Компас, свет и бегство из гимназии... Человек, который учился не верить очевидному

Будущий создатель теории относительности появился на свет не под грохот грома и не под сияние таинственной звезды Вифлеема. Он родился 14 марта 1879 года в небольшом немецком городе Ульме, в семье, которая ничем не напоминала династию великих учёных. Его отец Герман Эйнштейн занимался торговлей и электротехническим производством. Мать, Паулина Кох, происходила из обеспеченной семьи, любила музыку и хорошо играла на фортепиано. Родители не отличались религиозностью, хотя принадлежали к еврейской общине...

В их доме больше говорили о делах, технике, книгах и музыке, чем о богословии. Через год после рождения Альберта семья переехала в Мюнхен. Герман Эйнштейн вместе со своим братом Якобом основал предприятие, производившее электрическое оборудование. Электротехника тогда была почти такой же молодой и многообещающей областью, какой в наши дни считается искусственный интеллект. Города начинали освещаться электрическими лампами, строились электростанции, прокладывались кабели. Старый мир пара постепенно уступал дорогу миру электричества. Альберт рос рядом с приборами, проводами, катушками и разговорами взрослых о токе и напряжении. Нельзя утверждать, что именно семейное предприятие заранее сделало его физиком, но невидимые силы природы с раннего детства присутствовали в его жизни.
Вокруг детства Эйнштейна со временем возникло множество легенд. Самая известная утверждает, что он плохо учился в школе и едва ли не считался умственно отсталым. В действительности всё было сложнее… Мальчик действительно поздно начал свободно говорить. По семейным воспоминаниям, прежде чем произнести фразу вслух, он мог несколько раз повторить её про себя. Взрослым такое поведение казалось странным. Позднее эта особенность превратилась в красивую биографическую формулу: будущий гений якобы долго молчал, потому что тщательно обдумывал каждое слово.
Документы не позволяют уверенно судить, насколько необычным было его речевое развитие. Историки биографии Эйнштейна предупреждают: многие рассказы о его ранних годах записывались значительно позже и постепенно приобретали черты семейного предания. Образ «туповатого ребёнка, внезапно ставшего гением» не подтверждается школьными результатами. Особенно хорошо Альберт успевал по математике и естественным наукам. Настоящая проблема состояла не в неспособности учиться, а в нежелании беспрекословно подчиняться.
Эйнштейн с детства плохо переносил муштру, заучивание без понимания и авторитет, не подкреплённый разумными доводами. Он мог быть прилежным, когда предмет его захватывал, и почти демонстративно равнодушным, когда видел в занятиях одну формальность. Эта черта позднее создаст ему немало трудностей. Но она же станет важной частью его научного характера. Эйнштейн не соглашался с утверждением только потому, что оно было напечатано в учебнике или произнесено профессором. Ему необходимо было понять, почему это так.
Одно из самых известных воспоминаний Эйнштейна относится примерно к пятилетнему возрасту. Во время болезни отец показал ему карманный компас. Стрелка неизменно поворачивалась в определённом направлении, хотя никто её не толкал, не тянул и не прикасался к ней. Ребёнок вертел прибор, наклонял его, менял положение, — но стрелка снова находила север. В этом простом опыте содержалась загадка… Повседневное сознание подсказывает: предмет начинает двигаться, если другой предмет непосредственно воздействует на него. Камень летит после броска. Телега движется, когда её тянет лошадь. Дверь открывается от толчка руки. Но стрелку компаса заставляло поворачиваться нечто невидимое. Значит, за видимой поверхностью мира существовали скрытые силы.
Позднее Эйнштейн вспоминал, что этот случай произвёл на него глубокое и продолжительное впечатление. Компас стал для него первым свидетельством того, что природа не обязана соответствовать привычным человеческим представлениям. Для науки конца XIX века идея поля уже не была новой. Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл показали, что электрические и магнитные взаимодействия можно описывать не как мгновенное действие тел на расстоянии, а — через существующее в пространстве поле. Однако маленький Альберт, разумеется, ещё ничего не знал об уравнениях Максвелла. Он только столкнулся с вопросом, который позднее станет для него главным: «Что скрывается за непосредственно наблюдаемой картиной мира?»

Музыка, геометрия, книги, религия

Другим важным открытием стала музыка. Мать начала обучать Альберта игре на скрипке. Сначала уроки раздражали его: обязательные упражнения казались такой же разновидностью дисциплины, как школьная зубрёжка. Но позже он полюбил Моцарта и научился воспринимать музыку не как набор технических приёмов, а как стройную систему. Скрипка останется с ним на всю жизнь. Он будет играть в часы отдыха, на дружеских вечерах и во время особенно напряжённых размышлений. Музыка помогала ему чувствовать внутреннюю гармонию, которую он искал и в физических теориях. Примерно в двенадцать лет Эйнштейн познакомился с геометрией. Учебник, попавший ему в руки, показался мальчику почти священной книгой. Из нескольких очевидных положений — аксиом — шаг за шагом выводились многочисленные теоремы. Каждое утверждение было связано с предыдущим строгой логической цепью. Это существенно отличалось от обычной школьной практики, где ученику нередко предлагали запомнить результат, не разбираясь в его происхождении.
Геометрия открыла Эйнштейну особый мир: разум мог самостоятельно обнаруживать истины, которые не зависели от мнения учителя, начальника или большинства. Если доказательство было правильным, никакой авторитет не мог сделать его ложным. Одновременно Альберт начал самостоятельно изучать алгебру. Его дядя Якоб, инженер по профессии, объяснял племяннику, что неизвестные величины можно временно обозначать буквами, а затем «выслеживать», словно животных на охоте. Такой образ пришёлся мальчику по душе. К подростковому возрасту он заметно опередил школьную программу по математике.
Значительное влияние на юного Эйнштейна оказал Макс Талмуд — позднее он изменил фамилию на Талмей. Это был небогатый студент-медик, которого семья Эйнштейнов по традиции приглашала обедать раз в неделю. Талмуд приносил Альберту научно-популярные книги. Среди них были сочинения Аарона Бернштейна, рассказывавшие о свете, электричестве, движении небесных тел и строении природы. Мальчик читал их с увлечением, далеко выходившим за рамки школьной программы. Позднее очередь дошла до философии. Эйнштейн познакомился с трудами Иммануила Канта и начал размышлять не только о том, как устроен мир, но и о том, каким образом человек вообще способен его познавать.
Эта встреча науки и философии имела большое значение. Эйнштейн никогда не был просто вычислителем. Его интересовали основания физических понятий: что такое пространство, время, одновременность, движение, причина? Многие люди пользуются этими словами, не задумываясь над их смыслом. Эйнштейн рано приобрёл привычку останавливаться именно там, где другим всё казалось очевидным.
Хотя семья Эйнштейнов была светской, в детстве Альберт некоторое время переживал сильное религиозное увлечение. Он изучал основы иудаизма, сочинял религиозные песнопения и старался соблюдать предписания веры. Но затем научно-популярные книги показали ему, что библейские повествования нельзя во всех случаях понимать буквально. Подросток испытал разочарование. От традиционной религиозности он отошёл — причём резко и надолго. Однако это не превратило его в человека, равнодушного к тайне бытия. Напротив, благоговение перед разумным устройством природы сохранилось в нём на всю жизнь. Только предметом этого чувства стала не церковная догма, а гармония Вселенной.
Позднее Эйнштейн будет говорить о «космическом религиозном чувстве». Он не верил в Бога, который следит за повседневными поступками людей, награждает одних и наказывает других. Но — ему было близко ощущение величия и рациональности мироздания. Первые следы такого мировосприятия появились ещё в мюнхенские годы.

Семейные катастрофы: гимназия-казарма, бизнес 

Образование Альберт получал сначала в католической начальной школе, а затем в мюнхенской гимназии Луитпольда. Позднее это учебное заведение назовут его именем. В популярных биографиях нередко утверждается, будто Эйнштейн был худшим учеником класса. Это неверно. Путаница отчасти возникла из-за различий между немецкой и швейцарской системами оценок. В одной из них высшей отметкой могла быть единица, в другой — шестёрка. При невнимательном сравнении хороший аттестат превращался в свидетельство неуспеваемости. Эйнштейн хорошо занимался математикой и физикой. Значительно меньше его привлекали дисциплины, требовавшие механического запоминания. Особенно тяжело он воспринимал атмосферу самой гимназии.
Немецкая школа эпохи империи воспитывала дисциплинированного подданного. Учитель был почти непререкаемым начальником, ученик должен был повиноваться. Эйнштейну казалось, что преподаватели начальной школы напоминают сержантов, а гимназические учителя — лейтенантов. Вероятно, в этом воспоминании есть позднейшее преувеличение. Но конфликт был реальным. Альберт задавал неудобные вопросы, спорил и не проявлял требуемого почтения к форме. По семейному преданию, один из преподавателей заявил, что Эйнштейн своим присутствием подрывает уважение класса к учителю. Даже когда мальчик молчал, его независимый вид воспринимался как вызов.
Тем временем электротехническое предприятие Германа и Якоба Эйнштейнов столкнулось с серьёзными трудностями. Конкурировать с крупными компаниями становилось всё сложнее. Семья перебралась в Италию, рассчитывая начать новое дело сначала в Милане, а затем в Павии. Альберта оставили в Мюнхене: он должен был закончить гимназию и получить аттестат. Пятнадцатилетний подросток оказался один в городе, в школе, которую всё сильнее ненавидел. Кроме того, ему угрожала будущая военная служба. Германская империя требовала от юноши именно того типа подчинения, который был для него особенно мучителен.
В конце 1894 года Эйнштейн принял самостоятельное решение. Он получил медицинскую справку, покинул гимназию, не окончив её, и отправился к родителям в Италию. Это был первый крупный разрыв в его биографии — отказ двигаться по дороге, которую общество считало единственно правильной. Позднее поступок можно было представить как раннее проявление гениальной независимости. Но в тот момент всё выглядело гораздо тревожнее: пушкинский «вьюноша» остался без законченного среднего образования, без ясной профессии и без гарантированного будущего.

Что будет, если догнать свет?

Именно к этому периоду относится один из самых знаменитых мысленных опытов Эйнштейна. Представим, рассуждал он, что человек способен двигаться рядом с лучом света с той же скоростью. Что он увидит? Если следовать обычной механике, световая волна должна как будто застыть рядом с наблюдателем. Её гребни и впадины перестанут перемещаться относительно него. Но электромагнитная теория Максвелла не допускала такой неподвижной световой волны. Возникало противоречие между привычными представлениями о движении и законами электродинамики. Шестнадцатилетний Эйнштейн ещё не мог решить эту проблему. Он не владел всем необходимым математическим аппаратом и не знал многих важных физических работ. Но он сумел поставить вопрос. Через десять лет именно размышления о движущемся наблюдателе, свете и измерении времени приведут его к специальной теории относительности. Будущая революция начиналась не с формулы, а с детского воображения: что увидит человек, если помчится вслед за световой волной?
Семья надеялась, что Альберт станет инженером-электротехником. Это казалось практичной профессией, близкой к семейному делу. В 1895 году шестнадцатилетний юноша отправился сдавать вступительные экзамены в Федеральное политехническое училище в Цюрихе — будущую Швейцарскую высшую техническую школу, известную сегодня как ETH Zürich. Он был примерно на два года моложе большинства поступающих и не имел требуемого аттестата. Результат оказался одновременно блестящим и неудачным. Эйнштейн прекрасно справился с математикой и физикой, но провалил часть общеобразовательных дисциплин, — в частности, французский язык и ботанику. Поэтому зачислить его не смогли.
Легенда любит такие эпизоды: будущий великий физик не поступает в институт. Но его неудача вовсе не означала неспособности к науке. Руководство Политехникума обратило внимание на исключительные результаты юноши по профильным предметам. Ему посоветовали окончить школу и попробовать снова. Именно сей случай мемуаристы приводят как пример того, насколько осторожно следует относиться к мифу об Эйнштейне-«двоечнике». Для получения аттестата Альберт отправился в кантональную школу города Аарау, школу, где, попросту говоря, разрешалось думать…
Аарау оказался полной противоположностью мюнхенской гимназии. Здесь отношения между преподавателями и учениками строились не на страхе, а на уважении. Школьников побуждали самостоятельно рассуждать, наблюдать и обсуждать изучаемое. Вместо казарменной дисциплины Эйнштейн увидел педагогическую среду, в которой вопрос считался не дерзостью, а началом познания. Он поселился в доме преподавателя Йоста Винтелера. Семья Винтелеров приняла юношу тепло, почти по-родственному. Впервые после мюнхенского одиночества он почувствовал себя свободно.
Год в Аарау имел для Эйнштейна огромное значение. Здесь сформировалось его положительное отношение к Швейцарии — стране, которая вскоре станет его новым отечеством. Здесь он окончательно убедился, что образование может развивать личность, а не ломать её. В Аарау он продолжал мысленно экспериментировать со светом, пространством и движением. Возможно, именно здешняя свободная атмосфера позволила его необычным вопросам не исчезнуть под давлением обязательной программы. В 1896 году Эйнштейн успешно сдал выпускные экзамены. Его результаты были особенно высокими по алгебре, геометрии, физике, истории. Теперь путь в Цюрихский политехникум был открыт. Осенью семнадцатилетний Альберт стал студентом отделения, готовившего преподавателей математики и естественных наук. Среди его однокурсников находилась сербская студентка Милева Марич — единственная женщина в группе. Через несколько лет она станет его женой.

Учёба в Политехникуме тоже окажется непростой. Эйнштейн будет пропускать лекции, спорить с профессорами, самостоятельно изучать труды Максвелла, Больцмана и Герца и постепенно портить отношения с людьми, от которых зависела его университетская карьера. ETH (Цюрихская высшая техническая школа) подтверждает, что он учился в Цюрихе с 1896 по 1900 год и особенно интересовался новейшей физикой, которой, по его мнению, уделялось недостаточно внимания в официальных курсах. Но это будет уже следующая глава… Пока же — пред нами не знаменитый профессор, не нобелевский лауреат и не седой мудрец с растрёпанными волосами. Перед нами семнадцатилетний юноша без германского гражданства, с футляром для скрипки, страстью к геометрии и вопросом, который не давал ему покоя: «Что произойдёт, если человек попытается догнать луч света?» — Он ещё не знает ответа. Но уже научился главному — не принимать очевидность за истину.

Авторское примечание:

По мотивам книг и научных работ математика-публициста, историка науки-литературы, издателя, канд. физ.-мат. наук, доктора естествознания Е.М.Берковича, моего учителя и наставника.

​