Альберт Эйнштейн - [29]

Идея о квантах, или наименьших порциях энергии, в руках у Эйнштейна оказалась ключом, отомкнувшим и эту не поддававшуюся никаким усилиям загадку.

Тот факт, что притекающая к веществу тепловая энергия распределяется равномерно по всем мельчайшим атомным «волчкам» и «маятничкам», был ясен уже давно, и именно этот факт лег в основу всех предыдущих теорий теплоемкости. В металлах, например, движение каждого атома можно разложить на три прямолинейных качания по трем «осям» в пространстве и три вращательных движения также по трем осям. Каждый атом металла, стало быть, объединяет в себе как бы три миниатюрных «маятничка» и три таких же «волчка». Теоретический анализ показывает далее, что теплоемкость любого вещества, измеренная в малых калориях, почти не отличается от суммы количества атомных «волчков» и «маятничков». Для металлов как раз выходит шесть.

Идея о квантах сразу же внесла сюда, однако, существенное дополнение: если при дележе энергии по «волчкам» и «маятничкам» выходит так, что на каждый из них приходится порция энергии меньшая, чем один квант, тогда волчок либо маятничек не получает ничего! Поступающая энергия распределяется тогда не между всеми атомами, а среди части атомов. (Существенно при этом, что обмен энергией между атомами происходит тут не через испускание и поглощение света, а путем прямого межатомного взаимодействия. Новая работа Эйнштейна подчеркнула таким образом дробный, квантовый характер не только лучистой, но и всякой энергии, и в этом состояло ее необозримое принципиальное значение.)

Именно отсюда и получалась зависимость теплоемкости от температуры. Выведенные Эйнштейном формулы позволили охватить всю сложную и запутанную картину опытных данных по теплоемкости. Для самых низких — близких к абсолютному нулю — температур данных не хватало, и эйнштейновские формулы помогли поставить прогнозы, которые тотчас же были проверены и подтверждены в знаменитой «Лаборатории холода» в Лейдене. Следующим логическим шагом явилось приложение квантовых идей к упругим колебаниям твердых кристаллических решеток, что позволило вскрыть совершенно новые и неожиданные связи между звуковыми и тепловыми явлениями. Это было сделано Эйнштейном (а также Дебаем и Борном) в 1911 году.

Еще через год кванты легли в основу новой науки — фотохимии, изучающей химические явления, идущие под действием света. Сформулированное Эйнштейном простое правило («количество прореагировавших молекул равно количеству воздействовавших световых квантов») кажется сегодня чем-то само собою разумеющимся, и этот закон помог распутать немало сложных явлений, происходящих, например, в фотографических пластинках или в зеленом листе растений. Но в те годы впечатление от закона Эйнштейна в среде химиков могло быть сравнено с лучом света во тьме…

Задетый за живое всеми этими событиями, руководитель бреславльской теоретико-физической школы Ганс Ладенбург (он сам давно занимался вопросами теплоемкости) решил самолично совершить паломничество к Эйнштейну.

Летними каникулами 1908 года он прибыл в Берн и несколько часов подряд жарко спорил с Эйнштейном по разным вопросам, относившимся к его последней работе. Тут же он вручил ему приглашение на 81-й съезд немецких натуралистов, назначенный на лето следующего года в Зальцбурге. Ладенбург состоял в организационном бюро съезда. Нанеся визит в Бернский университет, он не преминул выразить удивление по поводу отсутствия Альберта Эйнштейна в рядах швейцарской профессорской корпорации. «Для меня это совершенно необъяснимо», — заявил Ладенбург. То же самое он вежливо довел до сведения бернских федеральных властей.

Возымело это свое действие или нет, но 23 октября 1908 года бумага, запечатанная сургучной печатью с изображением медведя[25], известила доктора Альберта Эйнштейна о том, что с текущего семестра ему предоставляется приват-доцентура, то есть право чтения необязательного курса лекций в университете города Берна. Никакой оплаты труда за это не полагалось, и он должен был продолжать свою службу в патентном ведомстве. Лекции нового приват-доцента были посвящены в основном теории излучения и собственным работам лектора в этой, еще туманной области.

Кванты света, однако, мало интересовали в ту пору сыновей бернских лавочников и владельцев отелей, что составляли главную массу студентов столичного университета Швейцарии! Как-то раз Майя Эйнштейн, изучавшая романскую филологию в Берлине и приехавшая в Берн для работы над диссертацией, пожелала поглядеть на своего брата в новой для него роли. Майя не видела брата несколько лет. Она привезла ему привет от Эльзы. Маленькая кузина стала взрослой дамой. Она вышла замуж за берлинского коммерсанта, и коммерсант, кажется, преуспевает, но Эльзу это мало трогает. Коммерческие дела ее не волнуют, ну да ведь Альберту не надо объяснять это — у них Wahlverwandschaft, сродство душ!

Все это Майя Эйнштейн намеревалась сообщить брату, а пока что, храбро обратившись к университетскому педелю (надзирателю), она спросила, как пройти в аудиторию, где читает приват-доцент господин Эйнштейн. «Аудиторию господина Эйнштейна?»— откликнулся насмешливо тот. «Если пять человек, включая самого господина Эйнштейна, составляют аудиторию, то ищите ее на третьем этаже!» Педель ошибся. В действительности лекцию Эйнштейна слушало всего три человека: студенты Шенкер и Штерн и далеко перешагнувший через студенческий возраст инженер Бессо… Заглянув в дверную щель учебной комнаты, Майя Эйнштейн увидела своего брата стоящим задумавшись около доски. Помолчав некоторое время и стерев губкой написанное, он сказал своим немногочисленным слушателям, что некоторые дальнейшие математические преобразования он пропустит, так как забыл применяемый тут искусственный прием. Уважаемые слушатели могут прямо написать окончательный вывод, за правильность которого он ручается…