Берлін (1915-1933)

 
У 1915 році у розмові з голландським фізиком Вандером де Хаазом (нідерл. Wander Johannes de Haas) Ейнштейн запропонував схему та розрахунок досліду, який після успішної реалізації одержав назву «ефект Ейнштейна-де Хааза». Результат експеременту надихнув Нільса Бора, який двома роками раніше створив планетарну модель атома, підтвердивши, що усередині атомів існують кругові електронні струми, причому електрони на своїх орбітах не випромінюють. Саме ці положення Бор і поклав в основу своєї моделі. Крім того, виявилося, що сумарний магнітний момент виходить вдвічі більше очікуваного; причина цього з’ясувалась, коли відкрили спін - власний момент імпульсу електрона.

Після закінчення війни Ейнштейн продовжував роботу, а також займався новими фізичним питаннями - релятивістською космологією та «Єдиною теорією поля», яка, за його задумом, повинна була об’єднати гравітацію, електромагнетизм та (бажано) теорію мікросвіту. Перша стаття з космології, «Космологічні міркування до загальної теорії відносності» з’явилася в 1917 році. Після цього Ейнштейн пережив загадкове «нашестя хвороб» - крім серйозних проблем із печінкою, виявилася виразка шлунка, а потім жовтяниця та загальна слабкість. Кілька місяців він не вставав із ліжка, але продовжував активно працювати. Тільки в 1920 році хвороби відступили.

 
У червні 1919 року Ейнштейн одружився на своїй двоюрідній сестрі з боку матері Ельзі Левенталь (уроджена Ейнштейн, 1876 - 1936) та удочерив двох її дітей. В кінці року до них переїхала його важкохвора мати Пауліна; вона померла в лютому 1920 року. Судячи з листів, Ейнштейн важко переживав її смерть.

Восени 1919 року англійська експедиція в момент затемнення виявила передбачуване Ейнштейном відхилення світла в поле тяжіння Сонця. При цьому обмірювані значення відповідали не ньютонівському, а ейнштейнівському закону тяжіння. Сенсаційну новину передрукувати газети всієї Європи, хоча суть нової теорії найчастіше викладалася в абсолютно викривленому вигляді. Слава Ейнштейна досягла небувалих висот.

У травні 1920 року Ейнштейн, разом із іншими членами Берлінської академії наук, був притягнутий до присяги як державний службовець і за законом почав вважатися громадянином Німеччини. Однак швейцарське громадянство він зберіг до кінця життя. У 1920-ті роки, отримуючи звідусіль запрошення, він багато подорожував по Європі (зі швейцарським паспортом), читав лекції для вчених, студентів та допитливої публіки. Відвідав також США, де в його честь було прийнято спеціальну вітальну резолюцію Конгресу (1921). В кінці 1922 року відвідав Індію, де мав тривале спілкування з Тагором, та Китай. Зиму Ейнштейн зустрів у Японії. У 1923 році виступив у Єрусалимі, де невдовзі планували (1925) відкрити Єврейський університет.

 
Ейнштейна неодноразово номінували на Нобелівську премію з фізики, однак члени Нобелівського комітету довгий час не наважувалися присудити премію автору настільки революційних теорій. В кінці кінців було знайдено дипломатичний вихід: премія за 1921 рік була присуджена Ейнштейну (в самому кінці 1922 року), за теорію фотоефекту, тобто за експериментально найбільш перевірену роботу; втім, текст рішення містив нейтральний додаток: «… та за інші роботи в галузі теоретичної фізики».

 
10 листопада 1922 року секретар Шведської Академії наук Крістофер Аурвілліус писав Ейнштейну:
Як я вже повідомив Вас телеграмою, Королівська академія наук на своєму вчорашньому засіданні прийняла рішення присудити Вам премію з фізики за минулий (1921) рік, відзначаючи тим самим Ваші роботи з теоретичної фізики, зокрема відкриття закону фотоелектричного ефекту, не враховуючи при цьому Ваші роботи з теорії відносності та теорії гравітації, які будуть оцінені після їх підтвердження в майбутньому.

 
Природно, традиційну Нобелівську промову (1923) Ейнштейн присвятив теорії відносності.
У 1924 році молодий індійський фізик Шатьендранат Бозе в короткому листі звернувся до Ейнштейна з проханням допомогти в публікації статті, в якій висунув припущення, покладене в основу сучасної квантової статистики. Бозе запропонував розглядати світло як газ із фотонів. Ейнштейн прийшов до висновку, що цю ж статистику можна використовувати для атомів та молекул загалом. У 1925 році Ейнштейн опублікував статтю Бозе в німецькому перекладі, а потім власну статтю, в якій викладав узагальнену модель Бозе. На підставі квантової статистики, відомої сьогодні під назвою статистики Бозе-Ейнштейна, обидва фізики ще в середині 1920-х років теоретично обґрунтували існування п’ятого агрегатного стану речовини - конденсату Бозе-Ейнштейна.

 
Суть «конденсату» Бозе-Ейнштейна полягає в переході великого числа часток ідеального бозе-газу в стан із нульовим імпульсом за температур, що наближаються до абсолютного нуля, коли довжина хвилі де Бройля теплового руху частинок та середня відстань між цими частинками зводяться до одного порядку. Починаючи з 1995 року, коли перший подібний конденсат було отримано в університеті Колорадо, вчені практично довели можливість існування конденсату Бозе-Ейнштейна з водню, літію, натрію, рубідію та гелію.

 
Як особистість величезного та загального авторитету, Ейнштейна постійно запрошували в ці роки до різних політичних акцій, де він виступав за соціальну справедливість, за інтернаціоналізм та співпрацю між країнами. Неодноразово закликав до роззброєння та об’єднання Європи, до скасування обов’язкової військової служби.

 
У 1928 році Ейнштейн був присутній на похоронах Лоренца, з яким потоваришував в його останні роки. Саме Лоренц висунув кандидатуру Ейнштейна на Нобелівську премію в 1920 році та підтримав її в наступному році.

 
У 1929 році світ гучно відзначив 50-річчя Ейнштейна. Сам іменинник не прийняв участі в урочистостях та сховався на своїй віллі поблизу Потсдама, де із захопленням вирощував троянди. Тут він приймав друзів - діячів науки, Тагора, Еммануїла Ласкера, Чарлі Чапліна та інших.

 
У 1931 році Ейнштейн знову побував у США. У Пасадене його дуже тепло зустрів Майкельсон, якому залишалося жити 4 місяці. Повернувшись влітку до Берліну, Ейнштейн у виступі перед Фізичною спільнотою вшанував пам’ять чудового експериментатора, який заклав перший камінь у фундамент теорії відносності.

 
Крім теоретичних досліджень, Ейнштейнові належать також кілька винаходів, в тому числі:

• вимірювач дуже малих напруг (спільно з Конрадом Габіхтом);
• пристрій, що автоматично визначає час експозиції при фотозйомці;
• оригінальний слуховий апарат;
• безшумний холодильник (спільно з Силардом);
• гірокомпас.

Приблизно до 1926 року Ейнштейн працював у дуже багатьох сферах фізики, від космологічних моделей до дослідження причин річкових звивин. Далі він, за рідкісними винятками, зосереджує зусилля на квантових проблеми та Єдиній теорії поля.

Інтерпретація квантової механіки

Народження квантової механіки відбувалося за активної участі Ейнштейна. Публікуючи свої основні роботи, Шредінгер визнав (1926), що на нього мали великий вплив «короткі, але безмежно далекоглядні зауваження Ейнштейна».

У 1927 році на П’ятому Сольвеєвському конгресі Ейнштейн рішуче виступив проти «копенгагенської інтерпретації» Макса Борна та Нільса Бора, що трактувала математичну модель квантової механіки як істотно ймовірнісну. Ейнштейн заявив, що ймовірнісний характер свідчить лише про те, що наше знання фізичної суті мікропроцесів є неповним. Він саркастично зауважив:

«Бог не грає в кості» (нім. Der Herrgott würfelt nicht), на що Нільс Бор відповів: «Ейнштейн, не вказуй Богу, що йому робити». Ейнштейн сприймав «копенгагенську інтерпретацію» лише як тимчасовий, незавершений варіант, який по мірі прогресування фізики замінеться повної теорією мікросвіту. Він і сам робив спроби створити детерміністичну нелінійну теорію, наближену до квантової механіки.

У 1933 році Ейнштейн писав:

Справжня мета моїх досліджень завжди полягала в спрощенні теоретичної фізики та її об’єднанні в цілісну систему. Я досягнув цю мету для МАКРОсвіту, але не для квантів та структури атому. Думаю, що, незважаючи на значні успіхи, сучасна квантова теорія все ще далека від задовільного рішення останньої групи проблем.

У 1947 році він ще раз сформулював свою позицію в листі до Макса Борна:

Звичайно, я розумію, що принципово статистична точка зору, необхідність якої вперше усвідомив саме ти, містить значну долю істини. Однак я не можу в неї серйозно вірити, оскільки ця теорія несумісна з основним положенням, що фізика повинна представляти дійсність в просторі і в часі без містичних дальньодій. Я переконаний, що в решті-решт ми зупинимось на теорії, в якій закономірно пов’язаними речами будуть не ймовірності, а факти.

Ейнштейн вів полеміку на цю тему до кінця життя, хоча мало хто з фізиків поділяв його точку зору. Дві його статті містили опис уявних експериментів, які, на його думку, демонстрували неповноту квантової механіки; найбільший резонанс отримав так званий «Парадокс Ейнштейна-Подільського-Розена» (травень 1935). Обговорення цієї важливої та цікавої проблеми продовжується і в наші дні.

Прінстон (1933-1945). Боротьба з фашизмом.

З наростанням економічної кризи в Веймарскій Німеччині посилювалася політична нестабільність, що сприяла посиленню радикально-націоналістичних та антисемітських настроїв. Почастішали образи та погрози на адресу Ейнштейна, в одній із листівок навіть пропонувалася велика нагорода (50000 марок) за його голову. Після приходу до влади нацистів всі праці Ейнштейна були або приписані «арійським» фізикам, або оголошені спотворенням справжньої науки. Ленард, який очолив групу «Німецька фізика», проголошував: «Найважливіший приклад небезпечного впливу євреїв на вивчення природи представляє Ейнштейн зі своїми теоріями та математичною балаканиною, складеною зі старих відомостей та довільних додатків… Ми повинні розуміти, що німцям негідно бути духовними послідовникам євреїв». У всіх наукових колах Німеччини розгорнулася безкомпромісна расова чистка.

У 1933 році Ейнштейну довелося покинути Німеччину, до якої він був дуже прив’язаний, назавжди. Він із сім’єю виїхав до Сполучених Штатів Америки з гостьовими візами. Незабаром, у знак протесту проти злочинів нацизму він відмовився від німецького громадянства та членства в прусській та Баварській академіях наук.

Після переїзду до США Альберт Ейнштейн отримав посаду професора фізики в нещодавно створеному Інституті фундаментальних досліджень (англ. Institute for Advanced Study) в Прінстоні, штат Нью-Джерсі. Старший син, Ганс-Альберт (1904 - 1973), незабаром пішов за ним (1938); згодом він став визнаним фахівцем з гідравліки та професором Каліфорнійського університету (1947). Молодший син Ейнштейна, Едуард (1910 - 1965), близько 1930 року захворів важкою формою шизофренії та закінчив свої дні в Цюріхський психіатричній лікарні. Двоюрідна сестра Ейнштейна, Ліна, загинула в Освенцімі, інша сестра, Берта Дрейфус, померла в концтаборі Терезіенштадт.

У США Ейнштейн миттєво перетворився в одну з найбільш відомих та шанованих людей країни, отримавши репутацію геніального вченого в історії, а також уособлення образу «розсіяного професора». У січні 1934 року його запросили в Білий дім до президента Рузвельта, де він провів сердечну бесіду та навіть залишився на ніч. Щоденно Ейнштейн одержував сотні листів різноманітного змісту, на які (навіть на дитячі) намагався відповісти. Будучи вченим зі світовим ім’ям, він залишався скромною, невимогливою та привітною людиною.

У грудні 1936 року від хвороби серця померла Ельза; три місяці до цього в Цюріху помер Марсель Гроссман. Самотність Ейнштейна полегшувала сестра Майя, дочка Марго (дочка Ельзи від першого шлюбу), секретар Еллен Дюкас та кіт Тигр. На здивування американців, Ейнштейн так і не придбав автомобіль та телевізор. Майя після інсульту в 1946 році стала частково паралізованою, і кожен вечір Ейнштейн читав книги своїй улюбленій сестрі.

У серпні 1939 року Ейнштейн підписався під листом (англ. Einstein-Szilárd letter), написаним за ініціативи фізика-емігранта з Угорщини Лео Силарда на ім’я президента США Франкліна Рузвельта. Лист звертав увагу президента на можливість того, що нацистська Німеччина створить атомну бомбу. Після кількох місяців роздумів Рузвельт вирішив серйозно поставитися до цієї загрози і відкрив власний проект зі створення атомної зброї. Сам Ейнштейн в цих роботах участі не приймав. Пізніше він шкодував про підписаний ним лист, розуміючи, що для нового керівника США Гаррі Трумена ядерна енергія служить інструментом залякування. В подальшому він критикував розробку ядерної зброї, її застосування в Японії та випробування на атол Бікіні (1954), а свою причетність до прискорення робіт над американською ядерною програмою вважав великою трагедією свого життя. Широку популярність отримали його афоризми: «Ми виграли війну, але не світ»; «Якщо третя світова війна буде вестися атомними бомбами, то четверта - камінням та палицями».

Під час війни Ейнштейн консультував Військово-морські сили США та сприяв вирішенню різних технічних проблем.

Прінстон (1945-1955). Боротьба за мир. Єдина теорія поля.

У післявоєнні роки Ейнштейн став одним із засновників Пагуошського руху вчених за мир. Хоча його перша конференція проводилася вже після смерті Ейнштейна (1957), але ініціатива створення такого руху була виражена у відомому Маніфесті Рассела - Ейнштейна (написаному спільно з Бертраном Расселом), який також попереджав про небезпеку створення та застосування водневої бомби. В рамках цього руху Ейнштейн, який був його головою, спільно з Альбертом Швейцером, Бертраном Расселом, Фредеріком Жоліо-Кюрі та іншими всесвітньо відомими діячами науки вів боротьбу проти перегонів озброєнь, створення ядерної та термоядерної зброї. Ейнштейн закликав також, задля запобігання нової війни, до створення всесвітнього уряду.

До кінця життя Ейнштейн продовжував роботу над дослідженнями проблем космології та створенням єдиної теорії поля. Йому допомагали в цьому професійні математики, в тому числі (в Прінстоні) Джон Кемені. Формально деякі успіхи в цьому напрямку були - він розробив навіть дві такі моделі. Ці теорії були математично витончені, включали всю електродинаміку Максвелла - однак не давали ніяких нових фізичних наслідків. А чиста математика, відірвана від фізики, Ейнштейна ніколи не цікавила, і він забракував обидві моделі. Спочатку (1929) Ейнштейн намагався розвинути ідеї Калуци та Кляйна - світ має п’ять вимірів, причому п’ятий  надто малий, щоб помітити. Отримати з цією теорією нові фізично цікаві результати не вдалося, тому багатовимірна теорія була залишена (щоб пізніше відродитися в теорії суперструн). Друга версія Єдиної теорії (1950) ґрунтувалася на припущенні, що часопростір має не тільки викривлення, а й кручення; вона теж органічно включала загальну теорію відносності та теорію Максвела, однак знайти остаточні рівняння, що описували б не лише МАКРОсвіт, але й мікросвіт, так і не вдалося. А без цього теорія залишалася лише математичної надбудовою над будівлею, що цієї надбудови зовсім не потребувала.

У 1955 році здоров’я Ейнштейна різко погіршилося. Він написав заповіт і сказав друзям: «Своє завдання на землі я виконав». Останньою його працею стало незакінчене звернення із закликом запобігти ядерній війні.

Його прийнята дочка Марго згадувала про останню зустріч з Ейнштейном в лікарні: Він говорив із глибоким спокоєм, про лікарів навіть з легким гумором, і чекав своєї смерті, як майбутнього «явища природи». Наскільки безстрашним він був за життя, настільки спокійно він зустрів смерть. Без будь-якої сентиментальності та жалю він покинув цей світ.

Вчений, який перевернув уявлення людства про Всесвіт, Альберт Ейнштейн помер 18 квітня 1955 року о 1 годині 25 хвилин, у Прінстоні від аневризми аорти. Перед смертю він виголосив кілька слів по-німецьки, але американська медсестра не змогла їх потім відтворити. Не сприймаючи жодних форм культу особистості, він заборонив пишне поховання з гучними церемоніями, тому побажав, щоб час і місце поховання не розголошувалися. 19 квітня 1955 року без широкого розголосу відбулися похорони великого вченого, на яких були присутні всього 12 найближчих друзів. Його тіло було спалено в крематорії Юінг-Сіметері, а попіл розвіяли по вітру.