Цели этой статьи - рассказать читателю о роли часов в жизни Альберта Эйнштейна и развеять миф о Альберте Эйнштейне как "о бездарном клерке патентного бюро, ворующим чужие идеи". Как оказалось, в жизни Альберта Эйнштейна, его теория относительности, часы и должность эксперта в патентном бюро были неслучайно тесно связаны. Эта статья представляет читателю образ не мифического Альберта Эйнштейна- Эйнштейна чудаковатого-физика, погрузившегося в оторванные от "настоящей физики" теории и зарабатывающего на жизнь неинтересным механическим трудом серого клерка, перебирая пыльные папки на полках патентного бюро, а образ реального Альберта Эйнштейна - Эйнштейна гениального физика от природы и технического эксперта, эксперта по электромеханическим системам, системам автоматики и системам координации электрических часов.
В начале статьи я хочу рассказать о процессе трудоустройства Альберта Эйнштейна в патентное бюро в Берне. Почему? Причина простая- некоторые критиканы, т.е. люди, не имеющие достаточно информации по теме, представляют трудоустройство Альберта Эйнштейна как "не мог найти достойную работу, вот только туда этот бездарь и смог".
Альберт Эйнштейн не просто устроился на эту работу- не с кондачка. Он два года не мог найти постоянную работу-везде получал либо отказы, либо вежливое молчание. От своего друга и сокурсника Марселя Гроссмана, Альберт Эйнштейн заранее узнал о возможной будущей вакансии в патентном бюро в Берне. Отец Марселя Гроссмана, Жюль Гроссман, был лично знаком с директором патентного бюро Фридрихом Галлером и очень рекомендовал Альберта Эйнштейна. Т.е. выражаясь современным языком- за него просили уважаемые люди. Ниже привожу интересную хронологию событий:
- 14 апреля 1901 года Альберт Эйнштейн написал письмо Марселю Гроссману и поблагодарил его отца за рекомендацию: "[...] Пожалуйста, передайте мои самые теплые пожелания вашей дорогой семье и мою сердечную благодарность вашему отцу за его усилия и доверие, которое он проявил, порекомендовав меня";
- 11 декабря 1901 года в «Швейцарской федеральной газете» было опубликовано следующее объявление:
- Приблизительно в середине декабря 1901 года, Альберт Эйнштейн получил личное письмо от директора патентного бюро г-на Фридриха Галлера, в котором тот просил немедленно подать заявление о приеме на работу в патентное ведомство.
- 18 декабря 1901 года Альберт Эйнштейн подал заявление о приеме на работу, направив письмо в "Eidgenössisches Amt für geistiges Eigentum" (патентное ведомство).
В своем заявлении он пишет:
"Я, нижеподписавшийся, позволяю себе подать заявление на должность инженера II класса в Федеральном ведомстве интеллектуальной собственности, о чем было объявлено в Федеральной газете от 11 декабря 1901 года. Профессиональное образование в области физики и электротехники я получил в Школе учителей-специалистов математики и физики при Федеральном политехническом институте в Цюрихе, [...]"
Пока Альберт Эйнштейн ждал ответа на свое заявление, он познакомился с работавшим там сотрудником, который рассказал ему, что работа скучная, что позиция, которую собирался занять Эйнштейн, самого “низкого ранга”, во всяком случае, он не должен волноваться, что кто-то еще будет претендовать на эту должность.
- Только 19 июня 1902 года Эйнштейн получил письмо, которое он долго и с нетерпением ждал: положительный ответ на его заявление о приеме на работу, но, на должность технического эксперта III класса в Федеральном ведомстве по интеллектуальной собственности в Берне, в просторечии в патентном бюро.
В письме говорится:
"[...] На своем заседании 16 июня 1902 года Федеральный совет избрал Вас временно (т.е. с испытательным сроком) техническим экспертом III класса Федерального ведомства по интеллектуальной собственности с годовым окладом в 3500 франков".
- Понедельник 23 июня 1902 года, стал первым рабочим днем Альберта Эйнштейна.
- 6 июля 1909 года, Альберт Эйнштейн подал прошение об отставке в Федеральное министерство юстиции и полиции в Берне.
- 15 октября 1909 года, Альберт Эйнштейн завершил свою работу в патентном бюро.
До 1907 года, патентное бюро располагалось на верхних этажах здания Федерального телеграфного управления, на углу улиц Шпайхергассе и Генфергассе. Рабочее место Альберта Эйнштейна находилось в комнате 86 на третьем этаже. Альберт Эйнштейн, в свои первые рабочие дни на государственной должности, прошел устный и письменный экзамен, организованный лично г-ном директором Фридрихом Галлером. Он был строгим руководителем и считался непререкаемым авторитетом на своем директорском посту. Испытательный срок Альберта Эйнштейна составил более одного года. Ему пришлось научиться читать и понимать технические чертежи, электрические схемы, уметь разбираться и работать с действующими моделями. Через месяц он уже самостоятельно рассматривал заявки на изобретения, представленные на патентование. Будучи знатоком электродинамики Джеймса Максвелла, Альберт Эйнштейн начал вплотную заниматься заявками, в которых изобретения имели отношение к электромагнитным и электромеханическим системам. Проработав некоторое время, Альберт Эйнштейн говорил:
“Мне очень нравится моя работа, потому, что она необычайно разнообразна."
Набравшись опыта в работе, он понял, что может разобраться в патентных заявках настолько быстро, что днем у него остается время для собственных научных изысканий.
“Всего за два-три часа я выполнял работу, которую нужно делать целый день, - вспоминал он, - оставшуюся часть дня я мог работать над своими идеями”.
Директор патентного бюро г-н Фридрих Галлер оказался очень добродушным и ворчливым скептиком, он обладал замечательным чувством юмора и смотрел сквозь пальцы на горы бумаг, устилавших стол Альберта Эйнштейна и резко исчезавших где-то в ящиках стола, когда к нему приходили посетители. Сам Альберт Эйнштейн об этом писал:
“Когда кто-то проходил мимо, я засовывал свои записки в ящик стола и делал вид, что занимаюсь патентной работой."
Так исторически сложилось, что Альберт Эйнштейн попал в эпоху развития часов с электрическими механизмами - часы и время навсегда ворвались в его сознание и жизнь. Часы в жизни Альберта Эйнштейна стали своего рода "Полярной звездой", именно часы, указали ему путь к новой физике. Перед тем, как стать работником патентного бюро, он не проявлял значительного интереса к часам и времени, даже при своем увлечении электродинамикой Джеймса Максвелла. Например, работа Эйнштейна по электродинамике 1902 г. не содержала исследование темы времени. Но, он много лет размышлял о физике движущихся тел, о свете и о эфире, и.... конечно о теории Максвелла.
Альберт Эйнштейн говорил с добротой о патентном бюро:
"Как о «мирском монастыре, где я вынашивал свои самые прекрасные идеи".
А вот более интересное его выражение:
"Работа в патентном бюро стимулировала меня увидеть физические последствия теоретических концепций".
В этом смысле, работа в патентном бюро для Альберта Эйнштейна стала счастливым билетом в его жизни.
С осени 1903 года Альберт Эйнштейн вместе со своей семьей поселился в 2-х комнатной квартире на 2-ом этаже, на Крамгассе 49, в историческом центре Берна. Он очень любил ходить по его уютным улицам пешком. Направляясь на работу, он проходил мимо кондитерских прилавков с его любимыми шоколадными мишками и уличными часами. Его путь от дома на Крамгассе 49 до патентного бюро проходил через арку самых известных городских башенных часов возвышающихся над Берном-часовая башня Цитглогге (Zytglogge), которые вместе с множеством уличных скоординированных электрических часов, недавно подключенных к центральному телеграфу, постоянно напоминали ему о часах и времени.
Ну, и конечно, я не могу не написать известную легенду, которая навсегда связала часы на башне Цитглогге со специальной теории относительности и показала, что Альберт Эйнштейн все же ездил в трамвае:
Разъезжая на городском трамвае, наблюдая, как часы удаляются вдаль или наоборот приближаются, Альберт Эйнштейн постоянно размышлял о пространстве и времени. Однажды вечером, в мае 1905 года, подъезжая на трамвае к той самой башне Цитглогге, Альберт Эйнштейн в очередной раз услышал звон ее колокола. Он непроизвольно взглянул на башню с часами и в тот же момент задался вопросом: что произойдет с его часами в кармане и часами на башне, если этот трамвай разгонится до скорости света?
Он понял, что часы в его кармане все еще тикали бы. Но, оглядываясь на башенные часы, казалось бы, что они остановились и казалось бы, что время за окном трамвая остановилось. Альберт Эйнштейн понял, что все зависит от места, где находится сам наблюдатель, и даже время, может восприниматься по-разному. У каждого наблюдателя свое время, часы разных наблюдателей могут показывать разное время. Это был момент озарения и прорыва в новом понимании времени. Через шесть недель он сформулировал свои идеи, которые стали основой специальной теории относительности.
И снова, не могу не написать еще об одном реальном случае озарения Альберта Эйнштейна. Я постараюсь достаточно подробно передать суть грандиозного "выстрела в стратосферу" мысли Альберта Эйнштейна и объяснить взаимосвязь двух принципов, следствием которых стало новое понимание времени.
Сформулированные в общих чертах Альбертом Эйнштейном два принципа( принцип относительности и принцип постоянства скорости света) позже ставшие основой специальной теории относительности и концептуально, т.е. в голове Альберта Эйнштейна, до определенного момента все еще находились во взаимном противоречии. Альберт Эйнштейн писал об этом следующее:
“В связи с этой дилеммой кажется неизбежным отказаться либо от принципа относительности, либо от простого закона распространения света в пустоте”.
В середине того же мая 1905 года, утром, Альберт Эйнштейн вместе со своим другом (из Цюриха) и коллегой из патентного бюро Мишелем Бессо (в 1904году Альберт Эйнштейн переманил его в патентное бюро), пешком шли на работу. По пути они горячо обсуждали эту дилемму. В беседе Альберт Эйнштейн жаловался, что дилемма его настолько "замучила", что он "готов отказаться" от ее решения. Мишель Бессо вспоминая тот момент, говорил, что он напомнил Эйнштейну важную идею Эрнста Маха:
"Измерение всегда является отношением."
Тогда возник другой вопрос: какие две величины нужно взять, чтобы измерить скорость света?
В процессе обсуждения, неожиданно, Альберта Эйнштейна посетило озарение:
"И вдруг, — вспоминал Эйнштейн, — я внезапно осознал, где находится ключ к решению этой проблемы".
Когда на следующий день он встретился с Мишелем Бессо, не успев даже поздороваться, Альберт Эйнштейн сказал:
"Спасибо тебе. Я полностью решил проблему. Моим решением был анализ понятия времени. Время не может быть определено абсолютно и существует неразрывная связь между временем и скоростью сигнала."
Альберт Эйнштейн понял и изложил Мишелю Бессо собственную версию решения мучавшей его дилеммы - этим отношением является та самая скорость света, которая не давала ему покоя 10 лет. Он понял:
Скорость света — это и есть универсальная (абсолютная) мера, какое расстояние он преодолевает за определенный промежуток времени. Это и есть то самое отношение двух величин: расстояния и времени
Если скорость света постоянная, тогда все наблюдатели будут видеть свет, движущийся со скоростью ровно 300 тыс.км в секунду, независимо от их скорости движения. Это возможно тогда, когда время на часах наблюдателей меняется в зависимости от скорости движения самих наблюдателей. Таким образом:
"время замедлится ровно настолько, чтобы скорость света оставалась неизменной именно на уровне, которое требует уравнение Максвелла. У каждого наблюдателя будет свое время. Одновременность не является абсолютной. Не существует единого "сейчас", в котором живут все наблюдатели. Время относительно."
Пазл из двух принципов сложился, а дилемма исчезла.
Для тех, кто не понял суть этой знаменитой и очень важной беседы, Альберт Эйнштейн кратко сформулировал:
"Оказывается, что принцип постоянства скорости света и принцип относительности противоречат один другому только до тех пор, пока сохраняется постулат абсолютного времени, т.е. абсолютный смысл одновременности. Если же допускается относительность времени, то оба принципа оказываются совместимыми; в этом случае, исходя из этих двух принципов, получается теория, называемая теорией относительности".
Объясняю этот очень важный момент другими словами. Альберт Эйнштейн нашел способ не только снимающий взаимную противоречивость двух принципов, но наоборот, эти два принципа стали взаимно дополнять друг друга, я бы сказал он нашел точку их "резонанса".
В чем была роль подсказки Мишеля Бессо, процитировав утверждение Эрнста Маха? Скорость света не может быть измерена непосредственно, она может быть только вычислена как отношение пройденного светом расстояния к затраченному на это времени. Скорость света - это отношение двух величин. Если скорость света, как результат отношения расстояния ко времени величина постоянная, то при соответствующей "подгонке" РАЗНЫХ величин времени и РАЗНЫХ величин расстояния - всегда можно получить НУЖНОЕ значение скорости света. Именно этим способом "подгонки" Альберт Эйнштейн добился совместимости своих двух постулатов. Таким образом он придумал новую модель взаимосвязи пространства и времени полностью основанную на принципе относительности и принципе абсолютной скорости света. Эта новая модель позволяет одному и тому же фотону иметь одинаковую скорость сразу во всех инерциальных системах отсчета. Придумать такое в 1905 году- действительно озарение.
Прошло пять недель между этим моментом очередного майского озарения и днем, когда Эйнштейн отправил свою самую известную работу "К электродинамике движущихся тел" в журнал Annalen der Physik. Известно, что в этой знаменитой работе не было никаких ссылок на используемую литературу, не было упоминаний о чьих-либо работах предшественников. И только в конце работы, было написано это :
"Позвольте мне отметить, что мой друг и коллега М. Бессо стойко поддерживал меня при разработке изложенных здесь проблем, и что я обязан ему за ряд ценных указаний".
Координация большого количества электрических часов между собой оказалась сложной технической и теоретической задачами. В период работы Альберта Эйнштейна в патентном бюро (с июня 1902 г. по октябрь 1909 г.) интерес к патентованию различных механизмов по теме электрически скоординированных часовых систем только возрастал: в 1901 г. выдано восемь патентов; в 1902 г. — десять; в 1903 г. — шесть, а затем в 1904 г— 14 патентов. Электрическая координация времени быстро развивалась вместе с телеграфной системой, скоординированные часы стали играть все более важную роль как в общественной, так и в частной жизни людей.
Альберта Эйнштейна окружал настоящий фейерверк из заявок на способ координирования времени. Очень часто заявки на патентование так или иначе затрагивали проблему одновременности. Патент Перре под номером 27555 поступил в 7 ноября 1902 г. (выдан в 1903 г.) под названием «Электрическая установка для передачи времени».
Господин Л. Агостинелли из Терни (патент № 29073, выдан в 1904 г.) предложил «Установку с центральными часами для одновременного указания времени в нескольких удаленных друг от друга местах и колоколами, звонящими автоматически в предустановленное время». Заявки на патенты поступали и от гигантских электрических корпораций, как Siemens («Реле материнских часов», № 29980, выдан в 1904 г.), и от швейцарских фирм поменьше, но также важных, таких как Magneta (патент № 29325, принят 11 ноября 1903 г., выдан в 1904 г.), которая изготовила дистанционно настраиваемые часы, украcившие здание Федерального парламента в Берне. В начале 1904 г. болгарский изобретатель запросил патент на "материнские часы" с электрическими «вторичными» часами. Предложения копились в Берне десятками. Изобретатели из Нью-Йорка, Стокгольма, Лондона и Парижа пытались убедить сотрудников патентного бюро в новизне и важности своих изобретениях, но именно швейцарская часовая индустрия доминировала в этом направлении.
Для Альберта Эйнштейна, экспертиза заявок на патентование механизмов электрических часов и систем координации была очень полезна для осмысления важной роли координации часов и времени. Кроме того, он познакомился со способами преобразования малых электрических токов в высокоточные вращательные движения. Это очень пригодилось ему для будущих экспериментов. Об этом ниже.
Патенты по координации времени продолжали поступать в патентное бюро в значительных количествах и были весьма интересные с технической точки зрения. Так, 25 апреля 1905 года была зарегистрирована заявка на патентование электромагнитного маятника, который будет способен принимать сигнал и координироваться с другим удаленным маятником. Подобные изобретения требовали тщательной документации, включая модель, точные чертежи и надлежащим образом подготовленные описания. Оценка этих заявок была кропотливой и часто продолжалась в течение нескольких месяцев.
Другой не менее важной темой для Альберта Эйнштейна были экспертизы и патентование систем для отслеживания отправлений и прибытий поездов на железных дорогах или отображения времени в разных часовых поясах. Тема железнодорожных поездов, железнодорожных платформ и вокзальных часов - стала "визитной карточкой" специальной теории относительности Альберта Эйнштейна. Корректное определение времени на разных часах было вопросом практического и технологического толка, терзавшим не только Альберта Эйнштейна в его мысленных экспериментах, но и Европу в течение 30 лет, и даже Сереную Америку. Координация времени в Центральной Европе на рубеже ХIX - XX веков была не просто сложным мысленным экспериментом, а острой необходимостью.
Во Франции, как и во многих других европейских странах, каждая железнодорожная компания использовала время основного обслуживаемого города. По мере того, как железнодорожные линии, тянущиеся из Парижа, уходили все глубже во внутренние районы страны, поезда попадали в зоны действия местных локальных часов, до тех пор, пока в 1888 г. Париж не установил общегосударственное железнодорожное время. Циферблаты на фасаде вокзала и залах ожидания показывали парижское время, а часы на платформе отставали от часов, расположенных снаружи, на три или иногда на пять минут, для того чтобы дать пассажирам определенный временной люфт. Доходило до того, что французские пассажиры в период ожидания на железнодорожных станциях вне Парижа, например в Бресте или в Ницце- находились сразу в трех временах: локальном времени города, парижском времени и смещенном времени на перроне вокзала. По сегодняшним меркам, ситуация со временем доходила до невообразимой крайности - время на часах поезда следовавшего из Парижа шло с опережением вокзальных часов Бреста на 27 минут и отставало от хода часов на вокзале в Ницце на 20 минут. Германия вообще не могла выбрать между многочисленными временами, ориентированными на разные немецкие земли. Человек путешествуя на поезде много раз попадал в разное время.
Да и часовая башня Цитглогге в Берне - яркий пример, описывающий сложившуюся ситуацию с координацией часов. Башенные часы являлись официальными "материнскими часами" для близлежащей железнодорожной станции. По этим часам отправлялись поезда и выставлялись все другие часы. Поезда, прибывавшие из других городов в Берн, где их местное время не было скоординировано, проходя через город, выставляли свои собственные часы по часам на башне Цитглогге.
Не менее сложным было определение локального времени. Требовались систематические наблюдения за небом. Часы выставлялись в соответствии с моментом, когда Солнце проходило свою высшую точку или по определенному положению на небосводе других астрономических объектов. Для выполнения этих задач были необходимы как минимум специальное оборудование или даже обсерватория с астрономом.
От координации времени зависела не только комфортная жизнь пассажиров, но и сама индустрия часов, военная промышленность, грузоперевозки по железной дороге. Постоянно ускоряющийся мир, где люди и машины стали взаимосвязаны, требовал более точное и скоординированное показание времени, а значит более совершенных часов и систем координации времени, и главное теоретического понимания возникшей проблемы - возникла острая необходимость в точной формулировке понятия "одновременность".
Вот как формулирует это сам Эйнштейн:
"Нужно понимать, что все наши суждения, в которых время играет какую-либо роль, всегда являются суждениями об одновременных событиях. Если я, например, говорю: “Этот поезд прибывает сюда в 7 часов”, - то это означает примерно следующее: “Указание маленькой стрелки моих часов на цифру 7 и прибытие поезда суть одновременные события”.
"Для определения одновременности в одной точке нет никаких проблем: если событие, локализованное в непосредственной близости по отношению к моим часам (поезд останавливается напротив меня), происходит именно тогда, когда малая стрелка часов достигает семерки, тогда оба эти события очевидно являются одновременными".
"Трудность, возникает тогда, когда мы должны связать между собой события, разъединенные в пространстве. Что означает тогда утверждение, что два удаленных события произошли одновременно? Как мне сопоставить показания моих часов здесь с прибытием поезда на другую станцию где-то там в 7 часов?"
Исходя из вышеизложенного, Альберт Эйнштейн намерен разработать процедуру, для того чтобы придать строгое значение термину «одновременность», он отходит от понятия абсолютного времени и пытается обосновать процедуру, через свой мыслительный эксперимент:
"Как мы должны синхронизировать наши удаленные часы? В принципе, желая определить время некоторого события, мы могли бы удовлетвориться тем, что заставили бы наблюдателя, снабженного часами, находящегося в начале системы координат, сопоставлять прибытие светового сигнала, исходящего от события, время которого подлежит определению, <...> с показаниями стрелок своих часов. Но, поскольку свет распространяется с конечной скоростью, данная процедура не является независимой от расположения центральных часов."
Разветвленная структура координированных часов состояла из материнских (главных, центральных часов) и периферийных подчиненных часов второго и третьего порядка.
Альберт Эйнштейн исследует и отвергает схему согласования часов, в которой центральные часы, выполняя роль "главных часов", посылают сигнал ко всем остальным периферийным часам. Периферийные часы устанавливают свое время в тот момент, когда к ним прибывает сигнал от центральных главных часов. Например, если центральные часы посылают свой сигнал в 3:00, все периферийные часы при получении этого сигнала переводят свои стрелки также на 3:00. Возражение Альберта Эйнштейна:
"Периферийные часы выполняют роль подчиненных часов и находятся на различных расстояниях от центральных часов, таким образом, ближайшие часы будут устанавливать свое время по прибытии сигнала раньше, чем более отдаленные. Это делает одновременность двух часов зависимой от обстоятельства, где располагаются устанавливающие время «центральные» часы".
Эйнштейн предложил свое решение проблемы:
"Пусть наблюдатель, находящийся в пункте А, посылает световой сигнал по направлению к пункту В, находящемуся от А на расстоянии d, в тот момент, когда часы в пункте А показывают 12:00. Световой сигнал отражается от В и возвращается обратно к А. Тогда наблюдатель находящийся в пункте В должен установить свои часы на 12:00 плюс 1/2 часть времени, затраченного световым сигналом на прохождение пути туда и обратно. Что будет, если путь светового сигнала туда и обратно составил две секунды? Тогда часы в пункте В должны показывать 12:00:01 — время, когда получен световой сигнал. Предполагая, что свет распространяется так же как в одном направлении, так и в другом, это означает, что наблюдатель в пункте В должен установить свои часы на полдень, плюс время равное расстоянию между двумя часами, деленное на скорость света. Скорость света равна 300 тыс. км в секунду. Таким образом, в том случае, если наблюдатель в пункте В находится в 600 тыс. км от пункта А, он примет световой сигнал и установит свои часы на 12:00:02, полдень плюс две секунды. Если наблюдатель в пункте В находился бы на расстоянии 900 тыс. км от пункта А, то после получения сигнала он установил бы свои часы на 12:00:03."
На основании вышеизложенного, наблюдатели в пунктах А, В и кто-либо еще, участвующий в этой процедуре согласования часов, могли бы полностью согласиться между собой в том, что их часы синхронизированы. Если теперь передвинуть часы A - не произойдет никаких изменений. Каждые часы уже устроены так, чтобы принимать во внимание время, необходимое световому сигналу для прибытия в местонахождение часов.
В процедуре определения понятия одновременности событий, которую Альберт Эйнштейн назвал соглашением синхронизации часов, он объединил два разных подхода:
как патентный эксперт:
- время нужно определять часами;
- синхронизация часов происходит путем обмена световыми(электромагнитными) сигналами между ними;
как физик:
- ввел абсолютную скорость света;
- наделил пространство свойством изотропности;
- переосмыслил понятие "локальное время" на понятие "время вообще";
- отменил зависимость от привилегированных (материнских) часов;
- ввел понятие равнозначности любых часов.
По мнению Эйнштейна, новое понятие "время вообще" было именно тем временем, которое задавала его процедура синхронизации часов. Абсолютное время стало относительным временем. Как следствие из всего этого появилось определение одновременности (относительной) событий.
События считаются одновременными, если синхронизированные часы показывают одинаковое время.
В апреле 1906 году Альберт Эйнштейн наконец получил повышение в должности до "технического эксперта второго класса" с жалованьем 4500 франков. Авторитет Альберта Эйнштейна как очень грамотного технического эксперта только возрастал. Стремительно патентовались различные технические устройства, так или иначе связанные с электрическими часами: патенты на низковольтные генераторы, патенты на электромагнитные приемники со спусковыми механизмами и арматурой, патенты на контактные прерыватели, патенты на систем защиты электрических цепей от атмосферного электричества. Поступали заявки на патентование часовых механизмов, активирующие дистанционно установленные будильники, а также заявки, описывающие дистанционное электромагнитное регулирование маятника. Были предложения о передаче времени по телефонным линиям.
Все швейцарские хронометрические изобретения, а также многие другие, связанные с ними, должны были пройти через патентное бюро в Берне, и, несомненно, многие из них попадали на стол к техническому эксперту второго класса Альберту Эйнштейну. Конечно, далеко не все заявки патентовались, было множество отклоненных заявок на патенты, скорее всего, не выдержали критической оценки Альберта Эйнштейна и его коллег.
К сожалению, сохранилось лишь несколько экспертных заключений Альберта Эйнштейна, только потому, что процесс патентования дошел до разбирательства в суде. В одном из своих экспертных заключений, датированном 1907 году, Альберт Эйнштейн рассматривает заявку на патент динамо-машины, поданную крупной электрической компании, Allgemeine Elektrizitätsgesellschaft (AEG) и дает свое заключение:
1. "Заявка на патент подготовлена некорректно, неточно и неясно."
2. "Мы можем перейти к конкретным недостаткам описания только после того, как предмет патента будет разъяснен в подготовленной надлежащим образом заявке."
Другое сохранившееся заключение Альберта Эйнштейна касалось иска о нарушении патентных прав между немецкой фирмой Anschütz-Kaempfe и американской компанией Sperry. Борьба за создание работающих гироскопических компасов в начале ХХ века годов набирала обороты. В гонке за право оснащения гироскопическими приборами навигации судов, более точными, чем магнитный компас, разработчики Anschütz-Kaempfe подозревали американцев в том, что они украли их изобретение. German Anschütz-Kaempfe (основатель компании) обратился к Альберту Эйнштейну о нарушении патентного права компании разработчика. Альберт Эйнштейн написал заключение на заявления американской компании Sperry о том, что их патент №1885 года фактически стоял за всеми новыми американскими изобретениями. В этом заключении он отметил, что в патенте №1885 г. описывался гироскоп, не способный свободно двигаться во всех трех измерениях, Альберт Эйнштейн опроверг утверждение американцев, указав, что более старый прибор не смог бы работать с той же степенью точности на корабле, попавшем в сильную качку в открытом море. German Anschütz-Kaempfe выиграл дело. В дальнейшем, Альберт Эйнштейн смог внести собственный вклад в один из важных патентов Anschütz-Kaempfe, как соавтор инновационной идеи в области гироскопов, за который впоследствии получал проценты до 1938 года.
Альберт Эйнштейн так сильно увлекся гироскопами, что в 1915 году даже временно отложил работу над общей теорией относительности, чтобы сделать серию совместных прецизионных экспериментов в сотрудничестве с голландским физиком Вандером де Хаасом.
Они экспериментально подтвердили (т.е. измерили) существование молекулярных токов Ампера, используя гиромагнитное соотношение, показали, что атом железа действительно вел себя как микроскопический намагниченный гироскоп. В этих экспериментах, технические знания по системам высокоточной электромеханики полученные Альбертом Эйнштейном в период работы в патентном бюро очень пригодились.
Уже в апреле 1915 года, результатом этой совместной работы стала публикация первой статьи: "Экспериментальное подтверждение существования амперных молекулярных токов".
- Эффект Эйнштейна- де Хааса - это магнитомеханический эффект, при котором изменение магнитного момента свободного тела вызывает вращение этого тела. Этот эффект является следствием закона сохранения момента импульса.
Эксперимент очень интересный с точки зрения физики, интересна его история, начинающаяся от Майкла Фарадея и Джеймса Максвелла и до наших дней. В этой статье, я лишь по случаю затронул тему эффекта Эйнштейна -де Хааса. Кому интересно, напишите в комментах. Если будут желающие, я подготовлю подробную статью на этот эффект, у меня есть интересная информация, правда по срокам будет только следующий год.
Так сложилось, что в физике, Альберт Эйнштейн отводил часам очень важную роль. В теории относительности часы- отдельное фундаментальное понятие. Часто теорию относительности называют геометрической теорией. На мой взгляд, более правильно называть теорию относительности не геометрическая теория, а хронометрическая. Часы входят в теорию относительности как самодостаточный и теоретически независимый от самой теории фундаментальный элемент(гипотеза Альберта Эйнштейна). Сами часы не являются предметом изучения и не описываются в теории относительности. Но, есть некоторые требования предъявляемые теорией к часам, которые сформулированы в основных гипотезах: гипотеза о часах, гипотеза о согласованности хода часов, гипотеза о переносимых идентичных часах.
Вероятно, что у Альберта Эйнштейна не было понятия "время" отдельно от понятия "часы". Даже в 1910 году он вновь настаивал на том, что время невозможно понять без часов. "Что такое часы"» — спрашивал он. И сам отвечал:
"Под часами мы понимаем любую вещь, характеризующуюся периодической сменой идентичных фаз, так что в силу принципа достаточного основания мы должны предполагать, что все, что происходит в данный период, идентично всему, что происходит в произвольный период".
На тот момент часы- это был искусственный механизм, который равномерно вращает стрелки по окружности, а местоположение стрелок на окружности показывает время. Альберта Эйнштейна не устраивали часы созданные руками человека. Часы в его представлении были концептуальным звеном, связывающим его теорию относительности с природой. По этой причине он стремился использовать так называемые естественные часы- природные генераторы периодических процессов. В качестве таких гипотетических естественных часов он выбрал атомы, полагая, что "время отмечалось бы его колебаниями". Альберт Эйнштейн так и написал:
"Часам не обязательно быть макроскопическим объектом, часами может быть даже атом."
Это очень важный момент- Альберт Эйнштейн де-факто использует в своем подходе ко времени в теории относительности понятие атОмных часов (задолго до их создания). Благодаря созданию часов на основе атомов (а это случилось в 1949 году), люди получили высокоточный инструмент для измерения времени - атОмные часы. Используя такие часы в опытах, были подтверждены временнЫе эффекты предсказанные теорией относительности Альберта Эйнштейна.
В заключении статьи отмечу- в этой статье я кратко рассматриваю взаимосвязь Альберта Эйнштейна с часами в его жизни. Поэтому, физика самих часов рассматривается частично и только в контексте с представлениями Альберта Эйнштейна. В дальнейшем, тема самих часов и времени будет рассматриваться специально и более широко в отдельных статьях.
"Время и Альберт Эйнштейн": читать тут
Всем спасибо, что дочитали до этого момента. Желающим выразить свое мнение- комментарии к вашим услугам.