Текст книги "Антиподы. Альберт Эйнштейн и другие люди в контексте физики и истории"

«Терпите все капризы Ленарда, сколько бы их ни было»

В одной из трех эпохальных работ 1905 года, а именно, в упомянутой статье о фотоэффекте [Einstein, 1905 S. 132–148], Эйнштейн с уважением отмечает публикацию Филиппа Ленарда 1902 года:

«Обычное представление, будто энергия света непрерывно распространяется в пространстве, вызывает в опыте с фотоэлектрическими явлениями особенно большие трудности, которые изложены в новаторской работе господина Ленарда» (имеется в виду статья [Lenard, 1902 S. 149–198]).

И далее Альберт пишет, что зависимость между частотой падающего света и энергией вылетающих электронов, установленная в экспериментах кильского профессора, согласуется с предложенными им, Эйнштейном, формулами.

Неизвестно, послал ли Альберт копию этой статьи Ленарду или тот сам обратил внимание на упоминание своего имени в публикации незнакомого автора, но Филипп отправил молодому коллеге оттиск своей новой заметки, опубликованной в том же 1905 году в том же томе журнала «Анналы физики», что и работа о фотоэффекте Эйнштейна. Тот ответил из Берна благодарственным письмом от 16 ноября 1905 года:

«Глубокоуважаемый господин профессор! Сердечно благодарю Вас за присланную работу, которую я проштудировал с тем же чувством восхищения, что и Ваши предыдущие работы» [Kleinert, et al., 1978 S. 169–170].[15]15
  Повтор слова «работа» в одном предложении – в оригинале письма. В книге [Schönbeck, 2000] это письмо ошибочно датируется 1906 годом.


[Закрыть]

Далее в этом письме Эйнштейн высказал несколько важных гипотез о строении атома, которые были подтверждены только спустя двадцать с лишним лет развившейся к тому времени квантовой механикой.

На это письмо Ленард ответил только спустя четыре года, в 1909 году, когда непрямые контакты между ним и Эйнштейном возобновились с помощью молодого физика и математика Йохана Якоба Лауба.[16]16
  Йохан Якоб Лауб (Johann Jakob Laub, 1882–1962) – немецкий физик и математик, первый соавтор Альберта Эйнштейна.


[Закрыть] Он был родом из Галиции и защитил в 1906 году в Вюрцбурге докторскую диссертацию «О вторичных катодных лучах». Научным руководителем Лауба был в то время профессор Вильгельм Вин,[17]17
  Вильгельм Вин (Wilhelm Wien, 1864–1928) – немецкий физик, профессор Вюрцбургского, затем Мюнхенского университетов, автор «закона Вина», описывающего излучение абсолютно черного тела в области коротких волн.


[Закрыть] известный своими работами по излучению абсолютно черного тела. Лауб был одним из первых в мире физиков, который оценил теорию относительности Эйнштейна и применил ее в своей работе. Это отметил Макс Планк, когда в зимний семестр 1905/1906 года Лауб докладывал свои результаты на физическом семинаре в Берлине.

Молодой человек был настолько увлечен идеями автора теории относительности, что попросил разрешения приехать к нему для обсуждения некоторых физических проблем. Эйнштейн, конечно, не был против, в результате апрель и май 1908 года Лауб провел в Берне. Итогом их встреч стали три статьи в «Анналах физики», подписанные двумя авторами – Альбертом Эйнштейном и Якобом Лаубом. Так Якоб стал первым в мире соавтором великого физика. Между ним и Альбертом установились добрые, товарищеские отношения, о чем свидетельствует их переписка.

В 1907 году Филипп Ленард заменил своего учителя Георга Квинке на кафедре экспериментальной физики Гейдельбергского университета и на посту директора Физического института. Якобу Лаубу удалось в 1908 году получить место ассистента профессора Ленарда, чему молодой физик был несказанно рад. В письме Эйнштейну от 16 мая 1909 года Лауб поделился своей удачей:

«Дорогой друг! Что касается Ленарда, то он вообще известен как сатрап, который плохо обходится со своими ассистентами. По моему мнению, эти люди заслужили такое обращение, ибо зачем они вообще ползают перед ним на брюхе? Я могу только сказать, что Ленард в отношении меня выбрал совсем другой тон и что я обладаю полной свободой».

Дом, где жил Яков Лауб в Гейдельберге в 1908–1911 гг.

Далее Лауб рассказал о своих коллегах по Физическому институту и поведал, как он изучает современную физику, не привлекая внимания своего руководителя:

«Особенно приятен и скромен проф. Покельс[18]18
  Фридрих Покельс (Friedrich Pockels, 1865–1913) – немецкий физик-теоретик, экстраординарный профессор университета в Гейдельберге.


[Закрыть]. Мы организовали (без Ленарда) один неофициальный коллоквиум на квартире Покельса, где обсуждается теория относительности. Следующей темой должна стать квантовая теория света… Я очень рассчитываю на Ваш приезд. Это ведь не так далеко от Гейдельберга» [Schönbeck, 2000 стр. 8–9].

То, как высоко ценил в то время Эйнштейн Ленарда-ученого, видно из письма Лаубу, написанного 17 мая 1909 года. Очевидно, Альберт еще не получил письма Якоба, отправленного накануне:

«Дорогой господин Лауб! Прежде всего, мое сердечное поздравление по случаю ассистентства и связанным с ним окладом. Меня очень порадовало это известие. Но я полагаю, что возможность работать вместе с Ленардом стоит еще больше, чем ассистентство и оклад вместе взятые! Терпите все капризы Ленарда, сколько бы их ни было. Он великий мастер, оригинальная голова! Возможно, он будет вполне обходителен с тем человеком, с кем он решил считаться».

И несколькими строчками ниже Эйнштейн еще раз подчеркивает свое уважение к гейдельбергскому профессору:

«Вы можете себя поздравить с тем, что работаете с Ленардом, к тому же Вы – как кажется – понимаете, как с ним следует ловко обходиться. Он не только умелый мастер в своем цеху, но, действительно, гений» [Schönbeck, 2000 стр. 9].

Зная независимый характер Эйнштейна и его критическое отношение ко многим коллегам-физикам, нужно признать, что эти необычно высокие оценки говорят о неподдельном восхищении работой Ленарда. Тот, в свою очередь, тоже весьма похвально отзывался о ранних статьях начинающего физика из Берна, особенно нравилось Ленарду объяснение фотоэффекта. Об этом позднее сообщал Якоб Лауб первому биографу Альберта Эйнштейна Карлу Зеелигу.[19]19
  Карл Зеелиг (Carl Seelig, 1894–1962) – швейцарский журналист, писавший по-немецки, биограф Эйнштейна.


[Закрыть]

Но и в теории относительности, против которой Ленард так активно выступал в двадцатые и тридцатые годы, в описываемое время он не находил ничего предосудительного. В июне 1909 года он рекомендовал в труды недавно созданной Гейдельбергской академии наук статью своего ассистента Лауба, посвященную теории Эйнштейна. Ленард был одним из основателей этой академии. На следующий год Ленард дал согласие еще на одну публикацию Лауба под характерным названием «Экспериментальные основания принципа относительности» [Laub, 1910 S. 405–420]. В ней, в частности, был приведен полный список всех научных работ Эйнштейна. Так как ни одна статья не выходила из стен Физического института без одобрения директора, можно быть уверенным, что Ленард был в курсе того, чем вообще занимался создатель теории относительности.

В июне 1909 года, спустя почти четыре года после получения упомянутого письма Эйнштейна от 16 ноября 1905 года, Ленард все же собрался ответить:

«Глубокоуважаемый господин коллега! Позвольте мне поблагодарить Вас за дружеские строки по поводу моего последнего послания. Что может быть мне приятнее, чем факт, что глубокий, разносторонний мыслитель находит удовольствие от чтения моей работы. По этому поводу я Вам должен также сказать, что Ваше содержательное послание от 16 ноября 1905 года постоянно лежит на моем письменном столе, сначала в Киле, теперь здесь, и я непрерывно размышляю о наших различных точках зрения на фотоэлектрические скорости и на то, что с ними связано. Я думаю, что в известном смысле мы оба правы; но я буду только тогда доволен, когда я увижу, как многогранные, чудесные, Вами найденные отношения подходят ко всему остальному, что я себе представляю как одно целое…

Возможно, необычайная близость Вашего места проживания даст мне удовольствие Вас здесь увидеть» [Schönbeck, 2000 стр. 10].

В этом письме упоминаются «различные точки зрения на фотоэлектрические скорости». Имеется в виду различный подход к объяснению фотоэффекта. Эйнштейн в своей «квантовой гипотезе фотоэффекта» допускал, что каждый квант света «выбивает» из освещенного катода один электрон, которому передает свою энергию, пропорциональную частоте света. Это совершенно новое представление, невозможное в рамках классической физики. Ленард, напротив, был убежден, что все можно объяснить, оставаясь в этих рамках. Он считал, в частности, что внутри атома происходят какие-то сложные движения, и при освещении возникает явление резонанса, в результате чего атом испускает электроны. Объяснить явление так просто и лаконично, как сделал Эйнштейн, Ленард не мог, но не терял надежды, что в будущем это ему удастся.

Уже в этом первом заочном столкновении мнений двух выдающихся физиков определилось принципиальное различие их подходов к изучению новых явлений. В последующих дискуссиях о теории относительности оно проявится еще отчетливее. Это различие состоит в следующем. Если какое-то физическое явление не удается понять на основе классических представлений, то Эйнштейн был готов этими представлениями пожертвовать и дать простое объяснение в рамках новой теории. С этим Ленард смириться не мог и всегда искал пусть сложную, но принципиально классическую модель явления. Он был убежден, что на основе классических физических принципов можно объяснить все, что происходит в природе, и отказываться от них только потому, что мы еще не можем понять результаты того или иного эксперимента, неразумно. Ленард всю жизнь был предан классической физике, как прусский офицер верен данной кайзеру присяге.

Несмотря на эти принципиальные расхождения, отношения между Ленардом и Эйнштейном в эти годы были взаимно уважительны. Каждый отдавал должное профессиональным достижениям своего коллеги. Сказанное справедливо в отношении Ленарда вплоть до 1913 года. В этом году умер уже упоминавшийся экстраординарный профессор теоретической физики Гейдельбергского университета Фридрих Покельс. Ленард написал по этому случаю письмо главе мюнхенской школы физиков-теоретиков Арнольду Зоммерфельду, в котором предлагал создать в Гейдельберге должность ординарного профессора теоретической физики, «коль скоро в нашем распоряжении есть такая личность как Эйнштейн» [Schönbeck, 2000 стр. 11].

Однако с 1910 года между Эйнштейном и Ленардом стало нарастать напряжение, связанное с различными подходами к другому основополагающему понятию классической физики девятнадцатого века – мировому эфиру.

«Ленард в этих вещах сильно заблуждается»

Концепцию мирового эфира как некой всепроникающей среды, колебания которой проявляются в форме электромагнитных волн, в частности, света, выдвинул в семнадцатом веке Рене Декарт. В девятнадцатом веке эфир стал неотъемлемой частью волновой оптики и электромагнитной теории Максвелла. Эфир позволял дать простые, наглядные, «механические» объяснения сложным электродинамическим явлениям.

Однако к концу века в теории эфира появились серьезные противоречия, которые классическая физика разрешить не могла. Например, почему Земля движется в упругой среде эфира без потери скорости? Созданием специальной теории относительности в 1905 году Эйнштейн одним ударом разрешил все проблемы, связанные с мировым эфиром: он просто объявил его несуществующим. Для описания физических явлений в новой теории эфир оказался не нужным.

Для многих ученых, выросших на представлениях классической физики девятнадцатого века, прежде всего, для Ленарда, отказ от эфира был неприемлем. Филипп просто не мог себе представить электромагнитные волны, открытые его учителем Генрихом Герцем, распространяющиеся в пространстве без присутствия носителя – эфира. Наглядность объяснения, механическая интерпретация любого явления были для Ленарда непременным условием научного видения мира. Поэтому он не мог принять специальную теорию относительности, выбрасывающую понятие «эфир» из лексикона физики.

На открытое выступление против концепции Эйнштейна Ленард решился в 1910 году. Свое видение проблемы он изложил в докладе на заседании Гейдельбергской академии наук 4 июня. Доклад назывался «Об эфире и материи». Этот доклад был опубликован в трудах академии [Lenard, 1910], а затем в виде отдельной брошюры. В 1911 году вышло ее второе издание [Lenard, 1911].

По сути, это был призыв вернуться к представлениям ньютоновской механики и электродинамики девятнадцатого века и искать решение возникающих противоречий теории и эксперимента, не отказываясь от основных постулатов классической физики. Знакомство с принципом относительности Ленард не скрывает, хотя ни одной ссылки на работы Альберта Эйнштейна в его докладе не было. Автор доклада допускает, что теорию эфира необходимо существенно дополнить, может быть, ввести так называемый «метаэфир», но отказываться от самого понятия нельзя ни в коем случае.

Идея доказать экспериментально, что эфир существует, стала главной для гейдельбергского профессора. Он задумал серию опытов с сильными электрическими и магнитными полями, в результате которых можно было бы измерить физические характеристики эфира. Эти опыты Ленард поручил провести своему ассистенту Якобу Лаубу.

Это было нелегкое задание: ведь Лауб был твердым приверженцем теории Эйнштейна и считал, что эфира в природе нет. Но задание шефа – закон, и требуемые эксперименты были проведены. Результаты, естественно, оказались отрицательными – эфир так и не был обнаружен. Об этом Ленард сообщает в брошюре 1911 года и поясняет в примечании: «Возможно, все дело в том, что эти опыты проводил господин Я. Лауб, который придерживается особого мнения, о чем он собирается сам обстоятельно доложить» [Schönbeck, 2000 стр. 13].

Это примечание – не просто свидетельство разногласий между юным ассистентом и всемогущим директором Физического института. Это знак смены поколений в физике: старое поколение не принимает новые подходы, которые для молодого поколения – естественны и понятны. Другими словами это называется «смена парадигмы», которая и происходила в физике в начале двадцатого века.

Как только Эйнштейн узнал о докладе Ленарда, он написал Лаубу, что он обо всем этом думает. Еще недавно он называл профессора гением. Теперь в письме от 27 августа 1910 года оценка совсем другая:

«Ленард в этих вещах сильно заблуждается. Его последний доклад об этом бессмысленном эфире кажется мне почти инфантильным. Далее, исследования, которые он Вам поручил (Зоммерфельд и Покельс мне об этом рассказали), просто смехотворны. Весьма сожалею, что Вы должны тратить свое время на подобные глупости» [Schönbeck, 2000 стр. 14].

И через два месяца, в письме от 4 ноября 1910 года Эйнштейн возвращается к той же теме: «Потом боль из-за этого сумасшедшего Л. Вы правы, что ищете куда уйти, и я Вам в этом хочу помочь». И через неделю еще откровенней:

«Что за вздорный тип, этот Ленард! Весь состоит из желчи и интриг. Вы выглядите в этом деле значительно лучше, чем он. Вы можете от него уйти, а он должен с этим чудовищем орудовать, пока оно его не сожрет. Я хочу теперь сделать все, что в моих силах, чтобы найти Вам место ассистента».

Под интригами здесь понимается следующее. Когда Лауб сообщил Ленарду, что хочет найти себе другое место, профессор настоял на том, чтобы Якоб продолжал выполнять свои обязанности ассистента, пока новое место не будет действительно найдено, при этом распорядился, чтобы деньги за это время в университетской кассе Лаубу не выдавали до последнего дня.

Через несколько дней Эйнштейн докладывает Лаубу о проделанной работе:

«Я написал в Лампа[20]20
  Лампа (Lampa) – город в Чили.


[Закрыть] и Нернсту[21]21
  Вальтер Герман Нернст (Walther Hermann Nernst, 1864–1941) – немецкий физик и химик, лауреат Нобелевской премии по химии в 1920 году «в признание его работ по термодинамике».


[Закрыть] , а также дал задание одному хорошо знакомому мне господину, который имеет в Чили влиятельные связи и как раз туда вчера отъехал, подобрать там для Вас место работы. Пусть Ленард копошится. Вы уже одной ногой стоите вне сферы его власти».

О том же Эйнштейн писал в новогоднем пожелании Лаубу на 1911 год: «Я желаю вам веселого нового года, и чтобы Вы поскорее ушли от Ленарда» [Schönbeck, 2000 стр. 14].

Пожелание старшего друга сбылось – летом 1911 года Лауб стал профессором теоретической физики, правда, не в Чили, а в университете аргентинского города Ла Плата. Незадолго до этого, в 1905 году, университет стал государственным и считался одним из лучших в стране. Об этом назначении мы узнаем из письма Эйнштейна Лаубу от 10 августа 1911 года. Здесь же он весьма резко отзывается о моральных качествах бывшего шефа Якоба: «Ленард и его товарищи есть и остаются мерзкими свиньями» [Schönbeck, 2000 стр. 16].

Такую оценку директор Физического института в Гейдельберге заслужил из-за следующего эпизода, ставшего известным благодаря письмам Фридриха Покельса Якобу Лаубу, написанным после ухода Лауба из университета. Эти письма хранятся сейчас в рукописном отделе Немецкого музея Мюнхена. Как мы знаем, Якоб подружился с Фридрихом и рассказывал ему о своих опытах и расчетах. В одном из писем Покельс сообщил Лаубу, что Август Беккер, старейший ассистент Ленарда, опубликовал статью в Трудах Гейдельбергской академии наук и использовал в ней расчеты Лауба, не упомянув его в качестве автора.

Лауб, конечно, возмутился и решил обратиться в академический суд чести, чтобы обвинить Беккера в плагиате. Покельс отговаривал молодого друга от этого шага, который, по его мнению, не имел шансов на успех: голос Ленарда в Гейдельбергской академии был решающим. Так и вышло. В протоколе заседания отделения математики и естествознания Гейдельбергской академии наук от 4 мая 1911 года стояла запись: «доложено доктором Лаубом», однако эта строчка была зачеркнута. И неудивительно: председательствовал на заседании сам Ленард.

Больше ничего о продолжении этой истории из писем Покельса узнать не удалось. Как уже упоминалось, их автор умер в 1913 году.

«Одиночество мне необходимо для мыслей»

Если давать общую оценку работам Филиппа Ленарда до Первой мировой войны, то нужно отметить, что независимо от их физического содержания они не содержали никаких политических, идеологических оценок или суждений. В них нет ни капли национализма и антисемитизма, которыми наполнены его поздние труды времен Третьего рейха. Критика Дж. Дж. Томсона легко объяснима личной обидой за неблагодарность английского ученого, не отметившего вклад Ленарда в открытие электрона.

То, что Ленард жестко контролировал все работы, выполняемые в институте, и не давал своим ассистентам свободы научного поиска, было проявлением его личных качеств руководителя и не связано ни с каким «принципом фюрера», ставшим обязательным во всех сферах общественной жизни Германии после прихода Гитлера к власти.

В годы до Первой мировой войны совершенно не заметны и другие особенности «позднего» Ленарда: не было и речи о шовинизме, предвзятом отношении к иностранцам: студенты из разных стран свободно учились и работали в Физическом институте Гейдельберга. Даже «фирменный» антисемитизм создателя «арийской физики» в то время не проявлялся ни в чем. То, что ассистент Лауб был евреем, ни разу не было упомянуто в их спорах об эфире или принципе относительности. Тем более Ленард ни разу не вспомнил о происхождении Альберта Эйнштейна.

Противостояние Эйнштейна и Ленарда стало заметно уже и в эти годы, но оно носило характер научного диспута, демонстрировало разные подходы к природе физических явлений. В области политики, расовой теории, других идеологических установок между двумя учеными не было никаких разногласий. То, что Эйнштейну не нравился стиль работы Ленарда с учениками и ассистентами, не имело политической подоплеки.

Филипп Ленард

Привязанность Ленарда к концепции мирового эфира создатель теории относительности мог понять: ведь и он не сразу пришел к идее невозможности абсолютной системы отсчета, которая и была связана с эфиром. Первая, еще ученическая, работа Эйнштейна была тоже вполне в рамках классической физики. Она называлась «Об исследовании состояния эфира в магнитном поле» и была написана в 1895 году, когда начинающему физику было только шестнадцать лет. Эту статью Эйнштейн никогда не публиковал, он послал ее своему дяде Цезарю Коху. Рукопись была обнаружена уже после смерти великого физика и опубликована в 1971 году.

Повзрослев, Эйнштейн порвал с этими представлениями и стал пионером нового, современного подхода к теоретической физике, где важную роль играют аксиоматические конструкции и математические модели.

Все это было чуждо Ленарду, верному принципам классической физики и ставящему на первое место эксперимент и наглядность объяснения любых явлений природы. Парадоксально, но блестящий экспериментатор Ленард стал автором многих опытов, легших в основу новой физики, но ее принципы он не понимал и не принимал. По его глубокому убеждению не было необходимости создавать какие-то иные подходы, противоречащие классике.

Непознанные пока явления можно объяснить и в рамках старых теорий, если их слегка расширить и обобщить.

Здесь, пожалуй, уместно будет отметить одну особенность характера Ленарда, на которую обратил внимание его ученик, ставший знаменитым физиком, Карл Рамзауэр.[22]22
  Карл Рамзауэр (Carl Ramsauer, 1879–1955) – немецкий физик, в 1940–1945 гг. – президент Немецкого физического общества, с 1945 г. профессор Берлинского университета.


[Закрыть] Он считал Ленарда, с которым работал в Гейдельберге в 1907–1928 гг., «трагической личностью». Его авторитарная манера руководить институтом, как своей вотчиной, скрывала, на самом деле, его ранимую и чувствительную душу. Она проявлялась, в частности, в том, как Ленард делал небольшие, но тщательно продуманные подарки своим студентам и ассистентам [Ramsauer, 1949 стр. 110–111].

Хотя Ленард женился в 1897 году на дочери гейдельбергского судьи Катарине Шленер,[23]23
  Катарина Шленер (Katharina Schlehner, 1870–1946).


[Закрыть] он всю жизнь чувствовал себя одиноким странником. У него почти не было близких друзей. В «Воспоминаниях» Филипп прямо пишет: «одиночество мне необходимо для мыслей» [Schirrmacher, 2010 стр. 164].

Обычно он не ходил в гости, отклонял приглашения своих коллег и даже начальства. Будучи ассистентом в Ахене, Ленард вдруг засомневался в правильности такого поведения. Он написал письмо в Бонн вдове своего покойного руководителя Генриха Герца и попросил совета. С семьей Герца Ленард долго поддерживал сердечные отношения. Госпожа Герц отчитала Филиппа за неразумное поведение, которое может разрушить его карьеру. Необщительный и недружелюбный человек, писала она, даже при великолепных научных результатах, не будет назначен профессором. А стать профессором, получив свободу научного поиска, было заветной мечтою немецкого ученого. Пришлось уже немолодому приват-доценту преодолевать свою стеснительность и робость и налаживать контакты с коллегами.

В его душе с детства боролись два чувства: тяга к людям, желание сделать им добро, и страх ошибиться, нарваться на обман, предательство… Он жалуется, что ему мало встречалось людей, достойных его любви. В предисловии к «Воспоминаниям» Ленард признается: «У меня всю жизнь была огромная потребность любить людей. Предлагаемые воспоминания показывают, однако, что мне это часто давалось с большим трудом. В большинстве случаев я недолго этого хотел» [Schirrmacher, 2010 стр. 36].

Не исключено, что глубоко укоренившееся чувство одиночества, с одной стороны, и желание найти единомышленников и товарищей, с другой, и толкнули Ленарда на путь сотрудничества с нацистами, которые обещали: кто пойдет за Гитлером, обретет чувство единства и сплоченности с соратниками.

Следующие после 1911 года шесть лет между Эйнштейном и Ленардом не было никаких контактов, каждый занимался своим делом. Ленард ставил многочисленные эксперименты в своем институте, пытаясь определить плотность эфира и доказать, что он материально существует. Кроме того, он писал обобщающие труды и учебники для студентов.

Альберт Эйнштейн закончил в 1909 году свою деятельность в патентном бюро Берна и после ряда назначений оказался весной 1914 года в Берлине. Этот переезд стоит описать подробнее.