Альберт Эйнштейн

Альберт Эйнштейн (14 марта 1879, Ульм — 18 апреля 1955, Принстон) — немецкий физик-теоретик, широко считающийся одной из самых влиятельных фигур в истории науки и одним из величайших физиков всех времён. Он создал теорию относительности, совершившую переворот в представлениях человечества о пространстве, времени, гравитации и Вселенной, и внёс основополагающий вклад в становление квантовой теории. Лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года за объяснение фотоэлектрического эффекта, сыгравшего ключевую роль в обосновании квантовой природы света. Помимо научных достижений, Эйнштейн приобрёл статус интеллектуала мирового масштаба, известного приверженностью пацифизму, гражданским правам и сионизму, а также ролью в привлечении внимания Соединённых Штатов к перспективам создания ядерного оружия в годы Второй мировой войны.

Ранние годы и образование

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в городе Ульме, в королевстве Вюртемберг (Германская империя), в семье инженера и коммерсанта Германа Эйнштейна и Паулины Кох. На следующий год семья переехала в Мюнхен, где отец и дядя будущего учёного основали компанию по производству электрооборудования. По распространённым свидетельствам, уже в детстве Эйнштейн проявлял особый интерес к природным явлениям; согласно известному рассказу, компас, подаренный ему в пять лет, пробудил его любопытство к невидимым силам.

Систематическое образование Эйнштейн начал в Мюнхене, однако тяготился жёстким, авторитарным стилем немецкой школы. В 1894 году, после разорения отцовского предприятия и переезда семьи в Италию, он оставил мюнхенскую гимназию Луитпольда, не завершив курса, и присоединился к родителям в Павии. В 1895 году, в возрасте шестнадцати лет, он попытался поступить сразу в Швейцарскую высшую техническую школу (Политехникум, позднее ETH) в Цюрихе, но не выдержал общих вступительных экзаменов, хотя показал блестящие результаты по математике и физике. По совету директора Политехникума он завершил среднее образование в швейцарском Арау и в 1896 году поступил в Политехникум, где обучался по специальности преподавателя математики и физики.

Окончив в 1900 году учебное заведение с дипломом, Эйнштейн не смог получить академическую должность. В 1902 году при содействии отца своего друга он занял пост технического эксперта в Швейцарском патентном бюро в Берне. Позднее он называл это место «тем светским монастырём, где я взрастил свои прекраснейшие идеи»: служба давала материальную стабильность и, что важнее, оставляла достаточно времени для занятий теоретической физикой. В 1905 году он получил докторскую степень в Цюрихском университете.

«Чудесный год» 1905-го

Год 1905-й, часто называемый «годом чудес» (лат. annus mirabilis), принёс публикацию в журнале «Анналы физики» четырёх статей, каждая из которых коренным образом изменила ход развития физики:

• Статья «Об одной эвристической точке зрения на возникновение и превращение света» выдвинула положение о том, что свет состоит из дискретных квантов энергии (позднее названных фотонами), дав теоретическое объяснение фотоэлектрическому эффекту и поставив под сомнение господствующую волновую теорию света. Эта работа легла в основу квантовой теории и стала главным основанием для присуждения Эйнштейну Нобелевской премии.
• Работа «О движении малых частиц, взвешенных в покоящейся жидкости» дала теоретическое описание броуновского движения, показав, что хаотическое перемещение микроскопических частиц в жидкости объясняется статистическим действием молекул. Последующее экспериментальное подтверждение этих выводов Жаном Перреном способствовало окончательному признанию физической реальности атомов.
• Статья «К электродинамике движущихся тел» изложила специальную теорию относительности, согласно которой законы физики одинаковы для всех наблюдателей, движущихся равномерно и прямолинейно, а скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника. Теория устранила необходимость в светоносном эфире и показала, что измерения пространства и времени зависят от системы отсчёта наблюдателя.
• Работа «Зависит ли инерция тела от содержания в нём энергии?» вывела ставшее самым знаменитым уравнением в истории науки соотношение E = mc², установившее эквивалентность массы и энергии.

Академическая карьера и общая теория относительности

После признания ранних работ Эйнштейн получил академические должности: в 1908 году стал приват-доцентом Бернского университета, в 1909 году — профессором Цюрихского университета, затем занимал кафедры в немецком университете Карла-Фердинанда в Праге (1911) и в Цюрихском Политехникуме (1912). В 1914 году он был назначен директором Физического института кайзера Вильгельма и профессором Берлинского университета; эти посты он занимал до 1933 года.

Приблизительно с 1907 по 1915 год Эйнштейн работал над распространением теории относительности на неравномерное, ускоренное движение. Труд завершился созданием общей теории относительности, законченной в ноябре 1915 года: гравитация была переосмыслена не как сила, а как искривление пространства-времени, вызванное присутствием массы и энергии. Теория объяснила необъяснённую ранее аномалию орбиты Меркурия и предсказала такие явления, как отклонение света массивными телами, гравитационное замедление времени и гравитационные волны.

Мировое признание пришло к общей теории относительности в 1919 году, когда британский астроном Артур Эддингтон возглавил экспедиции по наблюдению солнечного затмения и сообщил, что свет звёзд, проходящий вблизи Солнца, отклоняется примерно на величину, предсказанную Эйнштейном. Газеты всего мира возвестили о подтверждении теории, и Эйнштейн в одночасье стал знаменитостью — первым учёным, достигшим статуса глобальной публичной фигуры благодаря чисто теоретической работе.

Вклад в квантовую теорию

Хотя Эйнштейна в первую очередь связывают с теорией относительности, он был центральной фигурой раннего этапа развития квантовой механики. Выдвинутая в 1905 году гипотеза световых квантов распространила идею Макса Планка о квантовании энергии на само электромагнитное излучение. В 1916–1917 годах он разработал теорию вынужденного излучения — физический принцип, лежащий в основе лазера, — а его исследования спонтанного и вынужденного излучения внесли вклад в квантовую теорию света. В 1924 году, опираясь на работы индийского физика Шатьендраната Бозе, он предсказал конденсат Бозе — Эйнштейна — новое состояние вещества при сверхнизких температурах, экспериментально полученное лишь в 1995 году.

Вместе с тем Эйнштейна глубоко беспокоили следствия зрелой квантовой теории 1920-х годов, в частности её вероятностная интерпретация и явление квантовой запутанности. Его знаменитое замечание о том, что Бог «не играет в кости» со Вселенной