

Глава 1

Викторианское детство

В 1879-м, в год рождения Эйнштейна, в европейской науке доминировали две великие идеи, и обе они сыграли немалую роль при создании величайшей из его работ, обеспечив ей должный контекст и фон. Первая идея – признание того, что силы, движущие великими промышленными цивилизациями (сжигание угля в топках громадных паровозов; взрывы пороховых зарядов в пушках боевых кораблей, удерживающих в подчинении колонизированные народы; даже слабенькие электрические импульсы в подводных кабелях, разносящих телеграфические послания по всему миру) представляют собой различные проявления фундаментальной сущности под названием Энергия. И это стало одной из основополагающих научных идей Викторианской эпохи.

Ученые конца XIX века знали, что энергия ведет себя согласно неким неизменным принципам. Шахтеры добывали уголь, вырубая его из земли. Инженеры научились под давлением закачивать газы, которые получали при спекании этого угля, в особые трубки, применяемые в уличных фонарях тогдашнего Лондона. Но при несчастном случае энергия взрыва светильного газа (энергия разлетающихся осколков стекла, плюс акустическая энергия воздушной волны, плюс энергия всех металлических кусков фонаря, залетевших на близлежащие крыши) будет в точности равняться энергии, присущей самому газу. А если потом один из этих кусков свалится вниз, на мостовую, то звук и энергия его падения плюс возникшие при этом порывы ветра будут в точности равняться энергии, которая подняла этот кусок в воздух.

Смириться с мыслью, что энергию нельзя создать или уничтожить, а можно только преобразовать, нетрудно. Но из этого постулата следуют самые неожиданные выводы. К примеру, один из выездных лакеев королевы Виктории открывает дверцу ее кареты, когда монарх прибывает в Букингемский дворец. Энергия, содержащаяся в плече слуги, начинает покидать это плечо… и при этом точно такое же количество энергии проявляется в движении изукрашенной дверцы экипажа и даже в вызванном трением (и весьма незначительном) повышении температуры петли этой дверцы. Когда же правительница сходит на землю, кинетическая энергия, которую заключало в себе августейшее тело, передается земле под ее ногами, в результате чего ее величество в конце концов встает возле кареты неподвижно, а вот наша планета успевает чуть-чуть дрогнуть на своей околосолнечной орбите.

Все виды энергии связаны между собой, и все виды энергии очень тонко сбалансированы. Сию простую истину назвали законом сохранения энергии. К середине XIX века этот закон получил весьма широкое признание. Когда Чарльз Дарвин продемонстрировал, что традиционный Бог вовсе не обязателен для создания живых видов на нашей планете, доверие к религии серьезно пошатнулось, и тогда представление о неизменности совокупной энергии стало своего рода утешительной альтернативой. Столь волшебная сбалансированность энергии казалась свидетельством того, что некая Божественная десница все же некогда коснулась нашего мира – и, более того, по-прежнему действует среди нас.

К тому времени когда сохранение энергии удалось осознать и понять, ученые Европы успели обзавестись еще одной великой идеей, доминировавшей в физике XIX века, – идеей о том, что материя тоже никогда не исчезает полностью. Например, во время Великого лондонского пожара 1666 года крупнейший в то время город Европы подвергся натиску огненной стихии: вначале вспыхнули смола и дерево в одной пекарне, затем языки пламени с ревом стали перескакивать с одной крыши на другую, выбрасывая гигантские клубы едкого дыма и обращая жилища, лавки, конторы, конюшни и даже чумных крыс в горячий пепел.

В XVII веке это воспринимали просто как всепоглощающий хаос. Но к 1800 году (за век до Эйнштейна) ученые осознали: если бы кто-нибудь сумел с абсолютной точностью взвесить все, что находилось в Лондоне до начала пожара (все деревянные половицы во всех строениях, все кирпичи, всю мебель, все пивные бочонки и даже всех шныряющих повсюду крыс), а затем, предприняв еще более невероятные усилия, определил бы массу всего дыма, пепла, золы, кирпичной крошки и т. п., порожденных пожаром, оказалось бы, что эти две массы совершенно одинаковы.

Этот принцип назвали законом сохранения вещества, и с конца XVIII столетия он становился все очевиднее. В разное время для его формулировки использовались разные термины, но суть закона от этого не менялась. Сожгите дрова в камине, и у вас получится зола и дым. Но если вы сумеете накинуть огромный непроницаемый мешок поверх каминной трубы и всех щелястых окон, а затем определить массу всего уловленного таким способом дыма и всей золы, а затем еще и учесть, сколько кислорода поглощалось из воздуха в процессе горения, – тогда вы обнаружите, что общая масса всего этого, опять-таки, в точности равна массе сгоревших дров. Материя способна менять форму, превращаясь из дерева в золу, но в нашей Вселенной она никогда не исчезает.

Эти две идеи – о сохранении вещества и о сохранении энергии – сыграют основополагающую роль и в образовании, и во впечатляющих достижениях юного Эйнштейна.

Эйнштейн появился на свет в 1879 году в немецком городе Ульм, примерно в 75 милях от Мюнхена, в семье, которую лишь несколько поколений отделяли от жизни средневекового еврейского местечка. В христианской Германии XIX века евреи воспринимались как странные чужаки, а иногда даже в некотором роде как недочеловеки. Неудивительно, что евреям, которые практически поголовно придерживались самых строгих правил иудаизма, внешний мир представлялся чем-то угрожающим и тревожным, особенно когда само христианство начало слабеть, тем самым расшатывая границы между двумя религиями и позволяя идеям, родившимся в век Просвещения (XVIII век) (о свободе предпринимательства, о настоящей науке, о том, что изучение внешнего мира может принести мудрость и ценные познания), проникать в еврейское сообщество – сначала робко, а затем со все нарастающей скоростью.

К тому времени когда выросло поколение родителей Эйнштейна, эти идеи, похоже, успели принести немецким евреям немало пользы. Отец Альберта Герман и его брат Якоб были электроинженерами-самоучками. Они занимались самыми передовыми технологиями своего времени, конструируя моторы и системы освещения. В 1880 году, когда Эйнштейн был еще младенцем, Герман с Якобом переехали в Мюнхен и открыли там фирму «Якоб Эйнштейн и компания». Они надеялись удовлетворять растущие потребности города в электротехнике. Якоб представлял более прагматичную часть тандема, Герман же был более склонен к мечтательности. С ранних лет он обожал чистую математику, но подростком вынужден был уйти из школы – нужно было работать, чтобы помогать содержать семью.

В доме Эйнштейнов было тепло и уютно, и Альберт всегда знал, что родители его очень любят и о нем заботятся. Года в четыре, когда ему разрешили гулять по мюнхенским улицам одному, кто-то из родителей (чаще это была его мать Паулина) всегда незаметно шел за ним, пристально следя за тем, как юный Альберт переходит улицы, полные конных экипажей, дабы убедиться, что он в безопасности.

Когда Альберт подрос и уже мог кое-что понимать, отец, дядюшка и гости, регулярно посещавшие их дом, постепенно объяснили ему, как работают двигатели и почему светятся электрические лампочки, и каким образом Вселенная делится на две части – Энергетическую и Массовую. Альберт жадно впитывал знания, а также проникался сознанием того, что дух иудаизма, живший в их семье, – наследие, которым следует гордиться, и этому нисколько не мешала уверенность его родителей в том, что почти весь Ветхий Завет и почти все ритуалы, отправляемые в синагоге, – в сущности, просто суеверие. Они полагали, что если оставить все это в прошлом, современный мир примет тебя как достойного гражданина.

Но вскоре Альберт понял, что, как бы ни пытались члены его семьи вписаться в мюнхенское общество, город не проявлял к ним особую гостеприимность. Еще когда мальчику было шесть лет, отцовская фирма заполучила контракт на создание первой системы электрического освещения для городского Октоберфеста. Но в последующие годы получалось так, что контракты на новые осветительные системы и генераторы уходили нееврейским фирмам, даже если их изделия оказывались хуже, чем предлагаемые братьями Эйнштейнами. Поговаривали, что электротехническим бизнесом выгоднее заниматься в процветающей Павии, городе на севере Италии, близ Милана. В 1894 году в надежде заново устроить дело туда перебрались его родители вместе с его сестрой Майей и его дядей, а пятнадцатилетний Альберт остался в Мюнхене – ему нужно было закончить школу.

Для него это было не самое счастливое время. Мягкость, к которой он привык в собственном семействе, очень контрастировала с грубыми и суровыми нравами школ, где ему пришлось учиться: «Учителя… казались мне какими-то фельдфебелями», – вспоминал он десятилетия спустя. От учеников требовалась непрестанная зубрежка, направленная на то, чтобы сделать их вечно запуганными и вечно послушными. Как известно, однажды, обращаясь к пятнадцатилетнему Эйнштейну, которому уже сильно наскучило сидеть на таких занятиях, доктор Дегенхарт, его преподаватель греческого, гневно заорал: «Эйнштейн, из тебя никогда не выйдет ничего путного!» Вечно преданная ему сестра, записавшая эту историю, позже заметила не без иронии: «И в самом деле, Альберт Эйнштейн так и не стал профессором греческой грамматики».