Теория относительности Эйнштейна за 1 час - [9]

Уже на первом курсе Альберт начал прогуливать лекции, предпочитая им самостоятельное изучение интересующих его предметов. Вместо того чтобы слушать скучных профессоров, которые преподавали устаревшие теории, он читал научные журналы, знакомился со свежими теориями, которые давали обширную пищу для размышлений.

Тем временем предприятие отца Эйнштейна в Милане потерпело крах, семья бедствовала, родители практически не присылали сыну денег, хотя иногда передавали продукты. Он был настоящим голодным студентом: питался через раз, иногда обходился одним бутербродом за весь день. При этом много курил, часто тратя последние деньги на табак. Бедность его не слишком напрягала, беспокоило только то, что из-за отсутствия денег он не мог жениться. В то время у него был бурный роман с будущей женой Милевой Марич, которая тоже училась в Политехникуме и была единственной девушкой на его факультете.

Именно ей он написал ставшее впоследствии знаменитым письмо о будущем электромагнитной теории: «Я все более и более убеждаюсь в том, что электродинамика движущихся тел в том виде, в каком она существует сегодня, не соответствует действительности и что в будущем будет возможно представить ее в более простом виде. Введение понятия "эфир" в электрические теории привело к понятию среды, о движении которой мы можем говорить только без приписывания этому понятию какого-либо физического смысла…» Ученые всего мира бились над исследованиями свойств эфира, а он, студент с посредственными оценками, уже был уверен, что никакого эфира не существует. И оказался прав!

Дипломную работу будущий выпускник писал на тему электропроводности. Его руководителю Генриху Веберу она не очень понравилась, в первую очередь потому, что Эйнштейн самостоятельно выбрал тему, а не взял ту, что предложил профессор. У них и до этого часто возникали трения – из-за того, что своевольный студент не желал следовать инструкциям и все делал по-своему. Этот конфликт привел к тому, что после выпуска Эйнштейну не предложили работу в Политехникуме, на что он очень надеялся.

Устроиться ассистентом в другой университет он тоже не мог: потенциальные работодатели обращались за рекомендациями к Веберу, после чего отказывали Эйнштейну в месте. Долгое время выпускник не мог найти работу, перебивался случайными заработки и практически голодал. Это был, пожалуй, самый тяжелый период в его жизни. Он признавался, что уже подумывал о том, чтобы пойти работать страховым агентом, когда его приятель Марсель Гроссман нашел ему работу в патентном бюро Берна.

«Год чудес»: невероятные открытия молодого ученого

Работа в патентном бюро, доставшая Эйнштейну после многомесячных поисков, стала для него настоящим спасением. Если бы не это неожиданное предложение, ему пришлось бы оставить науку и заниматься чем-то другим, просто чтобы заработать на пропитание. Позже ученый писал, что без этой работы «потерял бы всю силу духа». А так он оказался в привычной и любимой обстановке: среди динамо-машин, коммутаторов, электрических приборов и других изобретений. В его обязанности входила оценка представляемых проектов, он должен был определить, будет ли очередной механизм работать и принесет ли пользу науке и промышленности. Его профилем были изобретения, связанные с электричеством, в этой области он разбирался прекрасно.

Новая служба дала ученому не только средства к существованию и благоприятную атмосферу, но и время для раздумий и трудов. Именно во время работы в патентом бюро Альберт Эйнштейн совершил те потрясающие открытия, которые были опубликованы в 1905 году, в честь этого названном «годом чудес». Статьи ученого были посвящены самым животрепещущим для физики того времени темам: природе света, соотношению массы и энергии, броуновскому движению и, конечно, самая знаменитая статья – специальной теории относительности.

Менее знаменитая, но тоже очень важная для физики статья называлась «Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии?» В ней ученый рассматривал те положения, которые впоследствии привели его к формуле Е = тс².

Саму формулу он тогда еще не вывел, но подробно описал теоретические выкладки. Суть их заключалась в следующем: чем быстрее движется какой-либо объект, тем сильнее увеличивается его масса и тем больше нужно энергии, чтобы приводить его в движение. В одном из писем он рассуждал по этому поводу так: «Из принципа относительности следует, что масса должна быть непосредственной мерой энергии, содержащейся в теле; свет переносит массу. У радия при его распаде должно происходить заметное убывание массы. Это соображение радует и подкупает. Однако не смеется ли по этому поводу и не водит ли меня за нос Господь – этого я не знаю». Тогда у него еще были сомнения в своей правоте, они рассеются позже, после рождения общей теории относительности.

Для того чтобы вывести самую известную формулу всех времен, Эйнштейн смоделировал ситуацию, в которой присутствует тело, распространяющее электромагнитное излучение, и две системы отсчета для его описания. Первая система отсчета покоится, вторая движется относительно тела с постоянной скоростью. Совершив математические расчеты, Эйнштейн обнаружил: испуская излучение, тело теряет не только энергию, но и массу. Таким образом, эти две величины взаимосвязаны, масса переходит непосредственно в энергию. На этой стадии ученый делает вывод, что масса тела – это мера энергии, которая в нем содержится. Если меняется количество энергии, то и масса меняется на соответствующую величину. Это и выражено формулой