часть 2 часть 3 часть 4 часть 5
В 2010-2011 годах я решил разобраться с некоторыми историческими загадками и перепроверить мифы и факты, которыми был наводнен интернет в то время. Пришлось собрать редкие книги, некоторые оцифровать, нашел весьма редкие фотоматериалы, которые обычно почему-то не публикуют. Я просто выложу ряд соображений и свое мнение, а также свои сравнительные таблицы. Постараюсь быть максимально нейтральным. В конце 1-й части приведу большой список литературы, может кому пригодится.
Итак, в 1905 году работник патентного бюро в Швейцарии Альберт Эйнштейн публикует сразу 5 статей на самые разные темы, три из которых имели фактически революционный характер.
- Определение числа Авогадро и размеров молекул.
- Теоретическое обоснование броуновского движения.
- Работа по квантовой теории света.
- Основы новой механики - теории относительности.
- Вывод соотношения между энергией и массой излучения.
Например, польский физик Марианн Смолуховский, который считается наряду с Эйнштейном создателем теории броуновского движения, всю жизнь двигался в одном направлении: слушал лекции у Больцмана, затем с 1894 года написал несколько статей по теории вероятностей и статистической теории атомно-молекулярного движения. Затем уже в конце 1905 года он сдал в редакцию Краковского научного журнала статью о теоретическом обосновании броуновского движения, которая вышла только в 1906, то есть позже на несколько месяцев, чем аналогичная статья Эйнштейна.
Макс Планк, немецкий физик, изучал в основном вопросы термодинамики, а затем и теорию относительности, получил Нобелевскую премию за вклад в квантовую теорию света.
Анри Пуанкаре - великий французский математик и физик-теоретик. Кроме исследований фундаментальных задач математики, он с 1885 года размышлял над проблемами пространства и времени и написал несколько серьезных книг, в том числе «Измерение времени» и «Наука и гипотеза», с которых началось его размышления на эту тему, что и привело его к созданию основ теории относительности в 1905 году и написании большой статьи, опубликованной в два этапа в итальянском журнале.
С Эйнштейном было все не так. Он работал экспертом третьего класса в Берне, а своему биографу Карлу Зелигу (1) хвастался, что теорию относительности от идеи до написанной статьи он создал за 5-6 недель.
К этому времени послужной список научных работ Эйнштейна был скромный: в период с 1901 по 1904 год он опубликует несколько статей по статистической физике и термодинамике (которые были очень похожи на работы американского ученого Гиббса). И, казалось бы, естественным продолжением его работ было написание диссертации по определению размеров молекул и статья с теоретическим обоснованием броуновского движения (обе вышли в центральном научном журнале Германии Annalen der Physik). Поэтому такое количество прорывных работ кажется неожиданным.
Несколько простых вопросов и ответов. Статью об Определении числа Авогадро я не рассматривал. Она неинтересная, хотя помогла Эйнштейну впоследствии получить степень. Когда он начал преподавать, то давал студентам свою работу, чтобы они нашли там ошибки. Ошибок было много.
Не буду рассматривать и статью по квантовой теории света.
Работа по броуновскому движению
Эйнштейна действительно оказалась впереди Смолуховского. Сам Мариан не возражал и поздравил Эйнштейна с удачной работой. Он сдал в редакцию Краковского научного журнала статью о теоретическом обосновании броуновского движения в конце 1905, которая вышла только в 1906, то есть позже на несколько месяцев.
У Смолуховского еще была статья 1904 года, но она никак не соотносится с броуновским движением. Поэтому здесь нет никаких зацепок, что Эйнштейн мог эту идею углядеть у польского физика. Считается, что они открыли уравнение броуновского движения одновременно, но чуть раньше Альберт Эйнштейн.
Далее еще ряд простых вопросов и ответов.
Вопрос 1. Могла ли Милева сама писать статью о теории относительности 1905 года?
В пользу этой версии, казалось бы, говорит несколько моментов.
Первый:
Милева окончила Политехническое училище, что и Альберт, неплохо разбиралась в математике. Более того, один семестр в 1897 году она отучилась в Гёйдельбергском университете, где преподавал будущий Лауреат Нобелевской Филипп Ленард. Там она познакомилась с опытами по фотоэффекту, броуновскому движению и электродинамики. В любовных письмах к Эйнштейну того времени она затрагивает эти вопросы:
«О, вчера было так здорово на лекции проф. Ленарда, который сейчас занимается кинетической теорией газов, было установлено, что молекулы О2 (кислорода) движутся со скоростью 400 м/сек, затем божественный профессор считал, считал, строил уравнения, дифференцировал, интегрировал, замещал и, наконец, вышло, что эти молекулы все-таки движутся с такой скоростью, но продвигаются вперед только на 1/100 ширины волоса» (3).
Второй момент:
после опубликования Эйнштейном первой статьи Милева сообщает подруге, что «мы послали копию нашей статьи Людвигу Больцману». Ответ они не получили (5, стр. 89).
Третий:
В 1901 году Эйнштейн писал Милеве:
«Я только что прочел замечательную статью Ленарда о генерации катодных лучей (электронов) с помощью ультрафиолетового света. Под впечатлением от этой прекрасной работы я почувствовал такое счастье и такую радость, которую ты непременно должна со мной разделить». Поэтому его статьи появились не на пустом месте и гипотеза, что в этом ему помогала Милева, имеют под собой основания. Известно также, что Эйнштейн говорил своим друзьям: математику за меня делает жена. Или вот еще ряд свидетельств, основанные на письмах, отнесенных к 1901 году – «я буду горд и счастлив, - пишет Эйнштейн Милеве, - когда мы снова окажемся вместе и сможем довести нашу работу об относительности до победного конца» (5, стр. 94).
Это значит она была в курсе данных тем.
(Подробно о судьбе Милевы Марич можно прочитать в книге П. Картера и Р. Хайфилда «Эйнштейн. Частная жизнь» (5)).
Существует много случаев, когда жены ученых активно помогали своим мужьям. Например, жена Гильберта Кете переписывала его статьи перед сдачей в редакцию, потому что у нее был прекрасный почерк. К сожалению, сохранилось очень мало документальных свидетельств того периода и уверенно говорить о роли Милевы в написании статей сложно. Многие документы пропали или были уничтожены. Как свидетельствует сам Эйнштейн, он уничтожал рукописные варианты после их опубликования. Поэтому, когда в 1943 году в Америке его попросили продать для аукциона рукописный вариант статьи 1905 года о теории относительности, ему пришлось заново её восстанавливать под диктовку секретарши.
Однако уже после получения Нобелевской премии Эйнштейном Милева Марич нигде не упоминала о своей роли в написании данных работ.
Поэтому приходится признать, что помощь мужу если и была, то скорее консультативная или техническая, как секретарши.
Вопрос 3. Знал ли Эйнштейн статьи классиков по ТО?
Этот вопрос сразу возникает, когда знакомишься с обстановкой 1904-1905 годов.
В 1905 году по дороге домой он беседует на тему относительности пространства с таинственной личностью сослуживцем Мишелем Бессо, не имеющего образования непосредственно в области физики. Это единственный человек, который удостоился благодарности со стороны Эйнштейна в статье «Об электродинамике движущихся тел» 1905 года, с которой, собственно, и началась история создания теорией относительности Эйнштейна. Кроме всего этого у него была подработка в 1905 году, о которой чуть позже.
Следующая странность связана с тем, что Эйнштейн в своих работах по теории относительности в 1905 году не сделал ни одной ссылки на предшествующих исследователей. А уже было достаточно много материала для создания новой механики. Это были работы Лармора, Лоренца по электродинамике, фундаментальные книги и статьи Анри Пуанкаре, напечатанные с 1895 года, и, наконец, отрицательный результат опыта Майкельсона-Морли по обнаружению «эфира». (подробно о вкладе в СТО не только этих, но и других ученых можно прочитать в популярной статье (6)).
Макс Борн, а потом и журналисты допытывались, знал ли он работы других ученых, Эйнштейн отвечал несколько уклончиво. По его свидетельству статьи Пуанкаре он не знал, Лоренца вроде читал и то раннюю статью 1898 года, а по поводу опыта Майкельсона и Морли путался в показаниях. Сначала отрицал знание этого фундаментального эксперимента, поскольку по его свидетельству работал в Бюро безвылазно, и у него не было времени сходить в библиотеку. Потом уже в 50-х годах говорил, что, наверное, знал этот опыт, но позже написания своей статьи (7).
Все это не соответствует действительности. Эйнштейн, несомненно, читал фундаментальную работу Пуанкаре «Наука и гипотеза», которая вышла в 1902 году во Франции большим по тем меркам тиражом в 16000 экземпляров, и которая сразу стала дефицитом.
Морис Соловин, Альберт Эйнштейн и Конрад Габихт в том же 1902 году за несколько месяцев до устройства Эйнштейна на постоянную работу организовали кружок «Академия Олимпии», в котором читали вслух и обсуждали самые разные философские и научные труды, в том числе труды Эрнста Маха и работу Анри Пуанкаре «Наука и гипотеза» (1). В работе кружка принимала участие и Милева, но в основном не вступала в дискуссии.
«Эта книга произвел на нас столь сильное впечатление, что в течение нескольких недель мы не могли прийти в себя»- писал Соловин (18, стр. 132).
В дальнейшем наш сравнительный анализ даст результаты удивительных сходств идей Пуанкаре и Эйнштейна по поводу пространства и времени с той разницей, что Пуанкаре их высказал на три года раньше.
…Продолжение следует. В следующей части я приведу обещанные фотодокументы и далее свои сравнительные таблицы. Кратко остановлюсь на двух основных статьях. …
Используемая литература:
1. Карл Зелиг «Альберт Эйнштейн. Атомиздат, Москва, 1966
2. Ханс Оханьян «Эйнштейн. Настоящая история великих уравнений» Москва, ЭКСМО. 2009.
3. Collected Papers of Albert Einstein, 1, p.59
4. В.Я. Френкель, Б.Е. Явелов. «Эйнштейн: Изобретения и Эксперимент». Семь лет в Берне.
5. П. Картер, Р.Хайфилд. «Эйнштейн. Частная жизнь». Москва. Захаров. 1998.
6. В. А. Петров «Теория относительности и ее создатели». Новости и проблемы фундаментальной физики. Протвино. 2007. Стр. 26-37.
7. А. Пайс, «Жизнь и творчество Альберта Эйнштейна», М. Наука, 1989.
8. А.А. Логунов. «Анри Пуанкаре и теория относительности», Наука, 2004
9. «Принцип Относительности». Сборник работ под редакцией А. Тяпкина, Атомиздат, 1973.
10. Poincare H. Sur la dynamique de l'electron. Compte rendus de l'Academie des Sciences de . Paris, 140, pages 1504-1508. June 5, 1905.
11. Poincare H. Sur la dynamique de l'electron. Rendiconti de Circolo matematico di Palermo. 21, стр. 129-175, (получена 23 июля 1905, опубликован в январе 1906 года).
На русском: «Принцип Относительности». Сборник работ под редакцией А. Тяпкина, Москва, Атомиздат, 1973.
12. Констанс Рид. «Гильберт». Наука. Москва. 1977.
13. C. Marchal. Poincare, Einstein and the Relativity: the Surprising Secret / General Scientific Direction ONERA, BP 72, 92322 Chatillon, FRANC. IHEP Preprint 99-21.-Protvino, 1999.-p. 12, refs.: 16
14. Эйнштейн. Собрание сочинений в 4-х томах. М. Наука. 1965-1968.
15. А. Пуанкаре. «Теория Лоренца и принцип действия противодействия», 1900. На русском впервые в 2004 году в работе (8).
16. «Работы по теории относительности», Предисловие Стивена Хокинга. Санкт-Петербург, АМФОРА, 2008.
19. Анри Пуанкаре «О науке». М. Наука. 1989.
20. Х. Лоренц. «Электромагнитные явления в системе, движущейся с любой скоростью, меньшей скорости света», сборник «Принцип относительности», Москва, Атомиздат, 1973, стр. 67.
21. Ives, H. E. (1952), Derivation of the Mass-Energy Relation, Am. J. Phys. 42, 540-543.
22. Minkowski H. Доклад Математическому обществу в Геттингене 5 ноября 1907 г. Das Relativitatsptinzip - Annalen der Physik, b.47, 927 (1907)
физика история Эйнштейн открытие уравнений гравитации Пуанкаре