Альбе́рт Эйнште́йн ( Согласно практической транскрипции, правильным вариантом передачи имени является Альберт Айнштайн. Английское произношение имени — [ˈælbɝt (-ət) ˈaɪnstaɪn (-tɪn)] (Элберт Айнстайн (Айнстин), согласно практической транскрипции)., 14 марта 1879, Ульм, королевство Вюртемберг, Германская империя — 18 апреля 1955, Принстон, штат Нью-Джерси, США) — швейцарский, немецкий и американский и общественный деятель-гуманист, один из основателей современной теоретической физики. Лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года. Его теория относительности изменила основания физики, заменив классическую механику и закон всемирного тяготения Ньютона. Персона XX века по версии журнала Time.
Жил в Германии (1879—1895, 1914—1933), Швейцарии (1895—1914), и с 1933 года до конца жизни — в США. Из Германии с приходом к власти нацистов был вынужден эмигрировать, и после публичного отказа от гражданства Германии (весной 1933 года) 24 марта 1934 года был его лишён . Гражданин США с 1940 года. Почётный доктор около 20 ведущих университетов мира, член многих Академий наук, в том числе иностранный почётный член АН СССР (1926).
Эйнштейн — автор более 300 научных работ по физике, а также около 150 книг и статей в области философии и истории науки, публицистики и других. Он разработал несколько фундаментальных физических теорий: Специальная теория относительности (1905). В её рамках — закон взаимосвязи массы и энергии: Общая теория относительности (1907—1916). Квантовая теория фотоэффекта. Квантовая теория теплоёмкости. Квантовая статистика Бозе — Эйнштейна. Статистическая теория броуновского движения, заложившая основы теории флуктуаций. Теория индуцированного излучения. Теория рассеяния света на термодинамических флуктуациях в среде.
Он также предсказал гравитационные волны и «квантовую телепортацию», предсказал и измерил гиромагнитный эффект Эйнштейна — де Хааза. С 1933 года работал над проблемами космологии и единой теории поля. Активно выступал против войны, против применения ядерного оружия, за гуманизм, уважение прав человека, взаимопонимание между народами.
Эйнштейну принадлежит решающая роль в популяризации и введении в научный оборот новых физических концепций и теорий. В первую очередь это относится к пересмотру понимания физической сущности пространства и времени и к построению новой теории гравитации взамен ньютоновской. Эйнштейн также, вместе с Планком, заложил основы квантовой теории. Эти концепции, многократно подтверждённые экспериментами, образуют фундамент современной физики.
Биография
Ранние годы Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 года в южно-германском городе Ульме, в небогатой еврейской семье.
Отец, (1847—1902), был в это время совладельцем небольшого предприятия по производству перьевой набивки для матрацев и перин. Мать, (урождённая Кох, 1858—1920), происходила из семьи состоятельного торговца кукурузой Юлиуса Дерцбахера (в 1842 году он сменил фамилию на Кох) и Йетты Бернхаймер.
Летом 1880 года семья переселилась в Мюнхен, где Герман Эйнштейн вместе с братом Якобом основал небольшую фирму по торговле электрическим оборудованием. В Мюнхене родилась младшая сестра Альберта Мария (Майя, 1881—1951).
Начальное образование Альберт Эйнштейн получил в местной католической школе. По его собственным воспоминаниям, он в детстве пережил состояние глубокой религиозности, которое оборвалось в 12 лет. Через чтение научно-популярных книг он пришёл к убеждению, что многое из того, что изложено в Библии, не может быть правдой, а государство намеренно занимается обманом молодого поколения. Всё это сделало его вольнодумцем и навсегда породило скептическое отношение к авторитетам. Из детских впечатлений Эйнштейн позже вспоминал как наиболее сильные: компас, «Начала» Евклида и (около 1889 года) «Критику чистого разума» Иммануила Канта. Кроме того, по инициативе матери он с шести лет начал заниматься игрой на скрипке. Увлечение музыкой сохранялось у Эйнштейна на протяжении всей жизни. Уже находясь в США в Принстоне, в 1934 году Альберт Эйнштейн дал благотворительный концерт, где исполнял на скрипке произведения Моцарта в пользу эмигрировавших из нацистской Германии учёных и деятелей культуры.
В гимназии (ныне в Мюнхене) он не был в числе первых учеников (исключение составляли математика и латынь). Укоренившаяся система механического заучивания материала учащимися (которая, как он позже говорил, наносит вред самому духу учёбы и творческому мышлению), а также авторитарное отношение учителей к ученикам вызывало у Альберта Эйнштейна неприятие, поэтому он часто вступал в споры со своими преподавателями.
В 1894 году Эйнштейны переехали из Мюнхена в итальянский город Павию, близ Милана, куда братья Герман и Якоб перевели свою фирму. Сам Альберт оставался с родственниками в Мюнхене ещё некоторое время, чтобы окончить все шесть классов гимназии. Так и не получив аттестата зрелости, в 1895 году он присоединился к своей семье в Павии.
Осенью 1895 года Альберт Эйнштейн прибыл в Швейцарию, чтобы сдать вступительные экзамены в Высшее техническое училище (Политехникум) в Цюрихе и по окончании обучения стать преподавателем физики. Блестяще проявив себя на экзамене по математике, он в то же время провалил экзамены по ботанике и французскому языку, что не позволило ему поступить в Цюрихский Политехникум. Однако директор училища посоветовал молодому человеку поступить в выпускной класс школы в Арау (Швейцария), чтобы получить аттестат и повторить поступлениеЕвгений Беркович // Наука и жизнь, 2022, № 8. — с. 60 — 75.
В кантональной школе Арау Альберт Эйнштейн посвящал своё свободное время изучению электромагнитной теории Максвелла, начал размышлять над физическими проблемамиС пятнадцати- или шестнадцатилетнего возраста Эйнштейн, как он неоднократно рассказывал мне, задумывался над следующими двумя вопросами: 1. Что случится, если кто-нибудь побежит за световым лучом и попытается поймать его? 2. Что случится, если кто-нибудь окажется в свободно падающем лифте? Из ответа на первый вопрос выросла специальная теория относительности, из ответа на второй — общая.Инфельд Л. Мои воспоминания об Эйнштейне // Эйнштейн и современная физика: Сборник памяти Альберта Эйнштейна. — М.: Гостехиздат, 1956. — c. 188. В сентябре 1896 года он успешно сдал все выпускные экзамены в школе, за исключением экзамена по французскому языку, и получил аттестат, а в октябре 1896 года был принят в Политехникум на педагогический факультет. Здесь он подружился с однокурсником, математиком Марселем Гроссманом (1878—1936), а также познакомился с сербской студенткой факультета медицины Милевой Марич (на 4 года старше его), впоследствии ставшей его женой. В этом же году Эйнштейн отказался от германского гражданства. Чтобы получить швейцарское гражданство, требовалось уплатить 1000 швейцарских франков, однако бедственное материальное положение семьи позволило ему сделать это только спустя 5 лет. Предприятие отца в этом году окончательно разорилось, родители Эйнштейна переехали в Милан, где Герман Эйнштейн, уже без брата, открыл фирму по торговле электрооборудованием.
Стиль и методика преподавания в Политехникуме существенно отличались от закостеневшей и авторитарной германской школы, поэтому дальнейшее обучение давалось юноше легче. У него были первоклассные преподаватели, в том числе замечательный геометр Герман Минковский (его лекции Эйнштейн часто пропускал, о чём потом искренне сожалел) и аналитик Адольф Гурвиц.
Начало научной деятельности В 1900 году Эйнштейн окончил Политехникум, получив диплом преподавателя математики и физики. Экзамены он сдал успешно, но не блестящеЕвгений Беркович // Наука и жизнь, 2023, № 7. — с. 48-61. Многие профессора высоко оценивали способности студента Эйнштейна, но никто не захотел помочь ему продолжить научную карьеру. Сам Эйнштейн позже вспоминал: Я был третируем моими профессорами, которые не любили меня из-за моей независимости и закрыли мне путь в науку.
Хотя в следующем, 1901 году, Эйнштейн получил гражданство ШвейцарииЕвгений Беркович // Наука и жизнь, 2022, № 9. — с. 54 — 65, вплоть до весны 1902 года он не мог найти постоянное место работы — даже школьным учителем. Вследствие отсутствия заработка он буквально голодал, не принимая пищу несколько дней подряд. Это стало причиной болезни печени, от которой учёный страдал до конца жизни.
Несмотря на лишения, преследовавшие его в 1900—1902 годах, Эйнштейн находил время для дальнейшего изучения физики. В 1901 году берлинские «Анналы физики» опубликовали его первую статью «Следствия теории капиллярности» (Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen), посвящённую анализу сил притяжения между атомами жидкостей на основании теории капиллярности.
В ноябре 1901 года Эйнштейн закончил работу над докторской диссертацией, посвящённой молекулярным силам в газах, и передал её в Цюрихский университет. Руководителем диссертации должен был стать профессор Цюрихского университета Альфред Кляйнер. Защита диссертации не состоялась, Кляйнер отверг диссертацию. 1 февраля 1902 года Эйнштейн забрал её обратноЕвгений Беркович. // Наука и жизнь, 2022, № 12. — с. 60—75..
Преодолеть трудности помог бывший однокурсник Марсель Гроссман, рекомендовавший Эйнштейна на должность эксперта III класса в Федеральное Бюро патентования изобретений (Берн) с окладом 3500 франков в год (в годы студенчества он жил на 100 франков в месяц).
Эйнштейн работал в Бюро патентов с июля 1902 года по октябрь 1909 года, занимаясь преимущественно экспертной оценкой заявок на изобретения. В 1903 году он стал постоянным работником Бюро. Характер работы позволял Эйнштейну посвящать свободное время исследованиям в области теоретической физики.
В октябре 1902 года Эйнштейн получил известие из Италии о болезни отца; Герман Эйнштейн умер спустя несколько дней после приезда сына.
С 1904 года Эйнштейн сотрудничал с ведущим посвящённым физике журналом Германии «Анналы физики», предоставляя для его реферативного приложения аннотации новых статей по термодинамике. Вероятно, приобретённый этим авторитет в редакции содействовал его собственным публикациям 1905 года.
1905 — «Год чудес» 1905 год вошёл в историю физики как «Год чудес» (). В этом году «Анналы физики» опубликовал три выдающиеся статьи Эйнштейна, положившие начало новой научной революцииЕвгений Беркович // Наука и жизнь, 2023, № 8. — с. 44-58: «К электродинамике движущихся тел» (). С этой статьи начинается теория относительностиА. Эйнштейн , Эйнштейн, А. Собр. науч. тр. в 4 тт. Т. 1. Работы по теории относительности. 1905—1920. — М.: Наука. 1965. С.56-57.. «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света» (). Одна из работ, заложивших фундамент квантовой теории. «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты» () — работа, посвящённая броуновскому движению и существенно продвинувшая статистическую физику.
Эйнштейну часто задавали вопрос: как ему удалось создать теорию относительности? Полушутя-полувсерьёз он отвечал: Почему именно я создал теорию относительности? Когда я задаю себе такой вопрос, мне кажется, что причина в следующем. Нормальный взрослый человек вообще не задумывается над проблемой пространства и времени. По его мнению, он уже думал об этой проблеме в детстве. Я же развивался интеллектуально так медленно, что пространство и время занимали мои мысли, когда я стал уже взрослым. Естественно, я мог глубже проникать в проблему, чем ребёнок с нормальными наклонностями.
Специальная теория относительности
В течение всего XIX века материальным носителем электромагнитных явлений считалась гипотетическая среда — эфир. Однако к началу XX века выяснилось, что свойства этой среды трудно согласовать с классической физикой. С одной стороны, аберрация света наталкивала на мысль, что эфир абсолютно неподвижен, с другой — опыт Физо свидетельствовал в пользу гипотезы, что эфир частично увлекается движущейся материей. Опыты Майкельсона (1881), однако, показали, что никакого «эфирного ветра» не существует.