Наука и жизньИстория

Альберт Эйнштейн: счастливые годы в Берне

Кандидат физико-математических наук, доктор естествознания (Германия) Евгений Беркович

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.