Пять самых знаменитых изобретений альберта эйнштейна. "Эйнштейн: изобретения и эксперимент" Какие изобретения принадлежат альберту эйнштейну

Без сомнения, Альберт Эйнштейн - один из самых великих ученых за всю историю человечества. Но, как нередко случается, история искажает факты, а некоторые просто стираются из памяти. В очередной раз изучая биографию Эйнштейна, удалось обнаружить некоторую информацию о великом физике, которая и сейчас способна удивить.

Оспаривание авторства теории относительности

Когда великий физик открыл теорию относительности, его авторские права подвергались сомнению. Факты, подтверждающие это, были достаточно серьезными, хоть и не широко известными.

Обвинение шло со стороны Дэвида Гильберта и его сторонников. Гильберт считал, что он первым подошел к открытию теории, а Эйнштейн использовал его наработки и не оставил ни одной ссылки на истинного автора. Сам Эйнштейн ответил, что его ранние работы были скопированы Гильбертом, чем опроверг обвинения.

Когда стали разбираться в ситуации, решили, что двое ученых работали по отдельности, но Гильберт подал свою работу раньше Эйнштейна. Когда же историки стали разбираться в проблеме дальше, они выяснили, что это некоторые наработки Эйнштейна были позаимствованы его коллегой. При этом имя Эйнштейна ни разу не было упомянуто.

Историки предполагают, что доказательствам Гильберта недоставало данных для получения правильного решения. К моменту публикации ученому удалось откорректировать ошибки. И хотя работа Эйнштейна была издана гораздо раньше, Гильберт противопоставил ей собственный труд.

Известный физик был хорошим учеником

Многие верят, что Эйнштейн учился плохо. Однако это не так. Еще во время обучения в школе он замечательно знал математику. Математический анализ Эйнштейн выучил еще в 12 лет, а через три года сочинил эссе, которое в будущем стало базой для разработки теории относительности.

Слухи о плохих отметках ученого пошли из-за различной классификации оценок в школах Германии и Швейцарии. Оценки выставлялись от 1 до 6, где 6 сначала была плохой оценкой, а потом система оказалась перевернутой и 6 стала высшим баллом. Единица при этом вместо самого высокого балла получилась самым низким.

А вот в швейцарскую Федеральную политехническую школу Эйнштейн поступить не смог. Оттуда и пошли слухи о плохой учебе великого гения. Будущий ученый смог отлично сдать такие научные предметы, как физика и математика, но за экзамены по общественным, в частности по французскому языку, он получил низкие оценки.

Изобретения Эйнштейна

Физику удалось создать холодильник, для работы которого не нужно электричество. Авторство принадлежит самому ученому, а также его коллеге и другу Лео Сциларду.

Охлаждение продуктов проходило благодаря процессу абсорбции. В ходе изменения давления между газами и жидкостями, который применял ученый в своей разработке, происходит понижение температуры в холодильной камере.

Создать такое устройство ученый решился, узнав о несчастном случае с одной немецкой семьей. У привычного холодильника произошла утечка токсичных газов, которыми отравилась целая семья. В то время случались такие проблемы, как дефекты пломбы. И тогда ядовитые вещества, двуокись серы и хлористый метил, вытекали наружу.

В числе изобретений Эйнштейна - насос и блузка. При этом на блузе располагалось два ряда застежек. Первый ряд предназначался для человека худого телосложения, а второй - для более полных людей. Очень экономная вещь, позволяющая в случае потери веса или, наоборот, сильной прибавки просто переходить с одного ряда застежек на другой, не меняя саму вещь.

Диктаторский режим из-за поправок в Конституцию США

Во время Второй мировой войны многие светила науки и культуры сбегали в США. В их числе был и Курт Гедель. Однако ему было весьма нелегко получить гражданство в этой стране. Когда наступила его очередь проходить собеседование для получения статуса гражданина Америки, Курт Гедель должен был прийти в сопровождении двух человек, берущих на себя ответственность поручиться за него. Тогда он позвал своих друзей - Оскара Моргенштерна и Эйнштейна.

Собеседование проводил Филипп Форман, также являющийся другом Эйнштейна, однако такое совпадение случайно. Гедель достаточно долго готовился, чтобы наконец получить гражданство. Во время собеседования Форман заявил, что США прежде не были и никогда не будут диктаторской страной. Гедель же, наоборот, возразил, заявив, что в США легко реализовать диктатору благодаря лазейке в Конституции. Ученый хотел пояснить, что же это за лазейка, но Эйнштейн не дал другу высказаться, иначе это могло бы препятствовать его дальнейшей благополучной судьбе в Америке. Судья закончил собеседование, и Гедель получил статус гражданина Америки.

Об этой ситуации стало известно из дневника Моргенштерна. Однако там не указывалось подробностей. До сих пор наверняка никому не известно, о чем говорил Гедель. Сейчас предполагают, то речь тогда шла о Статье 5, позволяющей вносить изменения. Получается, что всего несколько поправок - и юридически можно уничтожить Конституцию.

ФБР вело слежку за Эйнштейном, обвиняя его в шпионаже для СССР

С 1933 по 1955, как только Эйнштейн приехал в Америку, и до самой его смерти, ученый подвергался постоянному наблюдению ФБР. Его телефон прослушивался, а письма нередко попадали в руки следователей. Бюро даже обыскивало мусор ученого, пытаясь найти какие-либо доказательства подозрительной деятельности. Больше всего подозревали ученого в шпионстве на Советский Союз.

ФБР также подключали иммиграционную службу, чтобы найти повод и депортировать Эйнштейна. Причиной такого отношения служили его пацифистские взгляды и правозащитная позиция. Все это делало его антиправительственным радикалом и давало повод для подозрений.

Женская патриотическая корпорация еще до приезда известного физика в Штаты направляла в правительство письмо, выражая протест против прибытия ученого. Женская партия написала там, что даже Сталин не такой коммунист, как Эйнштейн.

Прежде чем получить визу, ученого долго расспрашивали на предмет его политических приоритетов. Тогда Эйнштейн несдержанно высказался, что народ Америки умолял его о приезде, и он не должен терпеть подобное отношение к себе. Ученый всегда знал, что за ним наблюдают. Как-то он признался послу из Польши, что их беседа была записана.

Эйнштейн жалел, что причастен к созданию атомного оружия

Ученые, занятые в Манхэттенском проекте, который позволил Америке создать ядерное оружие, никогда не связывались с Эйнштейном. Им не позволяли общаться с ним, а сам Эйнштейн, даже изъявив вдруг желание, также не получил бы разрешение.

Однако Эйнштейн вместе с физиком Лео Сцилардом отправил письмо американскому президенту Рузвельту, выражая просьбу создать атомное оружие. Эйнштейн сделал это, узнав, что немцы расщепили атом урана. Физик опасался, что Германия создаст подобное оружие первой.

Когда же США первыми не только разработали, но и сбросили атомную бомбу. Эйнштейн заявил, что не стал бы подписывать то письмо, зная, какие последствия оно будет иметь.

Сын Эйнштейна - Эдуард

Эйнштейн и его жена Милева Марич имели нескольких детей. Второй их сын - Эдуард. Он родился в 1910 году. Его также называли «Тете», или «Тетель». Ребенком он много болел. В 20 лет ему был поставлен диагноз «шизофрения». Милева разошлась с Эйнштейном в 1919 году, и первое время Эдуард оставался с ней. Но вскоре его направили в психиатрическую больницу.

Сам ученый не удивился такому диагнозу. Сестра Милевы болела шизофренией, и Эйнштейн нередко замечал у Тете схожие признаки болезни.

В Америке Эйнштейн оказался через год после того, как его сын попал в лечебницу. И хотя в Европе ученый часто навещал детей, но из Америки Эйнштейн больше не приезжал к сыновьям. Эдуарду он писал редко. Но все его письма всегда оставались душевными. Накануне Второй мировой войны ученый писал, что хотел бы встретиться с ним весной. Но война помешала, и они уже больше смогли увидеться.

Милева умерла в 1948 году. Тете продолжал жить в госпитале, какое-то время он провел в приемной семье, но после ему пришлось вернуться в больницу. Эдуард умер в 1965 году.

Эйнштейн курил, не переставая

Общеизвестный факт, что ничего сильнее, чем свою скрипку и трубку, Эйнштейн не любил. За свое пристрастие к курению он получил пожизненное членство в Монреальском клубе курильщиков трубок. Ученый считал курение своим самым лучшим средство успокоения. Он также отмечал, что это позволяет ему объективно мыслить.

Лечащий врач настойчиво посоветовал Эйнштейну бросить курение, в ответ на что ученый закурил трубку. Даже когда Эйнштейн упал с лодки во время одной из поездок, он защитил от воды любимую трубку.

Рукописи, письма и трубка оставались теми немногими личными вещами, которые находились в пользовании физика.

Физик обожал женщин

В моменты, когда ученый не занимался работой или курением, он увлекался женщинами. Это видно по его письмам. И, может, не столько сам ученый был привязан к женщинами, сколько они любили его.

Ханох Гутфройнд, изучавший жизнь Эйнштейна и являющийся председателем Всемирной выставки в Еврейском университете, описывал его жизнь со второй женой - Эльзой. Не так давно были изданы все письма физика, которые, по мнению Ханоха Гутфройнда, представляют его как не самого худшего мужа и отца.

Однако он признал, что быть верным жене не может. В письмах он откровенно рассказывал обо всех своих женщинах, тем не менее отмечая их интерес как нежелательный. За время брака у него их было по меньшей мере шесть.

Самая большая ошибка Эйнштейна

Гениальный физик за время своей научной деятельности допустил как минимум семь ошибок в работах.

В 1917 году Эйнштейн признал свою наибольшую ошибку. В теории относительности он поставил космологическую постоянную — символ лямбда. Это позволяло рассматривать Вселенную стабильной, как ранее считалось среди ученых того времени. Лямбда - это сила, способная противодействовать силе притяжения. Когда же физик обнаружил, что Вселенная все же расширяется, он убрал символ. Но в 2010 году исследователи пришли к выводу, что физик был прав в своем первоначальном варианте. Лямбда - это та теоритическая «темная энергия», которая противостоит гравитации и под влиянием которой Вселенная расширяется в ускоренном темпе.

По материалам: hi-news.ru

В ноябре 1930 года физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард получили патент на холодильник собственной конструкции. Устройство, к сожалению, не получило распространения и не было запущено в производство. Это устройство было не единственным изобретением Альберта Эйнштейна. Мы решили рассказать о пяти известных разработках прославленного физика.

ХОЛОДИЛЬНИК ЭЙНШТЕЙНА

Холодильник Эйнштейна представлял собой абсорбционный холодильник. Разрабатывать устройство физики Альберт Эйнштейн и Лео Силард начали в 1926 году. Запатентовано оно было 11 ноября 1930 года. К идее создать новый холодильник физиков подтолкнул случай, о котором они прочли в газете. В заметке говорилось об инциденте, произошедшем в одной берлинской семье. Члены этой семьи получили отравление из-за утечки диоксида серы из холодильника.
Предложенный Эйнштейном и Силардом холодильник не имел движущихся частей, в нем использовался относительно безопасный спирт.
Несмотря на то, что Эйнштейн получил патент на своё изобретение, его модель холодильника не была запущена в производство. Права на патент купила фирма «Электролюкс» в 1930 году. Так как холодильники, использующие компрессор и газ фреон, были более эффективными, они вытеснили холодильник Эйнштейна. Единственный экземпляр бесследно исчез, осталось лишь несколько его фотографий.
В 2008 году группа ученых из Оксфордского университета в течение трёх лет занималась созданием и развитием прототипа холодильника Эйнштейна.

Фото: Wikimedia Commons

МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ

Рудольф Гольдшмидт и Альберт Эйнштейн 10 января 1934 года получили патент на магнитострикционный громкоговоритель. Название патента звучало как «Устройство, в частности, для звуковоспроизводящей системы, в котором изменения электрического тока вследствие магнитострикции вызывают движение магнитного тела».
Предполагалось, что этот аппарат будет служить, в первую очередь, в качестве, слухового аппарата. Общими друзьями Эйнштейна и Гольдшмидта были супруги певица Ольга и пианист Бруно Айзнер. Ольга Айзнер плохо слышала. Гольдшмидт и Эйнштейн взялся ей помочь. Был ли создан прототип подобного громкоговорителя неизвестно.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ФОТОКАМЕРА

27 октября 1936 г. Букки и Эйнштейн получили патент на фотокамеру, автоматически подстраивающуюся под уровень освещенности. Такая фотокамера помимо объектива имела еще одно отверстие, через которое свет попадал на фотоэлемент. При попадании фотонов на фотоэлемент вырабатывался электрический ток, который поворачивал находящийся между линзами объектива кольцевой сегмент. Поворот сегмента тем больше, а, следовательно, затемнение объектива тем сильнее, чем ярче освещен объект.

ИНДУКЦИОННАЯ ПОДВЕСКА ЭЙНШТЕЙНА

Эйнштейн принимал участие в разработке гирокомпаса. Известно, что он сотрудничал с Аншютцем в разработке устройства. Эйнштейн, в частности, придумал, как осуществить центровку гиросферы в вертикальном и горизонтальном направлениях, предложив так называемую схему индукционной подвески.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ОЧЕНЬ МАЛЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Эйнштейн совместно с Конрадом Габихтом сконструировали в 1908 г. прибор, измеряющий напряжения до 0,0005 вольт. Вот как Эйнштейн пишет о своем изобретении: «Для того чтобы экспериментировать с напряжениями менее 0,1 В, я соорудил электрометр и источник напряжения. Вам не отделаться усмешкой, когда Вы увидите тот шедевр, что я сварганил».

Острый ум - изобретатель, а рассудок - наблюдатель.

Г. К. Лихтенберг

Магнитострикционный громкоговоритель

10 января 1934 г. Германское патентное ведомство по заявке, поданной 25 апреля 1929 г., выдало патент № 590783 на “Устройство, в частности, для звуковоспроизводящей системы, в котором изменения электрического тока вследствие магнитострикции вызывают движение магнитного тела”. Одним из двух авторов изобретения значился доктор Рудольф Гольдшмидт из Берлина, а другой был записан так: “доктор Альберт Эйнштейн, ранее проживавший в Берлине; теперешнее местожительство неизвестно”.

Магнитострикцией, как известно, называют эффект сокращения размеров магнитных тел (обычно имеются в виду ферромагнетики) при их намагничивании. В преамбуле к патентному описанию изобретатели пишут, что силам магнитного сжатия препятствует жесткость ферромагнетика. Чтобы магнитострикцию “заставить работать” (в данном случае привести в колебательное движение диффузор громкоговорителя), эту жесткость нужно как-то нейтрализовать, скомпенсировать. Эйнштейн и Гольдшмидт предлагают три варианта такой, казалось бы, неразрешимой задачи.

Рис. 18. Три варианта магпитострикционного громкоговорителя

Первый вариант проиллюстрирован на рис. 18, a. Несущий иглу С с диффузором ферромагнитный (железный) стержень В ввинчен в прочное U-образное магнитное ярмо А таким образом, что сжимающие стержень осевые усилия очень близки к критической величине, при которой имеет место эйлеровская потеря устойчивости - выгиб стержня в ту или другую сторону. На ярмо надеты обмотки D, по которым проходит электрический ток, модулированный звуковым сигналом. Таким образом, чем сильнее звук, тем сильнее намагничивается и, следовательно, сжимается железный стержень В. Поскольку стержень поставлен на самую грань неустойчивости, эти малые вариации его длины приводят к сильным колебаниям в вертикальном направлении; при этом прикрепленный к середине стержня диффузор генерирует звук.

Во втором варианте (рис. 18, б) используется неустойчивость системы сжатая пружина Н - шток G, упирающийся острием в лунку S. Модулированный звуковым сигналом ток проходит по обмотке D. Переменная во времени намагниченность железного стержня приводит к небольшим колебаниям его длины, которые усиливаются за счет энергии теряющей устойчивость мощной пружины.

В третьем варианте магнитострикционного громкоговорителя (рис. 18, в ) применена схема с двумя железными стержнями B 1 и B 2 , обмотки D которых подключены таким образом, что, когда намагниченность одного стержня увеличивается, намагниченность другого уменьшается. Тягами C 1 и С 2 стержни соединены с коромыслом G, подвешенным на штанге М и прикрепленным растяжками F к боковинам магнитного ярма А. Коромысло жестко связано с диффузором W. Завинчивая гайку Р на штанге М, систему переводят в состояние неустойчивого равновесия. Благодаря противофазному намагничиванию стержней B 1 и B 2 током звуковой частоты их деформации также совершаются в противофазе - один сжимается, другой удлиняется (сжатие ослабляется), и коромысло в соответствии со звуковым сигналом перекашивается, поворачиваясь относительно точки R. В этом случае также за счет использования “скрытой” неустойчивости происходит усиление амплитуды магнитострикционных колебаний.

X. Мельхер, знакомившийся с документами семьи Р. Гольдшмидта и беседовавший с его сыном, излагает историю появления этого изобретения следующим образом [ , с. 26].

Р. Гольдшмидт (1876-1950) был хорошим знакомым Эйнштейна. Известный специалист в области электротехники, он на заре эры радио руководил работами по установке первой линии беспроволочной телеграфной связи между Европой и Америкой (1914 г.). Им в 1910 г. была сконструирована и построена первая в мире пригодная для целей радиотехники высокочастотная машина на 30 кгц мощностью 12 кВт. Машина для трансатлантических передач имела уже мощность 150 кВт. Гольдшмидт был также автором множества изобретений, направленных на усовершенствование звуковоспроизводящих устройств (главным образом для телефонных аппаратов), высокочастотных резонаторов и т.д. .

Общими друзьями Эйнштейна и Гольдшмидта были супруги Ольга и Бруно Айзнер - известная певица и знаменитый в то время пианист. Ольга Айзнер плохо слышала - недостаток особенно досадный, если учесть ее профессию. Гольдшмидт как специалист по звуковоспроизводящей аппаратуре взялся ей помочь. Он решил сконструировать слуховой аппарат (работы по созданию таких аппаратов в то время только начинались). В этой деятельности принял участие и Эйнштейн.

Был ли в коночном счете сконструирован действующий слуховой аппарат, неизвестно. Как видно из патентного описания, изобретателей увлекла идея использования не находившего ранее применения эффекта магнитострикции, и они разработали описанные нами базирующиеся на этом эффекте громкоговорители. Насколько нам известно, это был первый звуковоспроизводящий магнитострикционный прибор. Хотя магнитострикционные слуховые аппараты распространения не получили и их нынешние собратья работают на иных принципах, магнитострикция с большим успехом используется в ультразвуковых излучателях, находящих применение во многих отраслях промышленности и техники.

Для фрау Ольги, как сообщает Мельхер , планировали создать магнитострикционный слуховой аппарат, использующий явление так называемой костной проводимости, т.е. возбуждающий звуковые колебания не воздушного столба в ухе, а непосредственно черепных костей, для чего требовалась большая мощность. Представляется, что устройство Эйнштейна-Гольдшмидта вполне отвечало этому требованию. Возможно, совместная с Гольдшмидтом деятельность не так уж и случайна и, занимаясь ею, Эйнштейн руководствовался не только желанием облегчить судьбу фрау Айзнер. Думается, что его не могла не заинтересовать и сама техническая задача - ведь мы знаем, что он имел определенный опыт в конструировании звуковоспроизводящих устройств.

Автоматическая фотокамера

Беседуя в начале 30-х годов с Рабиндранатом Тагором, Эйнштейн припомнил свои “счастливые бернские годы” и рассказал, что, работая в патентном бюро, придумал несколько технических устройств, в том числе чувствительный электрометр (о нем уже шла речь выше) и прибор, определяющий время экспозиции при фотосъемке . Теперь такое устройство называется фотоэкспонометром.

Почти нет сомнения, что принцип действия эйнштейновского фотоэкспонометра был основан на фотоэлектрическом эффекте. И как знать, может быть, это изобретение было побочным продуктом размышлений, завершившихся знаменитой статьей 1905 г. “Об одной эвристической точке зрения...”, в которой было введено представление о световых квантах и с их помощью объяснены закономерности фотоэлектрического эффекта.

Любопытно, что интерес к устройствам подобного рода сохранился у Эйнштейна надолго, хотя, насколько известно, фотолюбителем он никогда не был. Так, его авторитетный биограф Ф. Франк сообщает, что где-то во второй половине 40-х годов Эйнштейн и один из его ближайших друзей, доктор медицины Г. Букки, “изобрели механизм для автоматической регулировки времени экспозиции в зависимости от освещенности” [ , с. 241.

Рис. 19. Схема фотокамеры Букки-Эйнштейна
а, в - камера; б - сегмент переменной прозрачности

Кроме того, оказывается, что 27 октября 1936 г. Букки и Эйнштейн получили американский патент №2058562 на фотокамеру, автоматически подстраивающуюся под уровень освещенности. Устроена эта автоматическая камера довольно просто (рис. 19, а ). В ее передней стенке 1, помимо объектива 2, имеется еще окно 3, через которое свет попадает на фотоэлемент 4. Электрический ток, вырабатываемый фотоэлементом, поворачивает находящийся между линзами объектива легкий (например, целлулоидный) кольцевой сегмент 5, зачерненный так, что прозрачность его плавно изменяется от максимальной на одном конце до минимальной на другом (рис. 19, б ). Как указывают в описании своего изобретения Букки и Эйнштейн, блок с фотоэлементом аналогичен известным конструкциям фотоэкспонометров, с тем отличием, что в данном случае поворачивается кольцевой сегмент 5, а не указывающая экспозицию стрелка. Поворот сегмента тем больше, а, следовательно, затемнение объектива тем сильнее, чем ярче освещен объект. Таким образом, будучи раз отъюстированным, устройство при любой освещенности само регулирует количество света, падающего на фотопленку или пластинку, находящуюся в фокальной плоскости объектива 2.

Но что делать, если фотографу захочется изменить диафрагму? Для этого изобретатели предлагают несколько усложненный вариант своей фотокамеры (рис. 19, в ). В этом варианте на ее передней стенке 1 устанавливается поворотный диск 6 с набором отверстий 7-12 нескольких диаметров. При поворотах диска одно из таких отверстий приходится на объектив, а диаметрально противоположное - на окно фотоэлемента. Поворачивая диск за рычажок 13 на фиксированные углы, фотограф одновременно диафрагмирует и объектив и окно. Таким образом, для различных диафрагм достигается одинаковое пропускание света для объектива и для окна фотоэлемента.

Достоинства изобретения очевидны: 1) автоматически регулируется световой поток, достигающий фотопленки или фотопластинки; 2) поскольку используется фотоэлемент, отсутствует опасность, что по истечении некоторого, пусть длительного, времени регулировочное устройство перестанет работать, как было бы, если бы для его питания использовалась батарейка (впрочем, авторы не исключают возможности использования в качестве светочувствительного элемента селенового фоторезистора, присоединенного к внешнему источнику тока).

Мы не располагаем точными сведениями о дальнейшей судьбе магнитострикционного аппарата Эйнштейна- Гольдшмидта. Зато определенно известно, что экспонометр Букки-Эйнштейна одно время был весьма популярен и даже использовался кинооператорами в Голливуде .

Здесь стоит, наверное, сказать несколько слов о друге Эйнштейна докторе Букки (1880-1965). Он родился в Лейпциге, там же закончил медицинский факультет университета. Сначала в Германии, а потом в США он приобрел известность как крупный рентгенолог. Букки был членом многих национальных и международных обществ, написал ряд книг по медицине. Помимо рентгеновских лучей, Букки проявлял живой интерес к терапевтическому использованию новых достижений физики и техники (он один из пионеров УВЧ-прогрева).

Букки активно трудился и как изобретатель. Еще в 1912 г. им была предложена и сконструирована так называемая диафрагма Букки, повышающая контраст рентгеновских снимков. Это устройство получило распространение во всем мире. На счету Букки множество других изобретений, относящихся к рентгеновской технике, фотоаппаратам, электроизмерительным приборам и звуковоспроизводящим устройствам. Интересно, что многие патенты Букки получены им совместно с женой и сыновьями.

Имеются сведения о том, что Эйнштейн и Букки размышляли над конструкцией высотомера, а также изобретали нечто вроде магнитофона . К сожалению, более детальные сведения об этих работах отсутствуют.

Букки, как писал Эйнштейн Г. Мюзаму в 1942 г. [ , с. 50], был его самым лучшим другом в США. Они часто проводили вместе летний отпуск и плавали на эйнштейновской яхте, причем Букки приходилось довольствоваться не слишком престижной ролью матроса. Но он был матросом - хотя и единственным - на корабле капитана Эйнштейна!

В последние дни жизни Эйнштейна в апреле 1955 г. Букки ежедневно приходил в больницу, где лежал его друг. Он был у него и вечером за несколько часов до смерти великого физика. По воспоминаниям Букки, последнее, что он слышал от Эйнштейна, была грустная шутка. “Почему Вы уже уходите?” - спросил его Эйнштейн. Букки ответил, что не хочет его беспокоить, что он должен отдохнуть и поспать. На это Эйнштейн с улыбкой возразил: “Но ведь в таком случае Ваше присутствие мне не помешает” [ , с. 65].

Гирокомпасы и индукционная электромагнитная подвеска

Из переписки Эйнштейна с Бессо, Зоммерфельдом и Планком видно, что в течение 1920-1926 гг. Эйнштейн часто наезжал в Киль. Дел, связанных с теоретическими исследованиями, у творца теории относительности в Киле - этой столице германского судостроения, - казалось бы, не было. Чем же он там занимался?

Первое приближение к ответу на этот вопрос дает письмо Эйнштейна М. Бессо, отправленное в мае 1925 г.: “...веду тихую жизнь без внешних событий. Единственные перерывы - мои поездки в Киль, где понемногу освежаю свои технические навыки” [ , с. 7]. В Ноймюлене, близ Киля, находилась фирма “Аншютц и К°” - ведущее предприятие по разработке и производству морских гирокомпасов и других гироприборов. Имя ее основателя, владельца и руководителя Г. Аншютца (1872-1931) часто встречается в переписке Эйнштейна с Зоммерфельдом. Имеет смысл рассказать об этом интересном человеке, который на протяжении многих лет находился в тесных деловых и дружеских отношениях с Эйнштейном (тем более что речь о нем пойдет еще и в следующем разделе этой главы).

Герман Аншютц родился в известной мюнхенской семье; “искусство и наука стояли у его колыбели” [ , с. 667]: его дед был видным художником, профессором Мюнхенской академии искусств, а отец - профессором физики и математики. Аншютц начал свою деятельность как гуманитарий - степень доктора философии он получил в 1896 г. за исследование, посвященное творчеству венецианских художников эпохи Возрождения. Увлекшись затем идеей о достижении Северного полюса, он участвует в двух полярных экспедициях и в начале 1901 г. высказывает мысль о том, что добраться до полюса можно на подводной лодке. Возникает проблема: как проложить курс - ведь внутри стальной лодки магнитный компас не действует, да и вблизи полюса - тоже. И гуманитарий Аншютц берется за решение фантастически сложной задачи - за создание гирокомпаса.

Эта работа, чуждая его прежним склонностям и в какой-то мере случайно встретившаяся на пути увлекающегося Аншютца, становится основной в его жизни. От дальнейших полярных путешествий он отказывается (вскоре Северный полюс был покорен Р. Пири), но упорно занимается проблемой гирокомпаса. Уже в октябре 1902 г. он создает первую модель. О дальнейших успехах в этом направлении и о первых испытаниях гирокомпаса на кораблях Аншютц докладывает в Морской академии в Киле в 1904 г., а в следующем году, будучи человеком не только энергичным, но и состоятельным, основывает в Киле фирму “Аншютц и К°”. Процветание фирмы во многом определялось исключительной одаренностью ее создателя, которого К. Магнус (крупный немецкий механик, специалист по гирокомпасам) называет гениальным изобретателем [ , с. 98].

Интересно, что успеха в создании гирокомпаса достиг человек, начинавший работу как дилетант. Это находится и прекрасном соответствии с замечанием Эйнштейна о том, как делаются открытия: все знают, что реализация некоей идеи невозможна, но вот находится человек, который этого не знает, и у него все получается!

В результате энергичных усилий Аншютца - организатора и изобретателя - в середине 10-х годов германский флот, в том числе и подводный, был оснащен гирокомпасами, получившими его имя. Гироприборы Аншютца нашли себе и другие применения, например при прокладке буровых скважин, строительстве шахт; его гирокомпас был установлен на знаменитом дирижабле “Граф Цеппелин”. Во время одного из рейсов дирижабль сделал круг почета над домом Аншютца в Мюнхене в знак признания заслуг его хозяина. Кстати сказать, этот дом Зоммерфельд называл “бесподобным храмом искусства” : Аншютц был известным коллекционером.

Работы Аншютца и его гирокомпасы получили широкую известность не только на его родине, но и за рубежом, в частности в нашей стране. О них с высокой похвалой отзывался академик А. Н. Крылов .

Фирма Аншютца приносила ее основателю значительный доход, который он использовал для создания многочисленных фондов, призванных оказывать содействие ученым и деятелям искусства. На его средства организовывались выставки, лекции, поездки ученых. В трудные инфляционные времена Германии начала 20-х годов средствами фонда Аншютца пользовался и Эйнштейн.

К 1926 г. после многолетних упорных трудов фирмой Аншютца был разработан и запущен в серийное производство весьма сложный и совершенный гироскопический прибор - прецизионный артиллерийско-навигационный гирокомпас, за которым закрепилось название “Новый Аншютц” (поскольку на флоте до этого был популярен другой гирокомпас той же фирмы). Это был поистине замечательный прибор, значительно превосходивший по точности, надежности, устойчивости при качке и сроку службы все другие модели гирокомпасов. Конструкция его была высоко оценена специалистами; он имел и чисто коммерческий успех [ , с. 46; , с. 225; ].

В статьях и книгах по гирокомпасам, хоть сколько-нибудь касающихся истории создания этих замечательных приборов, непременино отмечается тот факт, что в разработке “Нового Аншютца” принял участие Эйнштейн. Пожалуй, с наибольшей определенностью высказался по этому поводу один из основоположников гирокомпасного дела в нашей стране - инженер-контр-адмирал профессор Б. И. Кудревич *, отметивший, что “Новый Аншютц” - “результат десятилетней совместной работы (Г. Аншютца. - Авт. ) с профессором Эйнштейном”. Как рассказал одному из авторов этой книги профессор И. И. Гуревич, в 30-х годах на флоте новый навигационный прибор даже называли компасом Эйнштейна-Аншютца (именно в этом порядке).

* Кудревич располагал информацией “из первых рук”: в начале 1928 г. он был командирован в Германию, в частности для ознакомления с деятельностью фирмы “Аншютц и К°” [ , с. 7].

Таким образом, причина частых визитов Эйнштейна в Киль как будто не вызывает сомнений - он сотрудничал с Аншютцем в разработке чудо-компаса. Но каков был конкретный вклад Эйнштейна в эту работу? К сожалению, об этом мало что известно. Нам встретилось лишь одно прямое указание, исходящее от уже упоминавшегося выше К. Магнуса *: “Центрирование шара, по совету А. Эйнштейна, с которым Аншютц был дружен, осуществлялось магнитным способом с помощью катушки, расположенной внутри гиросферы” [ , с. 99].

* Особую достоверность придает этому указанию тот факт, что Магнус был учеником М. Шулера, одного из основоположников гирокомпасного дела, который в период с 1908 по 1922 г. занимал руководящие посты в фирме Апшютца.

О чем тут идет речь, что это за гиросфера? Здесь нужно хоть немного рассказать о конструкции “Нового Аншютца”.

Этот гироскопический прибор двухроторный - в нем механически связаны взаимно перпендикулярные оси двух вращающихся со скоростью 20 000 об./мин роторов, по 2,3 кг каждый (эти гироскопные роторы являются также роторами двух-, трехфазных асинхронных двигателей переменного тока). Оба гироскопа (ротора) помещены внутрь полой герметичной сферы (поэтому она и называется гиросферой), в которой, помимо них, находится ряд других конструкционных элементов.

При слове “гироскоп” большинству из нас наверняка рисуется известное устройство с быстровращающпмся ротором, ось которого закреплена в кольцах карданова подвеса. Конечно, карданов подвес, обеспечивающий ротору полную свободу поворотов вокруг трех взаимно перпендикулярных осей (рис. 20), - находка необычайно остроумная. Но для мореходного гирокомпаса такой подвес не годится: компас должен месяцами указывать строго па север, не сбиваться ни при штормах, ни при ускорениях и переменах курса судна. Однако точно сбалансировать карданову подвеску ротора невозможно; на гироскоп всегда будут действовать вращательные моменты, под влиянием которых ось ротора будет поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной вектору действующего вращательного момента. Одна из особенностей гироскопа заключается в том, что он интегрирует, накапливает такие толчковые отклонения.

Рис. 20. Гироскоп с тремя степенями свободы

В результате с течением временя ось ротора (а именно она-то и является в гирокомпасе аналогом стрелки магнитного компаса) будет поворачиваться, или, как говорят моряки, «уходить». Недаром гироскописты любят рассказывать анекдот о том, как па заре гирокомпасного дела один такой прибор был установлен на самолете. Когда вылетевший из Берлина самолет приземлился в Голландии, пилот, исходя из показаний гирокомпаса, был уверен, что он прилетел в Швейцарию.

В “Новом Аншютце” кардановых колец нет - гиросфepa диаметром 25 см с двумя гироскопами (двухгироскопная система в отношении качки несравненно устойчивее одногироскопной) свободно плавает в жидкости, трение о которую практически нулевое; снаружи она не касается никаких подпорок, стенок и т.д. К ней даже не подходят электрические провода: они ведь способны передавать какие-то механические усилия и моменты. Естественно, у читателя может возникнуть законный вопрос: от чего же в таком случае “питаются” электродвигатели гироскопов? Найденному решению этой проблемы никак не откажешь в остроумии: у гиросферы имеются выполненные из электропроводного материала “полярные шапки” и “экваториальный пояс”. Против этих электродов в жидкости находятся аналогичные, но неподвижные электроды, к которым подключены фазы электропитания. Жидкость, в которой плавает сфера, - это вода, в которую добавлено немного глицерина для придания ей антифризных свойств и кислоты, делающей воду электропроводящей. Таким образом, трехфазный ток “подается” в гиросферу прямо через поддерживающую ее жидкость, а затем уже изнутри (по проводам) разводится к статорным обмоткам гироскопных двигателей. При этом, конечно, приходится смириться с некоторым “перемешиванием” фаз в электропроводной жидкости.

Свободно плавающая в жидкости гиросфера, если бы мы не знали, что она начинена гироскопами, могла бы показаться просто чудом: она упорно и с огромной точностью устанавливается одним из своих диаметров в направлении север-юг (по нанесенным на нее делениям моряки и определяют это направление). Впрочем, это чудо сродни чуду “самопроизвольной” ориентации магнитной стрелки, столь глубоко поразившему Эйнштейна, по его признанию, еще в раннем детстве.

Но как же гиросфера может плавать в поддерживающей жидкости в полностью погруженном и безразличном состоянии? Для этого ведь, согласно закону Архимеда, должен соблюдаться совершенно точный баланс между ее весом и весом вытесненного раствора. Соблюсти такой баланс очень нелегко, но, даже если он и достигнут, неизбежные в этом случае температурные колебания (а следовательно, и изменения удельных весов) обязательно его нарушат. В результате шар либо вынырнет, либо пойдет ко дну. Кроме того, необходимо еще как-то сцентрировать гиросферу в горизонтальном направлении, не то она приткнется к одной из стенок окружающего сосуда и, таким образом, окажется уязвимой для толчков и ускорений, столь пагубных для точности показаний.

Именно на этом этапе объяснения устройства “Нового Аншютца” нам наконец становится понятной приведенная выше фраза Магнуса о конструкторском вкладе Эйнштейна в создание гирокомпаса. Эйнштейн придумал, как осуществить центровку гиросферы в вертикальном и горизонтальном направлениях. Его идея достаточно проста (рис. 21).

Рис. 21. Схема индукционной подвески Эйнштейна

Вблизи дна внутрь гиросферы помещается кольцевая обмотка, подключаемая к одной из фаз поданного в шар переменного тока, сама же гиросфера окружается еще одной полой металлической сферой (с прорезями для наблюдения за делениями шкалы и для уменьшения ее закорачивающего действия по отношению к токам, проходящим через жидкость).

Создаваемое внутренней обмоткой гиросферы переменное магнитное поле наводит в окружающей ее, например алюминиевой, сфере вихревые токи. Согласно закону Ленца, эти токи стремятся воспрепятствовать изменению магнитного потока, которое произошло бы при любом смещении внутренней сферы относительно внешней. При этом происходит автоматическая стабилизация гиросферы. Если она, например, в результате повышения температуры стала тонуть (ведь удельный вес жидкости при нагревании вследствие ее расширения уменьшается), зазор между донными частями сфер сократится, отталкивающие силы возрастут (они обратно пропорциональны квадрату ширины зазора), так что гиросфера по высоте не сместится, а останется на старом месте. Аналогичным образом стабилизируется гиросфера и в горизонтальном направлении.

Мы видим, что переменное электромагнитное поле эйнштейновской обмотки центрирует и поддерживает гиросферу; оно принимает на себя ту часть ее веса, которая не скомпенсирована архимедовой выталкивающей силой. Недаром эту обмотку конструкторы назвали обмоткой “электромагнитного дутья”: подобно тому как воздушная подушка создается воздухом, нагнетаемым вентилятором, так и электромагнитное поддерживание можно образно представить себе “выдуванием” обмоткой магнитных силовых линий.

В различных отраслях современной техники все болев широкое применение находят сейчас исключающие трение и касание способы подвески, при которых подвешиваемый объект парит, или, как теперь часто говорят, левитирует. Существуют магнитные, электростатические подвески; большое внимание привлекает в наши дни сверхпроводящая магнитная подвеска (ее действие основано на том, что сверхпроводник “не пускает в себя” магнитное поле), которую уже в недалеком будущем планируется использовать в системах скоростного наземного транспорта.

Странно было бы, если бы современная техника обошла стороной подвеску на вихревых токах. И действительно, такая подвеска - ее теперь принято называть индукционной электромагнитной [ , с. 57] - используется. Все шире применяют сейчас так называемую бестигельную плавку металлов и полупроводников, основанную на том, что переплавляемую массу удерживает переменное электромагнитное поле находящейся под ней катушки (индуктора), по которой проходит переменный ток высокой частоты. Это же переменное магнитное поле, наводя мощные вихревые токи, расплавляет вещество. Таким способом получают высокочистые (ведь плавка идет в вакууме и раскаленный тигель - обычный источник загрязнений - отсутствует) кремний, германий, алюминий, олово, а также такие тугоплавкие металлы и сплавы, тигли для плавки которых создать невозможно.

С проникновением левитации в технику возник и интерес к систематизации соответствующих устройств, к сбору имеющейся по этому вопросу литературы (пока еще не слишком обширной). В 1964 г. в Англии в серии библиографических обзоров по узлам приборов и устройств вышел один специально посвященный магнитным и электрическим подвескам, в котором собрана, видимо, вся имевшаяся на то время информация по подобным системам, начиная с доклада, прочитанного в 1839 г. в Кембридже С. Ирншоу, “О природе молекулярных сил, управляющих состоянием светоносного эфира”, - доклада, в котором была сформулирована знаменитая теорема Ирншоу о невозможности стационарной подвески тел в постоянном электрическом или магнитном поле.

Что же говорит нам этот солидный библиографический обзор относительно истории индукционной электромагнитной подвески? Кого следует считать ее изобретателем? Ответа на последний вопрос обзор не дает. Дело в том, что впервые такая подвеска была описана в поступившей 2 февраля 1922 г. в Германское патентное ведомство заявке, исходившей, как это часто бывает, не от частного лица, а от фирмы. Однако название этой фирмы представляет для нас немалый интерес - это известная нам нильская фирма “Аншютц и К°” [ , с. 61].

У нас нет никаких оснований сомневаться в достоверности сообщенных Магнусом сведений об участии Эйнштейна в создании “Нового Аншютца”, а это значит, что великого теоретика, творца “обеих относительностей” без всяких натяжек можно считать изобретателем индукционной электромагнитной подвески.

Думается, что в гироскопических устройствах Аншютца перепробовано и воплощено немало конструкторских идей Эйнштейна (ведь не зря же он так часто и в течение многих лет посещал Киль!). Было бы, конечно, интересно узнать, в чем еще выразилось его участие. Но проходит время, свидетелей его работы в Киле, видимо, не осталось, и восстановить ход событий становится все труднее.

В тяжелые для Германии 20-е годы с их безудержной инфляцией и нестабильностью Эйнштейн был заинтересован в работах по гироскопическим приборам еще и просто из материальных соображений. Представляется, однако, несомненным, что он получал удовольствие от этой деятельности. Идей, причем самых оригинальных, у него всегда было предостаточно, а возможностей для их реализации Аншютц мог предоставить больше, чем кто-либо другой. Пламенный энтузиаст гироскопа располагал достаточными денежными средствами, прекрасным оборудованием и высококвалифицированными инженерами, чтобы попытаться осуществить совершенно неожиданные и нешаблонные конструктивные решения.

Солнечные пятна и интегратор

X. Мельхер, видимо, первым из историков физики обратил внимание на короткую заметку Эйнштейна “Метод определения статистических значений наблюдений, относящихся к величинам, подверженным нерегулярным флуктуациям” , опубликованную в 1914 г. в довольно малоизвестном швейцарском естественнонаучном журнале. Эта заметка - текст сообщения Эйнштейна, сделанного им 28 февраля 1914 г. на конференции Швейцарского физического общества в Базеле. Председательствовал на заседании маститый П. Вейсс, из видных физиков присутствовали М. Лауэ, Ф. Браун, В. Герлах.

Из первой фразы сообщения: “Предположим, что величина y=F (t ) , например число солнечных пятен, определена эмпирически как функция времени...” - как будто ясно, что на излагаемые соображения автора натолкнули размышления над проблемой солнечных пятен. С чем связан интерес Эйнштейна к этой проблеме? Швейцария с давних пор занимала лидирующее положение в исследовании солнечных пятен. Р. Вольф (1816-1896), с 1847 г. директор Бернской обсерватории, а с 1864 г. - Цюрихской, с полным правом может быть назван основоположником статистики солнечных пятен. В 1852 г. он установил их 11-летнюю периодичность, а также связь этой периодичности с колебаниями геомагнитного поля [ , с. 55]. Работы Вольфа продолжил и существенно расширил его преемник по Цюрихской обсерватории А. Вольфер (1854-1931). В 1894 г. Вольфер занимал также пост профессора астрономии цюрихского Политехникума (и Цюрихского университета), где читал “Введение в физику небесных тел”, “Введение в астрономию”, “Небесную механику”, “Географическое местоопределение” [ , с. 26]. Его не слишком прилежным студентом был Эйнштейн, обучавшийся в Политехникуме с 1896 по 1900 г. Дисциплины Вольфера входили в число обязательных [ , с. 26], на выпускном экзамене Эйнштейн получил по астрономии 5 при максимальной оценке 6 [ , с. 46].

В период студенчества лекции Вольфера явно не захватили Эйнштейна. В 10-х годах (в это время он уже был профессором Политехникума), когда его студенты сказали ему, что слушают лекции Вольфера, Эйнштейн был удивлен: “Неужели вы и вправду их посещаете?” Биограф великого физика К. Зелиг поясняет: “Профессор Вольфер... лекции читал не блестяще. Поэтому вопрос Эйнштейна не был необоснованным” [ , с. 132].

Как известно, окончив Политехникум, Эйнштейн остался без работы и в течение двух лет перебивался случайными заработками. Именно к этому довольно безрадостному периоду его жизни относится следующий факт, сообщаемый Зелигом: “Он (Эйнштейн. - Авт. ) заработал немного денег, выполнив расчеты необходимых для исследования солнечных пятен по заданию директора Швейцарской астрономической обсерватории профессора Вольфера” [ , с. 47]. По свидетельству М. Лауэ, цюрихского коллеги Эйнштейна в 1912-1914 гг., “до осени 1901 г. он (Эйнштейн. - Авт . ) поддерживал свое скромное существование расчетами, которые выполнял для цюрихского астронома Вольфера” [ , с. 10].

Несомненно, что плоды этой деятельности Эйнштейна, если позволительно такое выражение, “заинтегрированы” в солидной серии публикаций Вольфера 1900-1902 гг., посвященной статистической обработке огромного массива численных данных по солнечным пятнам, полученных обсерваториями Швейцарии и других стран (в том числе России); в статьях Вольфера наряду с прочим предпринимались также попытки отыскания эмпирических закономерностей в движении солнечных пятен и анализировалась увлекательная проблема корреляций между изменением их числа со временем и вариациями магнитного поля Земли и климатических условий.

Едва ли удивительно, что упоминаний имени молодого расчетчика найти в этих публикациях не удается (мы просмотрели соответствующие тома “Ежеквартального журнала Цюрихского общества естествоиспытателей”). Тем не менее думается, что Эйнштейн все же не выступал в качестве “одушевленного арифмометра”. Во всяком случае, имеются свидетельства (в том числе и комментируемая публикация) о том, что сотрудничество с Вольфером пробудило в нем живой интерес к проблеме солнечных пятен.

Но почему заметка, касающаяся солнечных пятен, появилась именно в начале 1914 г. (а может быть, в конце 1913-го)? Весьма интересно, что на столь прямой и категоричный вопрос оказывается возможным ответить с завидной определенностью!

В перечне диссертаций, защищенных в цюрихском Политехникуме за период с 1909 (в этом году Поли добился права присуждать ученые степени) по 1971 г., указано, что в 1913 г. некая Эльза Френкель защитила диссертацию на степень доктора математики под названием “Исследования по короткопериодным флуктуациям частоты солнечных пятен” *. Указано также, что “референтом” (Referent) на защите был Вольфер, а “кореферентом” (Korreferent) - Эйнштейн.

* Все необходимые ссылки по данному эпизоду научной биографии Эйнштейна приведены в статье .

В ответ на наш запрос относительно соответствующих документов из библиотеки цюрихского Политехникума нам были присланы * две выписки из протоколов заседаний ученого совета физико-математического факультета Политехникума и копия диссертационной работы Френкель (нам было сообщено также, что записи выступлений Вольфера и Эйнштейна не сохранились).

* Авторы выражают признательность за любезное содействие директору библиотеки цюрихского Политехникума д-ру И.-П. Сидлеру, заведующему историко-научными коллекциями д-ру Б. Глаусу и сотруднику библиотеки д-ру X.Т. Лютшторфу.

В первой протокольной выписке говорится, что 26 мая 1913 г. Вольферу и Эйнштейну было поручено подготовить отзывы по диссертации Френкель, а во второй сообщается, что на заседании 11 июля 1913 г. “Совет, заслушав рекомендательные отзывы господ профессоров Вольфера и Эйнштейна, принял решение ходатайствовать о присуждении г-же Френкель ученой степени”. На титульном листе небольшой (32 страницы) диссертации Френкель указаны имена Вольфера и Эйнштейна. Во вступительной части работы содержится благодарность докторантки научному руководителю Вольферу и ее краткая автобиография, где сказано, что Френкель родилась в 1888 г. в кантоне Тургау (Швейцария), с 1908 по июль 1912 г. училась в цюрихском Политехникуме, а с сентября 1912 г. (как раз в это время Эйнштейн стал профессором Политехникума) работала под началом Вольфера вторым ассистентом в обсерватории Политехникума.

Задача работы Френкель состояла в том, чтобы на основе собранных за несколько десятилетий наблюдательных данных установить, существуют ли наряду с известными длиннопериоднымя (с периодом 11 лет и, возможно, 8,3 и 4,8 года) колебаниями числа солнечныу пятен другие регулярные вариации с существенно более короткими периодами. Такие вариации (с периодами 200 и 68,5 суток) удалось выявить, но с далеко не полной определенностью. Френкель использовала все три предложенные к тому времени методики подобных расчетов (в том числе метод периодограмм, предложенный известным английским физиком А. Шустером, много занимавшимся проблемой периодичности солнечных пятен) и пришла к заключению, что все эти методики, по крайней мере в отношении ее задачи, недостаточно удовлетворительны - низкая степень достоверности получаемых результатов не оправдывает огромного объема вычислительной работы.

Представляется, что именно этот вывод натолкнул Эйнштейна на поиски более эффективного (и в соответствии с его складом мышления более универсального) метода, позволяющего к тому же сократить объем “ручных” вычислений, трудоемкость которых ему была хорошо известна по собственному опыту. Рассмотрение Эйнштейна базируется на методах теории рядов Фурье (или, точнее, гармонического анализа). Подобными методами он пользовался в двух выполненных в 1910 г. совместно с Л. Хопфом работах, в которых рассматривались статистические аспекты электромагнитного излучения. С этим обстоятельством и связаны слова Эйнштейна о том, что “ответ... подсказывается теорией излучения”.

Найденная для функции F (t ) зависимость представляла собой интеграл, определять который можно было только численно (не аналитически). Эйнштейн сообщает, что относительно возможностей механического интегратора он консультировался со своим другом П. Габихтом. Понятно, что Габихт как приборостроитель мог достаточно полно обрисовать Эйнштейну возможности тогдашних механических интеграторов. При этом уместно добавить еще, что в те времена именно его родной город Шафхаузен занимал ведущие позиции в разработке и производстве этих механических вычислительных приборов (впрочем, в настоящее время это положение сохраняется).

В 1854 г. Я. Амслер (1823-1912), в 1851-1852 гг. читавший математику и физику в Цюрихском университете, а затем ставший преподавателем математики в гимназии Шафхаузена, прославился изобретением “полярного планиметра” - устройства, которое, если воспользоваться распространенным старым оборотом, можно охарактеризовать как “составившее эпоху” в развитии механических интеграторов. Впоследствии Амслер разработал еще ряд полезных и остроумных приборов и заслужил, по крайней мере у себя на родине, репутацию выдающегося изобретателя (небезынтересно, что как эксперт по стрелковому оружию Амслер в конце 60-х годов посещал Петербург).

В том же 1854 г., когда был изобретен “полярный планиметр”, Амслер основал в Шафхаузене фирму по производству этого прибора, которая затем стала изготовлять его последовательно совершенствуемые варианты, механические корреляторы, интеграфы и другие прецизионные механические вычислительные приборы. Фирма “Амслер и К°. Шафхаузен” и в наши дни прекрасно известна специалистам. Очень возможно, что П. Габихт имел какое-то отношение к этой фирме или уж, во всяком случае, был хорошо знаком с ее продукцией.

Думается, что Эйнштейну, увлекавшемуся техническим конструированием, импонировало нерутинное, простое и по-своему весьма элегантное решение - применить для отыскания “исковерканной” флуктуациями периодической зависимости механическую интегрирующую машинку. И наверное, в этом главная причина того, что его размышления над проблемой механического интегратора после выступления в Базеле не окончились.

Весной 1914 г. Эйнштейн переехал из Цюриха в Берлин, 30 октября он выступил там на заседании Немецкого физического общества с докладом “Критерий распознавания периодических процессов”. Однако он ограничился только устным сообщением, текст доклада так им представлен и не был.

Как мы узнаем из опубликованных в 1979 г. эйнштейновских материалов берлинских архивов, в тот же день, 30 октября 1914 г., Эйнштейн написал письмо также присутствовавшему на заседании Общества видному немецкому геофизику, почетному профессору Берлинского университета (с 1907 г.) А. Шмидту (1860-1944).

“Я очень признателен Вам, - говорится в начале этого письма, - за Ваши исчерпывающие разъяснения на последнем заседании и за пересылку описания Вашего столь превосходно функционирующего аппарата. Тем временем коллега Берлинер * был так любезен, что переслал ** мне Вашу работу по коэффициенту корреляции. Я вижу, что существо моего предложения не ново и для публикации нет оснований. Поэтому я посылаю Вам мою рукопись с тем, чтобы Вы, как хорошо осведомленный специалист, оценили, содержится ли в ней в каком-либо отношении что-то новое. Я только потому обращаюсь к Вам со столь нескромной просьбой, что в моей рукописи всего 3,5 страницы, так что она отнимет лишь немного времени” .

* А. Берлинер (1860-1942) - немецкий физик, основатель и издатель журнала “Naturwissenschaften”.

** Обращает на себя внимание оперативность: Эйнштейн получил oт Шмидта и Берлинера интересовавшие его материалы еще в день своего доклада!

Далее Эйнштейн ведет речь о механическом вычислении интегралов типа т y 1 y 2 dx не путем введения в интегратор дополнительной по сравнению со случаем интегралов типа т ydx фрикционной связи, а как разности интегралов т(y 1 +y 2 ) 2 dx и т(y 1 -y 2 ) 2 dx . Отметив, что конструктивная реализация механизма, работающего по втому принципу, кажется ему не особенно трудной, Эйнштейн обращается к Шмидту с предложением обсудить эти вопросы при встрече (“Если у Вас есть желание и время” ) и заранее просит снисхождения: “...поскольку я в этих вопросах в лучшем случае дилетант”.

Шмидт ответил на следующий день. В начале своего письма он сообщил Эйнштейну, что тоже как-то получил “новый” результат, который, как случайно выяснилось потом, был выведен еще за 50 лет до него, но не упоминался ни в одном справочнике. “Впрочем, - говорилось далее в письме Шмидта, - мне кажется, что Ваша работа - при добавлении вначале некоторых указаний - все же достойна публикации и было бы жаль, если бы Вы ее забрали”. По мнению Шмидта, два положения, содержащиеся в работе Эйнштейна, сами по себе не новы (так, в частности, одна из введенных им функций совпадает с известной периодограммой А. Шустера). Однако новой является установленная Эйнштейном связь между этими положениями. Данный эйнштейновский результат, как считает Шмидт, вообще говоря, мало что дает для практических вычислений, однако с теоретической стороны он интересен и в ряде специальных случаев может быть использован даже в конкретных расчетах.

Гораздо выше оценил короткую заметку Эйнштейна советский математик А.М. Яглом, подробно прокомментировавший ее в 1986 г. . Яглом (см. также ) приходит к выводу, что “Шмидт не смог должным образом оценить оригинальность и важность” эйнштейновской работы, “явно не понял” новизны и плодотворности предложенных в ней подходов и своим отзывом, “по-видимому, окончательно отбил у Эйнштейна всякую охоту далее заниматься вопросами обработки флуктуирующих рядов наблюдений”. А между тем, по мнению Яглома, в “маленьком шедевре” 1914 г. впервые появились такие столь важные для современной теории случайных процессов понятия, как корреляционная и кросскорреляционная функции, а также теперь хорошо известная специалистам фундаментальная теорема Винера-Хинчина, переоткрытая спустя лет пятнадцать. По справедливости это утверждение стоило бы переименовать в “теорему Эйнштейна-Винера-Хинчина”.

Что же касается механических интеграторов, то на пути их широкого внедрения в практику обработки флуктуирующих рядов наблюдений были достигнуты немалые успехи. Однако в наши дни тотального наступления компьютеров эти изящные и хитроумные приборчики неумолимо оттесняются на задний план.

Кварцевая нить соединяет четырех нобелевских лауреатов

Когда в 1912 г. Эйнштейн получил кафедру в Поли, все больше ученых стали посещать Цюрих, чтобы встретиться, подискутировать, проконсультироваться с восходящей звездой теоретической физики, а то и просто получить эйнштейновскую помощь в решении той или иной конкретной физической задачи (см., например, ). Потребовалась такая помощь и уже завоевавшему к тому времени широкое признание немецкому химику, будущему нобелевскому лауреату Ф. Габеру. Для задуманных экспериментов ему понадобился измеритель газовых давлений ниже 0,01 мм рт.ст., или, говоря по-современному, вакууметр.

В наши дни не найти, пожалуй, ни одной физической лаборатории, где бы не было таких вакууметров, более того, они широко используются во многих промышленных технологиях. Но в описываемые годы ученые и изобретатели еще только нащупывали физические принципы и конструктивные схемы этих весьма полезных приборов. Габер решил пойти по пути, предложенному в 1913 г. другим будущим нобелевским лауреатом, одним из классиков науки о вакууме, американским физиком И. Лэнгмюром. Идея состояла в определении степени разрежения по скорости затухания закрепленной с одного конца кварцевой нити. Прибор Лэнгмюра, построенный им для измерения остаточного давления в откачанных колбах вольфрамовых ламп накаливания, представлял собой тонкий (диаметром 0,05-0,5 мм) волосок длиной 7-8 см из кварцевой нити, впаянный в дно стеклянной трубки. При постукивании пальцем волосок начинал дрожать, а за амплитудой колебаний следили с помощью несложного оптического приспособления. Чем лучше вакуум, тем слабее тормозят движение кварцевой нити остаточные газы и тем медленнее затухают колебания. Обычно измерялось время полузатухания (т.е. уменьшения амплитуды вдвое) колебаний, которое в опытах Лэнгмюра доходило чуть ли не до двух часов. Таким образом американскому физику удавалось измерять (или уж, во всяком случае, оценивать) разрежения до нескольких стотысячных долей миллиметра ртутного столба.

Аналогичный прибор и был изготовлен в берлинском Физико-химическом институте им. кайзера Вильгельма Ф. Габером и его сотрудником Ф. Коршбаумом. Решив не полагаться на слепую эмпирику, Габер и Кершбаум, исходя из элементарных соображений кинетической теории газов, вывели простую формулу для связи между регистрируемым временем полузатухания колебаний и подлежащей измерению величиной остаточного давления. Для определяющей темп затухания тормозящей силы они получили выражение

F = Apu (M/RT ) 1/2 ,

где р и М - давление и молекулярная масса остаточного газа, R - универсальная газовая постоянная, u - нормальная к нити составляющая скорости теплового движения молекул остаточного газа, а А - константа, зависящая от геометрии колеблющегося волоска и характера взаимодействия молекул с его поверхностью.

Для упрощения вычислений Габер и Кершбаум уподобили нить тонкой пластине и приняли, что нормальная составляющая скорости и одинакова для всех молекул. Таким образом, они нашли

A = (4/(3) 1/2 )dL

где d и L - толщина и длина нити соответственно.

Прекрасно понимая, что сделанные ими приближения очень грубы, экспериментаторы не чувствовали достаточной уверенности в полученном результате. Поэтому было решено запросить мнение физиков более компетентных в теоретических расчетах. Выбор пал на двух других будущих нобелевских лауреатов - М. Борна и А. Эйнштейна.

Оба эксперта подтвердили справедливость формулы Габера и Кершбаума для тормозящей (или демпфирующей) силы F , но для константы А ими были получены несколько отличающиеся выражения. Оба они, конечно, смогли учесть, что нить - это не плоская пластина, а цилиндр кругового сечения, а также что скорости молекул не одинаковы, а подчиняются распределению Максвелла.

Борн, который провел расчет в предположении, что молекулы, бомбардирующие нить, отражаются от нее абсолютно упруго и зеркально, получил

A = 2(2) 1/2 p rL ,

где r - радиус нити. Эйнштейн же, исходивший из предложения о том, что молекулы отражаются от нити диффузно, т.е. под всевозможными углами, пришел к выражению

A = (p /2) 1/2 (3+p /2)rL.

Выкладки Эйнштейна Габер и Кершбаум поместили в качестве приложения к своей статье , датированной 26 марта 1914 г.*.

* Имеется свидетельство, возможно указывающее на то, что этот вопрос был поставлен перед Эйнштейном Габером осенью -1913 г., когда последний находился в Швейцарии. В конце сентября 1913 г. по приглашению Эйнштейна в Цюрих приехал (обсудить возможности экспериментальной проверки общей теории относительности) с невестой молодой немецкий астроном Э. Фрейндлих. На всю жизнь фрау Фрейндлих запомнила встречавшую иа на цюрихском вокзале эксцентричную пару: коротышка (Габер) и казавшийся рядом с ним высоченным мужчина в каком-то скособоченном спортивном одеянии и в немыслимой соломенной шляпе (Эйнштейн) [ , с. 207].

Для случая конкретных параметров прибора Габера и Кершбаума результаты трех расчетов различались не слишком сильно. По Борну, константа А превышала величину, найденную упрощенно, на 10%, а по Эйнштейну - на 17%. Выкладки, выполненные Борном и Эйнштейном, вероятно, как говорят, на оборотной стороне конверта, были перепроверены соответственно через 40 и 50 лет с использованием существенно более совершенных расчетных методов. Несмотря на это, как борновский результат, так и эйнштейновский в условиях сделанных ими предположений полностью подтвердились [ , с. 222- 227; .

При этом стоит еще сказать, что тут речь ни в коей мере не идет о переоткрытии забытого. Наоборот, результаты расчетов Борна и Эйнштейна с самого начала и до 60-х годов находились в поле зрения соответствующих специалистов и сослужили им определенную службу.

И наконец, заключая данный эпизод, выскажем предположение о том, что сам Эйнштейн, вероятно, еще долго сохранял интерес к молекулярно-кинетическим задачам подобной проблематики, тесно связанной с классической задачей о радиометре У. Крукса. Об этом, в частности, свидетельствует статья “К теории радиометров” , опубликованная в “Annalen der Physik” осенью 1922 г. В этой работе, выполненной в Цюрихском университете, имеется авторская благодарность “профессору, доктору А. Эйнштейну за побуждение к исследованию”. Примечательно, что автор статьи - двоюродная сестра Эйнштейна Эдит Эйнштейн (1880-1968), дочка его дяди Якоба, когда-то поддержавшего научные и технические устремления своего юного и подающего надежды племянника.

Другие технические интересы

А.Ф. Иоффе вспоминает: “Когда в 20-х годах я узнал его (Эйнштейна. - Авт. ) ближе, оказалось, что в нем сильны тенденции изобретательства. Вместе с художником Орликом и зубным врачом Грюнбергом Эйнштейн разрабатывал новый тип полиграфической машины для художественной графики” [ , с. 71]. В архиве А.Ф. Иоффе среди карандашных зарисовок, выполненных Орликом, отыскался один, на котором изображен доктор Грюнберг в окружении каких-то странных существ. По свидетельству вдовы А.Ф. Иоффе, А.В. Иоффе, знавшей Орлика и Грюнберга, этот рисунок отпечатан именно на полиграфической машине Орлика-Грюнберга-Эйнштейна.

Эмиль Орлик (1870-1932) -чешский график и гравер постимпрессионистского и символистского направлений, был хорошо известен в первые десятилетия нашего века. Он тяготел к экспериментированию и изобретательству в области прикладного изобразительного искусства, в частности разрабатывал оригинальную технику цветной гравюры на дереве. Хорошо известны его классические гравюры Баха, Канта, Малера, Рихарда Штрауса. Художник рисовал и физиков, в частности Эйнштейна и Иоффе. На одном и рисунков Эйнштейн изображен сидящим на стуле и играющим на скрипке. Он выглядит несколько располневшим. В 1928 г. Эйнштейн сделал под этим рисунком шуточную подпись, которая по-немецки звучит так [ , с. 28]:

Все знают, что Эйнштейн любил музыку и прекрасно играл на скрипке. Менее известно, что и тут у него были свои идеи технического плана. Советский физик Ю.Б. Румер рассказывает, что, когда в 1929 г. он был у Эйнштейна на его берлинской квартире, их беседа внезапно прервалась. В кабинет “вошел человек с длинной седой бородой - скрипичный мастер. Начался совершенно профессиональный разговор: Эйнштейн говорил, что деку надо делать так-то, а мастер - что так-то”. Когда мастер ушел, Эйнштейн сказал со вдохом: “Ах, Вы не знаете, сколько этот человек отнимает у меня времени!” [ , с. 434].

Но из музыкальных инструментов не только скрипка интересовала Эйнштейна. Советский физик Л.С. Термен, один из пионеров электронной музыки, вспоминает, что на демонстрации в Нью-Йорке изобретенного им термен-вокса * присутствовал Эйнштейн, который затем с большой похвалой отозвался о новом инструменте (эта оценка появилась на страницах американских газет). Эйнштейи не раз приходил в студию Термена в Нью-Йорке, играл па скрипке в сопровождении термен-вокса, пробовал играть на нем сам под аккомпанемент своей жены Эльзы, хорошей пианистки. Термен в то время увлекался светомузыкой, которая также вызывала интерес Эйнштейна.

* На этом инструменте музыкальные произведения исполняются без прикосновения к каким-либо клавишам. Плавные движения рук изменяют емкость и индуктивность открытого колебательного контура генератора и модулируют звук.

Может быть, термен-вокс привлекал Эйнштейна не только своей звуковой палитрой, но и техническим решением: ведь это был музыкальный инструмент без механических движущихся частей - прямо как холодильник Сциларда-Эйнштейна!

Аналогичный интерес вызвал у Эйнштейна еще один ранний электромузыкальный инструмент - электророяль его берлинского коллеги, крупнейшего химика В. Нернста. В этом инструменте звуки струн усиливались не деревянной декой, как у обычного рояля, а радиоусилителями. Эйнштейн даже просил Лауэ, который тогда руководил физическим коллоквиумом Берлинского университета, предоставить возможность Нернсту выступить перед местными физиками с докладом о своем рояле [ , с. 54].

Будучи необычайно деятельным человеком, Нернст в немалой степени тяготел к изобретательству, имел ряд патентов. В частности, он изобрел лампу, впоследствии получившую название лампы Нернста, со стерженьком из смеси окислов. Однако лампа, хотя и имела основательный коммерческий успех, все-таки не прижилась в технике *. Что касается рояля Нернста, то современники в отличие от Эйнштейна без особого энтузиазма отнеслись к этому предшественнику нынешних электронных музыкальных инструментов.

* Впрочем, не выдержав конкуренции с лампами накаливания с вольфрамовой нитью, лампа Нернста получила широкое распространение в спектроскопии: ее светящийся элемент - оксидный штифт Нернста - оказался удачным источником инфракрасного излучения.

Здесь, быть может, стоит сказать еще о том, что как Нернст, так и Эйнштейн в те времена состояли членами Совета попечителей Германской палаты мер и весов (Берлин-Шарлоттенбург). Согласно § 36 устава этого крупного научно-исследовательского учреждения, ни оно само, ни его служащие не имели права получать патенты или охранные свидетельства. Наряду с прочими сотрудниками палаты Эйнштейн и Нернст резко выступали против этого запрета, В конце концов удалось добиться некоторого смягчения формулировки - получать патенты было разрешено, но в каждом отдельном случае требовалось предварительно испрашивать согласие президента палаты .

Общеизвестной привязанностью Эйнштейна была парусная яхта. Однажды у него побывал видный конструктор яхт В. Бургесс, который хотел с ним посоветоваться об оптимальной конструкции корпуса новой яхты. Бургесс привез с собой чертежи и тетрадь с соответствующими расчетами. Он рассказал Эйнштейну о своих затруднениях. Эйнштейн, не перебивая, выслушал конструктора, несколько минут подумал и с карандашом в руках разъяснил Бургессу сущность и решение волновавшего его вопроса [ , с. 522].

Хотя Эйнштейн очень любил прогулки под парусамп и, как рассказывают, превосходно владел искусством управления яхтой, дух соревнования, “спортивный азарт” были ему глубоко чужды. На яхте он, вероятно, с особой силой ощущал столь ценимое им единство с природой (скорее всего, именно поэтому он вежливо отказался от презентованного ему подвесного мотора). Безветрие, это проклятие заядлых яхтсменов, доставляло ему только удовольствие!

Однако при всей любви к парусам Эйнштейн проявлял живой интерес к “ветроходу” нового типа - роторному судну, построенному в 1924 г. на верфи города Киля немецким инженером-изобретателем А. Флеттнером. Над палубой этого судна возвышались два цилиндра высотой 26 м и диаметром 3 м. Когда специальный механизм приводил эти цилиндры во вращение, обтекающий ветер с одной их стороны создавал зону повышенного, а с другой - пониженного давления (эффект Магнуса). В результате судно послушно следовало заданным курсом, разворачивалось п даже имело задний ход. Эйнштейн посвятил физике этого судна специальную популярную статью [ , с. 16-17]. В первое время на судно Флеттпера возлагали большие надежды, однако экономически оно все же было признано невыгодным, так что долгое время о нем вспоминали лишь как о ярком примере в высшей степени красивого и оригинальногo, но тем не менее неудачного конструктивного решения. Однако в последние годы интерес к судну Флеттлерa снова пробудился, поскольку, как выяснилось, успехи современной техники сделали его конкурентоспособным по отношению к традиционному винтовому морскому транспорту. Более того, в ряде стран к середине 80-х годов уже построены суда этого типа.

Веро, сын самого близкого друга Эйнштейна, М. Бессо, рассказывал, что как-то в 1904 или 1905 г. будущий великий физик смастерил для него воздушного змея, которого они захватили на прогулку по окрестностям Берна. Спустя много лет Веро уже не мог припомнить, кто запускал этот летательный аппарат, но то, что только Эйнштейн был в состоянии объяснить ему, почему змей летает, он запомнил совершенно точно. Как знать, не тогда ли у Эйнштейна и зародился интерес к аэродинамике?

Другой эпизод, относящийся к тем же далеким временам, вспомнила сестра Эйнштейна, Майя. По ее словам, он с наслаждением курил подаренную отцом трубку и при этом “любил наблюдать, как образовывались причудливые клубы дыма, изучать движения отдельных частиц дыма и их взаимодействие” [ , с. 50]. Б. Хофман, ассистент Эйнштейна в принстонские годы, из книги которого мы взяли эту цитату, задается вопросом, сходным с нашим: не тогда ли Эйнштейн всерьез задумался о движении взвешенных в жидкости частиц, что привело к появлению знаменитой серии “броуновских” работ?

Впрочем, догадки такого рода все же рискованны. В конце концов Эйнштейн мог запускать змея или курить трубку просто ради удовольствия, не отвлекаясь на аэро- и гидродинамические размышления.

Как причудливо переплетаются подчас судьбы людей! Имена Альберта Эйнштейна и советского математика, физика, механика Александра Александровича Фридмана, поставленные рядом, однозначно ассоциируются с представлением о нестационарной расширяющейся Вселенной. Это представление было выведено Фридманом из эйнштейновских уравнений общей теории относительности н сначала вызвало жесткую критику Эйнштейна, вскоре сменившуюся полным признанием как самой работы Фридмана, так и выдающегося ее значения для космологии. Но любопытно, что интересы обоих ученых совпадали и за пределами их основных занятий. A.А. Фридман, побывав в 1923 г. в лаборатории Л. Прандтля в Геттнигене, ознакомился там с работами Флеттнера и по приезде домой выступил инициатором издания книги о судне Флеттнера. написанной сотрудником Прандтля И. Аккерстом. согласился стать редактором ее русского перевода . т.е., как и Эйнштейн, пропагандировал эту идею “судна без парусов”. С авиацией же, ее теорией п практикой. Фридман был связан гораздо более крепкими узами, чем Эйнштейн. Еще в 1911 г. он написал большой обзор по теории аэроплана . А в годы первой мировой войны (когда Эйнштейн раздумывал об оптимальной форме крыла самолета и, наверное, с надеждой и интересом ожидал результатов испытаний самолета с таким крылом) Фридман стал настоящим летчиком-испытателем, совершал боевые вылеты на самолетах русской армии, бомбил военные объекты в занятом немецкими войсками Перемышле. В 1918 г. он руководил заводом авиаприборов в Москве, а вернувшись в Петроград, стал профессором Института инженеров путей сообщения и принимал участие в создании в нем факультета воздушных сообщений.

В 1925 г. у Эйнштейна на его берлинской квартире побывал советский физик-теоретик Я.И. Френкель. Вот что он писал тогда на родину: “Эйнштейн оказался необыкновенно милым человеком... Говорил я с ним исключительно о физике... Свидание происходило в кабинете Эйнштейна; последний имел довольно пролетарский вид: в вязаном жилете без пиджака, довольно-таки потертых брюках и сандалиях, которые столь распространены у нас в Ленинграде” [ , с. 145]. В следующий раз беседа после физики перекинулась на политику и философию. Кроме того, как рассказывал Френкель, от этих высоких материй Эйнштейн перешел к бытовой технике. Пригласив Френкеля пройти с ним на кухню, он с увлечением стал демонстрировать всевозможные хитроумные приспособления, призванные облегчить труд домашней хозяйки.

В 1919 г. в связи с болезнью матери Эйнштейн познакомился с врачом Яношем (Иоганном) Плешем, венгром, с 1903 г. жившим и работавшим в Берлине. К моменту знакомства Плеш уже пользовался большой известностью, считался блестящим диагностом, имел обширную частную практику. В конце 20-х годов он лечил Эйнштейна и первым определил болезнь - аневризму аорты, от которой Эйнштейн и умер спустя четверть века.

Профессиональные отношения между врачом и пациентом быстро переросли в дружеские. Плеш жил открытым домом. Эйнштейн любил бывать у пего в гостях, где встречался с представителями берлинской интеллигенции - художниками Либерманом, Слефогтом н Орликом, пианистом Шнабелем. скрипачом Крейслером. В загородной вилле Плеша в Гатове Эйнштейн укрывался от корреспондентов, которые атаковали его в день 50-летия, 14 марта 1929 г.

В 1944 г. Плеш, находясь в эмиграции в Англии, начал писать свои мемуары “История жизни врача” , в которых целую главу посвятил Эйнштейну: многие выдержки из нее вошли потом в известные биографии ученого. С точки зрения “утилитарных” интересов авторов данной книги, в мемуарах Плеша обращает на себя внимание такой эпизод.

Однажды Плеш посетил захворавшего Эйнштейна и, зная его любовь к разного рода новинкам, подарил ему “вечную” записную книжку (подобные книжечки одно время, в середине 60-х годов, выпускались и нашей промышленностью). Листок папиросной бумаги был защищен сверху целлофаном. В качестве карандаша использовалось специальное стило, которое прижимало бумагу через целлофан к черной основе, и появлялась запись. Чтобы стереть написанный текст, достаточно было отделить.листок от основы, и “вечная” книжка была готова для новых записей. Эйнштейну “игрушка” понравилась. Вместе с Плетем они начали живо обсуждать, на каких принципах основана ее “вечная молодость”.

Плеш подчеркивает способность Эйнштейна увидеть существенное и нетривиальное в том, что неискушенным представляется простым и даже не заслуживающим размышлений, Он припоминает такие размышления вслух: о природе ветра; о том, почему “твердеет” песок на морском побережье, когда вода уходит (отфильтровывается) из него в глубину; называет Плеш и рассуждения о чаинках.

Плеш, как и другие близкие друзья Эйнштейна, обладал умом не только острым, что делало его интересным собеседником, но еще и изобретательным. Изобретательным - в буквальном смысле слова, поскольку он имел на своем счету важное изобретение - тоносциллограф, прибор для автоматической записи величины кровяного давления. Тоносциллограф Плеша был запатентован в Англии и Германии и серийно выпускался в обеих этих странах. Во время приезда в нашу страну в конце 20-х годов Плеш привез свой прибор и с успехом демонстрировал его в медицинских учреждениях Москвы и Ленинграда.

Эйнштейн, по воспомпнапилм Букки, без особого энтузиазма относился к медицине и как-то, улыбаясь, заметил, что “умереть можно и без помощи врача” [ , с. 234]. Вместе с тем Плеш подчеркивает, что Эйнштейн был доверчивым, благодарным и исполнительным пациентом и умело производил собственные наблюдения над состоянием своего здоровья.

Однажды Плеш рассказал Эйнштейну о том, что люди, страдающие болезнью сердца, особенно плохо себя чувствуют, когда им приходится идти навстречу сильному ветру. Эйнштейн, подумав, быстро пришел к заключению, что причина здесь в разрежении воздуха у ноздрей, подобно тому как это имеет место под напором ветра около трубы парохода. Однако уже па следующий день Плеш получил письмо Эйнштейна, в котором тот сообщил, что после внимательного обдумывания он пришел к диаметрально противоположному заключению: неприятности с дыханием проистекают из-за повышенного давления, которое ветер оказывает па лицо человека. “Я просто не могу выразить, сколь многим я обязан Эйнштейну за все те вдохновляющие и долгие дискуссии, которые мы с ним часто вели. Когда я посвятил ему мою книгу о сердце и кровеносных сосудах, то это было не просто данью восхищения его величием как ученого, но также и действительной признательностью” * [ , с. 204]. * Другую свою книгу Плеш посвятил Иоффе, с которым познакомился у Эйнштейна. В ней приведены объяснения некоторых гидродинамических эффектов, связанных с кровяным давлением и методами его измерения, принадлежащие А.Ф. Иоффе и высказанные им во время бесед с доктором Плешем. Плешу довелось увидеться с Эйнштейном в США за несколько дней до смерти великого физика: он был едва ли не последним гостем в его доме на Мерсер-стрит, 112, в Принстоне. 13 апреля 1955 г. * профессор Плеш принес в подарок своему старому другу ящик отличных гаванских сигар. Чувство юмора не покидало Эйнштейна и в его последние дни. Улыбнувшись, он сказал Плешу: “Мне придется поторопиться, чтобы все их выкурить” [ , с. 226]. 15 апреля Эйнштейн был госпитализирован и через три дня скончался.

* По другим данным, Плеш виделся с Эйнштейном 11 апреля.

Отметим в заключение этого маленького рассказа, что три эпизода в нашем “калейдоскопе” связаны с врачами (Букки, Мюзам (см. ниже) и Плеш). Случайно ли это и чем вообще можно объяснить то обстоятельство, что среди друзей Эйнштейна, согласно многим биографам ученого (см., например, [ , с. 29; ]), было так много представителей данной профессии? Дело здесь не в том, что Эйнштейн много болел или “носился” со своим здоровьем. Напротив, он не слишком любил лечиться и мнительностью отнюдь не страдал. Дело, видимо, в том, что в первые десятилетия нашего века (как и на протяжении века предыдущего) связь между физиками и медиками была очень тесной; съезды, на которых выступали как те, так и другие, именовались “съездами естествоиспытателей и врачей”. До современной дифференциации наук о природе было еще далеко, и врач и физик в те времена знали о положении, в котором находятся их области знаний, больше, чем нынешние физики, работающие на разных участках своей науки.

Еще один маленький эпизод, свидетельствующий об увлечении Эйнштейна конструкциями физических приборов и о его геофизических интересах. Английский астрофизик Г. Дингль, бывший одно время президентом Королевского астрофизического общества, вспоминает, что зимой 1932/33 г. он работал в Пасадене в Калифорнийском техническом институте (California Institute of Technology), или, как его обычно называют, в Калтехе. Одновременно с ним там находился Эйнштейн, приглашенный для чтения лекций и ведения семинаров; Эйнштейн очень любил Пасадену, это был его третий визит в Калтех. Пасадена, как и вся Калифорния в целом, находится в зоне повышенной сейсмичности. Известный немецкий сейсмолог Б. Гутенберг приехал поработать в Калтехе, в частности, надеясь на то, что сможет понаблюдать сейсмографы в действии. Как минимум в одном случае его надежды оправдались.

Профессор Дингль рассказывает, что как-то, находясь в своем кабинете, он почувствовал подземный толчок. Удар был настолько сильным, что Дингль решил сходить домой и убедиться, все ли там в порядке. По дороги он увидел Эйнштейна и Гутенберга. Ученые стояли во дворе института, углубившись в изучение большого листа бумаги. Уже потом Дингль узнал, что предметом их занятий был чертеж нового чувствительного сейсмографа, причем иба были настолько поглощены его обсуждением, что не заметили подземного толчка [ , с. 61].

Остановимся еще на одном аспекте технической деятельности Эйнштейна. Пацифистская позиция ученого в годы первой мировой пойпы хорошо изнестна. Однако с приходом к власти в Германии фашистов эта позиция претерпела радикальные изменения. О письме Эйнштейна президенту США Рузвельту с призывом развернуть работы по атомному оружию уже говорилось. Эйнштейн считал своим долгом внести в борьбу с фашистской Германией не только, так сказать, словесный, но и реальный, практический вклад [ , с. 571-585].

Как известно, наиболее сложным аспектoм атомной программы, по крайней мере на первых порах, было разделение изотопов урана. Тут было множество неясностей, требовались идеи и расчеты. В. Буш, возглавлявший тогда в США Управление научных исследований и разработок, предложил Эйнштейну рассмотреть эту проблему. Отсылая отчет о проделанной работе. Эйнштейн известил Буша о том, что готов продолжить эти расчеты и вообще сделать все от него зависящее, чтобы способствовать прогрессу исследований. Передавая это пожелание Эйнштейна, Ф. Эйделотт, тогдашний директор принстонского Института перспективных исследований, написал Бушу: “Я очень надеюсь, что Вы воспользуетесь его предложением, так как знаю, насколько глубоко он удовлетворен тем, что делает нечто полезное для национальной обороны”. В ответном письме от 30 декабря 1941 г. Буш отклонил предложение о привлечении Эйнштейна к работам но урановому проекту из опасения, что часто витавший в облаках великий ученый окажется не в состоянии соблюдать надлежащие нормы секретности.

Но Эйннтейн не оставил мысли об участии в оборонных работах. Позднее его желание было удовлетворено, и в течение ряда лет, начиная с середины 1943 г., он работал для министерства военно-морского флота в качестве научного специалиста, технического эксперта (совсем как в Берлине!) и консультанта. Деятельность его была двух родов. Во-первых, он проводил расчеты но повышению эффективности подводных взрывов и фокусировке ударных волн от большого количества донных мин, а во-вторых, рассматривал и давал оценку изобретениям военного характера, поступавшим в министерство.

Частые поездки из Принстона в Вашингтон, в министерство, ученому были уже не под силу. Поэтому материалы ему привозили домой - два раза в месяц. Любопытно, что обязанности курьера были возложены на Г.А. Гамова! Эйнштейн внимательно просматривал бумаги, которых за две недели набирался целый портфель. Работа ему правилась и приносила удовлетворение. Почти в каждом предложении oн находил интересную мысль и практически все одобрял, говоря: “О, да, это очень интересно, очень, очень изобретательно”.

Опять патентный эксперт

В мае 1916 г. Эйнштейн пишет Вессо: “У меня сейчас снова весьма забавная экспертиза в одном патентном процессе” [ , с. 53]. В этой цитате обращают на себя внимание слова “снова” и “забавная”. Первое свидетельствует о том, что и после бернского Ведомства духовной собственности Эйнштейн не раз выступал и качестве патентного эксперта. Второе создает впечатление, что такая деятельность не была лишена для него некоторой приятности. Подтверждения этому можно найти и в других эйнштейновских материалах.

Доктор Плеш рассказывает, например, о поездке Эйнштейна на заводы фирмы “Осрам” в связи с патентной тяжбой между концерном АЭГ и компанией “Сименс” [ , с. 216]. К сожалению, сколько-нибудь подробных сведений о существе этого спора и о роли. сыгранной в его разрешении Эйнштейном, нет.

Зато в другом случае, связанном с доктором Букки, о дружбе которого с Эйнштейном уже говорилось, такие данные удалось обнаружить. В начале 40-х годов Букки запатентовал несколько вариантов фотокамеры с автоматическими фокусировкой и диафрагмированием. Права на производство таких фотокамер были приобретены у него нью-йоркской фирмой “Кореко” - Consolidated Research Corporation (Объединенная исследовательская корпорация). После четырех лет сотрудничества Букки расторг свое соглашение с фирмой. Фотокамеры, однако, пользовались спросом, и фирма продолжала выпускать их, незначительно модифицировав. Букки в 1949 г. возбудил против нее судебное дело и проиграл его. Однако он не сдался и потребовал пересмотра дела.

Слушание состоялось в ноябре 1952 г. и привлекло внимание прессы . Очевидно, немалую роль сыграло то обстоятельство, что в качестве свидетеля-эксперта в суде выступал 73-летний Эйнштейн, специально приехавший в Нью-Йорк из Принстона.

Из газетных сообщений понять, в чем состояла техническая сторона дела, невозможно, а информация о процессе, данная в книгах Кларка и Зелига, еще менее конкретна. Обращение к патентам Букки, имеющимся в Патентной библиотеке в Москве, позволило прояснить вопрос. Речь идет о патенте США за № 2239379 под названием “Самофокусирующееся и освещающее устройство для фотокамер”, полученном Букки 22 апреля 1941 г.

В описании изобретения Букки отмечает, что его фотокамера особенно приспособлена для фотосъемки в медицинской практике в диагностических целях. Съемка в таких случаях производится с близких расстояний, интересующий объект должен занимать весь кадр. Хороший снимок получается при условии правильного наведения на резкость, выбора диафрагмы и т.д. Главный элемент устройства Букки - это обычный фотоаппарат, который, однако, вставляется в необычный блок. Особенность блока - своеобразный щуп (два симметрично расположенных штыря), приводимый в соприкосновение с плоскостью, в которой расположен фотографируемый объект. Когда щуп упирается в плоскость, он автоматически устанавливает (выдвигает или задвигает) объектив, располагая его на нужном расстоянии от пленки. Тем самым осуществляется автоматическое наведение па резкость. Примерно таким же образом с помощью специальных механических тяг на объект съемки наводились две осветительные лампы, расположенные по обеим сторонам объектива. С помощью фотокамеры Букки можно было получать хорошие снимки.

Фотокамера отвечала общепринятым требованиям к изобретению, под которым понимается “новая комбинация уже известных оборудований для наиболее экономного удовлетворения человеческих потребностей”, если воспользоваться формулировкой Эйнштейна .

В соответствии с процедурой Эйнштейн должен был сообщить суду свое имя и место работы. Судья С. Райан, однако, счел возможным отступить от буквы закона, заметив: “Так ли это нам нужно? Профессора Эйнштейна знают все”.

На заседании суда Эйнштейн прежде всего подтвердил, что выпускаемое фирмой “Кореко” устройство действительно воплощает в себе идею патента доктора Букки. Отвечая адвокату фирмы, который вел перекрестный опрос. Эйнштейн указал, что он в течение семи лет работал в Бюро патентов в Берне, а затем сотрудничал также и с немецкими патентными организациями.

Слушание дела продолжалось два дня. На второй день защита вынудила Эйнштейна внести коррективы в показания, данные им накануне. “Уж не хотите ли вы сказать, что Эйнштейн ошибся?” - воскликнул судья Райан. “Это вполне возможно”, - ответил Эйнштейн. (“Эйнштейн допускает, что даже он может ошибиться” - под такой шапкой был помещен в “Нью-Йорк тайме” отчет о судебном заседании.) Своим ответом Эйнштейн сыграл на руку защите, не преминувшей тут же задать ему каверзный вопрос: считает ли он себя экспертом в вопросах фототехники? На это Эйнштейн спокойно ответил: “Нет, я выступаю здесь как физик".

Именно как физик Эйнштейн утверждал, что изобретение Букки отнюдь не тривиально и ни в коей мере не может рассматрипаться как рутинное техническое решение, а ведь в этом и заключался главный аргумент защитника фирмы.

Суд принял решение в пользу Букки, однако объективности ради надо сказать, что через год апелляционный суд пересмотрел дело и решил его в пользу фирмы “Кореко”, отказав (большинством - 2:1) Букки в его иске.

Выше уже рассказывалось о контактах Эйнштейна с Аншютцем и об его участии в разработках гироскопического компаса. Но оказывается также, что Эйнштейн помогал Аншютцу не только как изобретатель, но и как патентный эксперт. В эйнштейновском письме Зоммерфельду. датированном сентябрем 1918 г., говорится:

“Меня радует, что Вы подвергли заслуженной критике историческое изложение господина Узенера. В его mala fides (недобросовестность - лат. ) не приходится сомневаться. Я точно осведомлен об этом деле, поскольку сделал для господина Аншютца небольшое частное экспертное заключение, в. котором должен был принимать во внимание изложенное Узенером отношение патентов Ван-ден-Бос/Аншютц. Узенер раньше работал у Аншютца, а теперь принимает участие в конкуренции ему. В книге он весьма искусно выдает себя за человека беспристрастного, но пытается преуменьшить заслуги Аншютца. Пусть Аншютц сам сообщит Вам детали. Я был возмущен Узенером. Очень хорошо, что Вы высказались прямо” [ , с. 202].

Речь идет о краткой рецензии Зоммерфельда на вышедшую в 1917 г. в Мюнхене объемистую монографию Г. Узенера “Гироскоп как указатель направления, его создание, теория и характеристики”. Касаясь узенерского изложения истории вопроса, Зоммерфельд, признанный авторитет в теории гироскопов и автор классической и капитальной “Теории волчка”, указывал на явное преуменьшение в монографии заслуг Аншютца, который, “по общему мнению, явился пионером в реализации туманной до него идеи гирокомпаса”. Так. Узенер указал на морской гирокомпас, запатентованный в 1886 г. голландцем М.Г. Ван-ден-Босом, как на прообраз аппарата, сконструированного и запущенного в серийное производство известным американским изобретателем А.Е. Сперри (1860-1930), основавшим в 1910 г. процветающую и поныне компанию “Sperry Gyroscope”. В связи с этим Зоммерфельд напомнил о том, что в 1914 г. в Киле германским ВМФ было проведено расследование по соотношению между изобретениями Аншютца и Сперри. Но началась война, и соответствующий протокол остался неопубликованным. “Вероятно, читателю-физику (рецензия Зоммерфельда была помещена в журнале “Physikalische Zeitschrift”. - Авт . ) будет небезынтересно узнать, - добавлял Зоммерфельд, - что в этом расследовании в качестве судебного эксперта участвовал Эйнштейн”.

Правда, в письме, опубликованном в этом же журнале через пару месяцев. Зоммерфельду пришлось внести уточнение: “Господин Эйнштейн, имя которого я назвал (впрочем, чисто попутно ) в связи с проведенным ВМФ сопоставлением аппаратов Аншютца и Сперри, участвовал не в этом, а в последующем разбирательстве по патентному иску фирмы «Аншютц» к компании «Сперри»” ,

Американский историк физики П. Галисон, специально знакомившийся с соответствующими документами, сообщает, что действительно в мае 1914 г. в кильском морском суде слушалось дело “Аншютц против Сперри”. Фирма Аншютца выиграла, хотя представитель американской компании обвинил немецких юристов в “подсуживанию” своему соотечественнику. В том же году фирма Аншютца и одна английская компания возбудили новый процесс против Сперри, обвинив его в нарушении патентного законодательства. Адвокаты американского изобретателя строили защиту на том аргументе, что используемые в его аппарате идеи на самом деле не аншютцовские, а выдвинутые еще в XIX в. голландцем Ван-ден-Босом. Эйнштейн, приглашенный в качестве эксперта, опроверг эту уловку в своем письменном показании от 7 августа 1915 г. [ , с. 66] Таким образом, Эйнштейн имел все основания написать Зоммерфельду в 1918 г.: “Я точно осведомлен об этом деле...”

“После того как процесс закончился и Аншютц выиграл, - продолжает Галисон, - Эйнштейна приглашали и качестве эксперта на тяжбы, связанные с фирмой Аншюца, в 1918 и в 1923 гг. Он в такой степени овладел гирокомпасным делом, что в 1922 г. смог внести заметный вклад и разработку одного из аншютцовских изобретений. За это ему было определено вознаграждение порядка неесколькиx сот долларов в год. Это познаграждение выплачивалось. пока в 1938 г. не прекратила свое существование закупившая соответствующие патенты голландская фирма «Giro» ".

В сохранившихся бумагах, относящихся к этим эйнштейновским гонорарам, упоминается немецкий патент № 394677. Однако, как выяснил Галисон, это ошибка: речь идет о патенте № 394667 “Гироскопный аппарат для измерительных целей”, полученном фирмой Аншютца 18 февраля 1922 г. (патент № 394677 относится к усовершенствованию проекционного аппарата и выдан некоему П. Реллингу из Гамбурга).

Стоит сказать, что наряду с несколькими другими усовершенствованиями в запатентованном гироскопном аппарате была впервые применена индукционная электромагнитная подвеска. Тот факт, что на основании этого патента Эйнштейну выплачивался гонорар, служит дополнительным свидетельством в пользу сделанного нами ранее вывода, что великого физика следует также считать “отцом” индукционной электромагнитной подвески.

Трудно сказать, почему Лишютц в 1915 г. обратился за помощью именнно к Эйнштейну. Немецкий энтузиаст гирокомпаса патентовал свои изобретения в разных странах (между ирочим, и в СССР), в том числе и в Швейцарии - в бернском патентном бюро. По меньшей мере два таких патента - № 34026 от 31.03.1905 и № 44242 от 13.05.1908 - были выданы Аншютцу в годы службы там Эйнштейна. Очень может быть, что именно ему пришлось заниматься гирокомпасными заявками и изобретатель остался доволен сообразительным латентным клерком.

В письме от 27 января 1930 г. крупному французскому философу Э. Мейерсону Эйнштейн сообщал: “Я пришел к демонстрации природы парамагнитного атома в связи с техническими отчетами, подготовленными мной по гиромагнитному компасу” [ , с. 34, 35]. Очевидно, что “гиромагнитному” - оговорка: “гиромагнитных” компасов не существует (пока во всяком случае), так что речь наверняка идет просто о гирокомпасе. С другой стороны, эта оговорка выглядит симптоматичной (как бы фрейдистской), если весь контекст как-то связан с гиромагнитными явлениями. В то же время - что такое “демонстрация природы парамагнитного атома”, как не эйнштейновские опыты по гиромагнитному эффекту, говоря о которых их авторы то и дело апеллируют к аналогии между гироскопом и парамагнитным атомом (с магнитным моментом, обусловленным орбитальным вращением электрона, обладающего конечной массой)? “Технические отчеты”, подготовленные Эйнштейном, - это. конечно, заключения по патентным заявкам, ибо иных технических отчетов составлять ему не приходилось.

Таким образом, получается, что сам Эйнштейн указывает на свою работу над гирокомпасными патентами как на отправную точку замысла экспериментов по гиромагнетизму. К такому выводу как будто приходит и Галисон [ , с. 36]. При этом американский историк науки полагает, что толчком явились контакты Эйнштейна с Аншютцем, установившиеся вскоре после переезда творца теории относительности из Цюриха в Берлин в апреле 1914 г. Однако первое из известных упоминаний об опытах Эйнштейна и де Гааза относится к 3 февраля 1914 г. [ , с. 38], а результаты были впервые доложены Немецкому физическому обществу 19 февраля. С другой стороны, как уже говорилось, слушания в кильском морском суде состоялись в мае 1914 г., а эйнштейновское экспертное заключение по тяжбе Аншютц-Сперри датировано 7 августа 1915 г. Следовательно, имеются основания для сомнений в изложенной версии возникновения замысла гиромагнитных экспериментов Эйнштейна и де Гааза.

Но ведь похоже, что на этой версии настаивает сам “главный виновник событий” - Эйнштейн. Ситуация еще более усугубляется тем обстоятельством, что информация наверняка сообщалась Мейерсону с полной ответственностью, ибо французского философа, виднейшего в те времена специалиста в области методологии точных наук, больше всего интересовали как раз вопросы генезиса, происхождения научных идей и замыслов.

Вполне возможно, что версия о стимулирующей роли размышлений над конструкцией гирокомпаса все же верна, но только речь в эйнштейновском письме Мейерсону идет не об его участии как технического эксперта в патентных спорах между Аншютцем и Сперри, а об упомянутом выше патенте № 34026 на гироскопное устройство, выданном - при возможном участии Эйнштейна!- немецкому изобретателю бернским патентным бюро 31 марта 1905 г. В самом дело, как уже говорилось в гл. 4, согласно Флюккигеру, где-то в это время Эйнштейн после службы часто заходил в физический кабинет бернской городской гимназии (той самой, в стенах которой заседало Бернское научное общество) и экспериментировал там вместе со своим приятелем Л. Шаваном и двумя молодыми гимназическими преподапателями - физиком п математиком. По сведениям Флюккигера, наряду с прочими ставился опыт (к сожалению, он описан очень скупо и неясно) по обнаружению вращения, возникающего как реакция на сильные импульсы электрического тока, иными словами, в центре внимания стояли молекулярные токи Ампера и круговое движение электронов [ , с. 172].

Вернемся, однако, к выдержанной в резко критических тонах зоммерфельдовской рецензии. Ознакомившись с ней, Узенер встретился с Зоммерфельдом и привел довольно веские контраргументы, в частности против аншютцовского приоритета. Таким образом, Зоммерфельд попадал в несколько неловкое положение. Несомненно, что он поделился своими трудностями с Эйнштейном. Действительно, в цитированном выше письме Зоммерфельду Эйнштейн признает, что кое-какие доводы Узенера для него “новы”. Однако, не впадая в тенденциозность, Эйнштейн все же находит четкую формулировку того принципиально важного, что сделал Аншютц и что не может быть не поставлено ему в заслугу. Он пишет: “Лишь сочетание: сильное затухание + большие периоды колебаний * - обеспечило успех. Кто знает, когда бы дело осуществилось без Аншютца” [ , с. 202].

* Обсуждение физических и технических аспектов работы гирокомпасов - этих весьма нетривиальных приборов - увело бы нас слишком далеко. Скажем только, что затухание и периоды колебаний, о которых ведет речь Эйнштейн, относятся к колебательным движениям гироскопического маятника - основного элемента гирокомпаса.

Словом, упор делается на то, что Аншютц первым реализовал на практике комбинацию двух указанных нововведений, пусть порознь предложенных другими изобретателями и ранее. И именно этот аргумент выставляет Зоммерфельд против Узенера в своем письме в “Physikalische Zeitschrift” , направленном в ответ на возражения последнего против ранее опубликованной рецензии.

“Решающий шаг к осуществлению идеи гирокомпаса, достойного стать в один ряд с другими прецизионными приборами, - пишет Зоммерфельд, - был сделан Аншютцем. который понял, что происходящие при движении судна неизбежные меридиональные колебания гироскопа могут быть уменьшены до допустимых пределов путем введения эффективного механизма затухания и выбора достаточно большого периода колебаний (выделено нами. - Авт. )”.

Как мы видим, Зоммерфельд точно воспользовался эйнштейновской подсказкой. А Узенеру не осталось ничего другого, как признать Аншютца - главу конкурирующей фирмы - пионером в реализации идеи гирокомпаса .

P. Гольдшмпдт, вместе с Эйнштейном изобретавший магнитострикционный громкоговоритель, спрашивает у него в письме от 2 мая 1928 г.: “Хорошо ли я написал эту патентную формулу для английского патента?” [ , с. 26]. И речь здесь идет не об их совместном изобретении, а о собственном, гольдшмидтовском. Одобрит Эйнштейн - и Гольдшмидт отошлет патентную заявку в Англию, забракует - будет переделывать. И при этом нужно иметь в виду, что Гольдшмидт был далеко не новичком в изобретательстве.

Как видим, к Эйнштейну обращались за консультациями и по вопросам весьма далеким от теории относительности и квантов.

Это утверждение может быть подкреплено новым документом, недавно обнаруженным в Москве известным историком науки из ГДР доктором Д. Хофманом . Работая в Центральном государственном архиве Октябрьской революции, он обнаружил среди переданных туда материалов Всесоюзного общества культурных связей с заграницей (ВОКС) интересное письмо Эйнштейна, адресованное московскому изобретателю И.Н. Кечеджану и связанное с поданной тем заявкой на изобретенную им “трубу для наблюдения явлений вблизи видимого положения Солнца”. Дело относится к 1929-1930 гг., когда еще очень свежи в памяти были результаты экспедиции Эддингтона, которая в процессе наблюдения солнечного затмения в 1919 г. обнаружила предсказанное общей теорией относительности отклонение световых лучей в поле тяготения Солнца. Поэтому Кечеджан и хотел, чтобы его заявку рассмотрел Эйнштейн - не только автор теории относительности, но и патентный эксперт, к тому же автор статьи, помещенной в советском журнале для изобретателей (см. следующий раздел).

“1. Труба из металлического каркаса для наблюдения явлений вблизи видимого положения Солнца с применением темной камеры в окулярном конце с небольшим телескопом, характеризующаяся тем, что в ее объективном конце помещен круглый непрозрачный диск диаметра, несколько большего видимого диаметра Солнца, приводимый в движение рычагом с окулярного конца трубы.

2. Форма выполнения трубы по п. 1, отличающаяся тем, что в прямоугольные отверстия металлического каркаса вставлены стекла, закрашенные с внутренней стороны черною непрозрачною краской.

3. При охарактеризованной в пп. 1, 2 трубе применение укрепленной на объективном конце трубы пружиной крышки, открываемой и закрываемой с помощью шнура с окулярного конца трубы” [ , с. 144-145].

Заявка на изобретение, поданная весной 1928 г., около года пролежала без движения в Комитете по делам изобретений; это и побудило Кечеджана в ноябре 1929 г. через ВОКС связаться с Эйнштейном и попросить его высказать свои соображения о предложенном изобретении. Соответствующее письмо было послано Эйнштейну ВОКСом 18 февраля 1930 г., и уже через 10 (!) дней Эйнштейн направил Кечеджану свой отзыв:

“Отзыв об изобретении господина Кечеджана.

В переданном мне тексте описывается предложение, состоящее в основном из двух логически независимых частей.

А. Использование длинной трубы с целью избежать по возможности влияния оптических помех (посторонний свет), вызванных рассеянным в атмосфере солнечным светом.

Б. Использование круглой бленды (Deckscheibe), расположенной на некотором расстоянии от оптического прибора, которая должна закрыть диск Солнца и отсечь интенсивный прямой свет, им излучаемый.

Устройство А хорошо известно, применение же его наталкивается на трудности практического характера, связанные с большими размерами приспособления.

Предложение Б невыполнимо и основано на недоразумении. Именно, чтобы такая бленда оказалась эффективной, она должна быть расположена на чрезвычайно большом расстоянии от объектива телескопа. Той же цели, какую преследует изобретатель, как известно, возможно достигнуть, поместив в фокальной плоскости телескопа зачерненную бленду, имеющую размер изображения Солнца. Разумеется, это знает любой специалист.

Таким образом, я полагаю, что предложение господина Кечеджана не содержит чего-либо ценного.

С совершенным почтением

А. Эйнштейн” [, с. 145-146].

В той же мере, в какой в зрелом возрасте мы любим посещать места, где проходила наша юность, бывает приятно вновь обращаться к кругу вопросов, составлявших предмет наших занятий в далеком прошлом. Именно этим в сочетании с обязательностью, характерной для Эйнштейна, и его симпатиями к “корпусу изобретателей”, а также к Советской стране в целом и объясняется столь быстрая (хотя и негативная) реакция Эйнштейна. Четкие и лаконичные строчки его экспертного отзыва лишний раз показывают, какой глубокий след оставило в нем пребывание в патентном бюро.

Д. Хофман (и после публикации его статьи - советские коллеги ученого из ГДР) предпринимал попытки разыскать если не самого Кечеджана, то хотя бы какие-то его следы. Эти попытки пока что успеха не имели. Хофману удалось установить, что Кечеджан примерно в то же время, к которому относится изложенная история, занимался изобретательской деятельностью - получил патенты на “Ветряной двигатель с горизонтальной осью” (1929 г.) и на “Противопожарное приспособление для кинопроектора” (1931 г.). Хофман отмечает далее, что летом 1930 г. французский астроном Б. Лио успешно разработал прибор для изучения явлений в солнечной короне (т.е., если воспользоваться цитированной формулировкой Кечеджана, “вблизи видимого положения Солнца” ). Он пишет, что “принцип, примененный Лио при конструировании инструмента, совпадает с тем, какой упоминает Эйнштейн в своем отзыве и о котором лаконично утверждает, будто его, разумеется, знает любой специалист". Это утверждение нельзя понимать буквально. Во всяком случае, упомянутый отзыв составлен примерно за полгода до публикации Лио; таким образом, речь шла о конструктивных проблемах, которые оказались разрешенными только к началу 1930 г., когда был создан коронограф, удовлетворивший давнюю и сильную потребность в таком инструменте для астрономических и астрофизических исследований” [ , с. 146-147].

Однако перепиской с И.Н. Кечеджаном связи Эйнштейна с советскими изобретателями не исчерпываются.

Эйнштейн пишет в советский журнал

В 1929 г. в нашей стране вышел первый номер журнала “Изобретатель” (орган Центрального бюро реализации изобретений и содействия изобретательству ВСНХ СССР). Необходимость в таком издании к тому времени уже давно назрела: с первых месяцев после революции начало набирать силу движение изобретателей и рационализаторов. Выпуск журнала именно в 1929 г. представляется не случайным, потому что как раз за десять лет до этого Комитетом по делам изобретений и усовершенствований при ВСНХ было подготовлено датированное 30 июня 1919 г. и подписанное В.И. Лениным “Положение об изобретениях”, предусматривавшее расширение прав изобретателей и всячески поощрявшее их инициативу.

Курс, проводимый Советским правительством, был направлен на массовое изобретательство, вовлечение в сферу творческой деятельности как можно большего числа работников промышленности и сельского хозяйства. Так, в предисловии к вышедшей в 1929 г. книге Т.И. Седельникова “Пути советского изобретательства” говорилось:

“Тов. Седельников правильно трактует проблему изобретательства как проблему организации массового технического творчества. Он исходит из совершенно правильной мысли о том, что наши задачи здесь заключаются не только в вовлечении существующего кадра изобретателей и в использовании его, а в том, чтобы создать условия для технического творчества масс рабочих и крестьян, чтобы стимулировать это творчество, чтобы по-социалистически организовать его, идя от индивидуального творчества к коллективному” [ , с. 10].

Редакция “Изобретателя” пригласила к участию в первом его номере видных ученых и государственных деятелей: непременного секретаря АН СССР акад. С.Ф. Ольденбурга, акад. А.Ф. Иоффе, председателя BДHX СССР В.В. Куйбышева, заместителя председателя Совнаркома А.М. Лежаву. В первых выпусках “Изобретателя” выступили известные советские писатели В. Инбер, М. Кольцов, И. Погодин, М. Пришвин, Ю. Олеша, В. Шкловский.

С просьбой написать статью обратились и к Эйнштейну. Бывший служащий бернского Бюро патентов, творец теории относительности, лауреат Нобелевской премии, иностранный член АН СССР откликнулся на эту просьбу. сформулированную, вероятно, в виде вопроса о его отношении к массовому изобретательству.

Остановимся подробнее на этой статье Эйнштейна . Она дважды перепечатывалась в нашей печати, а в юбилейном номере “Изобретателя и рационализатора”, вышедшем к 50-летию со дня основания журнала, воспроизведена в виде фотокопии вместе с фотографией Эйнштейна, вероятно присланной им одновременно со статьей (тем не менее ни в одной из библиографий Эйнштейна, вышедших за рубежом, эта статья не фигурирует) .

Статья называлась “Массы вместо единиц”; этот заголовок призван был подчеркнуть различие в положении, которое занимают изобретатели в СССР, стране “планового хозяйства” *, и в капиталистических странах, хозяйство которых развивается по принципу конкуренции (Эйнштейн называет такое хозяйство “свободным”). Этой стороне дела Эйнштейн уделяет много внимания. Он пишет о том, что крупные и богатые предприятия часто бывают не заинтересованы в реализации “вновь изобретенных технических усовершенствований”.

* В этом разделе все цитаты, заключенные в кавычки, кроме специально оговоренных случаев, взяты из статьи Эйнштейна , русский перевод которой часто довольно неуклюж.

“Зачастую изобретатель, - указывает Эйнштейн, - не может заниматься своей деятельностью, отдаться своему призванию из-за того, что ему приходится затрачивать все силы, время и средства на отстаивание своего монопольного права (на изобретение. - Авт . ). Монопольное право изобретателя - неизбежное зло в свободном хозяйстве. В плановом хозяйстве оно должно заменяться систематическими поощрениями и стимулированием. В государстве с плановым хозяйством монопольное право на изобретение имеет только общегосударственное значение по отношению к другим странам. В этом случае минусы монопольного права отпадают. Задача поощрения и помощи изобретателям переходит к государству”.

Из сопоставления этого высказывания с постановлениями, принятыми у нас за 1919-1929 гг. (а впрочем, и в последующие годы), видно, что позиция Эйнштейна в общем гармонирует с проводившимся в СССР курсом на “огосударствливание” изобретений.

Эйнштейн, однако, не обходит молчанием вопрос о возможных “издержках” того благоприятного положения, в котором находятся изобретатели в нашей стране: отсутствие необходимости борьбы одиночек-изобретателей в принципе может привести, по его мнению, к застою. Эта точка зрения свидетельствует, во всяком случае, о заинтересованности Эйнштейна в том, чтобы борьбе с этими издержками было уделено должное внимание. Так, Эйнштейн пишет:

“Образовывать коллектив изобретателей * я бы не советовал ввиду трудности определения настоящего изобретателя. Я думаю, что из этого может получиться только общество укрывающихся от работы бездельников. Гораздо целесообразнее образование небольшой комиссии по испытанию и поощрению изобретений. Я думаю, что в стране, где народ сам управляет своим хозяйством, это вполне возможно”.

* Под “коллективом изобретателей” Эйнштейн, вероятно, понимает некий “отдел изобретательства” при промышленном предприятии. сотрудникам которого вменялось бы в обязанность только изобретать.

Однако в заключение статьи Эйнштейн говорит о том, что прогресс в организации производства может в принципе привести к такой постановке дела, при которой изобретателей удастся освободить от всех обязанностей, кроме той, которая является их своеобразной специальностью, - обязанности творить новое. Согласованные усилия творческих масс изобретателей в конце концов, по мнению Эйнштейна, оттеснят гениальных одиночек.

При таких условиях особое значение приобретает не только оптимальная организация труда коллектива настоящих изобретателей, но и рациональный их отбор. Эйнштейн полагает, что истинная способность к изобретательской деятельности, подобно любому другому таланту, является врожденной. Однако, чтобы эти способности могли быть реализованы, необходимо закрепить их систематическим образованием, глубоким изучением технологии и задач производственных процессов: “Без знания нельзя изобретать, как нельзя слагать стихи, не зная языка”. “Важно выделить настоящего изобретателя из толпы фанатиков-иллюзионистов и дать возможность реализовать именно те идеи, которые этого стоят” - так формулирует Эйнштейн задачу упомянутых им комиссий испытания и поощрения изобретателей.

Кажется, что выступивший в “Изобретателе” тремя годами позже М. И. Калинин придерживался несколько иного мнения. “Надо изобретать не то, что хочется, а то, что требует наше социалистическое строительство” [ , с. 12] - такова была директива “всесоюзного старосты”, едва ли признававшего за техническими и научными идеями самостоятельную ценность.

Другим вопросом, который был, видимо, задан Эйнштейну редакцией нового журнала, был вопрос о том, в чем же заключается сущность изобретения. Ответ на него он сформулировал так:

“Изобрести - это значит увеличить числитель в следующей дроби:

произведенные товары / затраченный труд". Честно признаемся, что мы не смогли постигнуть всей глубины этой эйнштейновской формулы. Быть может, это удастся читателю, особенно если он член ВОИР.

Не менее странное впечатление, наверняка усиленное переводчиком, производит и эйнштейновское определение:

“Изобретателем я считаю человека, нашедшего новую комбинацию уже известных оборудований для наиболее экономного удовлетворения человеческих потребностей”.

Правда, в одной из статей, опубликованной в юбилейном номере “Изобретателя и рационализатора” за 1979 г., это определение расценивается как весьма удачное .

Эйнштейн экспериментирует

С изобретательской, технической деятельностью Эйнштейна тематически связан и его интерес к физическому экспериментированию. Основным и наиболее результативным итогом экспериментальной деятельности Эйнштейна является, несомненно, его работа по гиромагнитному эффекту, о которой подробно рассказано в гл. 4. В настоящем разделе дан конспективный обзор других эйнштейновских экспериментальных начинаний.

Этот интерес проявился еще в студенческие годы. На склоне лет Эйнштейн вспоминал, что в цюрихском Политехникуме зачастую в ущерб теоретическим дисциплинам он “большую часть времени работал в физической лаборатории, увлеченный непосредственным соприкосновением с опытом” [ , с. 264], “в физической лаборатории проф. Г.Ф. Вебера я работал с рвением и страстью” [ , с. 151].

Имеются, впрочем, и противоположные свидетельства. Известно, что к концу пребывания в Политехникуме экспериментальный пыл Эйнштейна несколько поубавился - лабораторные работы он стал пропускать (так же, как и лекции), за что ему был вынесен выговор. Однако здесь, может быть, и нет столь уж резкого противоречия: рвение и жар относятся к занятиям на первых курсах, а манкирование лабораторным практикумом - к четвертому курсу. Ведь, пропуская лекции, он все более углублялся в современную физику, а то, чем занимались в лаборатории, было очень далеко от ее актуальных задач. Эйнштейна как в физике, так и в технике интересовали прежде всего идеи, оригинальные решения, а не обычные, хотя, может быть, и полезные, исследования и измерения.

И. Заутер, будущий коллега Эйнштейна по Бюро патентов, как раз в эти годы под руководством Вебера изучал влияние неравномерности обмотки на магнитное поле, создаваемое ею в тороидальном магнитном сердечнике. Такая работа полностью отвечала задачам Политехникума именно как высшего технического учебного заведения. Однако она была явно не по вкусу Эйнштейну. Он считал, что к эксперименту следует прибегать лишь тогда, когда результат не может быть выведен из существующей теории, или, говоря более торжественно, с вопросами к Природе следует обращаться только в тех случаях, если ответ на них не содержится в том, что уже удалось у нее узнать.

Именно таким оправданным вопросом Эйнштейн считал проблему существования эфира. Об эфире говорили все физики, но Эйнштейна не устраивали натурфилософские споры. Вопрос о реальности эфира он хотел решить прямым экспериментом, о котором мы рассказали в гл. 1. Эйнштейн, как и многие его современники, отдал дань увлечению первыми успехами радиотехники, или, как ее тогда называли, беспроволочной телеграфии. В доме своего товарища по Бюро патентов Ф. Блау он едва ли не первым в Швейцарии соорудил антенну, принимавшую “морзянку” передатчика с Эйфелевой башни [ , с. 71].

Выступая в 1930 г. на открытии выставки радиовещания и звукозаписи в Берлине, Эйнштейн восхищался успехами в этой области техники. Но в его речи явственно звучал и другой мотив. Он подчеркивал социальную роль достижений радиотехники, поскольку радио делает “доступными для всего общества творения тончайших мыслителей и художников, наслаждаться которыми еще недавно могли только привилегированные классы”, пробуждает народы, способствует “искоренению чувства взаимного отчуждения, которое так легко превращается в недоверие и враждебность” [ , с. 181].

К сожалению, не всегда удается узнать, какие именно эксперименты задумывал и проводил Эйнштейн. Но точно известно, что весной 1910 г., уже работая в Цюрихском университете, он занимался явно радиотехнической деятельностью: собирал усилитель звуковой частоты, конструировал микрофоны, экспериментировал с ними. В письме Шавану он просит прислать высокоомное сопротивление и угольный порошок. По ходу дела Эйнштейну потребовались наушники, “чтобы при экспериментировании обе руки были бы свободны”, поясняет он Шавану, ссылаясь на стандартную экипировку телефонных барышень.

В 1911 г., уже будучи профессором Немецкого университета в Праге, Эйнштейн задумывается о другом круге экспериментальных проблем - о природе электрического сопротивления металлов. Построенная в самом начале века классическая электронная теория Друде-Лоренца-Рикке при всех своих достижениях не могла объяснить ни общего температурного хода электропроводности, ни того особенно поражавшего Эйнштейна факта, что при глубоком охлаждении металлов электропроводность вообще перестает зависеть от температуры. Эйнштейн справедливо полагал, что ключевым параметром здесь является длина свободного пробега электронов.

Все эти вопросы живо обсуждались в переписке Эйнштейна с Бессо. В письме от 21 октября Эйнштейн среди прочего рассказывает о планируемых им экспериментах по прямой оценке длины свободного пробега электронов [ , с. 27]. Имелось в виду определить зависимость электросопротивления столбика ртути в капилляре от его диаметра. Можно было предположить, что, когда диаметр трубки станет меньше длины свободного пробега электрона, именно этот диаметр и будет определять величину сопротивления. Эйнштейн надеялся обнаружить этот эффект на капиллярах диаметром 0,01 мм.

Ожидавшийся эффект - он получил название размерного - был обнаружен сравнительно недавно. Что касается опытов Эйнштейна, то они наверняка закончились неудачей (хотя бы потому, что о них он больше не упоминает ни в своих письмах, ни в статьях). Причину неудачи сейчас нетрудно понять: недостаточно совершенными были методы электрических измерений и, что еще важнее, методы очистки исследуемых металлов.

С тех пор как в 1909 г, рассмотрев флуктуации энергии теплового излучения в замкнутой полости, Эйнштейн пришел к выводу о том, что свет одновременно обладает и корпускулярными и волновыми свойствами [ , с. 164-172], этот корпускулярно-волновой дуализм, лежащий в основе современной квантовой механики, постоянно не давал ему покоя. Он считал этот результат не окончательным, пытался найти средства произвести все-таки выбор между корпускулярной и волновой концепциями. Большие надежды в этом отношении ученый, как всегда, возлагал на эксперимент.

В мощном тепловом излучении средняя напряженность электрического поля достигает 100 В/см. Эйнштейн полагает, что если справедлива волновая картина, то на всех атомах будет иметь место небольшой, по доступный регистрации эффект Штарка *. Если же правильно корпускулярно-статистическое представление, то воздействию подвергнется лишь небольшая часть атомов, зато штарк-эффект будет очень сильным. “Я хочу это дело исследовать вместе с Принсгеймом, дело это нелегкое”, - пишет он М. Борну в январе 1921 г. [ , с. 24].

* Эффект Штарка заключается в расщеплении энергетических уровней (спектральных линий) атома, помещенного в электрическое поле.

Неизвестно, были ли поставлены эксперименты такого рода, но через полгода Эйнштейн с огромным энтузиазмом включается в другой, с его точки зрения “решающий”, эксперимент. Ставится задача определить, отклонится ли при прохождении через среду с оптической дисперсией свет, испускаемый движущейся частицей и регистрируемый под углом к направлению ее скорости. В случае справедливости волнового подхода вследствие эффекта Доплера частота света, распространяющегося под острым углом к направлению скорости, будет увеличиваться, а под тупым - уменьшаться. В таком случае, считает Эйнштейн, проходя через среду с дисперсией, т.е. с показателем преломления, зависящим от частоты, луч света будет отклоняться, подобно тому как это имеет место для света, проходящего через земную атмосферу. Если же элементарный акт излучения происходит мгновенно и определяется только квантовым условием частот Бора E 2 -E 1 =h n , то излучение будет монохроматическим вне зависимости от того, движется излучающая частица или нет, и никакого отклонения не возникнет. “К экспериментальному решению поставленного здесь вопроса я приступаю вместе с Гейгером”, - заключает Эйнштейн небольшую статью, в которой описана постановка опыта .

Рис 22. Схема опыта со световым излучением

На рис. 22 показана схема предложенного Эйнштейном опыта. Свет, излучаемый ионами пучка 1, собирается линзой 2 в плоскости диафрагмы 3. Линза 4 собирает эти лучи в параллельный пучок, который попадает в кювету 5 с жидкостью, обладающей достаточно сильной оптической дисперсией. В качестве такой жидкости Эйнштейн предложил использовать сероуглерод CS 2 . По его оценке, при длине кюветы 50 см пучок света, прошедший через нее, должен был отклониться более чем на 2°.

К концу 1921 г. эксперименты (в них принял участие В. Боте) были закончены. Результат оказался отрицательным - свет не отклонялся, следовательно, излучение движущихся частиц было строго монохроматично. “Тем самым надежно доказано, что волнового поля пе существует и боровская эмиссия является мгновенным процессом в собственном смысле этого слова. Это мое самое сильное научное потрясение за многие годы”, - с подъем мом сообщает Эйнштейн Борну в письме с поздравлениями с новым, 1922 г. [ , с. 33].

Однако уже в письме от 18 января чувствуются сомнения: “Лауэ отчаянно борется с моим экспериментом и соответственно с моей интерпретацией его. Он утверждает, что волновая теория вообще никакого отклонения лучей не обусловливает” [ , с. 35]. А в следующем письме содержится красноречивое признание Эйнштейна в том, что в опытах с излучением он “сел в лужу” (в буквальном переводе “подстрелил монументального козла” ) [ , с. 38].

Лауэ, которого поддержал также П. Эренфест, оказался прав, и 27 февраля редакция “Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften” получает статью Эйнштейна, где он признается в ошибке и показывает, что результаты точного расчета находятся в противоречии с проведенным им ранее элементарным рассмотрением [ , с. 437] (см. также: [ , с. 229; , с. 125-127]).

К вопросу о постановке решающего опыта, который позволил бы произвести выбор между корпускулярным и волновым представлениями о свете, Эйнштейн возвращается еще раз в 1926 г. в двух статьях ([ , с. 512] и [ , с. 514]), в которых высказаны соображения о возможных различиях между “корпускулярной” и “волновой” интерференционными картинами. Однако и такой опыт, как было впоследствии показано и Н. Бором и Л.И. Мандельштамом, ни к чему бы не привел: открытый самим Эйнштейном корпускулярно-волновой дуализм преодолеть ему не удалось, несмотря на упорное стремление.

Чисто экспериментальную работу выполнил Эйнштейн в 1923 г. совместно со своим другом врачом Г. Мюзамом. Они разработали методику определения размеров каналов в пористых фильтрах (речь, в частности, идет о фильтрах, применяемых в медицинских и бактериологических целях) [ , с. 447-449]. Проницаемость такого фильтра определяется самым широким каналом. Ясно, что через фильтр не пройдут частицы, размеры которых больше диаметра самых широких каналов.

Эйнштейн и Мюзам предложили находить величину этого диаметра из значения давления, начиная с которого воздух оказывается способным преодолеть капиллярные силы и пройти через фильтр, каналы которого первоначальпо заполнены жидкостью. Действительно, в соответствии с формулой Лапласа избыточное давление, необходимое для преодоления капиллярных сил, равно 4s /L 0 , где (s - коэффициент поверхностного натяжения, a L 0 - диаметр самой широкой поры.

В статье описан эксперимент по определению диаметра каналов в пористом керамическом фильтре. Схему опыта поясняет рис. 23. В качестве жидкости, окружающей фильтр снаружи, был взят эфир, который, как предварительно убедились, хорошо смачивает материал фильтра и обладает коэффициентом поверхностного натяжения, в 4 раза меньшим, чем у воды. Критическое давление, определенное по появлению в эфире воздушных пузырьков, составило 1 атм. Найденный таким путем диаметр канала оказался равным 6,7 мкм.

Рис. 23. Исследование фильтра по Эйнштейну-Мюзаму

Важно, что этим способом измеряется диаметр как раз тех каналов, которые и определяют фильтрационные свойства. Но если необходимо измерить проницаемость фильтра с очень узкими порами, применение эфира потребовало бы более высоких давлений (при диаметре 0,01 мкм - 72 атм). Для простой медицинской лаборатории это многовато! Однако в этом случае можно взять жидкость с меньшим коэффициентом поверхностного натяжения; Эйнштейн и Мюзам предлагают, например, жидкую углекислоту, у которой величина о в 18 раз меньше, чем у эфира. Соответственно и давление будет всего 4 атм.

Интересно, что этот метод вошел в практику медиков и бактериологов и широко используется ими в наши дни. Но едва ли кто-нибудь из них знает, что одним из авторов этого метода был творец теории относительности. А такие фильтры очень нужны. Их применяют для стерилизации жидкостей, которые нельзя нагревать, сывороток, бульонов для микроорганизмов, некоторых лекарственных растворов.

О соавторе Эйнштейна по рассмотренной работе - Гансе Мюзаме известно сравнительно мало; имя его сохранится в истории в первую очередь благодаря содержательным (и пока что лишь частично опубликованным) письмам к нему Эйнштейна. В 1915 г. Мюзам был лечащим врачом Эйнштейна, а в 1919-1920 гг. - его матери, приехавшей в Берлин. Практически все берлинские годы Эйнштейн и Мюзам по воскресеньям совершали длительные совместные прогулки. Из писем Эйнштейна Мюзаму (эмигрировавшему из гитлеровской Германии в 1938 г. в Палестину) видно, что доктор Мюзам был в курсе исследований своего друга и разбирался в сложных вопросах физики. Эйнштейн делился с ним своими планами, рассказывал о результатах работ.

Интересно отметить, что брат Г. Мюзама Э. Мюзам был прогрессивным немецким писателем-антифашистом. В период Баварской республики он входил в число членов Мюнхенского совета рабочих депутатов и за революционную деятельность был приговорен к каторжным работам. Э. Мюзам был автором “Советской марсельезы”, написал стихотворение на смерть В.И. Ленина. Он погиб в гитлеровском концлагере в 1935 г.

Среди многих притягательных черт характера Эйнштейна, о которых рассказывают современники, выделяется его удивительная простота. Она проявлялась прежде всего в обращении с людьми, которые были ему интересны, совершенно безотносительно к занимаемому ими положению. В какой-то мере сходным было и его отношение к окружающему миру. Занимаясь глобальными проблемами физики, он, если можно так выразиться, не пренебрегал и маленькими уголками общей картины природы, задерживая свой взгляд на скромных, “локальных” ее явлениях. Ему был глубоко чужд снобизм, характерный для некоторых его коллег по профессии, считающих чуть ли не профанацией любые исследования, кроме тех, которые обещают - в случае успеха - войти в число классических. Перефразируя Пушкина, можно сказать: “Все волновало его проницательный ум”.

Сага о чашке чая

В разгар работы по общей теории относительности Эйнштейн, как мы видели, обдумывал и осуществлял гиромагнитные эксперименты; едва закончив исследование по квантовой статистике, искал ответ на вопрос о причинах.образования извилин в руслах рек.

Последняя работа примечательна не только тем, что она прекрасно иллюстрирует “физический демократизм” Эйнштейна. В случае с ней можно без труда и с большой степенью достоверности восстановить обстоятельства ее возникновения. И наконец, Эйнштейн и здесь выступает в качестве эксперимептатора, экспериментатора столь же своеобразного, сколь своеобразна обстановка, в которой оп “поставил” свой опыт и наблюдал за его течением.

Предоставим ему слово. Последующая обширная цитата взята из работы, напечатанной в 1926 г. на страницах журнала “Naturwissenschaften"), где он и раньше публиковал свои статьи. Эйнштейн пишет:

“Я начну с небольшого эксперимента, который каждый может легко повторить. Представим себе чашку с плоским дном, полную чая. Пусть на дне ее имеется несколько чаинок, которые остаются там, так как оказываются тяжелее вытесняемой ими жидкости. Если с помощью ложки привести во вращение жидкость в чашке, то чаинки быстро соберутся в центре дна чашки. Объяснение этого явления заключается в следующем. Вращение жидкости приводит к появлению центробежных сил. Эти силы сами по себе не могли бы привести к изменению потока жидкости, если бы последняя вращалась как твердое тело. По слои жидкости, находящиеся по соседству со стенками чашки, задерживаются благодаря трению, так что угловая скорость вращения, а следовательно, и центробежная сила будут вблизи дна меньше, чем вдали от него. Результатом этого явится круговое движение жидкости, подобное изображенному на рис. 24, которое возрастает до тех пор, пока под влиянием трения не станет стационарным. Чаинки сносятся в центр круговым движением, чем и доказывается его существование” .

Рис. 24. К эксперименту с чашкой чая

Читатель словно видит Эйнштейна за обеденным столом в его берлинской квартире, сначала рассеянно размешивающего сахар в чашке, а затем заинтересовавшегося необычным поведением чаинок: разве это не маленькое чудо, что они ведут себя так определенно? (Получил широкое хождение анекдот о том, как в день своего 25-летия Эйнштейн, увлеченный разговором о Галилее, даже не заметил, как расправился с черной икрой - деликатесом, принесенным ему в подарок друзьями. Но чаинки его заинтересовали: быть может, он просто не думал в тот день о Галилее?)

Дальнейшее можно представить себе так. Мысль Эйнштейна от чаинок направилась по другому, отнюдь не извилистому руслу. Построив свою маленькую теорию, он, как всегда, стал изыскивать экспериментальные следствия, из нее вытекающие. И нашел такую - весьма широкую - область явлений в особенностях формирования русел рек. Нам представляется, что Эйнштейн быстро понял физическую подоплеку этого геофизического эффекта; вероятно, больше времени у него заняло ознакомление с соответствующей литературой. Характерный итог таких поисков - его замечание, сделанное в конце первого абзаца статьи:

“Предпринималось много попыток для объяснения этого явления, и я не уверен, будет ли для знатоков новым то, что я скажу ниже; некоторая часть моих соображений, несомненно, является уже известной. Тем не менее, не найдя никого, кто бы до конца был знаком с причинами обсуждаемых эффектов, я считаю уместным дать здесь их краткое описание”.

Из книги И.В. Попова “Загадки речного русла” мы узнаем, что еще в 1827 г. вопросом о “геометрии” речных русел заинтересовался исследователь сибирских рек П.А. Словцов, работа которого осталась не замеченной современниками. Позднее эта же проблема стала предметом исследований другого нашего соотечественника - Карла Максимовича Бэра, родившегося в 1792 г. в Эстляндской губернии и умершего там же в 1876 г. (в нынешнем Тарту). Его имя стоит уже в самом заголовке статьи Эйнштейна.

Один из крупнейших естествоиспытателей прошлого века. Бэр наиболее известен своими работами в области биологии (эмбриологии). Одновременно с этим он был выдающимся путешественником. Он.обследовал Каспийское море и нижнее течение Волги - реки, закономерности течения которой и привели его к формулировке “закона Бэра”. Явление, изучавшееся ученым, разыгрывалось не на дне чашки, а на поверхности нашей планеты! Оно заключалось в том, что русла рек, вместо того чтобы выбирать себе путь по линии максимального уклона, петляют. При этом реки Северного полушария размывают правый берег, а Южного - левый. В этой асимметрии “правого” и “левого” и заключается закон Бэра (иногда его называют законом Бэра-Бабине; Бабине обобщил закон Бэра на случай рек, текущих не только в меридиональном направлении, которые не изучал Бэр).

“Рекордсменом” такого рода петляния может считаться река Меандр, протекающая в Месопотамии. “Русло ее, - читаем в , - замечательно тем, что имеет удивительно правильные по своим очертаниям излучины, закономерно переходящие одна в другую на всем протяжении реки. С тех пор как геоморфологи обратили внимание на эту реку, слово «меандр», прочно войдя в гидрологическую терминологию, стало обозначать излучину, а реки с извилистым руслом, излучинами, смещающимися в плане, стали называться меандрирующими".

Рис. 25. Схематическое изображение русла (иллюстрация Эйнштейна к закону Бэра)

Эйнштейн объясняет эффект Бэра в тех же терминах, которые использованы им в случае с чаинками. Если в его опыте движущей силой, обеспечившей циркуляцию жидкости (см. рис. 24), была чайная ложечка, то в той области, где река делает изгиб (рис. 25), такой силой является центробежная сила, направленная к наружной стороне поворота.

В этом очерке об «опыте с чашкой чая» нет необходимости подробно рассказывать о законе Бэра и его следствиях. Заметим только, что Эйнштейн и здесь подчеркивает первостепенное значение трения речной воды о неподвижные стенки, являющегося причиной возникающей циркуляции (рис. 25). «Стенками» в данном случае являются дно реки и ее берега. Чем больше градиент скорости у берегов, тем интенсивнее происходит размывание. Асимметричны не только берега, но и дно реки: его правая половина за счет эрозии более глубока. Извилистая линия реки в соответствии с наблюдениями смещается постепенно по направлению течения; у более полноводных рек будут большими и размеры извилин.

Статья Эйнштейна получила ряд откликов. Особенно быстро отреагировал на нее классик гидродинамики гёттингенец Л. Прандтль. Уже в июньском номере того же журнала «Naturwissenschaften» (в котором за три месяца до этого увидела свет обсуждаемая статья Эйнштейна), в разделе «Письма и предварительные сообщения», появилась его короткая заметка . В ней Прандтль в очень деликатной форме показывает основательность высказанного Эйнштейном и процитированного нами опасения, что некоторые из развитых им соображений уже известны.

Прандтль указал на несколько такого рода работ, в которых можно найти простые теоретические соображения, лежащие в основе рассмотренного Эйнштейном явления. Соответствующий приоритет Прандтль отдает Вильяму Томсону (лорд Кельвин), который еще в 1877 г. опубликовал исследование на эту тему - о руслах рек. Прандтль пишет, что работа Томсона не очень хорошо известна в Германии, и, как бы извиняя Эйнштейна, добавляет, что ему самому на нее специально указали. С другой стороны, пишет Прандтль, и в Германии уже в 1896 г. были опубликованы работы И. Исааксена (“О некоторых воздействиях центробежных сил на жидкости и газы”), в которых было исследовано то, что можно было бы назвать “эффектом реки Меандр” в приложении к ряду технических вопросов. Что касается экспериментальной стороны вопроса, то она была подвергнута тщательному исследованию в работах, содержащихся в сборнике “Строительная техника”, увидевшем свет в 1925 г. Так что у Эйнштейна и в этом случае были основания в признании, вынесенном нами в заголовок гл. 5.

Существует “правило громкого имени”. Как ни основательны приоритетные поправки, добытые историками науки и доказывающие, что то или иное явление было открыто (объяснено) задолго до возникновения интереса к нему со стороны большого ученого, оно накрепко связывается с его именем. Так произошло и с теоретическим объяснением правила Бэра и “феномена чашки чая”. Последние слова взяты нами из письма Эйнштейну одного из основоположников квантовой механики, Эрвина Шредингера. В этом письме он называет развитую Эйнштейном физическую картину явления “очаровательной” и добавляет: “Случайно несколько дней тому назад моя жена расспрашивала меня о «феномене чашки чая», но я не сумел дать разумного объяснения. Она говорит, что теперь никогда не сможет перемешивать чай, не вспоминая Вас” [ , с. 331).

Этот “феномеп” попал не только в переписку великих физиков. В “Сборнике задач по элементарной физике” он подробно анализируется и объясняется языком простых формул в ряде последовательно поставленных и решенных задач о вращательном движении жидкости вокруг оси содержащего ее сосуда. На основе уравнения (параболоида вращения), связывающего высоту воронки в сосуде с угловой скоростью вращения жидкости, авторы рассматривают ситуацию, возникающую после прекращения размешивания (говоря обыденным языком - после того как мы вынимаем чайную ложку из чашки). Возникает циркуляция жидкости - в точности такая, как это изображено на схематическом рисунке Эйнштейна, и чаинки собираются в центре чашки.

Совсем недавно академик Е.И. Забабахин рассмотрел некоторые случаи движения вязкой жидкости . Один из параграфов его статьи называется “Движение жидкости в сосуде”, и в рамках этого параграфа рассматривается “эйнштейновская задача”. Приведем небольшую выдержку из этой красивой и по форме, и по содержанию - статьи.

“В цилиндре с дном при ускорении вращения придонные частицы вовлекаются в круговое движение; центробежной силой они перемещаются к краям и назад не возвращаются. Если такой цилиндр находится в режиме вращательных колебаний, то частицы у дна будут растекаться в стороны, возвращаясь к оси выше него, что хорошо видно по движению окрашенных струек от кристалликов перманганата на дне. Движение в кольцевом вихре при этом направлено противоположно обычному, наблюдаемому в стакане чая, когда вращение приводит к центростремительному движению у дна и собиранию чаинок в его центре. Вращательные колебания привели бы, наоборот, к расчистке середины дна. Поведение чаинок в чашке с плоским дном в 1926 г. привлекло внимание Эйнштейна (в связи с рассмотрением Бэра)” [ , с. 60].

И вновь эти рассуждения иллюстрируются рисунком типа эйнштейновского, на котором для вящей убедительности на дне стакана (“цилиндра с дном” ) Е. И. Забабахин изобразил собравшиеся там чаинки.

Мы закончим эту историю маленькой подробностью, свидетельствующей о том, как все на этом свете тесно переплетено. Старший сын Эйнштейна, Ганс Альберт Эйнштейн (1904-1973), стал известным ученым. Получив высшее образование в Швейцарии и защитив докторскую диссертацию в том же Поли, где когда-то учился его отец, он перед началом второй мировой войны эмигрировал в США и занимал должность заведующего кафедрой гидравлики Калифорнийского университета в Беркли. Среди его наиболее известных работ надо отметить исследования движения донных наносов в реках и ударных волн, т.е. вопросы, активно интересовавшие его отца!

Литература

1. Melcher Н. Albert Einstein 1978. N 9. S. 23-26.

2. Сотин Б.С. Применение в радиопередающих устройствах машин высокой частоты // Тр. ИИЕТ. 1957. № 11. С. 3-29.

Острый ум - изобретатель, а рассудок - наблюдатель.
Г. К. Лихтенберг

Магнитострикционный громкоговоритель

10 января 1934 г. Германское патентное ведомство по заявке, поданной 25 апреля 1929 г., выдало патент № 590783 на "Устройство, в частности, для звуковоспроизводящей системы, в котором изменения электрического тока вследствие магнитострикции вызывают движение магнитного тела". Одним из двух авторов изобретения значился доктор Рудольф Гольдшмидт из Берлина, а другой был записан так: "доктор Альберт Эйнштейн, ранее проживавший в Берлине; теперешнее местожительство неизвестно".

Магнитострикцией, как известно, называют эффект сокращения размеров магнитных тел (обычно имеются в виду ферромагнетики) при их намагничивании. В преамбуле к патентному описанию изобретатели пишут, что силам магнитного сжатия препятствует жесткость ферромагнетика. Чтобы магнитострикцию "заставить работать" (в данном случае привести в колебательное движение диффузор громкоговорителя), эту жесткость нужно как-то нейтрализовать, скомпенсировать. Эйнштейн и Гольдшмидт предлагают три варианта такой, казалось бы, неразрешимой задачи.

Рис. Три варианта магпитострикционного громкоговорителя

Первый вариант проиллюстрирован на рис. a. Несущий иглу С с диффузором ферромагнитный (железный) стержень В ввинчен в прочное U-образное магнитное ярмо А таким образом, что сжимающие стержень осевые усилия очень близки к критической величине, при которой имеет место эйлеровская потеря устойчивости - выгиб стержня в ту или другую сторону. На ярмо надеты обмотки D, по которым проходит электрический ток, модулированный звуковым сигналом. Таким образом, чем сильнее звук, тем сильнее намагничивается и, следовательно, сжимается железный стержень В. Поскольку стержень поставлен на самую грань неустойчивости, эти малые вариации его длины приводят к сильным колебаниям в вертикальном направлении; при этом прикрепленный к середине стержня диффузор генерирует звук.

Во втором варианте (рис. б) используется неустойчивость системы сжатая пружина Н - шток G, упирающийся острием в лунку S. Модулированный звуковым сигналом ток проходит по обмотке D. Переменная во времени намагниченность железного стержня приводит к небольшим колебаниям его длины, которые усиливаются за счет энергии теряющей устойчивость мощной пружины.

В третьем варианте магнитострикционного громкоговорителя (рис. в) применена схема с двумя железными стержнями B1 и B2, обмотки D которых подключены таким образом, что, когда намагниченность одного стержня увеличивается, намагниченность другого уменьшается. Тягами C1 и С2 стержни соединены с коромыслом G, подвешенным на штанге М и прикрепленным растяжками F к боковинам магнитного ярма А. Коромысло жестко связано с диффузором W. Завинчивая гайку Р на штанге М, систему переводят в состояние неустойчивого равновесия. Благодаря противофазному намагничиванию стержней B1 и B2 током звуковой частоты их деформации также совершаются в противофазе - один сжимается, другой удлиняется (сжатие ослабляется), и коромысло в соответствии со звуковым сигналом перекашивается, поворачиваясь относительно точки R. В этом случае также за счет использования "скрытой" неустойчивости происходит усиление амплитуды магнитострикционных колебаний.

X. Мельхер, знакомившийся с документами семьи Р. Гольдшмидта и беседовавший с его сыном, излагает историю появления этого изобретения следующим образом.

Р. Гольдшмидт (1876-1950) был хорошим знакомым Эйнштейна. Известный специалист в области электротехники, он на заре эры радио руководил работами по установке первой линии беспроволочной телеграфной связи между Европой и Америкой (1914 г.). Им в 1910 г. была сконструирована и построена первая в мире пригодная для целей радиотехники высокочастотная машина на 30 кгц мощностью 12 кВт. Машина для трансатлантических передач имела уже мощность 150 кВт. Гольдшмидт был также автором множества изобретений, направленных на усовершенствование звуковоспроизводящих устройств (главным образом для телефонных аппаратов), высокочастотных резонаторов и т.д.

Общими друзьями Эйнштейна и Гольдшмидта были супруги Ольга и Бруно Айзнер - известная певица и знаменитый в то время пианист. Ольга Айзнер плохо слышала - недостаток особенно досадный, если учесть ее профессию. Гольдшмидт как специалист по звуковоспроизводящей аппаратуре взялся ей помочь. Он решил сконструировать слуховой аппарат (работы по созданию таких аппаратов в то время только начинались). В этой деятельности принял участие и Эйнштейн.

Был ли в конечном счете сконструирован действующий слуховой аппарат, неизвестно. Как видно из патентного описания, изобретателей увлекла идея использования не находившего ранее применения эффекта магнитострикции, и они разработали описанные нами базирующиеся на этом эффекте громкоговорители. Насколько нам известно, это был первый звуковоспроизводящий магнитострикционный прибор. Хотя магнитострикционные слуховые аппараты распространения не получили и их нынешние собратья работают на иных принципах, магнитострикция с большим успехом используется в ультразвуковых излучателях, находящих применение во многих отраслях промышленности и техники.

Для фрау Ольги, как сообщает Мельхер, планировали создать магнитострикционный слуховой аппарат, использующий явление так называемой костной проводимости, т.е. возбуждающий звуковые колебания не воздушного столба в ухе, а непосредственно черепных костей, для чего требовалась большая мощность. Представляется, что устройство Эйнштейна-Гольдшмидта вполне отвечало этому требованию. Возможно, совместная с Гольдшмидтом деятельность не так уж и случайна и, занимаясь ею, Эйнштейн руководствовался не только желанием облегчить судьбу фрау Айзнер. Думается, что его не могла не заинтересовать и сама техническая задача - ведь мы знаем, что он имел определенный опыт в конструировании звуковоспроизводящих устройств.

Автоматическая фотокамера

Беседуя в начале 30-х годов с Рабиндранатом Тагором, Эйнштейн припомнил свои "счастливые бернские годы" и рассказал, что, работая в патентном бюро, придумал несколько технических устройств, в том числе чувствительный электрометр (о нем уже шла речь выше) и прибор, определяющий время экспозиции при фотосъемке. Теперь такое устройство называется фотоэкспонометром.

Почти нет сомнения, что принцип действия эйнштейновского фотоэкспонометра был основан на фотоэлектрическом эффекте. И как знать, может быть, это изобретение было побочным продуктом размышлений, завершившихся знаменитой статьей 1905 г. "Об одной эвристической точке зрения...", в которой было введено представление о световых квантах и с их помощью объяснены закономерности фотоэлектрического эффекта.

Любопытно, что интерес к устройствам подобного рода сохранился у Эйнштейна надолго, хотя, насколько известно, фотолюбителем он никогда не был. Так, его авторитетный биограф Ф. Франк сообщает, что где-то во второй половине 40-х годов Эйнштейн и один из его ближайших друзей, доктор медицины Г. Букки, "изобрели механизм для автоматической регулировки времени экспозиции в зависимости от освещенности" .

У нас нет никаких оснований сомневаться в достоверности сообщенных Магнусом сведений об участии Эйнштейна в создании "Нового Аншютца", а это значит, что великого теоретика, творца "обеих относительностей" без всяких натяжек можно считать изобретателем индукционной электромагнитной подвески.

Думается, что в гироскопических устройствах Аншютца перепробовано и воплощено немало конструкторских идей Эйнштейна (ведь не зря же он так часто и в течение многих лет посещал Киль!). Было бы, конечно, интересно узнать, в чем еще выразилось его участие. Но проходит время, свидетелей его работы в Киле, видимо, не осталось, и восстановить ход событий становится все труднее.

В тяжелые для Германии 20-е годы с их безудержной инфляцией и нестабильностью Эйнштейн был заинтересован в работах по гироскопическим приборам еще и просто из материальных соображений. Представляется, однако, несомненным, что он получал удовольствие от этой деятельности. Идей, причем самых оригинальных, у него всегда было предостаточно, а возможностей для их реализации Аншютц мог предоставить больше, чем кто-либо другой. Пламенный энтузиаст гироскопа располагал достаточными денежными средствами, прекрасным оборудованием и высококвалифицированными инженерами, чтобы попытаться осуществить совершенно неожиданные и нешаблонные конструктивные решения.

– известнейший физик, один из основателей современной теоретической физики, автор теории относительности, лауреат Нобелевской премии. Наряду с этими известными практически каждому открытиями в области физики, у него есть и ряд значительных открытий и практических изобретений в других областях, в том числе и электронике.

Родился Альберт Эйнштейн 14 марта 1879 года в немецком городе Ульм, в еврейской семье. Через год после рождения сына семья переехала в Мюнхен. Здесь отец Альберта вместе со своим братом основали небольшую фирму по торговле электрооборудованием. Начальное образование Эйнштейн получил в местной католической школе. Кроме того он с 6 лет занимался музыкой – игрой на скрипке. После школы поступил в Мюнхенскую гимназию, где был самым преуспевающим учеником в области латыни и математики.

В 1896 году поступил на педагогический факультет в Цюрихский политехникум. Переехав учиться в новую страну, он отказался от германского гражданства в пользу швейцарского. Однако из-за бедственного положения семьи(для получения швейцарского гражданства нужно было уплатить 1000 франков), смог его получить лишь спустя 5 лет.

В 1900 году Эйнштейн закончил политехникум,получив диплом преподавателя физики и математики. В 1902 году устраивается экспертом Швейцарского патентного бюро, где проработал семь лет.

В 1905 году Эйнштейн защищает диссертацию “Новое определение размеров молекул” в Цюрехском университете, и становиться доктором наук. В 1909 году его избирают профессором этого университета. В следующем году – профессором Немецкого университета в Праге. В 1914 году – профессором Берлинского университета и директором Физического института кайзера Вильгельма. Также после восстановления германского гражданства его избирают членом Прусской академии наук.

В 1908 ученый изобретает новый электростатический метод измерения малых количеств электричества. И, в последствии, совместно с американским физиком Конрадом Габихтом создают измеритель очень малых напряжений .

Альберт Эйнштейн первый начал изучать и исследовать электрические флуктуации – электрические шумы мешающие работе радиопередающих и принимающих устройств.

В 1915 году Альберт Эйнштейн создает общую теорию относительности, которая и принесла ему всемирную известность.

В 1922 году Эйнштейну была вручена Нобелевская премия по физике “за заслуги перед теоретической физикой”.

В 1926 году ученый был избран почетным членом Академии Наук СССР. В этом же году он вместе с Лео Силардомизобретают бесшумный абсорбционный холодильник, и в 1930 году запатентовывают это изобретение. Холодильник имел небольшие нагревательные элементы и работал на принципе абсорбции – поглощении газов в объеме жидкости.