Дмитрий Таболкин - 100 знаменитых американцев

Так Эйнштейн стал известным ученым, и весной 1909 г. его назначили экстраординарным профессором теоретической физики Цюрихского университета, а в начале 1911 г. пригласили возглавить кафедру в немецком университете в Праге. Летом следующего года Альберт возвратился в Цюрих и стал профессором созданной специально для него кафедры математической физики в политехникуме, где он когда-то учился сам.

В 1914 г. Эйнштейн был избран членом Прусской академии наук и приглашен в Германию на должность профессора Берлинского университета и одновременно директора Физического института кайзера Вильгельма (ныне Институт Макса Планка). В течение последующих 19 лет он читал здесь лекции, вел семинары, регулярно участвовал в работе коллоквиума, который во время учебного года раз в неделю проводился в Физическом институте.

Однажды на лекции Эйнштейна спросили, как делаются великие открытия. Он ненадолго задумался и ответил: «Допустим, что все знают о чем-то, что это невозможно сделать. Однако находится один невежда, который этого не знает. Он-то и делает открытие».

После нескольких лет напряженной работы ученому удалось в 1915 г. создать общую теорию относительности, выходившую далеко за рамки специальной теории, в которой движения должны быть равномерными, а относительные скорости постоянными. Общая теория относительности охватывала все возможные движения, в том числе и происходящие с переменной скоростью. Господствовавшая ранее механика, берущая начало из работ Исаака Ньютона, становилась частным случаем, удобным для описания движения при относительно малых скоростях. Эйнштейну пришлось заменить многие из введенных Ньютоном понятий. Так, например, по Ньютону, тела притягивают друг друга, даже если их разделяют огромные расстояния, причем сила притяжения распространяется мгновенно, а ее мерой служит гравитационная масса. Что же касается движения тела под действием этой силы, то оно определяется инерциальной массой тела, которая характеризует способность тела ускоряться под действием данной силы. Альберта заинтересовало, почему эти две массы совпадают.

Он произвел так называемый «мысленный эксперимент». Если бы человек в свободно падающем лифте уронил ключи, то они не упали бы на пол: лифт, человек и ключи падали бы с одной и той же скоростью и сохранили бы свои положения относительно друг друга. Так происходило бы в некой воображаемой точке пространства вдали от всех источников гравитации. Затем Эйнштейн расширил картину, распространив ее на свет. Если луч света пересекает кабину лифта «горизонтально», то выходное отверстие находится на большем расстоянии от пола, чем входное, так как за то время, которое требуется лучу, чтобы пройти от стенки к стенке, кабина лифта успевает продвинуться на какое-то расстояние. Наблюдатель в лифте увидел бы, что световой луч искривился. Для ученого это означало, что в реальном мире лучи света искривляются, когда проходят на достаточно малом расстоянии от массивного тела.

Предложенная Эйнштейном общая теория относительности заменила ньютоновскую теорию гравитационного притяжения тел пространственно-временным математическим описанием того, как массивные тела влияют на характеристики пространства вокруг себя. Согласно этой точке зрения, тела не притягивают друг друга, а изменяют геометрию пространства – времени, которая и определяет движение проходящих через него тел. Как однажды заметил коллега Альберта, американский физик Дж. А. Уилер, «пространство говорит материи, как ей двигаться, а материя говорит пространству, как ему искривляться».

В тот период Эйнштейн работал не только над теорией относительности. Например, в 1916–1917 гг. вышли его работы, посвященные квантовой теории излучения. В них ученый рассмотрел вероятности переходов между стационарными состояниями атома (теория Нильса Бора) и выдвинул идею индуцированного излучения. Эта концепция стала теоретической основой современной лазерной техники.

Хотя и специальная, и общая теории относительности были слишком революционны, чтобы принести автору немедленное признание, вскоре они получили ряд подтверждений. Одним из первых было объяснение прецессии орбиты Меркурия, которую не удавалось полностью понять в рамках ньютоновской механики. Английской экспедиции под руководством астрофизика Эддингтона удалось наблюдать звезду, скрытую за кромкой Солнца во время полного затмения в 1919 г. Этот факт свидетельствовал о том, что лучи света искривляются под действием гравитационного поля планеты.