Спектр света зависит от частот светоизлучения. Но почему при определенных частотах не возникает светового луча? Планк отступил перед этим препятствием. Эйнштейн его преодолеет. На его взгляд, здесь не действует сплошной закон — всё или ничего. А значит, не существует «сплошного светового поля». Применяя статистические расчеты, Эйнштейн обнаружил, что световая энергия выделяет не кванты, как думал Планк, а порции квантов. По Эйнштейну, если энергии квантов недостаточно (порция слишком мала), она не позволяет отделить материю — электрон. А без излучения этого электрона не будет видимого света.
Эйнштейн опирался на труды Максвелла о природе энергии электромагнитных явлений, применяя их к свету. Его вероятностный подход, отличавшийся от подхода Планка, породил формулу энтропии[31] излучения в заданном объеме. Из этого он вывел отношение между энергией и частотой:
E = hv,
которую он приписал свойству излучения. И вывод: энергия света распределяется в пространстве дискретно в форме квантов света.
То, что Планк считал математической уловкой, Эйнштейн сделал основой своей теории. Он ввел в физику квантование световой энергии. Фотоэлектрический эффект объясняется «гипотезой о квантах света».
Планк уже выполнил часть этой работы в 1900 году: константа Планка никуда не делась. Повысив температуру, увеличим частоту, получим энергию более высокого спектра, например фиолетового. Но тайна дискретного распространения света оставалась неразгаданной.
По Планку, дискретность спектра световой энергии невозможно объяснить. По Эйнштейну, его прерывистое излучение обусловлено частотой колебания. Свет обладает свойствами волн и корпускулярной составляющей. Немыслимый парадокс: частицы не могут обладать свойствами волн, а волны — свойствами частиц. Частота колебания и частицы несовместимы. Либо волновая природа, либо корпускулярная: наука заставляет выбирать. Эйнштейн не выбирает. Точнее, он выбирает и то и другое. Он опирается на труды Максвелла и Больцмана о распределении энергии колебания электронов в теле и принимает парадоксальное сочетание волновых и корпускулярных свойств.
Поскольку поля фотонов не могут заполнить всё пространство, ученый утверждает концепцию дискретности светового излучения. Эйнштейн объединяет понятие кванта с понятием «вероятности» волнового колебания. Энергия становится пропорциональна частоте. С точки зрения классической физики — полнейшая чушь! Для современной науки — огромный прогресс!
Заключение Эйнштейна: свет состоит из дискретного потока частиц, перемещающихся с энергией, которая зависит лишь от частоты колебаний.
Волновой и корпускулярный дуализм, отсутствие причинности этих процессов — выводы парадоксальные, невиданно смелые. Это теория порождения и преобразования света по Эйнштейну.
Следуя за другими, но превзойдя их, Эйнштейн дал определение природы света. Именно этот прорыв в постижении световых явлений принес ему в 1922 году Нобелевскую премию за 1921 год, хотя и не был так революционен, как его теория относительности.
1906 год. Пять статей, которые произведут переворот в науке, опубликованы в ведущем физическом журнале мира. Эйнштейн на седьмом небе? Ходит с гордо поднятой головой, мечтая о реванше, мимо Политехникума, отказавшегося от его услуг? Купается ли он в счастье? Проникнута ли им его жизнь, его взгляды, поступки?
Каждое утро Альберт идет пешком в патентное бюро. По дороге рассматривает большую Часовую башню, одновременно незыблемую и изменчивую. На его лице безмятежность — ни усталости, ни радости. Башня остается на своем месте. Зато Эйнштейн уже шесть раз сменил жилье в маленьком Берне. От комнатки прислуги на Герехтигкайтсгассе, где он написал первые наброски к статьям в 1902 году, до дома на Эгертенштрассе, где прожил с Милевой до 1909 года.
15 января 1906-го он, наконец, получил докторскую степень в Цюрихском университете за диссертацию «О новом определении размера молекул».
На самом деле в его немного тусклом существовании ничего не изменилось. Его слегка усталая походка, когда он переходит дорогу, чтобы попасть в контору, осталась прежней. Дни утекали без веселья, без печали. Поначалу Альберт нетерпеливо ждал почтальона в надежде получить известие, которое всколыхнет трясину жизни. Теперь он проходит мимо почтового ящика, даже не взглянув на него. Его нетерпение заледенело. Он ждет того рокового дня, когда ему придется считать себя непонятым. В несколько месяцев ученый оказался низвергнут с головокружительных вершин творчества в холодную пустыню меланхолии.
Одна-единственная радость озарила его хмурые дни: 14 мая 1904 года родился его первый сын Ганс Альберт. Этот миг останется одним из счастливейших в жизни четы, кульминацией его жизни с Ми-левой. Он затушует воспоминание о первых родах. Хотя ничто не сможет вытравить чувство трусости и непорядочности по отношению к Лизерль. Ребенок не клин, который можно вышибить другим.
Тогда, в мае, обезумевший от радости Эйнштейн, узнав о разрешении от бремени, мчался по городским улицам. Отер лоб матери, нежно поцеловал ее в губы, потом взял на руки младенца, затанцевал с ним, прижал сына к груди, смотрел на него с нежностью и тревогой. Возможно, к слезам радости примешалось немного горечи, угрызений совести. Но в дневном свете предстал только образцовый отец, распахнувший свое сердце для маленького лопочущего существа.
Во все времена, что бы ни происходило, какие бы трагедии ни разыгрывались, какие бы расстояния их ни разделяли, Эйнштейн сохранял безоглядную любовь к своему потомству. Великолепный отец? Наверное, не стоило требовать такого от гения, стремящегося непременно довести до конца дело своей жизни. Но это был заботливый отец, который всегда оказывался рядом в минуту горя и радости.
Он проживал другие беззаботные моменты во время собраний академии «Олимпия» с Соловиным, Габихтом и Бессо. В большой бернской пивной, где они проводили свои заседания, перекраивали мир, рассуждали о революции, которую совершат труды Эйнштейна. Строили безумные планы. Пили за славное будущее. Только эти четыре восторженных человека как будто верили в великий перелом в физике. Известность? Да, официант из пивной узнаёт Альберта, предоставляет ему лучший столик, кланяется, когда тот уходит обратно в темную ночь. В маленьком швейцарском городке всё тихо и мирно. Предвещают ли тени, перебегающие дорогу, грандиозную судьбу Эйнштейну? Может быть, где-то его что-то ждет? Смысл жизни, дорога славы? Или же его статьи так и останутся лежать в «Анналах физики», точно в забытом погребе? Дни идут, и, глядя на реку Ааре, он испытывает чувство, будто бросил в море бутылку. Пергамент, просунутый внутрь, так и останется непрочтенным.
Единственного успеха будущий нобелевский лауреат добился в патентном бюро. Ему дали прибавку к жалованью и произвели в эксперты второго класса за прилежание в работе.
В 1908 году его, наконец, допустили к преподаванию в Бернском университете. Он получил звание приват-доцента с чисто символической оплатой. Он будет читать лекции о кинетической теории и теории излучения. Несколько месяцев на его занятия будут приходить три-четыре студента — в основном знакомые: Микеле Бессо, его сестра Майя…
Он мечтает о славе и по-прежнему убежден, что она неизбежно придет. Его сомнения — песок на утесе уверенности, который сметет ветром ближайшего будущего. Он продвигается в своих исследованиях. Его уверенность непоколебима, его честолюбие не ослабло. Он намерен продолжить построение теории относительности и распространить ее на все системы координат: эта теория пока еще ограничена одной системой отсчета. Ньютон остается для него образцом для подражания. Он создаст свою теорию гравитации. Ту, которая будет управлять ходом звезд и движением людей. Он привержен своему любимому методу рассуждения. «Мысленный эксперимент». Этот метод, презираемый большинством исследователей, но дорогой Галилею и Копернику, не опирается на мудреные теоретические расчеты или на взрывную смесь редких веществ. Воображаемые эксперименты — порождение прагматизма, интуиции и творческого гения. Они произрастают на почве знания и учености и применяются к исследованию природных явлений. Именно таким образом Галилей открыл свои законы падения тел.
Установив соотношение между массой и энергией[32], Эйнштейн стремился ввести в это уравнение движение. Он исследовал связь между энергией и гравитацией, энергией и движением.
Но вот однажды утром в его маленьком кабинете, погруженном в полумрак, на него снизошла благодать — «самая замечательная идея в его жизни».
Словно художник над холстом, он сосредоточился на одном из своих «мысленных экспериментов». На его палитре — числа, уравнения, а также предметы и люди, жизнь в движении, восходящем от земли к небу. Эйнштейн — это фантазия Шагала и строгость Баха, погруженные в колодец знания.
Если человек находится в свободном падении, он не ощущает своего веса. Это очень просто. Но никто об этом не подумал, с тех пор как Аристотель умудрился дать ответ на вопрос о силе тяжести. Более того, если человек одновременно отпустит камень, он не увидит падения этого камня: в его глазах камень останется неподвижным, опускаясь с той же скоростью, что и он. Тогда как наблюдатель, находящийся на расстоянии, увидит падение камня. Сама гравитация относительна! Эта внешне банальная мысль вызвала внутреннее потрясение. Эйнштейн почувствовал, что нащупал путь к своей теории притяжения, к соотношению между массой и движением. Если ты больше не ощущаешь собственной массы, это значит, что невозможно познать природу гравитационного поля, в котором ты находишься, понять, совершаешь ли ты движение с ускорением или покоишься. Эйнштейн изобретет еще более поразительный вариант этой же идеи, свой знаменитый мысленный «лифт». «Коробка», «помещенная» в пустоту, подтягиваемая кверху, испытывает постоянное ускорение. Предметы, находящиеся в этой коробке в состоянии невесомости, настигаются полом лифта с постоянной скоростью. Человек в таком лифте отметит, что эти предметы движутся под воздействием постоянной силы тяжести точно так же, как если бы он находился в неподвижном лифте, стоящем на земле. Сам он не «почувствует» разницы в лифте, возносящемся в пустоту с постоянно ускоренным движением или в стоящем и неподвижном лифте под воздействием земного притяжения. Эврика! Ускорение и сила тяжести эквивалентны! Революция относительности набирает обороты… в мозгу человека, запертого в маленьком швейцарском городе.
Идеи с бешеной скоростью развиваются в уме Эйнштейна. Однако мнения ученых тоже эволюционируют. Бомба, заброшенная в ученый мир выпуском «Анналов физики» в 1905 году, произвела медленное, но верное сотрясение основ научного мироздания.
В тысяче лье от Берна в центре прусской столицы в богато украшенном кабинете с книжными шкафами от пола до потолка человек перечитывает журнал. Он околдован. Он точно в лихорадке. Переворачивает страницы одну за другой, на минуту возвращается к предыдущей, переходит на следующую, хватает другой номер журнала, листает его. Верит ли он тому, что видит? Он не может оторваться от чтения. Иногда механически что-то записывает на подвернувшемся листке, не отрывая взгляда от страниц. Он руководит этим журналом, как руководит кафедрой физики в Прусской академии в Берлине — самой престижной в Европе. Этот человек — создатель современной физики. Он набросал концепцию светового излучения. Этот выдающийся ученый, которого коллеги считают величайшим из ныне живущих теоретиков, — профессор Планк. Уже несколько недель он перечитывает, пересматривает, разъясняет себе статьи какого-то Эйнштейна.
Статьи, которые он 100 раз прочел и перечел в своем собственном журнале, заметки блистательного незнакомца, опубликованные в столь престижном журнале, — он сам решил их отредактировать в 1905–1906 годах, по мере поступления. Этот человек, который всё повидал, всё знает, угадал в авторе, приславшем ему статьи, и о котором он не знает ничего, Коперника Нового времени.
Весной 1906 года, после выхода этих пяти статей в его же собственном журнале, Планк решил взяться за перо. На бланке Прусской академии наук он написал довольно короткую статью. Закончив письмо, подписал его, отдал секретарше, чтобы та положила его в конверт. Этот человек только что собственноручно ввел другого в научный пантеон.
В письме Планка, опубликованном в физическом журнале, расхваливались статьи поименованного Альберта Эйнштейна, причем в таких выражениях, что тот должен бы покраснеть. Планк представлял открытие теории относительности величайшим событием. Было упомянуто имя Коперника; имя Эйнштейна вышло на первый план.
Шагая по улицам Берна, Альберт теперь иначе смотрел на Часовую башню. Время пошло вперед!
Последует обмен письмами между мэтром и молодым ученым. После этого Планк отправит на встречу со сверходаренным дебютантом своего ассистента Макса фон Лауэ[33]. Словно желая проверить подлинность этой «истории», он хочет узнать, что из себя представляет этот молодой человек, прежде чем встретиться с ним самому. Макс фон Лауэ перед ним отчитался. Вернувшись, он поделился своим удивлением от того, что гениальный ум прозябает в каком-то патентном бюро в Берне. Была назначена встреча с профессором.
В Мюнхене, Геттингене, Париже читали восторженную статью Планка. Разыскивали в подшивках прошедшие незамеченными номера «Анналов физики». Разбирали по косточкам труды Эйнштейна. Не могли поверить своим глазам. Одни приходили в воодушевление от грядущей революции, другие говорили о надувательстве. Третьи выжидали. Четвертые, самые храбрые, начали рассказывать о новой теории своим студентам.
В 1909 году Цюрихский университет пробудился. Руководство факультета поняло, что в двух шагах отсюда находится молодой ученый, идеи которого потрясли весь научный мир. Они подумали, а не предложить ли этому незнакомцу место «экстраординарного» профессора. На это место уже претендовал один ученый — Фридрих Адлер[34]. Это был своего рода фанатик; несколько месяцев назад он уже познакомился с Эйнштейном, причем как раз в Цюрихе. Он был там его «профессором политики». В конечном итоге факультет по каким-то соображениям решил дело в пользу Адлера. Фридрих узнал эту новость одновременно с именем своего конкурента и решил отказаться от места в пользу эйнштейновского «гения». (Как мы уже говорили, этот самый Фридрих Адлер забросит науку ради политической деятельности, а в 1916 году станет предполагаемым убийцей премьер-министра Австрии графа Штюрка![35])
Осень 1909 года: семейство Эйнштейнов переезжает из Берна в Цюрих. В октябре Альберт заступает на должность профессора физики в университете. Милева заново открывает для себя город, который она обожает. Она, такая неуравновешенная, неудовлетворенная, тяжело переживает нарастающие успехи своего мужа. Но улицы Цюриха дышат счастьем, и она счастлива, гуляя по городу, обустраивая семейное гнездо. Она нашла то место, где хочет жить. Место, где она проживет большую часть своей жизни. 28 июля 1910 года там родился второй сын, его назвали Эдуардом[36].
В 1910 году Эйнштейн — удовлетворенный человек, счастливый отец двоих сыновей — стоит на дороге к признанию. Его судьба окончательно повернула на путь славы. Планк написал президенту Пражского университета, столь же престижного, как и Берлинский. В письме Планк изложил суть того, что думал об Эйнштейне. По его словам, он считал этого ученого Коперником XX века. И рекомендовал коллеге взять молодого исследователя под свое крыло. Параллельно Эйнштейн получил, одновременно с Марией Кюри[37], титул почетного доктора Женевского университета.
Сентябрь. На ученом конгрессе Альберт оказался лицом к лицу со своим наставником. Они не были знакомы. Эта встреча может определить судьбу молодого ученого. Пробежит ли искра между этими магистрами электромагнетизма? Встреча прошла наилучшим образом, словно после долгой разлуки, ничуть не напоминая очную ставку. Она положила начало отношениям, проникнутым взаимным уважением, которые перерастут в крепкую дружбу. Связи, упрочившиеся с годами, устоят под мощным давлением в мрачные 1930-е годы.
В Цюрихском университете лекции доктора Эйнштейна пользовались популярностью. Прошло время пустых аудиторий в Берне, где стояла мертвая тишина. Голос преподавателя раздавался под аккомпанемент шороха перьев по бумаге. Студенты валом валили послушать нового мессию физики. Они готовы были душу заложить, чтобы увидеть «нового Коперника». Однако — это все с сожалением признавали — курс, который он читал, был путаным и неровным. Темы, не интересовавшие самого Альберта, из него выбрасывались. Иногда в голосе учителя звучали усталость, раздражение. Но бывало, что урок просто искрился, стирая воспоминание о прежних монотонных часах.
В интеллектуальных кругах города Эйнштейн тоже стал знаковой фигурой. В цюрихском высшем обществе его принимали с распростертыми объятиями. Альберт несколько раз встречался с Карлом Густавом Юнгом[38]. Чету Эйнштейн наперебой зазывали обедать. Казалось, в этом городе можно провести целую жизнь. Счастливое существование на пороге всемирного признания, покой, семейное счастье.
Ход судьбы не остановить. Нужно подниматься по ступеням, идти дальше по дороге к славе. Эйнштейну было суждено покинуть покой упорядоченной семейной жизни. Его известность теперь уже вышла за границы Швейцарии. И самому Эйнштейну предстояло их преодолеть. Дорога его судьбы лежала через Прагу, поднималась на крыльцо более престижного учебного заведения.
1910 год: австрийский император Франц Иосиф через своего министра просвещения предложил ученому руководство кафедрой физики в Немецком университете Праги. Для Эйнштейна это было окончательным признанием.
Однако и здесь у него был конкурент. Эйнштейну противостоял некто Яуман[39], выдающийся ученый, известность которого, однако, не могла сравниться с популярностью его соперника.
Выбор предоставили Антону Лампе[40], заслуженному физику престижного университета. Он выбрал Альберта. За спиной Лампы стоял Планк. Однако окончательное решение было принято в пользу Яумана. С самого верха были спущены инструкции. Следовало исходить из соображений национальной принадлежности — расовой, как понял для себя Альберт.
История повторилась. Как прежде Адлер, Яуман, узнав, что он был лишь вторым в списке, решил взять самоотвод! Март 1911 года: Альберт водворен в один из храмов европейской физики.
Пражский университет — старейший в Центральной Европе. Его ректором был Эрнст Мах, отец физики. Попав сюда, Эйнштейн войдет в высший круг. Он уехал из Цюриха. После Ульма, Мюнхена, Аарау, Берна… На сей раз Альберт уже не один. Милева едва удерживает слезы, стоя на пороге дома 53 по Эгертенштрассе. Ганс Альберт еще слишком мал и ничего не понимает. У Эдуарда уже теперь отсутствующий вид, не предвещающий ничего хорошего. Милева не хочет уезжать из Цюриха. Ми-лева не может удержать Альберта. Эйнштейн обещает вызвать их к себе, как только устроится. Она клянется приехать к нему. Но неискренне. С саквояжем в одной руке и скрипкой в другой Эйнштейн садится в поезд.
Он живет в доме 2 по улице Лесницкой — красивом доме современных очертаний, в престижном квартале. Ходит по улицам старого города, восторгается красотой фасадов, оживлением кафе, проходит мимо величественной башни обсерватории Климентинум, возвышающейся над старым городом, внутри которой он будет вести занятия. Заглянул в физическую лабораторию, где ему предстоит работать: окно его кабинета выходит на сумасшедший дом.
Свой первый визит он нанес Эрнсту Маху. Человек, превративший современную физику в полноценную науку, теперь уже старик. По дороге к дому Маха Эйнштейн припоминал весь путь, который привел его сюда. Когда он пересекал порог, сердце выпрыгивало у него из груди. Он вошел, взволнованный, серьезный. Осознал значение этого мига, проделанного пути. Он сейчас сидит напротив живой иконы. То, что он способен сказать, вызывает улыбку. Сидя перед человеком, который мог бы столькому его научить, Эйнштейн пустился в длинную речь. Альберт пытается убедить Маха… в реальности существования атомов. Человек, известный своим скептицизмом, оправдал свою репутацию. Ничуть не убежденный, закутавшись в свое достоинство, он велел проводить Альберта после краткого разговора, больше похожего на монолог. Эйнштейн покинул Маха — в прямом и переносном смысле.
В Пражском Граде Альберта захватило вихрем неожиданных встреч. В столице Богемии бурлили умы. Очень быстро у Эйнштейна появился свой столик в кафе «Лувр». Там можно было встретить весь цвет пражских писателей. Он проводил целые вечера с Гуго Бергманом, до самого закрытия беседовал с Максом Бродом[41]. А еще там был молодой человек в шляпе, такой мрачный, загадочный, так хорошо говоривший о литературе. Эйнштейн познакомился с Францем Кафкой.