В десятом выпуске «Анналов физики» за 1905 год была напечатана статья (она же первый шаг на пути освобождения от собственного «я») «К электродинамике движущихся тел», где автор намечает очертания специальной теории относительности.
«Уже в шестнадцать лет я столкнулся с парадоксом, из которого потом выросла вся теория: если бы я стал двигаться вслед за лучом света со скоростью “с” [“с” – скорость света в пустоте], то я должен был бы воспринимать такой луч света как покоящееся, переменное в пространстве электромагнитное поле. Но ничего подобного не существует, это видно как на основании опыта, так и из уравнений Максвелла».
Альберт Эйнштейн о предпосылках создания теории относительности
Титул сборного тома выпусков журнала «Анналы физики» за 1905 г. и содержание июньского номера, где под номером 6 значится статья А. Эйнштейна «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света».
В статье была затронута весьма популярная в начале ХХ столетия тема электродинамики, над задачами которой работали многие выдающиеся ученые. Особенно на себя обращал внимание сербский экспериментатор и теоретик Никола Тесла, порой потрясавший общественность своими фантастическими опытами в области электричества и магнетизма.
«К электродинамике движущихся тел», по сути, стала официальным расставанием Альберта Эйнштейна с теорией эфира, которой еще совсем недавно он был так увлечен.
Хотя здесь следует оговориться – споры вокруг теории эфира будут преследовать ученого до конца его дней, причем подход к проблеме расколет научное сообщество, превратив дискуссию в политический скандал.
Если современники Эйнштейна считали, что все новые динамические эффекты являются свойствами эфира – некоей светоносной гипотетической всепроникающей среды, колебания которой проявляют себя как электромагнитные волны, то автор статьи все переводил из динамики в кинематику, исключал понятие эфира, усматривая первооснову явления в реализации объективных свойств пространства и времени. Впервые ученый приходит к умозаключению, что пространство – это вопрос времени.
Упразднив понятие эфира, Эйнштейн отказался и от опирающихся на него понятий абсолютного движения и абсолютного времени. «Нет таких часов, чье тиканье было бы слышно везде во всем мире и считалось бы временем», – спустя годы подведет итог дискуссии со сторонниками теории эфира Альберт Эйнштейн.
Статья вызвала бурные споры как в научной, так и в околонаучной среде.
Нобелевский лауреат, физик-теоретик Хендрик Лоренц, а также французский математик Анри Пуанкаре, выдвинувшие теорию относительности еще до Эйнштейна, но опиравшиеся в своих выводах на теорию эфира, в лице молодого ученого из Берна столкнулись с новой, абсолютно неожиданной и парадоксальной научной точкой зрения. Многие просто не понимали, почему подобного рода выводы, по сути лежащие на поверхности, были обойдены вниманием многих выдающихся ученых.
Однако Эйнштейн не остановился на достигнутом и продолжил совершать чудеса.
Вообще-то это был его прием, метод – видеть чудеса во всем, даже там, где их в принципе не могло быть!
В том же году в шестом выпуске журнала «Анналы физики» вышла статья ученого «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света». Размышляя над утверждением немецкого физика-теоретика Макса Планка, о дискретности излучения света веществом и зависимости энергии излучаемой порции от частоты света, Эйнштейн выдвинул тезис, что не только излучение, но и распространение и поглощение света дискретны. Эйнштейн писал: «Энергия пучка света, вышедшего из каждой точки, не распределяется непрерывно во всем возрастающем объеме, а складывается из конечного числа локализованных в пространстве неделимых квантов энергии, поглощаемых или возникающих только целиком». Таким образом, исследователь, вернувшись к ньютоновскому представлению о свете («свет надо полагать состоящим из целостных и неделимых световых корпускул, поглощаемых или возникающих только целым образом») творчески переосмыслил его, назвав эти световые порции квантами.
Интересно, что квантовая теория изначально не была принята Планком, но впоследствии реальность квантов была подтверждена многочисленными экспериментами. Вообще следует заметить, что Макс Планк, сыгравший в судьбе Эйнштейна огромную положительную роль, почитал его талантливым, даже гениальным маргиналом в науке, но не всегда разделял его радикальные выводы. При этом он отдавал себе отчет в том, что именно за такими маргиналами будущее, ведь они умеют заглядывать на несколько поколений вперед, что дано единицам.
Спустя годы Эйнштейн высоко оценит этот удивительный дар своего старшего товарища и коллеги. Можно утверждать, что именно благодаря покровительству Планка молодой ученый не был «затерт» и «освистан» высоколобыми интеллектуалами, для большинства из которых научные опыты молодого исследователя были не чем иным, как ребячеством и даже хулиганством в науке.
В восьмом номере «Анналов физики» появилась еще одна статья Эйнштейна из великой триады: «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты». Она была посвящена броуновскому движению.
Открытое в 1827 году шотландским ботаником Робертом Броуном хаотическое движение мельчайших частиц (цветочной пыльцы) позволило Эйнштейну, опираясь на молекулярную теорию, предположить, что в основе такого перемещения лежит тепловое движение атомов и молекул. При помощи разного рода статистических методов ученый показал, что между скоростью движения взвешенных частиц, их размерами и коэффициентами вязкости жидкостей существует экспериментально проверяемое количественное соотношение.
Лауреат Нобелевской премии, физик-теоретик и математик Макс Борн спустя годы писал: «Я думаю, что эти исследования Эйнштейна больше, чем все другие работы, убеждают физиков в реальности атомов и молекул, в справедливости теории теплоты и фундаментальной роли вероятности в законах природы».
Бернский период научной деятельности Эйнштейна стал плодотворным не только в смысле научного творчества и тех грандиозных планов, которые были выстроены им на будущее, но и весьма значимым периодом в его личной жизни.
Творческое вдохновение Эйнштейн черпал также и в дружеском общении – коллеги, ученики, старые друзья по цюрихскому Политехникуму.
Особое место в этом ряду заняла так называемая академия «Олимпия», в которую входили румынский филолог и философ Морис Соловин, математик Конрад Габихт и Альберт Эйнштейн.
