Путь Эйнштейна в науку был совсем не таким прямым и естественным

Наука и жизньИстория

Студент Эйнштейн

Кандидат физико-математических наук, доктор естествознания (Германия) Евгений Беркович

Альберт Эйнштейн в период учёбы в Политехникуме. Цюрих, 1898 год. ETH-Bibliothek Zürich, Bildarchiv / Fotograf: Unbekannt / Portr_03142 / PD

Путь Эйнштейна в науку был совсем не таким прямым и естественным, как у большинства его коллег-современников. Обычно молодой человек, стремящийся стать учёным, оканчивал не просто школу, а гимназию, после чего получал право учиться в университете. По окончании университета нужно было подготовить и защитить докторскую диссертацию (физики и математики становились докторами философских наук). С этого момента начиналась карьера научного работника или преподавателя. Кто собирался стать профессором, должен был защитить вторую докторскую диссертацию и после успешного испытания в качестве лектора получить звание приват-доцента и право читать лекции студентам. А дальше появлялась возможность подняться на должность экстраординарного профессора и, наконец, как вершина научной карьеры, быть избранным полным, или ординарным профессором, став одновременно высокопоставленным государственным служащим. У Эйнштейна с самого начала всё пошло не так. Мюнхенскую гимназию он не окончил, не выдержав царившей в ней атмосферы казармы и отсутствия свободы. Пятнадцатилетний юноша, распрощавшись с Германией, в 1894 году уехал к родителям в Милан и через год решил стать инженером, чтобы помогать отцу. Так как дорога в университет для него была закрыта, оставался технический вуз, и лучшим считался цюрихский Политехнический институт, который в просторечии называли Политехникумом, или даже просто Поли.

Дом на улице Унионштрассе 4 в Цюрихе и памятная доска на этом доме. Фото из книги: Dudo Erny. Einstein in Schweiz. — Zürich: BoD, 2020. Публикуется с любезного разрешения автора.
Надпись гласит: «Здесь в 1896—1900 годах жил великий физик и сторонник мира Альберт Эйнштейн (1879— 1955), с 1901 года — гражданин Цюриха». Фото из книги: Dudo Erny. Einstein in Schweiz. — Zürich: BoD, 2020. Публикуется с любезного разрешения автора.

Поступление

Федеральный политехнический институт в Цюрихе был создан в 1855 году. Это было единственное высшее учебное заведение Швейцарии, которое подчинялось не какому-то кантону, а напрямую федеральному правительству в Берне. Поначалу хотели создать федеральный университет, но кантональные власти побоялись, что это уменьшит значимость местных университетов, и воспротивились инициативе. Компромиссом оказалось создание федерального института для подготовки инженеров и преподавателей гимназий. И хотя Политехникум, в отличие от университетов, не имел права присваивать докторские степени1, состав его преподавательских кадров был на уровне лучших университетов Европы.

Первый раз Эйнштейн попытался поступить в Политехникум в 1895 году. Тогда это была явная авантюра: бывшему ученику мюнхенской гимназии, так и не закончившему гимназический курс, исполнилось в тот год шестнадцать, а в Политехникум принимали с восемнадцати. Эйнштейн знал правила. Летом 1895 года он писал своему дяде Цезарю Коху: «Как ты уже знаешь, я буду поступать в Цюрихе в Политехникум. С этим связаны определённые трудности, так как я должен был бы быть на два года старше»2.

Друг семьи Эйнштейнов Густав Майер, проживавший в Цюрихе, обратился с письмом к ректору Политехникума профессору Альбину Герцогу, в котором расхваливал способности юноши к математике и физике. Герцог ответил Майеру письмом, которое сохранилось в архиве библиотеки Политехникума3. В нём Герцог сообщает, что не считает правильным даже «вундеркиндов» освобождать от необходимости сдавать все школьные экзамены перед поступлением в институт, однако в виде исключения разрешил всё же шестнадцатилетнему Эйнштейну проверить себя на вступительных экзаменах в Политехникум.

Вступительные экзамены продолжались несколько дней. Проверялись знания по арифметике, алгебре, геометрии, физике, химии, черчению, иностранному языку, истории, литературе и естествознанию. Показав прекрасные знания по физике и математике, Эйнштейн откровенно провалился на экзаменах по ботанике, зоологии и французскому языку4.

Эйнштейн тогда записался на инженерное отделение Политехникума (термин «факультет» был в Цюрихе не в ходу). В «Автобиографических набросках» он вспоминал: «Экзамен показал мне прискорбную недостаточность моей подготовки несмотря на то, что экзаменаторы были снисходительны и полны сочувствия. Я понимал, что мой провал был вполне оправдан. Отрадно было лишь то, что физик Г. Ф. Вебер сказал мне, что я могу слушать его коллег, если останусь в Цюрихе. Но ректор, профессор Альбин Герцог, рекомендовал меня в кантональную школу в Аарау, где после годичного обучения я сдал экзамен на аттестат зрелости»5.

Совет профессора Герцога оказался очень полезным для неопытного юноши. Школа в Аарау помогла ему укрепить веру в себя, поверить в силу принципов демократии и свободы. Вот как он вспоминал свои школьные годы в Швейцарии: «Эта школа оставила во мне неизгладимый след благодаря своему либеральному духу и скромной серьёзности учителей, которые не опирались на какие-либо показные авторитеты; сравнение с шестилетним обучением в авторитарно управляемой немецкой гимназии убедительно показало мне, насколько воспитание в духе свободы и чувства личной ответственности выше воспитания, которое основано на муштре, внешнем авторитете и честолюбии. Настоящая демократия не является пустой иллюзией»6.

После школы в Аарау Эйнштейн выбрал для себя не инженерное, а физико-математическое отделение. Именно тогда у юноши появилось желание заниматься наукой. Сохранилось сочинение, написанное по-французски с большим количеством орфографических ошибок, но суть его нового взгляда на будущее оно отражало верно: «Если мне повезёт и я сдам экзамены, то я поступлю в Политехникум в Цюрихе. Там я четыре года буду изучать математику и физику. Я представляю себя преподавателем этих дисциплин, предпочтительно теоретиком. Вот причины, которые привели меня к таким планам. Прежде всего, это моя склонность к абстрактному математическому мышлению, отсутствие воображения и практической смётки. Мои желания совпадают со склонностями. Это вполне естественно, ведь всякому приятно заниматься тем, к чему у него больше склонностей. Кроме того, занятия наукой дают определённую независимость, которая меня очень привлекает»7.

В осенний семестр 1896 года вместе с Эйнштейном на отделение VI, готовившее преподавателей математики и естествознания для гимназий, в его математическую секцию «A» поступили ещё девять юношей и одна девушка. Девушку сейчас все хорошо знают — это была Милева Марич, ставшая впоследствии женой Альберта. Из юношей до промежуточного преддипломного испытания, проводимого в третий год обучения, дошли пятеро: кроме Альберта Эйнштейна, Якоб Эрат, Марсель Гроссман, Луи Коллрос и Луи-Густав дю Паскье. Альберт был самым молодым из этой пятёрки: в год поступления в Политехникум ему исполнилось семнадцать лет. Гроссман и Коллрос были старше почти на год, дю Паскье — на два с половиной, Эрат и Милева — на три с небольшим года.

1. Это право Политехникум получил в 1908 году, а первые собственные доктора появились в 1909-м. Об этом см. ниже.

2. Alexis Schwarzenbach. Das verschmähte Genie. Albert Einstein und die Schweiz. — München: Deutsche Verlags-Anstalt, 2005. S. 12.

3. Экзаменационные ведомости, письма ректора и матрикулы студентов Политехникума хранятся в архиве библиотеки института, их копии выложены в интернет [ETH-Bibliothek, 2021].

4. Louis Kollros. Erinnerungen eines Kommilitonen. В книге: Carl Seelig (Hrsg.). Helle Zeit — dunkle Zeit, S. 17–31. — Zürich: Europa Verlag, 1956. S. 17.

5. Альберт Эйнштейн. Автобиографические наброски. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том IV, с. 350—356. — М.: Наука, 1967. С. 350.

6. Там же.

7. Пайс Абрахам. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна / Пер. с англ. В. И. и О. И. Мацарских. Под ред. акад. А. А. Логунова. — М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. С. 49.

Преподаватели

Из преподавателей Эйнштейна обычно выделяют троих: двух выдающихся математиков, профессоров Германа Минковского и Адольфа Гурвица, которые могли бы составить славу любому первоклассному университету, и физика Генриха Фридриха Вебера, отношения с которым у Эйнштейна вначале были прекрасными, а потом испортились. Своих преподавателей математики будущий создатель теории относительности в молодости явно недооценивал. В «Автобиографических заметках» он признаётся: «Там у меня были прекрасные преподаватели (например, Гурвиц, Минковский), так что, собственно говоря, я мог бы получить солидное математическое образование. Я же большую часть времени работал в физической лаборатории, увлечённый непосредственным соприкосновением с опытом. Остальное время я использовал главным образом для того, чтобы дома изучать труды Кирхгофа, Гельмгольца, Герца и т. д.»8.

Только спустя десятилетия Эйнштейн понял, что «доступ к более глубоким принципиальным проблемам в физике требует тончайших математических методов. Это стало мне выясняться лишь постепенно, после многих лет самостоятельной научной работы»9. В «Автобиографических набросках» он объясняет причины своего юношеского пренебрежения математикой: «Но высшая математика ещё мало интересовала меня в студенческие годы. Мне ошибочно казалось, что это настолько разветвлённая область, что можно легко растратить всю свою энергию в далёкой провинции. К тому же по своей наивности я считал, что для физики достаточно твёрдо усвоить элементарные математические понятия и иметь их готовыми для применения, а остальное состоит в бесполезных для физики тонкостях, — заблуждение, которое только позднее я с сожалением осознал. У меня, очевидно, не хватало математических способностей, чтобы отличить центральное и фундаментальное от периферийного и не принципиально важного»10. Надо отметить, что недостаточность своих математических знаний Эйнштейн ощущал и в процессе создания общей теории относительности, и в попытках разработать единую теорию поля. Ему постоянно требовались ассистенты для выполнения математических расчётов и исследования математических моделей. Даже согласие на переезд в Принстон и работу в Институте перспективных исследований он дал только после того, как ему обещали взять на работу и его ассистента Вальтера Майера, с которым он работал с 1929 года. Правда, их сотрудничество вскоре после прибытия в Америку распалось, и Эйнштейн вынужден был искать новых помощников, сильных в математике.

Для полноты картины назовём и других преподавателей Эйнштейна в Цюрихе. Профессор Вильгельм Фидлер читал курс по проективной и начертательной геометрии, профессор Карл Фридрих Гейзер — курс аналитической геометрии и теории инвариантов. Лекции Гейзера по дифференциальной геометрии произвели на Эйнштейна большое впечатление своей художественностью, о них он высказался в «Автобиографических набросках»: «Захватывали меня также лекции профессора Гейзера по дифференциальной геометрии, которые были настоящими шедеврами педагогического искусства и очень помогли мне позднее в борьбе, развернувшейся вокруг общей теории относительности»11.

Первые три семестра студенты физикоматематического отделения изучали математику, разделившись по языку: Эйнштейн, Гроссман, Эрат и Марич слушали лекции Гурвица и Фидлера на немецком, остальные посещали лекции Жерома Франеля и Мариуса Лакомба, которые читались на инженерном отделении по-французски. Франель и Гейзер сыграли важную роль в истории Политехникума. Заведующий кафедрой математики на французском языке Жером Франель был ректором Цюрихской высшей технической школы в 1905—1909 годах и много сделал для её перестройки и расширения прав до уровня прав университетов. В первый год его ректорства широко отмечалось пятидесятилетие со дня создания Политехникума. Не сразу, но Франелю удалось-таки добиться права присуждать докторские степени своим выпускникам (в 1908 году). Первые собственные доктора наук появились в Политехникуме в 1909 году.

8. Альберт Эйнштейн. Автобиографические заметки. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том IV, с. 259—293. — М.: Наука, 1967. С. 264.

9. Там же.

10. Там же. С. 351.

11. Там же.

Математический конгресс

Важным событием не только в истории Политехникума, но и в истории мировой науки был первый Международный математический конгресс, проходивший в Цюрихе в конце первого студенческого года Эйнштейна — с 9 по 11 августа 1897 года. Все заседания Конгресса проходили в аудиториях Федеральной высшей технической школы. Президентом Конгресса был назначен профессор Карл Фридрих Гейзер. Он стал приват-доцентом в двадцать лет, профессором — в двадцать шесть, дважды избирался ректором: в 1881—1887 и в 1891—1895 годах.

Конгресс был задуман и прошёл с большим размахом. Приглашения на немецком и французском языках были разосланы двум тысячам математиков и физиков-теоретиков со всего мира, присутствовали на конгрессе 208 человек, из них двенадцать из России. В оргкомитет Конгресса входили Феликс Клейн, Андрей Андреевич Марков, Анри Пуанкаре, Герман Минковский. С докладами на Конгрессе выступали Георг Кантор, Жак Адамар, Адольф Гурвиц, другие выдающиеся математики. Из-за смерти матери, случившейся в июле 1897 года, Анри Пуанкаре не смог приехать в Цюрих, но его доклад «О взаимосвязи чистого анализа и математической физики» прочитал Жером Франель.

Удивительно, но, судя по имеющимся данным, Альберт Эйнштейн не посещал заседания Конгресса, не слушал доклад Пуанкаре, не читал его в сборнике «Bibliotheque de philosophie scientifique» («Библиотека научной философии»), где он был напечатан под заголовком «La valeur de la science» («Ценность науки»). Доклад представлял собой дальнейшее развитие книги «Наука и гипотеза», которую Эйнштейн изучал в Берне вместе с другими участниками академии «Олимпия». А мысли Пуанкаре, высказанные в этом докладе, были очень близки к тем, к которым Эйнштейн пришёл в 1905 году, когда завершил построение специальной теории относительности, и даже к тем, которые привели к построению в 1915 году общей теории относительности. В докладе 1897 года Пуанкаре утверждал, что «абсолютное пространство, абсолютное время, евклидова геометрия вовсе не являются необходимыми атрибутами механики; можно основные факты изложить так, что они будут относиться к неевклидовым пространствам»12. В том же докладе Пуанкаре говорил и об относительности понятия одновременности двух событий и о том, что от понятия абсолютный эфир можно отказаться. Всё это даёт основания считать французского математика одним из основных предшественников современной физики, почти вплотную подошедшего к созданию специальной теории относительности. Ему оставалось сделать один шаг, но он его не сделал. Этот шаг сделал Альберт Эйнштейн в 1905 году. Кто знает, как пошло бы развитие физики, не пропусти Эйнштейн доклад Пуанкаре на первом съезде математиков в Цюрихе?

12. Louis Kollros. Erinnerungen eines Kommilitonen. В книге: Carl Seelig (Hrsg.). Helle Zeit — dunkle Zeit, S. 17—31. — Zürich: Europa Verlag, 1956. S. 19.

Минковский и Вебер

Уже упомянутый профессор Альбин Герцог, бывший во времена учёбы Эйнштейна ректором Политехникума, вёл курс технической механики с упражнениями. В качестве продолжения и развития этого курса Герцог предложил профессору Минковскому прочитать курс аналитической механики. Герман Минковский всегда проявлял интерес к физике. Знаменитый Генрих Герц пригласил его профессором в Боннский университет, и Минковский говорил, что если бы не неожиданная смерть Герца в 1894 году, он, Минковский, вероятно, переквалифицировался бы в физика13. Курс Минковского в Политехникуме предполагался для студентов как инженерного отделения, так и физико-математического, но если последние слушали с интересом, то для будущих инженеров курс показался слишком сложным.

В последний студенческий семестр Эйнштейна и его сокурсников Герман Минковский прочитал лекцию о применении аналитической механики к явлениям капиллярности. На эту тему он по заданию Феликса Клейна написал большую статью в «Математическую энциклопедию», лекция в Политехникуме была основана на этой недавно написанной статье. Эйнштейн был в восторге: «Это первая лекция по математической физике, которую я слушал в Поли», — признался он своему товарищу Луи Коллросу14. Здесь явно слышалось недовольство другими лекциями по физике в цюрихском Политехникуме, так как они были далеки от актуальных физических проблем того времени. Даже курс Фердинанда Рудио о применениях аналитической механики по сравнению с лекциями Минковского выглядел устаревшим. Следует отметить, что первая опубликованная научная работа Эйнштейна «Выводы из явления капиллярности»15, написанная в декабре 1900 года, явно связана с лекцией Минковского.

Введение в теоретическую физику читал студентам патриарх Политехникума профессор Генрих Фридрих Вебер, первые лекции которого состоялись за четыре года до рождения Эйнштейна.

Поначалу лекции Вебера приводили Эйнштейна в восторг. Во второй студенческий год он писал Милеве Марич: «Вебер с большим мастерством читает о теплоте (температура, количество теплоты, передача теплоты, динамическая теория газов). Я рад каждому его курсу лекций»16.

Однако со временем любознательного студента стало раздражать отсутствие в лекциях Вебера хоть какой-то информации о новейших открытиях в физике. Это же отмечал в своих воспоминаниях профессор Адольф Фиш: «Теоретическую физику читал преподаватель электротехники Генрих Вебер, читал великолепно. Но будучи типичным представителем классической физики, он просто игнорировал всё, что было сделано после Гельмгольца. Заканчивая курс, мы знали прошлое физики, но не её настоящее и будущее»17.

Пришлось Эйнштейну навёрстывать пробелы в образовании самостоятельной работой дома. Он признавался: «Некоторые лекции я слушал с большим интересом. Но обыкновенно я много ”прогуливал” и со священным рвением штудировал дома корифеев теоретической физики. Само по себе это было хорошо и служило также тому, что нечистая совесть так действенно успокоилась, что душевное равновесие не нарушалось сколько-нибудь заметно. Это широкое самостоятельное обучение было простым продолжением более ранней привычки; в нём принимала участие сербская студентка Милева Марич, которая позднее стала моей женой

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Портрет на фоне Галактики Портрет на фоне Галактики

Чёрные дыры – самое смелое предсказание общей теории относительности Эйнштейна

Наука и жизнь
Футбол и лирика: в прокат вышел документальный фильм о клубе «Манчестер Юнайтед» Футбол и лирика: в прокат вышел документальный фильм о клубе «Манчестер Юнайтед»

До российского проката добрался документальный фильм «Великий «Юнайтед»

Forbes
Ядовитые реки, отравленные моря Ядовитые реки, отравленные моря

Катастрофы, угрожающие живым организмам, происходят довольно часто

Наука и жизнь
Как выбрать TWS-наушники: 6 важных критериев Как выбрать TWS-наушники: 6 важных критериев

К выбору TWS-наушников стоит подойти максимально серьезно

CHIP
«Душечка» хорошего питания «Душечка» хорошего питания

Геня Фейгенберг мало чем отличалась от многих своих современниц

Дилетант
Андрей Соколов: Андрей Соколов:

Все, что ты делаешь, все равно делаешь о себе в той или иной степени

Караван историй
«Король-солнце»: блеск и затмение абсолютизма «Король-солнце»: блеск и затмение абсолютизма

Людовик XIV превратил Францию в супердержаву, но страна стала клониться к упадку

Дилетант
Кокетливый язык тела: какие жесты заводят мужчин и женщин Кокетливый язык тела: какие жесты заводят мужчин и женщин

Язык тела позволяет выразить наши чувства и желания

Psychologies
Пластиковая планета Пластиковая планета

Может ли одна проблема стать решением другой?

Вокруг света
Здоровое тело: 10 привычек стройных людей, о которых всегда нужно помнить Здоровое тело: 10 привычек стройных людей, о которых всегда нужно помнить

Стройность — это образ жизни! И ему вполне можно научиться

TechInsider
Подлинная история д’Артаньяна Подлинная история д’Артаньяна

Жизнь д’Артаньяна точно нельзя назвать скучной

Дилетант
Мозг, экология и путешествия сквозь века: лучшие познавательные книги для детей Мозг, экология и путешествия сквозь века: лучшие познавательные книги для детей

Подборка увлекательных детских научно-популярных книг

TechInsider
Залив стал ближе Залив стал ближе

Эксперимент по внедрению исламского банкинга стартует в России в будущем году

Эксперт
(Не)сладкая проблема (Не)сладкая проблема

Какой у тебя уровень сахара в крови? Не имеешь понятия? А надо бы!

Лиза
Правила жизни Майкла Скотта Правила жизни Майкла Скотта

Правила жизни лучшего регионального менеджера

Правила жизни
Что появилось раньше: мышечный орган в ротовой полости или речь? И вообще, почему язык прозвали языком? Что появилось раньше: мышечный орган в ротовой полости или речь? И вообще, почему язык прозвали языком?

Орган или речь — кто был первым?

TechInsider
Скорость взаимодействия ридберговских кубитов приблизили к фундаментальному пределу Скорость взаимодействия ридберговских кубитов приблизили к фундаментальному пределу

Японским физикам удалось добиться обмена энергией между кубитами

N+1
Что мешает вашей карьере: 3 шага для преодоления вредных установок Что мешает вашей карьере: 3 шага для преодоления вредных установок

Почему ваша карьера никак не складывается?

Psychologies
Почему легкие свистят и стоит ли переживать по этому поводу? Почему легкие свистят и стоит ли переживать по этому поводу?

Свистящее дыхание — обычное явление, с которым сталкивается большинство из нас

TechInsider
Куриные кости и раковины улиток помогли уточнить время разрушения Скифополя Куриные кости и раковины улиток помогли уточнить время разрушения Скифополя

Археологи проанализировали находки, сделанные во время раскопок Телль-Ицтаба

N+1
Что крадут наши эмоции: 7 фактов Что крадут наши эмоции: 7 фактов

Факты о негативном влиянии эмоций на нашу жизнь

Psychologies
Смех делает нас умнее: 5 причин улыбнуться прямо сейчас Смех делает нас умнее: 5 причин улыбнуться прямо сейчас

Как смех облегчает нашу жизнь?

Psychologies
С кем из знаменитостей знакома королева Елизавета: от Мэрилин Монро до Леди Гаги С кем из знаменитостей знакома королева Елизавета: от Мэрилин Монро до Леди Гаги

Елизавета II за 70 лет в статусе королевы повидала немало знаменитостей

VOICE
Антиоксиданты: что это такое, и зачем они нужны Антиоксиданты: что это такое, и зачем они нужны

Как работают антиоксиданты?

TechInsider
Астрономы ищут в океане неизвестный объект, который, вероятно, прибыл из межзвездного пространства Астрономы ищут в океане неизвестный объект, который, вероятно, прибыл из межзвездного пространства

В 2014 году странный объект упал недалеко от побережья Папуа-Новой Гвинеи

TechInsider
Финансовая сепарация: что делать, если женщина материально зависит от мужа Финансовая сепарация: что делать, если женщина материально зависит от мужа

Как бороться с финансовой зависимостью в отношениях?

Psychologies
«Хотел попробовать девственность»: история маньяка Романа Бурцева, который охотился на девочек «Хотел попробовать девственность»: история маньяка Романа Бурцева, который охотился на девочек

Роман Бурцев — самый яркий маньяк 90-х

VOICE
История одной вещи: тушь «Ленинградская», в которую нужно поплевать История одной вещи: тушь «Ленинградская», в которую нужно поплевать

Шок-контент — «Ленинградскую» тушь все еще производят!

Правила жизни
Не только Кюри: 6 женщин-физиков, которые совершали открытия и боролись за равенство Не только Кюри: 6 женщин-физиков, которые совершали открытия и боролись за равенство

Женщины, внесшие важный вклад в развитие физики

Forbes
У бактерий нашли дополнительные белки для борьбы с вирусами и бактериофагами У бактерий нашли дополнительные белки для борьбы с вирусами и бактериофагами

Ученые из MIT нашли у прокариот новый механизм борьбы с вирусными инфекциями

N+1
Открыть в приложении