Эйнштейн в свои берлинские годы меньше всего походил на "живую мумию". Первые три года, несмотря на военные события, которые отрицательно сказывались "а научной работе, были необычайно плодотворными. В 1915 году после семилетних трудов Эйнштейн закончил свою общую теорию относительности и учение о гравитации, он внес существенные дополнения в квантовую теорию и обосновал совершенно новый взгляд на строение вселенной.
Общая теория относительности, бесспорно, является гениальнейшим творением Эйнштейна. Макс Борн назвал ее "наиболее великим достижением человеческого мышления в знании природы, удивительным соединением философской глубины, физической интуиции и математического мастерства". Она является открытием, в наибольшей степени принадлежащим Эйнштейну, поскольку в отличие от специальной теории относительности общую теорию относительности не предваряли готовые элементы физического знания и не существовало также никаких конкретных теоретических предпосылок ее, кроме нескольких идей Римана и Маха. Здесь прежде всего следует упомянуть "принцип Маха", как Эйнштейн называл объяснение инертности действием масс отдаленных небесных тел: в честь исследователя, который предложил это толкование.
По убеждению Эйнштейна, австрийский физик был уже почти за полстолетия до него близок к раскрытию общей теории относительности и, вероятно, нашел бы ее, если бы в те десятилетия вопрос о значении постоянной скорости света был поставлен физиками в той же форме, как это было сделано позже. Критические взгляды Маха на ньютоновский закон инерции Эйнштейн считал доказательством того, "как близко лежала идея Маха к требованию относительности в общем смысле (относительности ускорений)".
Общая теория относительности ставит очень высокие требования к возможностям абстрагирования в геометрии и физике. Она использует особые математические методы, которые доступны только специалистам. Сам Эйнштейн должен был преодолеть здесь значительные трудности. При создании общей теории относительности он, по словам Лауэ, следовал указаниям компаса математики, который мог в известной мере обеспечить сохранение избранного направления, но был совершенно недостаточен для точного определения пути. Эйнштейн в конце концов нашел этот путь, не избежав случайных кружных и неверных дорог. В том, что он все же пошел этим путем, его величайшее достижение, не имеющее себе равных в истории физики.
Принцип относительности, справедливость которого в специальной теории относительности ограничена инерциальными системами - равномерно движущимися относительно друг друга системами, в которых действует ньютоновский закон инерции, - справедлив в общей теории относительности также для систем, движущихся с ускорением, и для вращательных движений.
Общую теорию относительности Эйнштейн рассматривал как "второй этаж" в здании своей теории. В сходном смысле Планк сравнивал переход от специальной к общей теории относительности с переходом от линейных функций ко всеобщей теории функций в математике. Общая теория относительности тем самым включает - если отвлечься от гравитации - специальную как частный случай. Она является как бы расширением и обобщением принципа относительности 1905 года.
Такое "классическое" толкование, отвечающее историческому развитию, предлагает также Макс фон Лауэ. Такие значительные физики-теоретики, как Луи де Бройль, Макс Борн, Вернер Гейзенберг и Леопольд Инфельд, разделяют его или склоняются к нему. В некоторых новых, более аксиоматически изложенных работах, особенно в тех, которые в последние годы опубликовал советский физик В.А. Фок, избранное Эйнштейном название "общая теория относительности" отвергается как не соответствующее содержанию и вводящее в заблуждение.
Фок не согласен с тем, что здесь речь идет об обобщении понятия относительности 1905 года, и расценивает теорию Эйнштейна 1915 года исключительно как геометрическую теорию гравитации. В книге "Теория пространства, времени и тяготения" Фок детально обосновывает свое толкование. Аналогичных взглядов придерживается и А.Д. Александров. Научная дискуссия по этому и другим вопросам продолжается.
По словам Лауэ, Эйнштейн искал возможность раскрыть тайны гравитационного поля на основе теории относительности. Исходя из закона тождества инертной и тяжелой массы, который знали уже Галилей и Ньютон и который экспериментально проверил венгерский физик Этвеш, Эйнштейн пришел к новой теории силы тяжести. Знаменитый мыслительный эксперимент со свободно падающим лифтом, в котором физики наблюдают поведение незакрепленных тел и при этом не замечают воздействия тяготения, помог решению проблемы.
После Фарадея и Максвелла, преобразовавших электродинамику, Эйнштейн применил идею близкодействия также к пониманию гравитации. Из его уравнений поля следует, что явления гравитации в изменяющихся во времени полях тяготения распространяются со скоростью света. Почта через два с половиной столетия после Ньютона удалось изгнать из учения о притяжении силы дальнодействия, действующие с бесконечно большой скоростью и непосредственно от тела к телу. Уже Ньютон рассматривал их с недоверием и недовольством, Гельмгольц и Герц натолкнулись на эти "подозрительные" силы, но не смогли указать никакого выхода.
В общей теории относительности Эйнштейн проложил новые пути в понимании пространства и его структуры - в согласии с идеей Римана, что соотношения масс в пространстве не остаются независимыми от физических процессов, которые в них протекают.
Гениальный немецкий математик Бернгард Риман создал в дополнение к теории Гаусса о криволинейных плоскостях неевклидову геометрию общего характера. Неевклидовой эта геометрия была постольку, поскольку она была построена без применения аксиомы Евклида о параллелях. Эта аксиома утверждает, что к одной данной прямой через точку, расположенную вне ее, можно провести одну и только одну параллельную прямую.
В римановской геометрии в отличие от геометрии Евклида сумма углов треугольника больше 180 градусов. В его "искривленных" пространствах которые соответствуют искривленным плоскостям, но наглядно не представимы нет прямых линий, как в "плоских" евклидовых пространствах; есть только "наиболее прямые" линии, так называемые геодезические линии. Они представляют собой кратчайшее расстояние между двумя точками в искривленном пространстве.
Эта геометрия прежде всего была математическим мыслительным допущением так же, как предшествующие неевклидовы геометрии русского ученого Лобачевского и венгра Больяи были чисто математическими построениями. До этого Гаусс развивал сходные геометрические представления, но не опубликовал их из боязни "дразнить гусей". Одновременно с Риманом и независимо от него Гельмгольц тоже придумал неевклидову геометрию.
В связи с принципом Маха необычайно гибкая геометрия Римана приобрела отныне в общей теории относительности и учении о гравитации непосредственный физический смысл. Эйнштейн открыл новую эру мировой геометрии, указав на то, что структура пространства - времени, четырехмерное единство пространства и времени, полностью зависит от распределения масс, и гравитационное поле "полностью определяется через массы тел".
Планетные орбиты нашей солнечной системы выглядят благодаря этому истолкованию как следствие искривления пространства, обусловленного массой Солнца. Они являются геодезическими линиями, по которым планеты движутся благодаря присущей им инерции. Законы тяжести были тем самым сведены к геометрии Римана. Закон гравитации стал особым случаем принципа инерции.
Геометрическая теория гравитации Эйнштейна в первом приближении включает в себя гравитационное учение Ньютона. Она завершила классическую физику. Две большие, до сих пор лишь внешне связанные области, гравитация и механика, составили благодаря ей единое целое.
Эйнштейн верно понял, что пробелы, которые выявились в классической механике, могут быть заполнены только путем создания нового учения о гравитации. Поэтому он искал теорию, в фундамент которой был бы встроен закон гравитации, в ньютоновской механике он был почти что инородным телом. С созданием новой теории гравитации Эйнштейн сделал и первый большой шаг к геометризации физики.
Проверка эйнштейновской теории гравитации в лаборатории была в ближайшее время невозможна даже в ограниченном объеме. Поле тяготения по способности к изменению является самым слабым из известных физических полей, и еще не создано технических устройств, искусственно испускающих гравитационные лучи. Поэтому Эйнштейн назвал три астрономических явления, лежащих на границе измеримого, которые позволяли проверить правомерность новой теории.
Первым эффектом является так называемое смещение Меркурия в перигелии. Астрономам уже давно было известно, что перигелий, ближайший к Солнцу пункт на эллиптической орбите планеты Меркурий, смещается на протяжении одного столетия примерно на сорок три дуговые секунды больше, чем это допустимо ньютоновским законом притяжения масс. Выдвигались различные гипотезы для объяснения этого загадочного превышения. Из эйнштейновской теории гравитации следовала наблюдаемая величина без каких-либо допущений. Это с самого начала стало аргументом в пользу новой теории.
Вторым эффектом является искривление световых лучей звезд в поле тяготения солнца. Это было особенно смелое предположение, противоречившее всем фактам и привычному образу мыслей. Ни один физик до Эйнштейна даже и во сне не пытался исходить в своих расчетах из того, что свет в свободном пространстве распространяется иначе, чем прямолинейно.
Уже в 1911 году в Праге Эйнштейн теоретически вывел искривление лучей из релятивистского положения об инертности энергии и "принципа эквивалентности". Он, однако, получил слишком малую величину, так как все еще исходил из классических представлений. Только в конце 1915 года в Берлине он нашел правильную величину в 1,7 дуговой секунды, которая четыре года спустя была в пределах возможностей измерения подтверждена английской экспедицией по наблюдению солнечного затмения под руководством астрофизика Эддингтона.
Подтверждение столь невероятного физического предположения практикой астрофотографии и астрономического вычисления произвело на мир специалистов большое впечатление и возбудило невиданный интерес. Оно означало триумф теоретического естествознания и превратилось в мировую сенсацию, которая едва ли не превзошла открытие спутников Юпитера Галилеем и открытие Х-лучей Рентгеном.
Третьим эффектом для проверки новой теории гравитации является релятивистское красное смещение. Оно основывается на том, что атомы в сильном поле тяготения испускают свет, спектральные линии которого показывают сравнительно большую длину волн, то есть смещены в длинноволновую, красную сторону спектра. Сильное гравитационное воздействие уменьшает число колебаний лучей света, и в соответствии с этим увеличивается длина волны.
У солнца и звезд с очень большой плотностью, "белых карликов", астрофизики смогли установить этот эффект спектроскопически; однако из-за различных трудностей наблюдения и измерения найденные величины не вполне соответствовали требованиям теории и не всегда совпадали друг с другом. Несмотря на то, что Эйнштейн неоднократно подчеркивал, что главное значение общей теории относительности состоит не в подтверждении мелкими эффектами, но в упрощении теоретических основ всей физики, которыми они обусловливаются, все же приятно, что вскоре и релятивистское красное смещение было доказано количественно безупречно.
С помощью эффекта Мессбауэра, который был важен уже для парадокса времени специальной теории относительности, в 1960 году двум американским физикам удалось подтвердить предсказанную Эйнштейном величину релятивистского красного смещения в поле тяготения Земли. Используя башню с 22-метровым вертикальным испытательным штреком, они смогли по смещению частоты колебаний гамма-квантов установить величину релятивистского эффекта с величайшей точностью. Тем самым общая теория относительности блестяще выдержала и свою третью проверку.
Теория относительности и гравитации не только низвела, по словам Эйнштейна, понятия пространства и времени с "Олимпа априорности" и привела их в "пригодное к употреблению состояние", она также доказала истинность диалектического понимания взаимодействия формы и содержания в масштабах всего мира. Движущаяся материя, тела и поля как содержание определяют структуру пространства - времени, которая оказывает обратное воздействие на тела и поля как форма.
Общая теория относительности физически подтвердила диалектико-материалистический тезис о том, что пространство и время есть "формы существования материи". Если ранее придерживались взгляда - как разъяснял Эйнштейн некоему репортеру основную мысль своего учения, - что пространство и время останутся, если из вселенной удалить все вещи, то теперь известно, что тогда больше не могло бы существовать также ни пространства, ни времени. Так Эйнштейн простейшим образом разъяснил диалектико-материалистическое положение о неразрывной взаимозависимости материи, движения, пространства и времени.
Уже через год после завершения теории гравитации и почти одновременно со своей общедоступной книгой "О специальной и общей теории относительности", своей первой опубликованной книгой, Эйнштейн предложил новую теоретическую работу, которая также имела далеко идущие последствия. На основе римановской геометрии я принципа Маха он развил мысль о неограниченной, однако пространственно-конечной, неевклидовой вселенной. В ней луч света, идущий по прямой линии через миллиарды лет, возвращается в свой исходный пункт. Общая теория относительности стала здесь как бы дорожным знаком на пути в космос.
Описанная Эйнштейном в 1917 году первая модель замкнутой вселенной была неудовлетворительной по форме. Однако ее основная мысль оставалась в силе и привела вскоре к целому набору релятивистских моделей вселенной.
Одним из первых, кто ознакомился с космологическими взглядами Эйнштейна и творчески их продолжил, был выдающийся советский математик Александр Фридман, к сожалению, умерший слишком рано. На основе эйнштейновских уравнений поля он в 1922 году пришел к идее замкнутой вселенной с растущим во времени радиусом искривления. Эйнштейн расценил результат Фридмана как "верный и вносящий ясность".
В настоящее время многочисленные физики-теоретики и астрономы в принципе склоняются к точке зрения Эйнштейна с учетом изменений ее первоначальной формулировки, Эрвин Шрёдингер в 1960 году в своей последней публикации также говорил о "вероятно, замкнутой вселенной". Проблема расширяющейся вселенной, которая впервые была поднята в 1928 году калифорнийским астрономом Хабблом на основе его наблюдений спиральных туманностей, тесно связана с космологией Эйнштейна и Фридмана.
Наиболее точно значение космологии Эйнштейна охарактеризовал Макс Борн в опубликованном в 1955 году докладе "Физика и относительность". О гипотезе замкнутой вселенной Борн сказал: "Это предположение о конечном, но неограниченном пространстве является одной из самых великих идей о природе космоса, которые когда-либо высказывались. Оно разъяснило загадку, почему система звезд с течением времени не рассеялась и не разредилась, что произошло бы, если бы пространство было бесконечным; это придало физический смысл принципу Маха, который постулировал, что закон инерции должен рассматриваться не как свойство пустого пространства, а как эффект всей системы звезд, и это открыло путь к пониманию того факта, что эта звездная система расширяется".
Пространственно замкнутый космос не является необходимым выводом из уравнений поля теории гравитации; тем не менее многие физики и философы считают его наилучшим их решением. К числу сторонников этой гипотезы принадлежал и Макс Лауэ. Сам Эйнштейн на вопрос, почему он среди возможных решений своих уравнений поля избрал конечное пространство, вынужден был ответить: "Я себя лучше чувствую в закрытом пространстве". Вопрос о том, насколько правомерно рассматривать вселенную как некий род сферического пространства с изменяющейся кривизной и конечным пространственным содержанием, сегодня еще не решен, и не ясно, можно ли на этот вопрос вообще ответить однозначно.
Представление о замкнутой вселенной является образцом диалектики. Оно "отрицает" представление о бесконечной вселенной, которое было впервые выдвинуто Николаем Кузанским, а после него Джордано Бруно и которое начиная с XVII столетия царило в научном и обыденном сознании людей; оно воскрешает учение аристотелевской натурфилософии о пространственно конечном мире на уровне науки XX столетия: прекрасный и наглядный пример действительности основного диалектического закона, который со времен Гегеля известен как закон "отрицания отрицания".
Эти грандиозные результаты исследований Эйнштейн получил в первые годы мировой войны, которая началась через несколько месяцев после его переезда в столицу Германии Массовый психоз в связи с мобилизацией, принявший среди немецких ученых и художников особенно постыдные формы, и начало военных действий выявили со всей определенностью отношение физика к войне и миру.
С ранней юности Альберт Эйнштейн был врагом солдафонства. Во время марокканского кризиса 1911 года, который был вызван авантюристическими действиями немецких милитаристов, он в разговорах с Арнольдом Зоммерфельдом и Вальтером Фридрихом в Мюнхене презрительно отзывался о немецких поджигателях войны.
Когда разразилась мировая война, он проявил себя как решительный противник милитаризма и его преступлений: редкое исключение среди немецких профессоров, которые в большинстве своем были подвержены национальному фанатизму.
В октябре 1914 года известный ученый отказался подписать пресловутое, полное ненависти к народам и националистической заносчивости воззвание немецких интеллигентов. Вместе с двумя другими берлинскими профессорами, физиологом Николаи и астрономом Фёрстером, он попытался выдвинуть своего рода антивоззвание "Призыв к европейцам". Его подписали лишь четверо ученых.
Еще в ноябре 1914 года Эйнштейн одним из первых вступил в "Союз Нового Отечества", объединение прогрессивно настроенных левых буржуазных интеллигентов, которые выступали за скорейшее прекращение бойни народов и заключение мира без территориальных претензий.
Карл Либкнехт и Роза Люксембург были близки к их устремлениям и поддержали их.
В своих письмах физику Паулю Эренфесту в Голландию Эйнштейн летом 1914 года в резких выражениях бичевал безумие войны. Ромену Роллану, с которым он встретился в 1915 году в Швейцарии и вел откровенные беседы о политике, он писал, что ученые воюющих стран ведут себя так, словно им в августе 1914 года ампутировали головной мозг. В Лейдене в 1917 году он встречался с пацифистами других стран.
В Берлине Эйнштейн также участвовал во встречах влиятельных лиц, которые пытались оказать давление на немецкое военное руководство с тем, чтобы достичь прекращения военных действий или по меньшей мере предотвратить расширение войны. Макс Борн, который по инициативе Эйнштейна принимал участие в нескольких таких заседаниях, сообщает, что Эйнштейн часто говорил там "спокойно и ясно, как будто бы речь шла о теоретической физике".
Альберт Эйнштейн, так же как решительный противник войны и непримиримый критик буржуазной культуры Карл Краус, осуждал и презирал половинчатую мораль, особенно громогласно провозглашавшуюся представителями тех общественных слоев и классов, для которых массовое убийство на "поле чести" было доходным делом.
Письма и другие документы свидетельствуют о том, с какой радостью в ноябре 1918 года великий физик приветствовал военный и политический крах вильгельмовской империи. Лишь теперь он начал чувствовать себя в Берлине действительно хорошо, писал он 11 ноября 1918 года своей матери в Швейцарию. С известным удовлетворением он добавляет, что его коллеги по Академии видят в нем "заядлого социалиста".
Вместе с другими радикальными буржуазными демократами Эйнштейн в середине ноября 1918 года подписал призыв к созданию Германской демократической партии. Он был уже с 1917 года в дружеских отношениях с ее наиболее знаменитым членом, позднее министром иностранных дел, Вальтером Ратенау. Эйнштейн был, однако, гораздо более левым, чем другие представители демократической буржуазии в Германии. Стремясь способствовать устранению пропасти между работниками умственного и физического труда и установлению действительной демократии, он посещал в бурные ноябрьские дни в Берлине рабочие собрания и даже принимал участие в дискуссиях, хотя был менее всего политическим трибуном.
По своим убеждениям Эйнштейн был близок к Независимой социал-демократической партии Германии. Многие, и не только противники, считали его членом этой партии. Это не соответствовало действительности, но и тогда, и позднее он охотно, с нескрываемой гордостью называл себя "независимым социалистом". О том, что во время выборов в рейхстаг, в последние годы Веймарской республики в доме Эйнштейна голосовали за социал-демократов, свидетельствует высказывание его жены Эльзы Эйнштейн.
Октябрьскую революцию ученый воспринял с самого начала как всемирно-историческое событие. Он отдавал ей должное как великой попытке добиться на одной шестой части Земли победы учения Маркса об обществе, с которым он был согласен всем сердцем, и тем самым устранить вековую социальную несправедливость. В Ленине Эйнштейн уважал человека, все свои силы при полнейшем самопожертвовании отдавшего делу осуществления социальной справедливости. Он не считал целесообразными его методы, но придерживался убеждения, что такие люди, как Ленин, являются "хранителями и обновителями совести человечества".
Эйнштейн узнавал о революционных процессах, происходящих в молодой советской стране, только по их отражению в кривом зеркале буржуазной прессы и из антисоветских публикаций русских эмигрантов. Поэтому нет ничего удивительного в том, что он не понимал и не одобрял определенных методов осуществления господства рабочего класса. Он также не мог до конца освободиться от влияния своего происхождения и окружения. Он оставался "типичным социалистом на уровне эмоций", как сказал один из друзей его юности. Эйнштейн был радикальным демократом, примыкавшим к крайне левому крылу буржуазии, с нескрываемыми, но небезграничными "красными" симпатиями.