Глава третья

Цюрихский политехникум. 1896-1900

Наглый ученик

В октябре 1896 года семнадцатилетний Эйнштейн поступил в Цюрихский политехникум, который в ту пору был скорее педагогическим и техническим колледжем. Он был менее престижен, чем соседний Университет Цюриха и университеты Базеля и Женевы, каждый из которых имел право присуждать докторские степени (статус, который Политехникум, официально называвшийся Федеральной политехнической школой, получит в 1911 году и тогда станет называться Федеральной технической высшей школой – Eidgenossische Technische Hochschule, или ETH). Тем не менее у Политехникума была солидная репутация хорошего учебного заведения в области точных наук и инженерии. Декан физического факультета Генрих Вебер недавно приобрел большое новое здание, деньги на которое дал электрический магнат (и конкурент братьев Эйнштейнов) Вернер фон Сименс. В нем помещались демонстрационные лаборатории, славившиеся точностью проводимых там измерений.

Эйнштейн был в числе одиннадцати принятых студентов на факультет, который выпускал “учителей, специализирующихся в области математики и физики”. Он жил в студенческом общежитии на месячную стипендию в 100 швейцарских франков, посылаемых его родственниками Кохами. Ежемесячно он откладывал 20 франков, которые должны были пойти на оплату швейцарского гражданства¹.

В 1890 годах теоретическая физика только-только начала становиться отдельной академической дисциплиной, и профессорские места по этой специальности стали организовываться во многих европейских университетах. Среди первых профессоров – физиков-теоретиков были Макс Планк в Берлине, Хендрик Лоренц в Голландии и Людвиг Больцман в Вене, и они сочетали физику с математикой, чтобы найти направления, по которым еще предстоит пройти экспериментаторам. По этой причине предполагалось, что математика будет для Эйнштейна главной обязательной дисциплиной в Политехникуме.

Однако интуиция гораздо больше помогала Эйнштейну при решении физических проблем, чем математических, и он еще не знал, как тесно эти две науки переплетутся, когда он будет работать над своими новыми теориями. В течение всех четырех лет обучения в Политехникуме он получал по всем курсам теоретической физики только оценки 5 или 6 (по шестибалльной шкале), а по большинству математических курсов, особенно связанных с геометрией, – только 4. Позже он признавался: “Когда я был студентом, я еще не понимал, что глубоко понять основные физические принципы возможно, лишь увязав их с наиболее сложными математическими методами”².

Осознание этого факта придет к нему десятилетием позже, когда он будет сражаться с геометрической интерпретацией своей теории гравитации и ему придется обратиться за помощью к тому самому профессору математики, который однажды назвал его ленивым щенком. “Я проникся большим уважением к математике, – написал он коллеге в 1912 году, – хитроумные разделы которой я по простоте душевной до сих пор считал обычными безделушками”. В конце жизни он выразил сожаление по этому же поводу в разговоре с молодым другом. “В раннем возрасте я посчитал, что успешному физику необходимо знать лишь основы математики, – сказал он, – в более зрелом возрасте я с великим сожалением понял, что это мое умозаключение совершенно ошибочно”³.

Его первым преподавателем физики был профессор Генрих Вебер, который годом ранее был так впечатлен знаниями Эйнштейна, что, хотя тот и провалил экзамены в Политехникум, уговаривал его остаться в Цюрихе и прослушать курс его лекций. Их взаимная симпатия продлилась первые два года обучения Эйнштейна в Политехникуме. Лекции Вебера были в числе тех немногих курсов, которые вызывали у Эйнштейна восхищение. “Лекции Вебера по теплоте были прочитаны мастерски, – написал он на втором курсе, – каждая из них доставила мне удовольствие”. Он работал в лаборатории Вебера “со страстной увлеченностью”, проделал под его руководством пять лабораторных работ, прослушал десять семинарских курсов и получил хорошие оценки по всем⁴.

Постепенно, однако, Эйнштейн разочаровался в Вебере. Ему казалось, что профессор слишком много внимания уделяет истории физических открытий и слишком мало говорит о современных открытиях. “Все, что произошло [в физике] после Гельмгольца, просто не упоминалось, – жаловался современник Эйнштейна. – К концу занятий мы знали все о прошлом физики и ничего – о настоящем и будущем”.

Одним из крупных недостатков лекций Вебера было то, что в них он не разбирал революционные идеи Джеймса Клерка Максвелла, который уже в 1855 году начал работу над своей основополагающей теорией электромагнетизма и вывел изящные математические уравнения, описывающие распространение электромагнитных волн, и в частности света. “Мы напрасно ожидали, что будет рассказ о теории Максвелла, – писал еще один студент – сокурсник Эйнштейна. – Больше всех был разочарован Эйнштейн”⁵.

Естественно, принимая во внимание дерзкую натуру Эйнштейна, мы догадываемся, что он не стал прятать свое отношение к этому. И поскольку Веберу было присуще обостренное чувство собственного достоинства, понятно, что в ответ на плохо скрываемое презрение Эйнштейна он рассвирепел. К концу четвертого курса они стали врагами.

Неприязнь, которую вызывал Эйнштейн в Вебере, была еще одним примером того, насколько научная и личная жизнь Эйнштейна зависела от глубоко укоренившихся в его швабской натуре таких черт характера, как способность без стеснения задавать вопросы признанным авторитетам, готовность к дерзкому отпору при всяческих попытках его “построить”, критическое отношение к кажущимся непреложными истинам и правилам. Например, он часто обращался к Веберу в несколько неформальной манере – “герр Вебер” вместо “герр профессор”.

Когда наконец раздражение перевесило восхищение, профессор Вебер высказал ему примерно то же, что и разозленный учитель из мюнхенской гимназии за несколько лет до этого. “Вы умный юноша, Эйнштейн, – сказал ему Вебер, – очень умный. Но у вас есть большой недостаток: вы никогда не позволяете себе согласиться с чем-то, что говорят вам другие”.

В этом утверждении была доля правды. Но Эйнштейну суждено было продемонстрировать, что в период растерянности, царившей в физике на рубеже веков, эта способность легко отбрасывать устоявшиеся понятия – не самое плохое качество⁶.

Дерзкий характер Эйнштейна стал причиной его конфликта с еще одним профессором физики в Политехникуме, Жаном Перне, руководителем экспериментальных и лабораторных работ. За курс “Физический эксперимент для начинающих” Эйнштейн получил у него единицу – самый низкий балл из возможных, а Перне вошел в историю как человек, заваливший Эйнштейна на экзамене по физике. Отчасти он сделал это из-за того, что Эйнштейн редко показывался на его занятиях. В марте 1899 года Эйнштейн в результате докладной записки Перне получил официальный “выговор от директора за отсутствие усердия при прохождении физического практикума”⁷.

Однажды Перне спросил Эйнштейна, почему он выбрал физику, а не, например, медицину или даже юриспруденцию. “Потому, – ответил Эйнштейн, – что в этих областях у меня еще меньше способностей. Почему бы мне не попытать счастья хотя бы в физике?”⁸

В тех случаях, когда Эйнштейн все-таки показывался в лаборатории Перне, его независимый характер иногда создавал проблемы, как, например, в день, когда он получил инструкцию по проведению конкретной лабораторной работы. “Со своей обычной самоуверенностью, – описывает друг Эйнштейна и один из первых его биографов Карл Силиг, – он, естественно, бросил эту инструкцию в мусорную корзину”. И стал проводить эксперимент по-своему. Перне спросил своего ассистента: “Что нам делать с Эйнштейном? Он всегда делает не то, что я велел”.

“Именно так, герр профессор, – ответил ассистент, – но он находит правильные решения, а его методы весьма интересны ⁹.

В конце концов эти методы сыграли с ним злую шутку. В июле 1899 года он устроил взрыв в лаборатории Перне и так серьезно поранил правую руку, что пришлось идти в поликлинику и накладывать швы. Из-за этой травмы в течение по крайней мере двух недель он почти не мог писать, но еще дольше у него были проблемы с игрой на скрипке. “Пришлось отложить мою скрипку, – писал он женщине, с которой играл дуэтом в Арау, – я уверен, что она удивлена тем, что никто ее не вынимает из черного футляра. Она, возможно, испугалась, что попала к злой мачехе”¹⁰. Вскоре он возобновил игру на скрипке, но этот инцидент, похоже, повлиял на его решение стать теоретиком, а не экспериментатором.

Несмотря на то что он больше внимания уделял не математике, а физике, наиболее важное влияние на Эйнштейна оказал как раз профессор математики Герман Минковский. Это был красивый мужчина с волевым подбородком, чуть за тридцать, еврей, родившийся на территории Российской империи. Хотя Эйнштейн высоко оценил то, как Минковский связывал воедино математику и физику, более сложные его курсы он не стал слушать, за что Минковский его и обозвал ленивым щенком и заметил: “Он вообще не утруждал себя занятиями математикой”¹¹.

Эйнштейн предпочитал заниматься в обществе одного или двух друзей тем, что ему интересно и к чему лежала душа¹². Хотя он все еще кичился тем, что он “лентяй и одиночка”, он уже стал зависать в кафе и посещать музыкальные суаре в компании приятелей из представителей богемы и друзей-студентов. Несмотря на репутацию одиночки, в Цюрихе он завязал прочные интеллектуальные дружеские отношения, которые сыграли важную роль в его жизни.

Одним из таких друзей был Марсель Гроссман, математический гений, выходец из еврейской семьи, принадлежащей среднему классу, – его отец владел фабрикой в предместье Цюриха. Гроссман подробно конспектировал лекции и давал прочитать свои конспекты Эйнштейну, не столь прилежно посещавшему лекции. Эйнштейн впоследствии с восхищением рассказывал об этих конспектах жене Гроссмана: “Его конспекты можно было печатать и публиковать. Когда приходило время готовиться к экзаменам, он всегда одалживал мне свои тетрадки, и они были моим спасением. Мне даже подумать страшно, что бы я без них делал”.

Вдвоем с Гроссманом они курили трубку, пили кофе со льдом и обсуждали философские проблемы в кафе “Метрополь” на берегу реки Лиммат. Однажды в разговоре с родителями Гроссман предсказал: “Этот Эйнштейн когда-нибудь станет великим человеком”. Позднее он помог реализоваться этому предсказанию, сначала устроив Эйнштейна в Швейцарское патентное бюро – первое его место работы, а затем оказав ему необходимую помощь в математических вычислениях, когда Эйнштейн приступил к работе над общей теорией относительности¹³.

Поскольку содержание многих лекций в Политехникуме казалось Эйнштейну и его друзьям устаревшим, они самостоятельно прочитывали работы современных им ученых-теоретиков. Эйнштейн вспоминал: “Я часто прогуливал лекции, но со святым рвением прочитывал труды корифеев теоретической физики дома”. Среди работ корифеев были труды Густава Кирхгофа по излучению, Германа фон Гельмгольца по термодинамике, Генриха Герца по магнетизму и Людвига Больцмана по статистической механике.

Кроме того, на него оказало влияние чтение популярной книги 1894 года “Введение в теорию электричества Максвелла”, написанной менее известным теоретиком Августом Фёпплем. Как подчеркнул историк науки Джеральд Холтон, книга Фёппля была наполнена концепциями, которые вскоре найдут свое отражение в работе Эйнштейна. В книге был раздел “Электродинамика движущихся проводников”, который начинался с описания сомнений автора по поводу концепции “абсолютного движения”. Фёппль утверждал, что можно определить движение одного тела только относительно другого. Отталкиваясь от этого утверждения, он переходил к вопросу о возбуждении электрического тока магнитным полем: “Безразлично, движется ли магнит вблизи покоящегося электрического проводника или сам проводник движется относительно покоящегося магнита – эффект будет одним и тем же”. Свою статью 1905 года по специальной теории относительности Эйнштейн начал с обсуждения того же вопроса¹⁴.

В свободное время Эйнштейн читал и работы Анри Пуанкаре – великого французского энциклопедиста, который подошел очень близко к формулировке базовой концепции специальной теории относительности. Ближе к концу первого года обучения в Политехникуме – весной 1897 года – в Цюрихе состоялась математическая конференция, где должен был выступить великий Пуанкаре. В последний момент выяснилось, что он не сможет приехать, но его доклад был зачитан, и в нем было высказано то, что потом стало известнейшим утверждением: “Механика должна строиться на иных постулатах, чем абсолютное пространство, абсолютное время и геометрия Евклида”¹⁵.