Альберт Эйнштейн: счастливые годы в Берне
В негласной столице Швейцарии старинном городе Берне Альберт Эйнштейн прожил семь лет. Этот период жизни не только стал, по его словам, счастливым, но и оказался необыкновенно результативным. До Берна Эйнштейн не с первого раза поступил в цюрихский Политехникум, не смог защитить первую диссертацию, опубликовал пять научных статей в журнале «Annalen der Physik», две из которых были основаны на ложной гипотезе, а три повторяли результаты, уже опубликованные до него, хотя и неизвестные ему в то время. Так что учёный Эйнштейн стал по-настоящему известен коллегам-физикам только в Берне, и знаменитый «год чудес», удививший научный мир целым водопадом гениальных работ, изменивших представления о пространстве, времени и материи, тоже случился именно в бернский период.
О том, с каким багажом приехал Эйнштейн в Берн, как он шёл к своему «году чудес» и чего ему стоил переход от карьеры государственного швейцарского служащего к академической карьере учёного, мы и поговорим в предлагаемой читателю статье.
Как всё начиналось?
После четырёх лет обучения в цюрихском Федеральном высшем политехническом институте, который обычно называют Политехникумом, Альберт Эйнштейн получил, наконец, 28 июля 1900 года диплом «преподавателя-предметника в области математики». В выпускном свидетельстве записано: «Diplom als Fachlehrer in mathem. Richtung»1, дословно «в математическом направлении».
1 The Collected Papers of Albert Einstein. Vol. 1: The Early Years, 1879—1902. John Stachel (editor). — Princeton: Princeton University Press, 1987. P. 50, Doc. 28.
В то время Политехникум составляли семь отделений (в других вузах они называются факультетами). Эйнштейн поступил в отделение VI, которое готовило преподавателей по математике и естественным наукам для средних школ Швейцарии. Отделение состояло из двух секций: математической секции VI-A, объединяющей математику, физику и астрономию, и естественно-научной секции VI-B, куда входили другие естественные науки, включая геологию, агрономию и лесное хозяйство. В 1899 году, незадолго до окончания Эйнштейном Политехникума, секция VI-A была переименована в физико-математическую. Руководителем секции VI-A был математик Адольф Гурвиц, а секции VI-B — геолог Альберт Хайм.
Во времена Эйнштейна в Политехникуме учился 841 студент, из них в секции VI-A — 23 студента, из которых 11 — десять юношей и одна девушка — поступили вместе с Эйнштейном в 1896 году2. Девушку звали Милева Марич, она была единственной студенткой во всей секции VI-A.
2 Там же. P. 43.
В отличие от других отделений, студенты отделения VI не имели заранее предписанного общего учебного плана. Каждому студенту его учебный план составлял руководитель отделения. При составлении планов для Эйнштейна и Марич профессор Гурвиц учитывал их тяготение к проблемам физики. Вот и выпускные экзамены Альберт и Милева сдавали по другой программе, чем их однокурсники секции «А» физико-математического отделения VI Политехникума. Экзамены Эйнштейна и Марич состояли из таких предметов: теоретическая физика, физический практикум, астрономия, теория функций. В то же время «математики» — Якоб Эрат, Марсель Гроссман, Луи Коллрос — сдавали пять экзаменов: теория функций, геометрия, арифметика и алгебра, теоретическая физика, астрономия. Эйнштейн имел право называть себя преподавателем математики и физики, как он указал в анкете для получения муниципального гражданства в октябре 1900 года3, так как физика и астрономия в то время входили в «математическое направление», указанное в дипломе.
3 The Collected Papers of Albert Einstein. Vol. 1: The Early Years, 1879—1902. John Stachel (editor). — Princeton: Princeton University Press, 1987. P. 269, P. 331, Doc. 82
Результаты выпускных экзаменов у Эйнштейна были далеко не блестящими — из четырёх сокурсников его группы, получивших в тот год диплом в Политехникуме, будущий автор теории относительности оказался худшим. Он набрал 10 баллов из 12 по теоретической физике и физическому практикуму, 11 баллов из 12 по теории функций, 5 баллов из 6 по астрономии. Дипломную работу Эйнштейна экзаменаторы оценили в 18 баллов из 24 возможных. Средняя оценка весьма посредственная — всего 4,91 балла. Хуже оценки только у Милевы Марич — средний балл 4,0 — и она не получила диплом. Для сравнения укажем, что Коллрос получил средний балл 5,45, Гроссман — 5,23, и даже Эрат, который всегда боялся экзаменов, набрал 5,14 балла. А ведь всего полтора года назад, на промежуточных контрольных испытаниях, Альберт был лучшим из всей мужской компании однокурсников. Тогда вся секция «А» отделения VI сдавала пять экзаменов: дифференциальные и интегральные уравнения, аналитическую геометрию, начертательную геометрию, механику и физику. Эйнштейн по аналитической геометрии и механике набрал высший балл «6», а по остальным предметам оценки были всего на полбалла хуже. В итоге средний балл Эйнштейна 5,7, что больше 5,6 у Гроссмана и Коллроса и 5,4 у Эрата.
Современники Эйнштейна, окончившие какой-нибудь университет, как правило, завершали своё обучение защитой докторской диссертации. Такой путь прошли Макс Планк, Нильс Бор, Макс Борн, Джеймс Франк, Вернер Гейзенберг, Вольфганг Паули и многие, практически все, физики — коллеги Эйнштейна. Эйнштейн сам выбрал себе другой путь. Покинув, недоучившись, мюнхенскую гимназию и не поступив в другую, он закрыл себе дорогу в любой университет, ибо от поступающего непременно требуется свидетельство о сдаче выпускных гимназических экзаменов — абитур. Успешно окончив кантональную школу в Аарау, Альберт получил право поступить без экзаменов в Политехникум, а в нём тогда не было возможности выпускнику защитить докторскую диссертацию. Такого права руководство Политехникума добилось только в 1908 году, а первые десять докторских диссертаций были защищены в 1909 году, среди них одна по естествознанию.
Эйнштейн к тому времени уже защитил докторскую диссертацию в Цюрихском университете (1905 год, документ о присвоении титула «доктор» получил в январе 1906 года). Как это часто с ним бывало, защита прошла «не как у людей». Первую докторскую диссертацию Эйнштейн закончил в ноябре 1901 года и представил её для защиты в Цюрихский университет 23 ноября 1901 года, заплатив при этом специальный диссертационный взнос в 230 швейцарских франков. Однако дело до защиты не дошло. По рекомендации профессора Кляйнера, который должен был стать научным руководителем соискателя, Альберт забрал диссертацию 1 февраля 1902 года и получил назад свои 230 франков4. Если бы диссертация была официально отклонена университетом, то сто франков Эйнштейну не вернулись бы. Причина, по которой защита первой диссертации не состоялась, разбирается в моих статьях в журналах «Семь искусств»5 и «Наука и жизнь»6.
4 Там же. P. 331, Doc. 132.
5 Беркович Е. Почему не состоялась защита первой диссертации Эйнштейна? // Семь искусств, 2022, № 12, с. 5—21, https://7i.7iskusstv. com/y2022/nomer12/berkovich/.
6 Беркович Е. На старте. История несостоявшейся защиты первой диссертации Альберта Эйнштейна. // Наука и жизнь, 2022, № 12, с. 60—75.
Вторую попытку защитить докторскую диссертацию Альберт Эйнштейн предпринял в 1905 году, написав одну из пяти гениальных работ того года, названного по этому случаю «годом чудес». Докторская диссертация называлась «О новом методе определения размеров молекул»7. Закончена она была 30 апреля 1905 года, но представлена декану философского факультета Цюрихского университета (секция II) только 20 июля. В этот раз факультет принял диссертацию довольно быстро, и Эйнштейн стал, наконец, доктором философии. Существует легенда, не подтверждённая документально, что факультет вначале сделал замечание диссертанту, что его работа слишком коротка. Тогда Эйнштейн добавил одну фразу, и работа была принята8.
7 Einstein Albert. Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen (Inaugural-Dissertation. Zürich Universität). — Bern: Buchdruckerei К. J. Wyss, 1905.
8 Пайс Абрахам. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. — М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1989. С. 90.
Стать доктором философии ещё не означало начать академическую карьеру, предполагающую чтение лекций в университете и постепенный рост по карьерной лестнице до должности полного, или ординарного, профессора. Первая докторская степень была предпосылкой, но не первым шагом академической карьеры. А первый шаг — это получение звания приват-доцента и лицензии на чтение лекций студентам (на латыни эта лицензия называется venia legendi или venia docendi). Для этого необходимо было защитить вторую докторскую диссертацию (данный процесс называется хабилитацией) и прочитать пробную лекцию перед профессорами того университета, в котором защищалась вторая диссертация, чтобы получить звание приват-доцента. И здесь у Эйнштейна поначалу всё пошло наперекосяк. Хабилитация с первой попытки провалилась и только со второй удалась. Но расскажем обо всём по порядку.
«Преподавание может доставлять радость»
Два года после окончания цюрихского Политехникума в июле 1900 года до устройства на работу государственным служащим в Патентном ведомстве Швейцарии в Берне в июне 1902 года были самыми трудными в жизни Альберта Эйнштейна. Всё это время он безуспешно искал место ассистента хоть в каком-нибудь университете или институте. Вначале он был уверен в успехе, но постепенно терял присущий ему оптимизм. В письме Милеве от 4 апреля 1901 года он с горькой иронией сообщает: «Скоро я удостою своим предложением всех физиков от Северного моря до южной оконечности Италии»9. Всюду он получал отказ, или его письма вообще оставались без ответа.
9 The Collected Papers of Albert Einstein. Vol. 1: The Early Years, 1879—1902. John Stachel (editor). — Princeton: Princeton University Press, 1987. P. 285, Doc. 96.
Некоторой отдушиной стала временная работа преподавателем техникума в городе Винтертуре, расположенном в 25 километрах к северу от Цюриха, где он два месяца — с 19 мая по 15 июля — замещал уехавшего на военные сборы учителя математики профессора Ребштейна10. Неожиданно преподавание оказалось вполне привлекательным видом деятельности. В письме от 8 июля 1901 года профессору Йосту Винтелеру, в семье которого он прожил год, пока учился в кантональной школе в Аарау, Эйнштейн признаётся: «Я никогда не думал, что преподавание может доставлять такую радость, как это оказалось в действительности. Если я утром провожу 5 или 6 часов занятий, то остаюсь ещё полностью свежим и повышаю после обеда в библиотеке своё образование или работаю дома над интересными проблемами. Не могу Вам выразить, как счастлив был бы я, получив подобное место работы»11.
10 Карл Зелиг в книге «Альберт Эйнштейн и Швейцария» ошибочно называет другое имя преподавателя, которого замещал Эйнштейн, — профессор Адольф Гассер. [Seelig Carl. Albert Einstein und die Schweiz. — Zürich, Stuttgart, Wien: Europa-Verlag, 1952. S. 50.]
11 The Collected Papers of Albert Einstein. Vol. 1: The Early Years, 1879—1902. John Stachel (editor). — Princeton: Princeton University Press, 1987. P. 310, Doc. 115.
Но такое место работы найти Эйнштейну не удавалось, хотя он не упускал малейшей возможности устроиться на работу. В этом же письме он благодарит Йоста Винтелера за то, что тот обратил внимание родителей Эйнштейна на объявление о вакансии преподавателя сопротивления материалов в техникуме города Бургдорф кантона Берн. Эйнштейн сразу же послал заявление о приёме на работу, но выбрал неправильный адрес — направил письмо от 3 июля 1901 года не в департамент внутренних дел кантона, а дирекции техникума12. Через десять дней он заметил свою оплошность и 13 июля послал новое письмо, но снова ошибся адресом: вместо департамента внутренних дел направил заявление в департамент образования13. Тем не менее письмо попало в департамент внутренних дел, откуда он получил 16 июля подтверждение14. Однако 31 июля Эйнштейн и ещё 23 неудачных кандидата на вакантную должность получили вежливый отказ15.
12 The Collected Papers of Albert Einstein. Vol. 1: The Early Years, 1879—1902. John Stachel (editor). — Princeton: Princeton University Press, 1987. P. 397—398, Doc. 113.
13 Там же. P. 311, Doc. 117.
14 Там же. P. 312, Doc. 118.
15 Там же. P. 313, Doc. 120.
После того, как 15 июля закончилась его временная работа в техникуме, он продолжал жить в Винтертуре на улице с примечательным16 названием Шаффхаузерштрассе, где продолжал работать над диссертацией и искать постоянную работу. Ещё одно вакантное место — профессора в кантональной школе во Фрауенфельде — досталось не Эйнштейну, хотя он и послал туда тоже необходимые документы, а его ближайшему другу и однокурснику Марселю Гроссману. В начале сентября 1901 года (ориентировочно шестого числа) Эйнштейн поздравляет товарища с назначением и сообщает, что сам тоже попытался получить это место, хотя и без малейшей надежды на успех. Попробовал он лишь для того, чтобы «никто не мог его упрекнуть в малодушии»17. В этом же письме Эйнштейн сообщает другу, что получил предложение, которое по крайней мере на год избавит его от материальной нужды:
«С 15 сентября я начинаю работать репетитором у известного преподавателя математики в Шаффхаузене, доктора Нюеша, где я должен буду подготовить одного англичанина к сдаче швейцарского экзамена на аттестат зрелости. Ты можешь себе представить, как я счастлив из-за этого, хотя, конечно, такое место — не идеал для независимой личности. Однако я верю, что при этом у меня останется немного времени для моих любимых занятий, так что, в конце концов, я не слишком „заржавею“18»19.
16 Если знать место следующей работы Эйнштейна — город Шаффхаузен.
17 The Collected Papers of Albert Einstein. Vol. 1: The Early Years, 1879—1902. John Stachel (editor). — Princeton: Princeton University Press, 1987. P. 315, Doc. 122.
18 Эйнштейн использует образное выражение «заржаветь», «покрыться мхом» — einrosten — в смысле «отстану от современного уровня науки».
19 The Collected Papers of Albert Einstein. Vol. 1: The Early Years, 1879—1902. John Stachel (editor). — Princeton: Princeton University Press, 1987. P. 315, Doc. 122.
Стоит отметить, что выбор Эйнштейна в качестве репетитора в интернате доктора Нюеша (Nüesch) произошёл по рекомендации Конрада Габихта, ставшего близким другом Альберта ещё во времена цюрихского Политехникума. Габихт на два с небольшим года старше Эйнштейна, родился в Шаффхаузене и был там своим человеком, а учился сначала в Цюрихском университете, а потом в Федеральном политехническом институте, студентом которого был и Эйнштейн. В университете Габихт изучал философию, а в Политехникуме — математику и физику. Эйнштейн считал Габихта близким другом до конца своих дней. В Шаффхаузене оба приятеля часто играли скрипичные дуэты, обсуждали научные работы, которые только планировали написать.