Эйнштейн и Пуанкаре. Об авторстве теории относительности

Создатели теории относительностиВ этом году исполнилось 110 лет со дня опубликования в немецком журнале «Анналы физики» статьи никому тогда не известного молодого эксперта патентного бюро Альберта Эйнштейна. Статья называлась «К электродинамике движущихся тел», была представлена в журнал 30 июня, опубликована в сентябрьском номере. День её появления считается днём рождения теории относительности — самой общеизвестной и самой загадочной теории физической науки. Сам же А. Эйнштейн стал своего рода иконой, олицетворяющей науку. Кто не видел его знаменитого портрета с начертанной на нём формулой E=mc2.

Однако мало кому известно, что 5 июня знаменитый уже тогда французский математик и физик-теоретик Анри Пуанкаре (тот самый, чью гипотезу недавно доказал Григорий Перельман) в сообщениях Французской академии опубликовал краткую статью «О динамике электрона», полный вариант которой был опубликован осенью в итальянском журнале. Содержание статей Эйнштейна и Пуанкаре настолько близко, что всегда были учёные, утверждающие приоритет Пуанкаре в этом вопросе. Например, такой известный математик и историк науки, как Эдмунд Уиттекер, считал авторами теории относительности Пуанкаре и Лоренца.

Со временем, благодаря давлению ряда крупных учёных и политиков, сомневаться в приоритете Эйнштейна стало неполиткорректным Кто эти учёные, Эйнштейн и Пуанкаре? Как они подошли, один к своему триумфу, а другой — к ещё одной решённой задаче?

 

Альберт Эйнштейн. Как ни странно, несмотря на всемирную известность достоверных сведений, характеризующих его личность, не так уж много. Тем не менее знакомство с ними создаёт вполне определённый образ. Родился Эйнштейн в 1879 году, в малорелигиозной интеллигентной семье, принадлежащий, как сказали бы теперь, к среднему классу. Его отец и дядя создали небольшое кустарное производство различных электрических приборов и электроосветительного оборудования в Мюнхене.

Электричество в ту пору только-только вышло из стен лабораторий и делало свои первые шаги в повседневную жизнь. Эта сила природы была окутана тайной, атмосфера которой не могла не коснуться ребенка и, возможно, заложила первые семена того страстного желания «охватить разумом этот загадочный мир», которое он ясно осознал в юности и которое стало главным вектором его жизни.

Однако развитие электрической отрасли было бурным, и семейный бизнес закрылся, не выдержав конкуренции. Попытка перенести дело в Италию не принесла успеха. Мир становился жёстче, конкуренция сильнее. Неудивительно, что в характере юноши появился второй вектор — неприятие механистичной жестокости общества.

В автобиографических заметках Эйнштейн писал: «Ещё будучи довольно скороспелым молодым человеком, я живо осознал ничтожество тех надежд и стремлений, которые гонят сквозь жизнь большинство людей, не давая им отдыха. Скоро я увидел и жестокость этой гонки, которая, впрочем, в то время прикрывалась тщательнее, чем теперь, лицемерием и красивыми словами. Каждый был вынужден участвовать в этой гонке ради своего желудка. Участие это могло удовлетворить желудок, но никак не всего человека как мыслящего и чувствующего существа».

Альберт ЭйнштейнЮноша искал выход. Религия в виде католицизма, прививавшаяся в школе, где он учился, и достаточно формального иудаизма родителей увлекла его на короткое время, но была отброшена, по его словам, под влиянием чтения научно-популярной литературы, привившей ему «прямо-таки фанатическое свободомыслие». Другой путь манил его. Вот выдержка из автобиографических записок:

«Там, вовне, существовал большой мир, существующий независимо от нас, людей, и стоящий перед нами как огромная вечная загадка, доступная, однако, по крайней мере отчасти, нашему восприятию и нашему разуму. Изучение этого мира манило как освобождение, и я скоро убедился, что многие из тех, кого я научился ценить и уважать, нашли свою внутреннюю свободу и уверенность, отдавшись целиком этому занятию.

Мысленный охват, в рамках доступных нам возможностей, этого внеличного мира представлялся мне наполовину сознательно, наполовину бессознательно как высшая цель. Те, кто так думал, будь то мои современники или люди прошлого, вместе с выработанными ими взглядами, были моими единственными и неизменными друзьями.

Дорога к этому раю была не так удобна и завлекательна, как дорога к религиозному раю, но она оказалась надёжной, и я никогда не жалел, что по ней пошел».

Однако учиться несомненно талантливому юноше было непросто. Он не мог усваивать материал поверхностно — исчезала радость познания, главная добыча его страстной натуры. Глубокое же понимание требовало времени, и он его выкраивал, пропуская неинтересные занятия.

 

Будучи семнадцатилетним первокурсником Цюрихского политехникума, Эйнштейн страстно влюбился в 21-летнюю студентку того же вуза, Милеву Марич, происходившую из обеспеченной семьи венгерских сербов. Милева была девушкой одарённой, с детства отличавшейся необыкновенными математическими способностями. Она ответила на чувства юноши так же страстно. Судя по всему, связь эта была плодотворна — Милева оказала положительное влияние на формирование глубокого, но ещё по-юношески незрелого ума будущего учёного. Вот что пишет Эйнштейн в своих воспоминаниях:

Милева Марич«Вскоре я заметил, что довольствуюсь ролью посредственного студента. Для того чтобы быть хорошим студентом, нужно обладать лёгкостью восприятия; готовностью сконцентрировать свои силы на всём том, что читается на лекции; любовью к порядку, чтобы записывать и затем добросовестно обрабатывать преподносимое на лекциях. Всех этих качеств мне основательно недоставало… Но обыкновенно я много прогуливал и со священным рвением штудировал тома корифеев теоретической физики. Это широкое самостоятельное обучение было простым продолжением более ранней привычки; в нём принимала участие сербская студентка Милева Марич, которая позднее стала моей женой».

В 1900 г. Эйнштейн закончил политехникум, и наступила чёрная полоса. Дело в том, что ему не предложили работу при институте, на которую он рассчитывал, а Милева, в знак солидарности с ним, отказалась от предложенной ей работы на кафедре знаменитого профессора Вебера — её научного руководителя. «Я был третируем моими профессорами, которые не любили меня из-за моей независимости и закрыли мне путь в науку» — писал впоследствии Эйнштейн.

Семья оказалась на грани выживания. Их материальное положение было настолько плохо, что по настоянию Эйнштейна Милеве пришлось отдать родившуюся у неё в 1901 г. дочь своим богатым родственникам. Эйнштейн перебивался случайными заработками, и только через два года в 1902 г., его друг и сокурсник Бессо (по другим источникам Гроссман), помог ему устроиться в патентное бюро, экспертом третьего класса.

К этому времени пылкая любовь к Милеве уже погасла, сменившись деловым сотрудничеством. Главная же его страсть — жажда проникновения в тайны лежащего вне его физического мира горела также ярко.

Но молодой человек не мог не понимать, что для занятий наукой требуется как-то решить материальные, бытовые проблемы, и для этого ему нужно добиться признания. Формируется третий вектор личности Эйнштейна — вектор прагматичности. Ярким выражением этого вектора служат условия, которые он выдвинул Милеве в ответ на её желания узаконить их отношения в 1903 г., накануне рождения второго ребенка:

 

Альберт Эйнштейн«Если хочешь замужества, писал он ей, ты должна будешь согласиться на мои условия, вот они:

во-первых, ты будешь заботиться о моей одежде и постели;

во-вторых, будешь приносить мне трижды в день еду в мой кабинет;

в-третьих, ты откажешься от всех личных контактов со мной за исключением тех, которые необходимы для соблюдения приличий в обществе;

в-четвёртых, всегда, когда я попрошу тебя об этом, ты будешь покидать мою спальню и кабинет;

в-пятых, без слов протеста ты будешь выполнять для меня научные расчёты;

в-шестых, не будешь ожидать от меня никаких проявлений чувств».

Работа в патентном бюро оттачивает способность видеть главное, отличительное, что необходимо при установлении приоритета. В то же время у Эйнштейна остаётся достаточно свободного времени, и он продолжает обдумывать существенные проблемы физики. Одновременно он пишет аннотации для немецкого физического журнала «Анналы физики». В этом же журнале публикует несколько своих статей по термодинамике, и неожиданно в 1905 г. появляется упомянутая выше работа «К электродинамике движущихся тел». Статья эта, вопреки сложившейся традиции, не содержала никаких ссылок на предшествующие работы других учёных, напоминая в этом отношении формулу заявки на изобретение.

 

Анри Пуанкаре — тот, кого многие современники считали как минимум соавтором теории, заявленной в этой статье, — гениальный французский математик, мыслитель, физик-теоретик, известный к тому времени учёный, был на 25 лет старше Эйнштейна.

Родители Анри ПуанкареРодился Пуанкаре в старинной столице Лотарингии, Нанси, в 1854 г. Его дед по отцу — фармацевт, отец — невропатолог, а родственники по материнской линии — зажиточные фермеры. Мальчик рос в гармоничной атмосфере, с любящими родителями, в старинном доме с садом. Особенно дружен он был с младшей сестрой, и дружба эта сохранилась на всю жизнь.

В девять месяцев ребенок удивил родителей восторгом, охватившем его при виде звёздного неба, и этот восторг повторялся при виде звёзд каждый раз.

Впоследствии Пуанкаре напишет: «Звёзды шлют нам не только видимый и ощущаемый свет, действующий на наше плотское зрение. От них исходит также иной, более тонкий свет, проясняющий ум».

Мальчик имел весёлый характер, но обладал также склонностью к самоуглубленной задумчивости, выглядевшей иногда крайней рассеянностью.

Однажды, гуляя с матерью, сестрой и сенбернаром Томом, они подошли к узкому мостику через речку. Дойдя до середины моста и обернувшись на лай собаки, мать увидела своего Анри, растерянно оглядывающегося, стоящего по пояс в воде, и верного Тома, барахтающегося рядом с ним.

У мальчика была и другая странность — звуки для него были цветными. Это сохранилось на всю жизнь.

 

О тонкости натуры ребенка свидетельствует его бережное отношение к растениям — он не хотел их выпалывать, говоря, что они такие же живые, как и всё вокруг, тем более, что, по его словам, «они давали приют таким красивым и интересным насекомым». Однажды, по неосторожности, он выстрелил из ружья своего деда фермера. Заряд случайно попал в птичку. Вид окровавленного комочка вызвал у него такой приступ жалости и вины, что он получил отвращение к оружию на всю жизнь.

Учился Пуанкаре всегда хорошо. Уникальная слуховая память позволяла ему почти всегда обходиться без записей, чему часто поражались его наставники. В разные периоды детства и юности он увлекался историей, литературой, театром. Его интересовало государственное устройство, экономика, право. Математика же, легко дававшаяся Пуанкаре, вначале не была центром его интересов.

Анри, его сестра Алина и сенбернар ТомПосле шести лет общеобразовательной программы лицея, из двух возможных специализаций — гуманитарной и естественно-научной, он выбирает гуманитарную и после окончания лицея получает степень бакалавра словесности. Одновременно экстерном сдаёт экзамены и по научной специализации.

Годы окончания лицея пришлись на трагическое время в жизни Франции и Лотарингии. В 1870 г. разразилась франко-прусская война, окончившаяся позорным поражением Франции, восстанием в Париже и жестоким подавлением Парижской коммуны. По условиям мирного договора, Эльзас и Лотарингия остались под оккупацией немцев.

Время, проведённое в оккупации, на всю жизнь сделало Пуанкаре убеждённым государственником и одновременно внушило отвращение к шовинизму в любой форме.

После окончания лицея и дополнительного специального углублённого курса математики, необходимого для поступления в лучшие высшие учебные заведения Франции, Пуанкаре сдал экзамены в два из них — Нормальную школу и Политехническую школу. В то время это были два элитных учебных заведения для наиталантливейших молодых людей. Нормальная школа готовила преподавательский состав для высших учебных заведений, а Политехническая — научно-инженерные кадры для промышленности Третьей республики. Юноша выбрал последнюю.

Уровень обучения здесь был очень высок. Достаточно сказать, что в разное время в Политехнической школе преподавали такие светила, как Лагранж, Фурье, Коши, Пуассон, Ампер и другие. Одним из учителей и руководителей Пуанкаре был знаменитый Эрмит.

Наряду с точными науками в Политехнической школе обязательными предметами были черчение и акварель. Однако в этих областях молодой человек был настолько неискусен, что студенты даже собрали специальную выставку из его «произведений»

Школа давала теоретические знания, и после её окончания студенты принудительно распределялись в специализированные высшие учебные заведения. Пуанкаре попал в Горную школу. Проработав около года горным инженером, он защищает в 1879 г. докторскую диссертацию по математике и переходит на научно-преподавательскую работу.

Сфера его научных интересов — теория функций, область математики, необходимая для нахождения решений дифференциальных уравнений в частных производных. (Такие уравнения являются математическим способом описания динамических процессов в природе, и их решение важно, так как даёт возможность предсказывать поведение систем по их мгновенным параметрам и действующим силам.)

 

В 1881 г. Пуанкаре женится на Анри Пуанкаре и его жена Полен д'Андеси. Она была внучкой крупнейшего биолога Изидора Жоффруа Сент-Илера и правнучкой знаменитого Этьена Жоффруа Сент-Илера. С самого детства она уже имела представление о той жизни, которую следует вести учёному, преданному науке. По свидетельству друга Пуанкаре Аппеля, мадам Пуанкаре «окружала своего мужа семейной атмосферой, глубоко тихой и спокойной, которая только и позволяет гигантскую работу мысли».

В этом же году Пуанкаре переезжает в Париж и начинает работать в Сорбонне. Благодаря своим трудам, он становится широко известен среди математиков того времени, в том числе и русских — знакомится с Софьей Васильевной Ковалевской, переписывается с Ляпуновым, учеником Чебышева. Он занимается также и задачами небесной механики, математической физики и везде достигает выдающихся успехов.

Одновременно ведёт преподавательскую работу, разрабатывает новые курсы лекций. В 1887 г. Пуанкаре становится членом Академии наук Франции. В 1893 г. избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук.

При всей своей известности он отличался чрезвычайной скромностью, никогда не боролся за свой приоритет, напротив, всегда подчёркивал вклад других в решение той или иной проблемы, что иногда даже вызывало протесты у более честолюбивых коллег. Его интересовало само решение проблемы, а не собственная роль в нём.

Чем более зрелым становился учёный, тем больше чувствовалось его стремление продвинуть отрасль науки в целом. Часто он предпочитал помочь другому учёному, подтолкнуть его в направлении правильного решения, исправить ошибки и отойти в сторону, когда успех уже очевиден.

Пуанкаре не любил обсуждать научных проблем всуе, за столом, в обществе, что стало входить в моду у молодых математиков, и письменное научное общение предпочитал личному.

Не обошёл он своим вниманием и кризис в физике, возникший в связи с провалом попыток обнаружить абсолютное движение Земли и несогласованностью законов механики Ньютона и электродинамики Максвелла. В 1898 г. вышла статья Пуанкаре «Измерение времени», где автор анализировал процесс возникновения понятия времени, показывал относительность понятия одновременности событий, происходящих в разных местах, в случае, если часы синхронизируются световыми сигналами.

В 1902 г. выходит его книга «Наука и гипотеза», в которой он, рассуждая о методах науки, её опытных основаниях, роли гипотезы, иллюстрируя свои выводы примерами математических и физических теорий, приходит к выводу, что научному постижению доступна не суть вещей, но лишь отношения между вещами.

Эта книга оказала огромное влияние на целое поколение учёных. Первое её издание вышло тиражом 16 тысяч экземпляров и было распродано в течение нескольких дней. По некоторым оценкам, в том же году с ней ознакомились около ста тысяч человек. Есть свидетельства о том, что этой книгой зачитывался и Эйнштейн.

Мы видим, что к интересующему нас моменту Анри Пуанкаре был одним из немногих учёных того времени, чей подход сейчас мы могли бы назвать системным. В его личности отчётливо выделялись вектор стремления к познанию, роднивший его с Эйнштейном; вектор служения науке и обществу через науку; и особый вектор, который можно было бы определить как не оставляющее его ощущение жизненной задачи, вектор, позволявший ему неуклонно двигаться вперёд, формирующий обстоятельства жизни.

В завершение добавим, что карьера Эйнштейна, после опубликования знаменитой статьи, пошла в гору. Работа была поддержана группой известных немецких ученых во главе с Максом Планком. Известность молодого ученого начала расти, и в скором времени ему, запросив рекомендацию Пуанкаре (она была блестящей), предоставили место профессора в Цюрихском университете.

Он неоднократно выдвигался на получение Нобелевской премии за теорию относительности. И в 1921 г. наконец получил её, но за другую работу по фотоэффекту, так как вопрос о его авторстве в отношении теории относительности тогда ещё не воспринимался однозначно научной общественностью. Все деньги премии он отдал жене Милеве, воспитывающей двух его детей, как плату за согласие на развод (фактически их брак перестал существовать в 1914 г.).

Всенародную известность он приобрёл уже в Америке, куда ему пришлось переехать в 1933 г., спасаясь от нацизма Германии. Во время войны он под влиянием своего друга Оппенгеймера поддержал своим авторитетом создание атомной бомбы, но после её применения в Японии раскаивался в этом. Был убеждённым сторонником свобод и прав человека.

В конце жизни он говорил, что «потерпел два бесславных поражения в браке и за всю жизнь так и не нашел единомышленников, за исключением, быть может, Ньютона».

Смерть Эйнштейн воспринимал без страха, но с интересом учёного. Умер в 1955 г. в возрасте 76 лет в больнице, от разрыва аорты.

Пуанкаре же продолжил свою работу по широкому фронту. На теорию относительности в формулировке Эйнштейна и его последователей он смотрел не как на конечный, но как на промежуточный упрощённый результат, сводивший механику к четырёхмерной геометрии и, тем самым не раскрывающий её физической сути.

В 1912 г. его деятельность трагически оборвалась. Неожиданная эмболия после лёгкой успешной операции оборвала его жизнь на 58-м году.

Вот что писал по поводу его смерти Луи де Бройль — автор гипотезы о волновых свойствах частиц:

«В поезде, увозившем меня на каникулы в деревню, я узнал из журнала о кончине великого мыслителя. Меня охватило чувство непоправимой катастрофы: казалось, французскую науку жестоко обезглавили именно в тот момент, когда великая революция, которая, по моим предчувствиям, должна была вот-вот произойти, делала присутствие великого ученого столь необходимым. С тех пор я часто думал, что пережитое мной тогда ощущение невосполнимой утраты для науки не обмануло меня».

Сергей МИХАЙЛОВ

Комментарии

, Лев

СТО полностью ошибочна, т.к. основана на неверном виде преобразований: в них потерян масштабный множитель, характеризующий эффект Доплера. Сначала Лоренц рассматривал более общий вид преоб-ний (с масштабным множителем), но затем он, а также Пуанкаре и Эйнштейн приравняли его 1 без должных оснований. Их вид был искусственно сужен, формулы стали неверными, что привело к неразрешимым логическим парадоксам.
Подробнее см. мою брошюру "Мемуар по теории относительности и единой теории поля" (2000).
На русском: http://viXra.org/abs/1801.0305
На англ.: http://vixra.org/abs/1802.0136

, Сергей Михайлов

Лев, я ознакомился с вашим Мемуаром и, по моему мнению, ваша идея ввести в преобразования масштабный коэффициент, сжимающий или расширяющий пространство в соответствии с эффектом доплера, заслуживает внимания. Тем более, досадно, что официальная наука относится к теории относительности как к догме. Одна из причин этого, на мой взгляд, психологический дискомфорт, возникающий при попытке пересмотра фундаментальных понятий пространства, времени; интуитивная боязнь оказаться на еще более зыбкой почве, чем почва ТО. Хотя, ваша идея не затрагивает существо этих понятий и вполне могла бы быть рассмотрена без опасений скатиться в хаос. Желаю вам удачи в продвижении ваших идей.

Добавить комментарий

Plain text

  • HTML-теги не обрабатываются и показываются как обычный текст
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Строки и абзацы переносятся автоматически.
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.
8 + 6 =
Решите эту простую математическую задачу и введите результат. Например, для 1+3, введите 4.