Альберт Эйнштейн: творец и бунтарь - [20]

Не имея конкретных количественных данных, Эйнштейн не мог с уверенностью утверждать, что предсказанное им движение представляет собой так называемое броуновское движение, которое впервые наблюдал шотландский ботаник Роберт Броун в 1828 г. Тем не менее Эйнштейн был убежден, что если молекулярная теория внутренней теплоты правильна, то должно иметь место аналогичное движение. В то время он не знал, что еще в 1888 г. французский физик М. Гу пришел к выводу, согласно которому броуновское движение — это форма теплоты. В 1906 г. к аналогичному заключению независимо от него пришел польский физик Мариан Смолуховски.　

Быстрое зигзагообразное движение крупинок затрудняет непосредственное измерение их скорости. Можно ли в таком случае проверить теоретические выводы количественными методами?

Эйнштейн нашел новый способ проверки. Он показал, что со временем хаотические зигзаги вызывают перемещения и что процесс перемещения — это, по существу, процесс диффузии, аналогичной изученной им диффузии сахара в воде. Эйнштейн воспользовался тем, что один и тот же процесс можно рассматривать и как хаотическое зигзагообразное перемещение, и как диффузию. Он провел соответствующие расчеты для обоих процессов, сопоставил полученные результаты, и затем была выведена долгожданная формула. С помощью этой формулы оказалось возможным соотнести среднее перемещение (которое можно измерить) с количественным выражением скорости диффузии. Все это имеет прямое отношение и к теории газов.

Но достаточно подробностей. Давайте перейдем к кульминационному моменту. Если теория правильна, то колебательное движение крупинок можно рассматривать как теплоту, и тем самым крупинки должны будут подчинятся законам теплового движения, управляющим хаотическим перемещением молекул. А потому рассмотренные Эйнштейном частицы как бы делают молекулярную теорию теплоты осязаемой и подтверждают правильность уравнения Эйнштейна; они показали глубокую внутреннюю связь броуновского движения и молекулярной теории газов.

Это имело чрезвычайное значение. Предоставим же слово самому Эйнштейну. В «Автобиографических набросках» он пишет: «Главной моей целью было найти такие факты, которые возможно надежнее устанавливали бы существование атомов определенной конечной величины… Согласие этих выводов [о статистическом законе броуновского движения] с опытом, а также определенная Планком из закона излучения истинная величина молекулы… убедили многочисленных тогда скептиков (Оствальд, Мах) в реальности атомов».

Вот, наконец, кульминация: наука признала существование атомов. Наша глава завершается.

Дальнейшее можно рассматривать как постскриптум. Эрнст Мах, о котором Эйнштейн упоминает в скобках, был австрийским физиком. Его глубокие идеи оказали огромное влияние на Эйнштейна. А что же можно сказать о еще большем, нежели Мах, скептике — Вильгельме Оствальде? Разве нам не знакомо это имя? Оствальд был физико-химиком. И отец Эйнштейна, и сам Эйнштейн безрезультатно обращались к нему в 1901 г. Приятно отметить, что Оствальд и Эйнштейн впоследствии стали добрыми друзьями и относились друг к другу с величайшим уважением.

6. ЛУЧШИЕ ВРЕМЕНА

«К электродинамике движущихся тел». В анналах науки эта работа, — последняя из четырех статей, упомянутых Эйнштейном в письме к Габихту, — пользуется заслуженной славой, и именно в связи с ней мы, наконец, обратимся к теории относительности. Эйнштейн писал Габихту, что готов лишь черновой вариант статьи. Впрочем, не будем судить его за медлительность. Работа над рукописью не затянулась надолго: окончательный вариант статьи был завершен поразительно быстро. Статья попала в редакцию «Annalen der Physik» 30 июня 1905 г., всего через пятнадцать недель после «очень революционной» статьи о световых квантах, причем в промежутке Эйнштейн завершил докторскую диссертацию и статью о броуновском движении. И все это — наряду с каждодневным трудом в Бюро патентов. Неудивительно, что, закончив статью об относительности, он почувствовал крайнюю усталость.

Каково мое место в пространстве? Как происходит мое движение в нем? Эти необъятные вопросы лежат в основе теории относительности, и оба они таят немало сюрпризов. Попробуйте представить себе, какие эмоции могли бы вызвать эти вопросы у первобытного человека, даже просто приснившись ему: кошмарные видения, что он теряется в непроходимых лесах и мечется из стороны в сторону, окруженный невидимыми опасностями; и чувство облегчения, когда, пробудившись ото сна, он видит, что благополучно оставался все это время в своей пещере — в родном «доме», в покое, и мучившие его вопросы благополучно разрешились.

Но не слишком ли легко получены ответы? Как отнеслись бы к этим вопросам люди, находящиеся на более высокой ступени цивилизации, — средневековые монахи, верившие в неподвижность Земли, вокруг которой вращалось все сущее — материальное и духовное? Для них тоже ответы не представляли труда, однако лишь до поры до времени. Дело в том, что Коперник, а за ним Кеплер и Галилей посеяли ересь о движущейся Земле. Церковь была до того напугана, что принялась преследовать еретиков. Ведь идея о движении Земли лишала Человека центрального места в принятой святой церковью схеме мироздания. Ересь все глубже пускала корни. И если мать-Земля всего лишь странствующая песчинка, затерянная в неисчерпаемых глубинах Вселенной, то где же монастырь? Где пещера? И как происходит их движение?