Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности

Молодой румынский еврей Морис Соловин наткнулся на объявление, читая газету на улице. Соловин, изучавший философию в Бернском университете, интересовался и физикой. Он считал, что недостаток математического образования мешает ему достаточно глубоко понимать эту науку. Потому, прочитав объявление, Соловин немедленно отправился по указанному адресу. Эйнштейн сразу почувствовал родственную душу. Ученик и учитель беседовали два часа. У них нашлось много общих интересов, и, проговорив еще полчаса на улице, они договорились увидеться на следующий день. Но когда ученик и учитель вновь встретились, настоящего урока не получилось: оба с энтузиазмом обсуждали волновавшие их вопросы. На третий день Эйнштейн заявил: “Собственно говоря, уроки физики вам не нужны”³⁹. Они быстро подружились. В Эйнштейне Соловину больше всего нравилась его способность точно и понятно обрисовать поставленную задачу.

Вскоре Соловин предложил читать одни и те же книги, а потом обсуждать их. Когда Эйнштейн был еще школьником в Мюнхене, именно так они поступали с Максом Талмудом. Он решил, что это блестящая идея. Вскоре к ним присоединился Конрад Габихт. Приятель Эйнштейна по работе в школе-интернате в Шафгаузене, он переехал в Берн, чтобы в университете закончить диссертацию по математике. Эти трое, объединенные желанием учиться для собственного удовольствия и разбираться в сложных вопросах физики и философии, стали называть свой кружок “Академия ‘Олимпия’”.

Хотя Эйнштейн был рекомендован Галлеру его другом, тот сам хотел убедиться, что молодой человек справится с работой. Число патентных заявок на разнообразные электрические устройства росло, и надо было привлечь к работе не только инженеров, но и физика. Поэтому прием Эйнштейна на работу в бюро был насущной необходимостью, а не просто услугой другу. Молодой человек произвел на Галлера достаточно приятное впечатление, и он предложил ему временно занять должность технического эксперта III класса с годовым жалованием в три с половиной тысячи франков. В восемь часов утра 23 июня 1902 года Эйнштейн впервые отправился на работу, как “респектабельный федеральный бумагомаратель”⁴⁰.

“Вы физик, — заявил ему Галлер, — а значит, ничего не смыслите в чертежах”⁴¹. О постоянной работе не могло и быть речи до тех пор, пока он не сможет их читать и оценивать. Галлер сам взялся научить Эйнштейна всему необходимому, включая искусство выражаться ясно, лаконично и корректно. Хотя тому никогда не нравилось, когда его поучали как школьника, было понятно, что у Галлера, которого он считал “чудесным человеком и светлой головой”⁴², следует перенять все, что только можно. “К его резкому тону быстро привыкаешь. Я его глубоко уважаю”, — писал Эйнштейн⁴³. По мере обучения и сам Галлер научился ценить своего молодого протеже.

В октябре 1902 года отец Эйнштейна, которому было всего пятьдесят пять лет, серьезно заболел. Эйнштейн поехал в Италию повидаться с ним — как оказалось, в последний раз. Именно тогда Герман Эйнштейн дал согласие на брак Альберта и Милевы. До тех пор и он, и Паулина возражали против матримониальных планов сына. В январе следующего года в Берне Соловин и Габихт стали единственными гостями на гражданской церемонии заключения брака между Альбертом и Милевой. “Брак — это попытка создать нечто прочное и долговременное из случайного эпизода”, — заметит позднее Эйнштейн⁴⁴. Но в 1903 году ему была нужна жена, которая готовила бы, убирала и смотрела за ним⁴⁵. Милева же рассчитывала на нечто большее.

В бюро патентов Эйнштейн был занят сорок восемь часов в неделю. С понедельника по субботу он приходил на работу в восемь часов утра и трудился до полудня. Потом завтрак — дома или в соседнем кафе с друзьями. В контору надо было вернуться к двум. Он написал Габихту, что “кроме восьми часов работы остается восемь часов ежедневного безделья и сверх того воскресенье”⁴⁶. Только в сентябре 1904 года Эйнштейн получил постоянную работу, а его жалованье выросло до четырех тысяч. А весной 1906 года Галлер, пораженный умением Эйнштейна “разбираться в самых сложных патентных заявках”, оценил его как “одного из наиболее высоко ценимых экспертов бюро”⁴⁷. Эйнштейн получил повышение и стал техническим экспертом II класса.

“Я буду благодарен Галлеру до конца жизни”, — писал Эйнштейн Милеве сразу после переезда в Берн, ожидая место в бюро⁴⁸. Свое обещание он выполнил. Но только много лет спустя он в полной мере оценил степень влияния на него Галлера и работы в бюро: “Может, я бы и не умер, но мой интеллектуальный рост застопорился бы”⁴⁹. Галлер требовал, чтобы каждая патентная заявка оценивалась настолько строго, чтобы впоследствии ее нельзя было опротестовать юридически. “Вначале считайте, что в заявке все ошибочно, что изобретатель по меньшей мере жертва самообмана. Если же это окажется не так, внимательно следуйте за каждым поворотом его мысли, но не теряйте бдительности”, — наставлял Галлер Эйнштейна⁵⁰. Так получилось, что Эйнштейн нашел работу, подходившую ему по темпераменту и позволившую проявить себя. И к занимавшим его физическим вопросам Эйнштейн относился с той же беспристрастностью, с какой оценивал помыслы и надежды изобретателей, часто построенные на зыбком песке сомнительных чертежей и неправильно выбранных технических условий. Умение всесторонне обдумывать вопрос, которому научила его эта работа, он считал “подлинно благословенным даром”⁵¹.

“У него была способность оценить значение того, что осталось незамеченным, фактов известных всем, но ускользнувших от их внимания, — вспоминал друг и соратник Эйнштейна, физик-теоретик Макс Борн. — Именно его сверхъестественная способность проникнуть в суть законов природы, а не владение математическим аппаратом, отличает его от всех нас”⁵². Эйнштейн знал, что не обладает достаточной математической интуицией, которая могла бы позволить ему отличить то, что на самом деле важно, от “всего остального, скрывающего только более или менее глубокую образованность”⁵³. Но когда дело касалось физики, его чутье было безупречным. Эйнштейн как-то сказал, что “научился чуять то, что может касаться основ, и отвлекаться от всего остального, от множества вещей, загромождающих мозг и отвлекающих от самого главного”⁵⁴.

Годы, проведенные в бюро, только обострили его чутье. Как и при работе с патентами, Эйнштейн искал слабые стороны, несогласованность в чертежах, по которым работает природа. Если в теории обнаруживалось противоречие, Эйнштейн пытался устранить его, добиться правильного понимания или, если сделать было ничего нельзя, предложить альтернативу. Его “эвристический” принцип, согласно которому в некоторых случаях свет ведет себя как поток частиц, был способом, который Эйнштейн предложил, чтобы разрешить противоречие, связанное с самыми основами физики.

Эйнштейну потребовалось много времени, чтобы согласиться с тем, что мир состоит из атомов и что эти дискретные разорванные частички материи обладают энергией. Например, энергия газа — сумма энергий отдельных составляющих его атомов. Но это ни в коей мере не касалось света. Согласно теории электромагнетизма Максвелла, да и любой волновой теории, световые лучи распространяются непрерывно, охватывая все большую область пространства, наподобие волн, расходящихся из точки на поверхности пруда, в которую попал камень. Эйнштейн видел в этом глубокое формальное различие. Оно его беспокоило, но, с другой стороны, стимулировало желание всесторонне обдумать вопрос⁵⁵. Он понял, что дихотомию между прерывностью материи и непрерывностью электромагнитной волны можно устранить, если предположить, что свет тоже состоит из квантов⁵⁶.

О квантах света Эйнштейн задумался после того, как перепроверил выведенную Планком формулу для спектра излучения абсолютно черного тела. Он согласился с тем, что эта формула верна, но, анализируя способ, которым она была получена, Эйнштейн заподозрил неладное. Планк должен был получить совсем иную формулу, однако он знал, какой эта формула должна быть, и построил свой вывод так, чтобы получить именно ее. Эйнштейн точно определил место, где Планк сбился с пути. В отчаянной попытке обосновать свое уравнение (которое, он знал, прекрасно согласуется с экспериментом) ему не удалось применить последовательно физические представления и методы расчета, имевшиеся в его распоряжении. Эйнштейну стало ясно, что если бы Планк это сделал, он получил бы уравнение, совершенно не согласующееся с экспериментом.