АВТОБИОГРАФИЧЕСКИЕ НАБРОСКИ

Autobiographische Skizze. Hello Zeit - dunkle Zoit. In Memorium Albert Einstein, Herausgegeben von Carl Scelig. Zurich, 1956.

В 1895 г., в шестнадцатилетнем возрасте я приехал из Италии в Цюрих, после того, как без школы и без учителя провел год в Милане у родителей. Моей целью было поступление в политехникум, хотя я не совсем ясно представлял себе, как это можно осуществить. Я был своенравным, но скромным молодым человеком, который приобрел свои необходимые знания спорадически, главным образом путем самообразования. Я жаждал глубоких знаний, но обучение не казалось мне легкой задачей: я был мало приспособлен к заучиванию и обладал плохой памятью. С чувством вполне обоснованной неуверенности я явился на вступительный экзамен на инженерное отделение. Экзамен показал мне прискорбную недостаточность моей подготовки, несмотря на то, что экзаменаторы были снисходительны и полны сочувствия. Я понимал, что мой провал был вполне оправдан. Отрадно было лишь то, что физик Г.Ф. Вебер сказал мне, что я могу слушать его коллег, если останусь в Цюрихе. Но ректор, профессор Альбин Герцог, рекомендовал меня в кантональную школу в Аарау, где после годичного обучения я сдал экзамен на аттестат зрелости. Эта школа оставила во мне неизгладимый след, благодаря своему либеральному духу и скромной серьезности учителей, которые не опирались на какие-либо показные авторитеты; сравнение с шестилетним обучением в авторитарно управляемой немецкой гимназии убедительно показало мне, насколько воспитание в духе свободы и чувства личной ответственности выше воспитания, которое основано на муштре, внешнем авторитете и честолюбии. Настоящая демократия не является пустой иллюзией. В том же году в Аарау у меня возник вопрос: если бы можно было погнаться за световой волной со скоростью света, то имели бы мы перед собой не зависящее от времени волновое поле? Такое все-таки кажется невозможным! Это был первый детский мысленный эксперимент, который относился к специальной теории относительности. Открытие не является делом логического мышления, даже если конечный продукт связан с логической формой.

1896 -1900гг.- обучение на отделении преподавателей специальных дисциплин швейцарского политехникума. Вскоре я заметил, что довольствуюсь ролью посредственного студента. Для того чтобы быть хорошим студентом, нужно обладать легкостью восприятия; готовностью сконцентрировать свои силы на всем том, что читается на лекции; любовью к порядку, чтобы записывать и затем добросовестно обрабатывать преподносимое на лекциях. Всех этих качеств мне основательно недоставало, как я с сожалением установил. Так постепенно я научился ладить с не совсем чистой совестью и организовывать свое ученье так, как это соответствовало моему интеллектуальному желудку и моим интересам. Некоторые лекции я слушал с большим интересом. Но обыкновенно я много "прогуливал" и со священным рвением штудировал дома корифеев теоретической физики. Само по себе это было хорошо и служило также тому, что нечистая совесть так действенно успокоилась, что душевное равновесие не нарушалось сколько-нибудь заметно. Это широкое самостоятельное обучение было простым продолжением более ранней привычки; в нем принимала участие сербская студентка Милева Марич, которая позднее стала моей женой. Однако в физической лаборатории профессора Г.Ф. Вебера я работал со рвением и страстью. Захватывали меня также лекции профессора Гейзера по дифференциальной геометрии, которые были настоящими шедеврами педагогического искусства и очень помогли мне позднее в борьбе, развернувшейся вокруг общей теории относительности. Но высшая математика еще мало интересовала меня в студенческие годы. Мне ошибочно казалось, что это настолько разветвленная область, что можно легко растратить всю свою энергию в далекой провинции. К тому же по своей наивности я считал, что для физики достаточно твердо усвоить элементарные математические понятия и иметь их готовыми для применения, а, остальное состоит в бесполезных для физики тонкостях, - заблуждение, которое только позднее я с сожалением, осознал. У меня, очевидно, не хватало математических способностей, чтобы отличить центральное и фундаментальное от периферийного и не принципиально важного.

В эти студенческие годы развилась настоящая дружба с товарищем по учебе, Марселем Гроссманом. Раз в неделю мы торжественно шли с ним в кафе "Метрополь" на набережной Лиммат и разговаривали не только об учебе, но и, сверх того, о всех вещах, которые могут интересовать молодых людей с открытыми глазами. Он не был таким бродягой и чудаком, как я, но был связан со швейцарской средой и в пределах возможного не потерял внутренней самостоятельности. Кроме того, он обладал в избытке как раз теми данными, которых мне не хватало: быстрым восприятием и порядком во всех отношениях. Он не только посещал все лекции, которые мы считали важными, но и обрабатывал их так замечательно, что если бы его тетради перепечатать, то их вполне можно было бы издать. Для подготовки к экзаменам он одалживал мне эти тетради, которые служили для меня спасательным кругом; о том, как мне жилось бы без них, лучше не гадать.
Несмотря на эту неоценимую помощь и вопреки тому, что все читавшиеся нам предметы сами по себе были интересными, я должен был перебороть себя, чтобы основательно изучить все эти вещи. Для людей моего типа, склонных к долгому раздумью, университетское образование не является безусловно благодатным. Если человека заставить съесть много хороших вещей, он может надолго испортить себе аппетит и желудок. Огонёк священного любопытства может надолго угаснуть. К счастью, у меня эта интеллектуальная депрессия после благополучного окончания учебы длилась только год.
Самое большое из того, что сделал для меня Марсель Гроссман как друг, было следующее. Приблизительно через год после окончания обучения он рекомендовал меня через отца директору Швейцарского патентного бюро Фридриху Галлеру, которое тогда еще называлось "Бюро духовной собственности". После обстоятельного устного испытания господин Галлер принял меня на службу. Благодаря этому в 1902-1909 гг., как раз в годы наиболее продуктивной деятельности, я был избавлен от забот о существовании. Кроме того, работа над окончательной формулировкой технических патентов была для меня настоящим благословением. Она принуждала к многостороннему мышлению, а также давала импульс для физических размышлений. Наконец, практическая профессия вообще является благословением для людей моего типа. Академическая карьера вынуждает молодых людей производить научные труды во все возрастающем количестве, что приводит к соблазну поверхностности, которому могут противостоять только сильные характеры. Большинство практических профессий относятся, далее, к такому роду, что человек нормальных способностей в состоянии выполнить то, чего от него ждут. В своем житейском существовании он не зависит от особых озарений. Если у него есть более глубокие научные интересы, то, наряду со своей обязательной работой, он может погрузится в свою любимую проблему. Его не должна угнетать боязнь того, что его усилия могут остаться безрезультатными.
Тем, что я оказался в таком счастливом положении, я обязан Марселю Гроссману.

Из событий научного характера, которые относятся к тем счастливым годам в Берне, я упомяну лишь одно, которое привело к наиболее плодотворной идее в моей жизни. Специальной теории относительности было уже несколько, лет, когда возник вопрос: ограничен ли принцип относительности инерциальными системами, т. е. системами координат, которые движутся равномерно друг относительно друга (линейные преобразования координат)? Врожденный инстинкт подсказывает: "Вероятно нет!". Но основное положение всей прежней механики - принцип инерции - как будто бы исключает всякое расширение принципа относительности. А именно, если ввести систему координат, движущуюся с ускорением (по отношению к инерциальной системе), то "изолированная", точечная масса больше, нe движется прямолинейно и равномерно относительно этой системы. Ум, не связанный установившимися привычками, спросил бы теперь: а не дает ли мне в руки это поведение способ отличить инерциальную систему от неинерциальной? Он должен был бы затем прийти к выводу (по крайней мере в случае прямолинейного равноускоренного движения), что это не так. Ибо механическое поведение тел относительно такой ускоренной системы координат можно интерпретировать так же, как действие гравитационного поля; это можно сделать благодаря эмпирическому факту, который заключается в том, что в гравитационном поле ускорение тел, независимо от их природы, всегда одно и то же. Знание этого (принцип эквивалентности) сделало вероятным не только то, что законы природы должны быть инвариантными по отношению к общей группе преобразований Лоренца (расширение принципа относительности), но также и то, что это расширение должно привести к углубленной теории гравитационного поля. В том, что эта идея в принципе является правильной, я по меньшей мере не сомневался. Но трудности ее осуществления казались почти непреодолимыми. Прежде всего элементарные соображения показывали, что переход к более широкой группе преобразований несовместим с прямой интерпретацией пространственно-временных координат, которая проложила путь специальной теории относительности. Кроме того, нельзя было усмотреть, как должна быть выбрана расширенная группа преобразований. В действительности мне удалось подойти к этому принципу эквивалентности окольным путем, описание которого здесь неуместно.
В 1909-1912 гг., в то время как я занимался теоретической физикой в Цюрихском и Пражском университетах, я непрерывно размышлял об этой проблеме. В 1912 г., когда меня пригласили на работу в Цюрихский политехникум, я уже значительно ближе подошел к решению этой проблемы. Важным здесь оказался анализ Германа Минковского формальных основ специальной теории относительности. Его можно сконцентрировать в следующем предложении: четырехмерное пространство имеет (ивариантную) псевдоэвклидову метрику; она определяет метрические свойства пространства, которые можно констатировать экспериментально, а также принцип инерции и, сверх того, форму системы уравнений, инвариантных относительно преобразований Лоренца. В этом пространстве имеются предпочтительные, а именно, квазидекартовы системы координат, которые являются здесь единственными "естественными" (инерциальные системы).
Принцип эквивалентности позволяет нам ввести в таком пространстве нелинейные преобразования координат, т. е. недекартовы ("криволинейные") координаты. Псевдоэвклидова метрика принимает при этом общую форму

суммирование ведется по индексам i и k (от 1 до 4). Эти gik являются тогда функциями четырех координат, которые согласно принципу эквивалентности кроме метрики описывают также "гравитационное поле". Конечно, гравитационное поле здесь имеет совершенно особый вид. Ибо с помощью преобразования метрики можно перевести в специальную форму

-dx1dx1 - dx2 dx2 - dx3dx3 + dx4dx4,

т. е. в форму, в которой gik не зависят от координат. В этом случае описываемое посредством gik гравитационное поле можно "оттрансформировать". В последней специальной форме инерционные свойства изолированных тел выражаются (временноподобной) прямой линией. В общей форме им соответствуют "геодезические линии".
Эта формулировка относилась, правда, все еще к случаю псевдоэвклидова пространства. Однако она ясно показала, как нужно осуществлять переход к гравитационным полям общего вида. Здесь также необходимо описывать гравитационное поле посредством некоторого рода метрики, т. е. симметричного тензорного поля gik. Обобщение состоит просто в том, что теперь нужно отбросить предположение о том, что это поле можно превратить в псевдоэвклидово с помощью простого преобразования координат.
Тем самым проблема гравитации была сведена к чисто математической. Существуют ли дифференциальные уравнения для gik, которые инвариантны относительно нелинейных преобразований координат? Такие и только такие дифференциальные уравнения принимались во внимание как уравнения гравитационного поля. Закон движения материальной точки давался бы тогда уравнением геодезической линии.
С этой задачей в голове я навестил в 1912 г. моего старого студенческого друга Марселя Гроссмана, который тем временем стал профессором математики в Швейцарском политехникуме. Он тотчас загорелся, хотя как настоящий математик имел несколько скептическую точку зрения на физику. Когда мы оба были еще студентами и привычным образом обменивались в кафе нашими мыслями, он сделал однажды такое прекрасное, характерное замечание, что я не могу его здесь не процитировать: "Я полагаю, что из изучения физики я все же почерпнул кое-что существенное. Когда раньше я садился на стул и ощущал еще остаток тепла, которое принадлежало "предсидетелю" (Vor-Sitzenden), мне было неприятно. Все это совершенно прошло, так как физика научила меня, что теплота есть нечто совершенно безличное".
Вышло так, что хотя он охотно согласился совместно работать над проблемой, но все-таки с тем ограничением, что он не берет на себя никакой ответственности за какие-либо физические утверждения и интерпретации. Он тщательно просмотрел литературу и скоро обнаружил, что указанная математическая проблема была уже решена прежде всего Риманом, Риччи и Леви-Чивитой. Это развитие в целом примыкало к теории кривизны поверхностей Гаусса; в этой теории впервые были систематически использованы обобщенные координаты. Достижения Римана были наибольшими. Он показал, как из поля тензоров gik можно получить вторые производные. Из этого следовало, как должны выглядеть уравнения поля гравитации в случае, если поставлено требование инвариантности относительно группы всех непрерывных преобразований координат. Однако не так легко было принять это требование как обоснованное, так как я считал, что против него можно найти какие-то возражения. Эта, разумеется, ошибочная мысль привела к тому, что в своей окончательной форме теория появилась только в 1916 г.
В то время как я усердно работал совместно с моим другом, никто из нас не думал, что злой недуг так скоро унесет этого замечательного человека. Потребность по крайней мере один раз в жизни выразить мою благодарность Марселю Гроссману придала мне смелость написать эти довольно пёстрые автобиографические наброски.

Со времени завершения теории гравитации теперь прошло уже сорок лет. Они почти исключительно были посвящены усилиям вывести путем обобщения из теории гравитационного поля единую теорию поля, которая могла бы образовать основу для всей физики. С той же целью работали многие. Некоторые обнадеживающие попытки я впоследствии отбросил. Но последние десять лет привели, наконец, к теории, которая кажется мне естественной и обнадеживающей. Я не в состоянии сказать, могу ли я считать эту теорию физически полноценной; это объясняется пока еще непреодолимыми математическими трудностями; впрочем, такие же трудности представляет применение любой нелинейной теории поля. Кроме того, вообще кажется сомнительным, может ли теория поля объяснить атомистическую структуру вещества и излучения, а также квантовые явления. Большинство физиков, несомненно, ответят убежденным "нет", ибо они считают, что квантовая проблема должна решаться принципиально иным путем.

Как бы то ни было, нам остаются в утешение слова Лессинга: "Стремление к истине ценнее, дороже уверенного обладания ею".

Русский перевод напечатан в журнале "Успехи физических паук", 1965, 86, 407.

Эйнштейн А. Автобтиографические наброски; О науке // Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т. 4. М., 1967. С. 350-356;