«Альберт Эйнштейн и революции в физике»

Лектор: Евгений Беркович

Аннотация

Курс лекций по истории науки посвящен развитию физики в XIX – первой половины XX веков. Именно в этот период в физике произошли революционные изменения, определившие лицо этой науки в XXI веке: были созданы теория относительности и квантовая механика. В создании этих новых физических теорий микро- и макромира принимали участие множество ученых, чьи имена навеки вписаны в летопись науки. Но особую роль при этом сыграл Альберт Эйнштейн, влияние идей которого испытали на себе не только его современники, оно ощущается и сегодня.

В курсе лекций рассматривается не только история идей, но и история людей, выдвигавших и развивавших эти идеи. Постоянное внимание мы будем обращать на историческую и социальную обстановку, в которой действовали ученые. Мы обсудим вклад различных стран, научных школ и направлений в научный прогресс, рассмотрим непростые вопросы приоритета первооткрывателей и первопроходцев. Данный курс является развитием курсов лекций, прочитанных в 2022 году.

Длительность курса

Курс состоит из 12 лекций по два академических часа. После каждой лекции предполагается обсуждение и ответы на возникшие вопросы. Лекции читаются еженедельно, по субботам, начало в 19:00 по московскому времени.

Уровень курса

Курс доступен всем желающим, не предполагает никаких продвинутых знаний и навыков. Достаточно представление о физических законах в рамках средней школы. Несмотря на то, что современная физика немыслима без математики, мы постараемся обойтись без сложных математических моделей, а те, которые необходимы для понимания, мы будем вводить и объяснять так, чтобы они были понятны неспециалисту.

Формат занятий

Занятия проводятся в форме лекций с последующим обсуждением возникших вопросов. Примерные затраты времени на чтение литературы – 1–2 часа в неделю.

Чему научится студент?

Слушатель курса получит представление о структуре и содержании научных революций, об основных достижениях физики XIX века и о проблемах, возникавших на пути ее дальнейшего развития, поймет суть специальной теории относительности, оценит вклад предшественников Эйнштейна и разберется, почему именно его считают автором этой теории. Слушатель узнает об эволюции взглядов Эйнштейна от специальной до общей теории относительности, о роли математиков (Минковского, Гильберта, Вейля) в оформлении этих теорий, о стремлении Эйнштейна построить единую теорию поля и об оценке его достижений и неудач с современной точки зрения. Портрет Эйнштейна-ученого будет дополнен характеристикой его общественной деятельности, его отношением к политике, к диктатурам и диктаторам ХХ века, к антисемитизму и сионизму, подробно разберем его участие в создании Еврейского университета в Иерусалиме. Роли Эйнштейна в создании и развитии квантовой физики будет посвящен отдельный курс лекций в следующем семестре.

На кого ориентирован курс? (см. также «Уровень курса»)

Курс будет полезен изучающим физику в институтах и университетах как дополнение к лекциям по общей и теоретической физике. Также он может заинтересовать изучающих историю и социологию как иллюстрация общих теоретических положений на конкретных примерах из истории физики. Наконец, курс будет интересен всем любителям истории науки независимо от уровня образования и знаний предметной области.

Пререквизиты: что требуется от студента?

От слушателя курсов требуются любознательность, желание узнать что-то новое в истории науки, знание основных физических законов в объеме школьной программы. Никаких специальных знаний по физике или математике не требуется. Желательно (но не обязательно) знание английского или/и немецкого языков для чтения дополнительной литературы.

Тематический план курса

Лекция 1.

Успехи и проблемы физики XIX века. Доклад Анри Пуанкаре на всемирном конгрессе в Сент-Луисе 1904 года. Его предвидения и гениальные идеи. Почему Пуанкаре не считается автором теории относительности? Понятие научной революции. Различные подходы и определения.

Лекция 2.

Библиография Эйнштейна – обзор книг, ему посвященных. Труды ученого, документы о его жизни и работе. его биографии, анализ научного наследия, письма, фильмография. Распространенные ошибки биографов Эйнштейна.

Лекция 3.

Становление Эйнштейна – Цюрих. Ступени научной карьеры ученого в XIX – первой трети XX веков. Университеты и академии в Европе. Особенность научной карьеры Эйнштейна – ее отличие от типичной карьеры его современников. Становление Эйнштейна ученого: от гимназии в Мюнхене к школе в Аарау, Политехникуму в Цюрихе, Патентному бюро в Берне и университетам в Цюрихе и Берне. Студенческая жизнь. Музыка и парус в жизни Эйнштейна. Швейцарское гражданство. Поиски работы. Патентное ведомство.

Лекция 4.

Первые попытки защитить докторскую диссертацию. Почему не состоялась защита докторской диссертации, поданной в 1901 году? Первые научные работы Эйнштейна по молекулярной и статистической физике. Первая попытка стать приват-доцентом в 1903 году. Год чудес 1905. Сравнение с годом чудес 1666 Ньютона. Броуновское движение. Диссертации Эйнштейна 1905 года. Определение размеров молекул. Сколько же работ написал и опубликовал Эйнштейн в 1905 году?

Лекция 5.

Альберт Эйнштейн и кванты света. Фотоэффект. Опыты Ленарда, объяснение фотоэффекта Эйнштейном. Реальность квантов света и квантов энергии. Исторический обзор дилеммы волна–частица. Сольвеевский конгресс 1911 года. Нобелевская премия Эйнштейна.

Лекция 6.

Счастливые годы в Берне. Работа в Патентном ведомстве. Почему провалилась вторая попытка стать приват-доцентом в 1907 году? Регламент хабилитации во времена Эйнштейна и в наше время. Ошибки биографов Эйнштейна в описании этого процесса. Завершение процесса хабилитации в 1908 году. Первые лекции нового приват-доцента.

Лекция 7.

Путь Эйнштейна к специальной теории относительности. Принцип относительности. Эфир. Опыты Физо и Майкельсона-Морли. Предшественники специальной теории относительности: Фойгт, Фиджеральд, Лармор, Лоренц, Пуанкаре. Вклады Лоренца и Пуанкаре в специальную теорию относительности. Постулаты Эйнштейна. Вывод из постулатов преобразований Лоренца, формулы сложения скоростей. Связь массы и энергии.

Лекция 8.

Путь Эйнштейна к обшей теории относительности. Тяготение: от Коперника, Кеплера и Ньютона до Эйнштейна. Принцип эквивалентности. Цюрих – Прага – Цюрих – Берлин. Эйнштейн – профессор Прусской академии наук. Сотрудничество с Гроссманом. Отклонения лучей света и красное смещение спектра. Эйнштейн и Фройндлих. Финишная прямая – Эйнштейн или Гильберт? Триумф Эйнштейна, гравитационные волны. Космология. Александр Фридман и нестационарная Вселенная. Усилия Эйнштейна создать единую теорию поля.

Лекция 9.

Эйнштейн и антисемитизм. Экспериментальные подтверждения новой теории. Триумф Эйнштейна в 1919 году. Активизация врагов Эйнштейна. Вайланд против теории относительности. Нападки на Эйнштейна в Большом зале Берлинской филармонии. Жертва «на алтарь человеческой глупости». Роль Ленарда в атаках на Эйнштейна. Научная и общественная траектории Ленарда: от катодных и рентгеновских лучей до открытия электрона, от Нобелевской премии 1905 года до арийской физики и сотрудничества с Гитлером. Современные враги Эйнштейна.

Лекция 10.

Альберт Эйнштейн и сионизм. Еврейский университет в Иерусалиме. Отношение Эйнштейна к еврейству. «Диссидент» в первых анкетах. Вступление в еврейское общество Праги – необходимость для профессорства. Первое знакомство с антисемитизмом в Берлине. Затмение в Крыму и арест Фройндлиха. Первое привлечение к сионизму – 1919 год. Поездка в Америку в 1921 году ради создания Еврейского университета в Иерусалиме. Поездка в Палестину в 1923 году. Руководство Еврейского университета – конфликт между Эйнштейном и Иегудой Магнесом. Почему Эйнштейн не поехал профессором в Иерусалим в 1933 году? Эйнштейн и Израиль. Завещание Эйнштейна.

Лекция 11.

Альберт Эйнштейн и политика. Отношение Эйнштейна к диктатурам. Отказ вернуться в Германию в 1933 году. Казус академика Сахарова. Поддержка Эйнштейном Советской России во время блокады Антанты. Приглашение в Саратов. Роль Вилли Мюнценберга. «Полезные идиоты» — по выражению Ленина. Процесс 48 организаторов голода и голос Эйнштейна против репрессий. Отказ от подписи и поддержка Большого Террора Сталина. Роль Абрама Федоровича Иоффе. Твёрдость Эйнштейна в отстаивании научной истины и неуверенность в общественных вопросах. Эйнштейн в Америке и борьба против ограничений свободы. Эйнштейн – почетный водопроводчик. Декларация Рассела-Эйнштейна.

Лекция 12.

Встречи с Эйнштейном. Вернер Гейзенберг и Эйнштейн. Вольфганг Паули и Эйнштейн. Нильс Бор и Эйнштейн. Макс Борн и Эйнштейн. Пауль Эренфест и Эйнштейн. Пауль Эренфест и его роль в развитии российской физики. Российские физики в Европе: Ландау, Румер, Вавилов, Крутков, Френкель и другие. Судьба Гамова. Почему российские физики не участвовали в «революции вундеркиндов». Особенности научных школ в России и на Западе. Московская и Петербургская школы физики. Понятие научного поля. Современные научные школы и поля, и их роль в развитии теоретической физики.

Литература

Эйнштейн, Альберт. Собрание научных трудов в четырех томах. М.: Наука, 1966–67 (есть и в сети).
Эйнштейн, Альберт. Путевой дневник. М.: АСТ, 2021
Эйнштейн, Альберт. Относительность. Мои искания и стремления. М.: Родина, 2020
Эйнштейн, Альберт. Бог не играет в кости. Моя теория относительности. М.: Родина, 2020.
Einstein, Albert. Über den Frieden. Weltordnung oder Weltuntergang. Köln: Parkland, 2004.
Пайс, Абрахам. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. М.: Наука, 1989. (есть в сети).
Кузнецов, Б.Г. Эйнштейн. М.: Издательство АН СССР, 1963.
Зелиг, Карл. Альберт Эйнштейн. М.: Атомиздат, 1964.
Хофман, Банеш. Альберт Эйнштейн. Творец и бунтарь. М.: Прогресс, 1983.
Сексик, Лоран. Эйнштейн. ЖЗЛ, М.: Молодая гвардия, 2012.
Гернек, Фридрих. Альберт Эйнштейн. М.: Мир, 1979.
Айзексон, Уолтер. Альберт Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная. М.: АСТ, 2016
Frank, Philipp. Einstein. Sein Leben und seine Zeit. Braunschweig/Wiesbaden: Friedrich Vieweg & Sohn, 1979.
Clark, Ronald. Albert Einstein. Leben und Wert. Essling: Bechtle Verlag
Fölsing, Albrecht. Albert Einstein. Eine Biographie. Berlin: suhrkamp, 1993.
Гинзбург, В.Л. О теории относительности. М.: Ленанд, 2014.
Френкель, В.Я.; Явелов, Б.Е. Эйнштейн: изобретения и эксперимент. М.: Наука, 1990.
Эйнштейн и развитие физико-математической мысли. Сборник статей. М.: Издательство АН СССР, 1962.
Альберт Эйнштейн и теория гравитации. Сборник статей. М.: Мир, 1979.
Франкфурт, У.И. Очерки по истории специальной теории относительности. М.: Издательство АН СССР, 1961.
Беркович Евгений. Революция в физике и судьбы ее героев. Томас Манн и физики ХХ века. М.: URSS, 2017.
Беркович Евгений. Альберт Эйнштейн в фокусе истории ХХ века. М.: URSS, 2018.
Беркович Евгений. Альберт Эйнштейн и «революция вундеркиндов». М.: URSS, 2021.

***

Информация о лекторе

Евгений Михайлович Беркович

Профессор Свободного университета, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, доктор естествознания (Германия), главный редактор журнала «Семь искусств», дважды лауреат Беляевской премии за научно-просветительскую деятельность.