Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная

Айзексон Уолтер

Премия за 1921 год

Было очевидно, что когда-нибудь Эйнштейн получит Нобелевскую премию по физике. На самом деле он уже даже дал согласие, когда это случится, премиальные деньги перевести своей первой жене Милеве Марич. Вопрос был только в том, когда это произойдет. И за что. 

Когда в ноябре 1922 было объявлено, что ему присуждена премия за 1921 год, появились новые вопросы: почему так поздно? И почему “особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта”? 

Бытует такая легенда: Эйнштейн узнал, что победителем наконец стал он, на пути в Японию. “Нобелевская премия присуждена вам. Подробности письмом”, – гласила телеграмма, отправленная 10 ноября. Однако на самом деле его предупредили об этом задолго до поездки, сразу же, как только в сентябре Шведская академия приняла свое решение. 

Сванте Аррениус, председатель Нобелевского комитета по физике, услышал, что в октябре Эйнштейн планирует поездку в Японию. Это означало, что он, если только не отложит поездку, не сможет присутствовать на церемонии вручения премии. Поэтому Аррениус ясно и прямо написал Эйнштейну: “Вероятно, будет очень желательно, чтобы вы смогли приехать в Стокгольм в декабре”. И, основываясь на знании физики и возможностей путешественников во времена, предшествующие изобретению реактивных самолетов, добавил: “Если вы будете в Японии, это окажется невозможным”. Поскольку письмо было от главы Нобелевского комитета, было понятно, что оно означает. Не так уж много причин, по которым физика могут вызывать в Стокгольм в декабре. 

Даже зная, что он наконец выиграл, Эйнштейн не счел возможным отложить поездку – какой-то мере и из-за того, что его обходили так часто, что это уже стало его раздражать. 

Впервые он был номинирован на эту премию в 1910 году Вильгельмом Оствальдом, лауреатом Нобелевской премии по химии, за девять лет до того отказавшимся принять Эйнштейна на работу. Оствальд ссылался на специальную теорию относительности, подчеркивая, что это фундаментальная физическая теория, а не просто философия, как утверждали некоторые недоброжелатели Эйнштейна. Эту точку зрения он отстаивал снова и снова, повторно выдвигая Эйнштейна еще несколько лет подряд. 

Шведский Нобелевский комитет строго следовал предписанию завещания Альфреда Нобеля: Нобелевская премия присуждается за “наиболее важное открытие или изобретение”. Члены комитета считали, что теория относительности не соответствует точно ни одному из этих критериев. Поэтому они отвечали, что “прежде чем согласиться с этой теорией, и в частности присудить за нее Нобелевскую премию”, следует дождаться ее более явного экспериментального подтверждения. 

В течение всего следующего десятилетия Эйнштейна продолжали номинировать на Нобелевскую премию за работу по созданию теории относительности. Он получил поддержку многих выдающихся теоретиков, например Вильгельма Вина. Правда, Лоренц, все еще скептически относившийся к этой теории, в их число не входил. Основным препятствием было то, что в то время в комитете подозрительно относились к чистым теоретикам. В период с 1910 по 1922 год трое из пяти членов комитета были из шведского Упсальского университета, известного пылким пристрастием к усовершенствованию экспериментальной техники и измерительных приборов. “В комитете доминировали шведские физики, известные своей любовью к экспериментам, – замечает Роберт Марк Фридман, историк науки из Осло. – Прецизионное измерение они считали высшей целью своей науки”. Это была одна из причин, почему Максу Планку пришлось ждать до 1919 года (ему была присуждена премия за 1918 год, не вручавшаяся в предыдущем году), а Анри Пуанкаре вообще Нобелевской премии не получил. 

В ноябре 1919 года пришло волнующее известие: наблюдение солнечного затмения в значительной мере подтвердило теорию Эйнштейна, – 1920 год стал годом Эйнштейна. К этому времени Лоренц уже не был настроен столь скептически. Одновременно с Бором и еще шестью другими учеными, официально имевшими право номинировать на Нобелевскую премию, он высказался в поддержку Эйнштейна, делая акцент на завершенности его теории относительности. (Планк тоже написал письмо в поддержку Эйнштейна, но оно опоздало, поступив после окончания срока выдвижения кандидатов.) Как утверждалось в письме Лоренца, Эйнштейн “стоит в одном ряду с самыми выдающимися физиками всех времен”. Письмо Бора было столь же ясным: “Здесь мы имеем дело с достижением основополагающей важности”. 

Вмешалась политика. До сих пор главное оправдание отказа в присуждении Нобелевской премии было чисто научным: работа полностью теоретическая, не основана на эксперименте и, как кажется, не связана с “открытием” новых законов. После наблюдения затмения, объяснения сдвига орбит Меркурия и других экспериментальных подтверждений эти возражения все еще высказывались, но теперь в них звучало скорее предубеждение, связанное как с различием культурных уровней, так и с предвзятым отношением к самому Эйнштейну. Для критиков Эйнштейна тот факт, что он внезапно стал суперзвездой – самым известным ученым в международном масштабе со времен, когда укротитель молний Бенджамин Франклин был кумиром парижских улиц, скорее было свидетельством его склонности к саморекламе, а не того, что он достоин присуждения Нобелевской премии. 

Такой подтекст явно чувствовался во внутреннем семистраничном докладе, написанном Аррениусом, председателем Нобелевского комитета. Аррениус разъяснял, почему Эйнштейну не будет присуждена премия за 1920 год. Он указывал, что результаты наблюдения затмения неоднозначны и ученые еще не подтвердили предсказание теории, согласно которому идущий от солнца свет благодаря притяжению солнца сдвигается в красную область спектра. Он также цитировал дискредитирующую аргументацию Эрнста Герке, антисемита, критика релятивистской теории, одного из устроителей знаменитого антиэйнштейновского съезда, который прошел летом того же года в Берлине. Герке утверждал, что и другие теории могут объяснить сдвиг орбит Меркурия. 

За кулисами Филипп Ленард, другой ведущий критик Эйнштейна из числа антисемитов, вел подготовку к крестовому походу против него. (На следующий год Ленард выдвинул Герке кандидатом на получение премии!) Свен Гедин, известный шведский путешественник, географ и видный член Академии, вспоминал позднее, что Ленард приложил немало усилий, чтобы заставить его и всех остальных поверить, что “теория относительности в действительности не является открытием” и что доказательств ее справедливости нет. 

В своем докладе Аррениус цитировал “убедительную критику странностей общей теории относительности Эйнштейна”, представленную Ленардом. Свою точку зрения Ленард излагал как критику физических идей, не основанных на эксперименте и конкретных открытиях. Но, хотя и неявно, в докладе сильно чувствовалась враждебность Ленарда, выраженная такими словами, как, например, “философствование”, которое он считал характерной чертой “еврейской науки”. 

Поэтому в 1920 году премия досталась другому выпускнику Цюрихского политеха, Шарлю Эдуарду Гийому, который был научной противоположностью Эйнштейну. Этот человек был директором Международного бюро мер и весов. Его скромный вклад в науку связан с уточнением эталонов, используемых при измерениях, и открытием металлических сплавов, имевших практическое применение, в частности, при изготовлении мерных стержней. “Когда физическое сообщество стало участником невероятного интеллектуального приключения, казалось поразительным, что именно достижения Гийома, результат рутинной работы и бесхитростных теоретических расчетов, были сочтены маяком, указавшим путь к успеху, – говорит Фридман. – Даже противники теории относительности признали выдвижение Гийома странным”. 

Хорошо ли, плохо ли, но в 1921 году эйнштейномания достигла апогея, а его работы обрели широкую поддержку как среди теоретиков, так и среди экспериментаторов. В их числе был такой немец, как Планк, а среди иностранцев – Эддингтон. За Эйнштейна высказалось четырнадцать человек, официально имевших право выдвигать претендентов, гораздо больше, чем за любого из его конкурентов. “Эйнштейн, как и Ньютон, далеко превосходит всех своих современников”, – написал Эддингтон. В устах члена Королевского общества это была высшая похвала. 

Теперь комитет поручил сделать доклад о теории относительности Альвару Гульстранду, профессору офтальмологии из университета в Упсале, лауреату Нобелевской премии по медицине за 1911 год.

Не будучи компетентным ни в физике, ни в математическом аппарате теории относительности, он резко, но безграмотно критиковал Эйнштейна. Гульстранд явно намеревался отклонить кандидатуру Эйнштейна любым способом, поэтому в своем пятидесятистраничном докладе он, например, утверждал, что изгибание светового луча на самом деле не может служить истинной проверкой теории Эйнштейна. Он говорил, что результаты Эйнштейна не подтверждены экспериментально, но, даже если это и так, остаются другие возможности объяснить это явление в рамках классической механики. Что же касается орбит Меркурия, заявлял Гульстранд, “без дальнейших наблюдений вообще непонятно, соответствует ли теория Эйнштейна экспериментам, в которых определялась прецессия его перигелия”. А эффекты специальной теории относительности, по его словам, “лежат за границей ошибки эксперимента”. Как человека, стяжавшего лавры изобретением аппаратуры для прецизионных оптических измерений, Гульстранда в теории Эйнштейна, по-видимому, особенно возмущал тот факт, что длина жесткой измерительной линейки может меняться в зависимости от движения наблюдателя. 

Хотя некоторые члены всей Академии отдавали себе отчет, что возражения Гульстранда наивны, преодолеть это препятствие было нелегко. Он был уважаемым, популярным шведским профессором. Он и публично, и в узком кругу настаивал, что великая премия Нобеля не должна присуждаться в высшей степени спекулятивной теории, вызывающей необъяснимую массовую истерию, окончания которой можно ожидать в самом скором времени. Вместо того чтобы найти другого докладчика, Академия сделала нечто, что в меньшей степени (а может, и в большей) можно было считать публичной пощечиной Эйнштейну: академики проголосовали за то, чтобы не выбирать никого и в качестве эксперимента перенести на другой год присуждение премии за 1921 год. 

Зашедшая в тупик ситуация угрожала стать неприличной. Отсутствие Нобелевской премии у Эйнштейна начало негативно сказываться не столько на Эйнштейне, сколько на самой премии. “Представьте себе на мгновение, что скажут через пятьдесят лет, если имени Эйнштейна не окажется в списке лауреатов Нобелевской премии”, – писал в 1922 году французский физик Марсель Бриллюэн, выдвигая кандидатуру Эйнштейна. 

Спасение пришло от физика-теоретика Карла Вильгельма Озеена из университета в Упсале, ставшего членом Нобелевского комитета в 1922 году. Озеен был коллегой и другом Гульстранда, что помогло ему осторожно справиться с некоторыми маловразумительными, но упрямо отстаиваемыми возражениями офтальмолога. Но Озеен понимал, что вся эта история с теорией относительности зашла столь далеко, что лучше применить другую тактику. Поэтому именно он приложил немалые усилия, чтобы премия была присуждена Эйнштейну “за открытие закона фотоэлектрического эффекта”. 

Каждая часть этой фразы была тщательно обдумана. Конечно, номинировалась не теория относительности. Хотя некоторые историки так считают, но по сути это была и не теория квантов света Эйнштейна, даже несмотря на то, что главным образом имелась в виду соответствующая статья за 1905 год. Премия вообще была не за какую-либо теорию, а за открытие закона. 

В докладе за предыдущий год обсуждалась “теория фотоэлектрического эффекта” Эйнштейна, но Озеен ясно обозначил другой подход к проблеме, назвав свой доклад “Закон фотоэлектрического эффекта Эйнштейна” (курсив автора). Озеен не останавливался подробно на теоретических аспектах работы Эйнштейна. Вместо этого он вел речь о предложенном Эйнштейном и подтвержденном с достоверностью экспериментами законе природы, который был назван фундаментальным. А именно подразумевались математические формулы, показывающие, как можно объяснить фотоэлектрический эффект, если предположить, что свет испускается и поглощается дискретными квантами, и каким образом это соотносится с частотой света. 

Озеен также предложил вручить Эйнштейну премию, не врученную в 1921 году, что позволяло Академии использовать это как основание для одновременного вручения премии за 1922 год Нильсу Бору, учитывая, что его модель атома строилась на законах, которые объясняют фотоэлектрический эффект. Это был разумно выписанный билет на двоих, гарантировавший, что два величайших теоретика того времени становятся нобелевскими лауреатами, не вызывая раздражения консервативных академических кругов. Гульстранд согласился. Аррениус, встретивший Эйнштейна в Берлине и очарованный им, был готов принять неизбежное. Шестого сентября 1922 года в Академии прошло голосование: Эйнштейн получил премию за 1921 год, а Бор, соответственно, за 1922 год.

 Итак, Эйнштейн стал обладателем Нобелевской премии за 1921 год, которая, согласно официальной формулировке, была вручена “за заслуги перед теоретической физикой и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта”. И здесь, и в письме секретаря Академии, официально извещавшем об этом Эйнштейна, было добавлено явно необычное разъяснение. В обоих документах особо подчеркивалось, что премия присуждается “не принимая во внимание ваши теории относительности и гравитации, важность которых будет оценена после их подтверждения”. Кончилось тем, что Эйнштейн не получил Нобелевскую премию ни за специальную, ни за общую теорию относительности и ни за что другое, кроме фотоэлектрического эффекта. 

То, что именно фотоэлектрический эффект позволил Эйнштейну получить премию, походило на плохую шутку. При выводе этого “закона” он основывался главным образом на измерениях, сделанных Филиппом Ленардом, который теперь был самым страстным участником кампании гонений на Эйнштейна. В работе 1905 года Эйнштейн хвалил “новаторскую” работу Ленарда. Но после антисемитского митинга 1920 года в Берлине они стали злейшими врагами. Поэтому Ленард был разъярен вдвойне: несмотря на его противодействие, Эйнштейн премию получил, и, что хуже всего, за работу в той области, где первопроходцем был он, Ленард. Он написал разъяренное письмо в Академию – единственный полученный официально протест, – где утверждал, что Эйнштейн неправильно понимает реальную природу света и, кроме того, он еврей, заигрывающий с публикой, что чуждо духу истинно немецкого физика.

 Эйнштейн пропустил 10 декабря официальную церемонию вручения премии. В это время он на поезде путешествовал по Японии. После долгих препирательств о том, надо ли считать его немцем или швейцарцем, премию вручили немецкому послу, хотя в документах было указано оба гражданства. 

Речь председателя Комитета Аррениуса, представлявшего Эйнштейна, была тщательно выверена. “Вероятно, среди живущих сейчас физиков нет такого, чье имя было бы столь широко известно, как имя Альберта Эйнштейна, – начал он. – Его теории относительности стала центральной темой большинства дискуссий”. Затем он с явным облегчением продолжил, что “главным образом это имеет отношение к эпистемологии и поэтому вызывает жаркие споры в философских кругах”. 

Остановившись коротко на других работах Эйнштейна, Аррениус объяснил, чем был обоснован выбор Академии. “Закон фотоэлектрического эффекта Эйнштейна очень тщательно проверен американским физиком Милликеном и его учениками и выдержал это испытание блестяще, – сказал он. – Закон Эйнштейна стал основой количественной фотохимии, точно так же как закон Фарадея лежит в основе электрохимии”. 

Эйнштейн прочел свою нобелевскую лекцию в следующем июле на научной конференции в Швеции в присутствии короля Густава V Адольфа. Говорил он не о фотоэлектрическом эффекте, а о теории относительности и закончил, подчеркнув важность своего нового увлечения – поиска единой теории поля, которая должна объединить общую теорию относительности, электромагнетизм, а возможно, и квантовую теорию. 

В тот год премия в денежном выражении составляла 121 572 шведские кроны, или 32 250 долларов, что больше чем в десять раз превосходило среднее жалование профессора за год. Согласно договору при разводе с Марич, Эйнштейн часть этой суммы направил непосредственно в Цюрих, поместив их в трастовый фонд, доход от которого должна была получать она и их сыновья. Остальное было отправлено на счет в Америку, процентами от которого она тоже могла пользоваться. 

Это стало причиной еще одного скандала. Ганс Альберт сетовал, что трастовое соглашение, о котором было условлено заранее, допускает использование семьей только процентов от вложенных денег. Опять вмешался Цангер, и спорящих удалось утихомирить. Эйнштейн в шутку написал сыновьям: “Когда-нибудь вы будете очень богаты, и наступит такой прекрасный день, что я смогу попросить у вас взаймы”. В конечном счете Марич потратила деньги на покупку трех доходных домов в Цюрихе.