Адлер скептически и брезгливо поджал губы.
— Метафизический вздор! Сказки Демокрита! После великого Маха («Der grosse Mach!» — Адлер даже благоговейно прикрыл глаза, произнося это имя), после Маха говорить о реальности, извините меня, просто глупо…
— Но теория Больцманна, из которой прямо получается…
— Вульгарные метафизические бредни! Оствальд доказал, как дважды два, что можно переписать уравнения Больцманна, устранив из них молекулярные массы и оставив только непосредственно наблюдаемые энергии.
— Пусть так. Ну, а если удастся установить реальную связь между неощущаемыми молекулярными движениями и наблюдаемыми феноменами?..
— Знаю. Чушь! Никакой связи! Время физики моделей кончилось, герр коллега, зарубите это себе на носу. Наступил век физики феноменов!
Эйнштейн внимательно посмотрел на собеседника.
— Возможно. Но вся штука в том, что я установил эту связь…
* * *
В течение 1902–1904 годов он закончил и послал в берлинские «Анналы физики» четыре статьи, посвященные, как и напечатанный ранее мемуар о капиллярности, вопросам молекулярно-кинетической теории вещества.
Эти статьи были его ответом на обскурантскую свистопляску, поднятую махизмом вокруг атома. Все это вызывало у него чувство протеста. «Предубеждение этих ученых (Оствальда и Маха. — В. Л.) против атомной теории можно, несомненно, отнести за счет их позитивистской философской установки», — вспоминал он в автобиографии. «Вот пример того, как философские предубеждения мешают правильной интерпретации фактов!» Свой долг ученого он видел в теоретическом и экспериментальном обосновании реальности атомов. «Главной моей целью было найти такие факты, которые возможно надежнее устанавливали бы существование атомов определенной конечной величины…»
И он нашел эти факты.
В первых трех исследованиях — «Анналы» напечатали их без промедления — развивались основные идеи и теоремы статистической механики. Из нее выводились положения термодинамики, то есть был проделан труд, уже выполненный несколько ранее Больцманном и Гиббсом. Как не без досады должен был он вскоре признать, эти работы Больцманна и Гиббса попросту не попали в круг его, эйнштейновского, чтения. Вот до чего довели безалаберность и манкирование лекциями в политехникуме! Но он мог по крайней мере, утешать себя тем, что проделал самостоятельно путь мысли, пройденный двумя гигантами физической теории. Замечательно и другое. Замечательно то, что редакция «Анналов», возглавлявшаяся тогда Паулем Друде, при близком участии Планка и других физиков-материалистов, без колебаний приняла решение печатать статьи, оставив в стороне вопрос о приоритете… Причина в том, что тема статей оставалась на повестке дня физической теории. Статьи Эйнштейна били в нужную точку, они сражались на переднем крае борьбы между материализмом и идеализмом в тогдашней физике!
Четвертая работа этого цикла шла еще дальше. Она давала в руки физики новый метод подхода к реальности атома. Она предсказывала и анализировала удивительное явление, обещавшее сделать наглядно-зримым движение молекул в жидкости.
Бросим в воду мелкорастертый порошок какого-нибудь нерастворимого твердого вещества, например смолы. Попав в гущу невидимой толпы молекул жидкости, порошинки, получая беспорядочно толчки от налетающих с разных сторон молекул, должны начать метаться из стороны в сторону… И это даст ключ к установлению на опыте скрытых закономерностей молекулярного мира. Так, для примера, можно не видеть игроков в волейбол, скрытых, скажем, за высокой стеной, но, следя за взлетающим над стеной мячом, уяснить ход происходящих внизу событий.
Воссоздать картину молекулярного хаоса, исходя из отражения его в движениях пляшущих порошинок, — таков был замысел, подлежавший математическому решению.
Задача была решена с большим изяществом и блеском. Законы поведения взвешенных в жидкости пылинок оказались и впрямь отражением законов больших чисел, управляющих молекулярным хаосом самой жидкости. Исходя из видимой на глаз картины перемещений пылинок (в частности, из длины их среднего пробега между двумя столкновениями), можно было надеяться вычислить подлинные размеры молекул.
Статья за подписью «А. Эйнштейн. Берн.» была напечатана в тетрадке 17-го тома «Анналов», вышедшей в свет в мае 1905 года. «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией», — так называлась эта статья, и слово «требуемый» было тут не простой риторической фигурой. Если теория дает картину реальности, она должна, она обязана требовать от эксперимента точного и безусловного себе подчинения. «Если, — писал Эйнштейн, — выведенные здесь теоретические закономерности для поведения частиц действительно будут наблюдаться… тогда станет возможным точное определение истинных атомных размеров…» «О, если бы, — так заканчивалась статья, — каким-нибудь экспериментатором удалось вскоре подтвердить поднятые здесь важные для теории вопросы!»
Экспериментаторы нашлись, и скорее, чем мог ожидать Эйнштейн.
Самое занятное было то, что, приступая к анализу беспорядочной пляски взвешенных в жидкости пылинок, он опять-таки лишь довольно смутно припоминал, что это явление давно открыто на опыте!
Шотландский ботаник Роберт Броун три четверти века назад натолкнулся на него случайно, рассматривая под микроскопом водную взвесь какой-то цветочной пыльцы. Пылинки совершали причудливый хаотический танец. Ботаник был поражен: «жизненная сила» или иной «дух», вселившийся в материю? Он принялся лихорадочно толочь с помощью кухонной ступки все, что попадалось ему под руку. Он растолок даже осколок какого-то ископаемого кирпича, подаренного ему хранителем музея. Картина была прежней. Более крупные порошинки не двигались вовсе. Как только их размельчали до сотых и тысячных долей миллиметра, они начинали метаться из стороны в сторону, выписывая беспорядочные и трудноуловимые зигзаги. Рост температуры — это было выяснено значительно позднее — усиливал наблюдаемый эффект, как и следовало из кинетической теории вещества и из формул Эйнштейна.
Роберт Броун не торопился публиковать свою диковинную находку — отчет о ней пролежал без движения в его архиве около сорока лет! Еще меньше он мог догадываться о правильном объяснении открытого им явления. Впервые это объяснение было дано («в семидесятых годах) английским физиком Рамзаем. И вот теперь известные ученые Жорж Гуи из Лиона и Ганс Зидентопф из Вены, давно занимавшиеся броуновским движением, сообщили в Берн Эйнштейну о своих наблюдениях. Мариан Смолуховский, теоретик из города Львова, прислал оттиски своих статей из краковского научного журнала.
Смолуховский, учившийся в девяностых годах в Вене, был преследуем, как и Больцманн, тамошними учеными чиновниками. В нем видели не только поляка по национальности, но и материалиста, непримиримого сторонника атомной теории. Ему пришлось уехать в Галицию. Он начал работу над теорией броуновского движения еще за несколько лет до того, как к ней приступил Эйнштейн. Работа подвигалась медленно — на нее смотрели косо влиятельные «феноменологи» из профессорских кругов. Эйнштейн и Смолуховский не знали ничего друг о друге, но — как это часто бывает в науке — результаты, полученные ими, оказались почти тождественными. Вычисления польского физика были опубликованы на несколько месяцев позже эйнштейновских. Имена их были соединены отныне историей, и в некрологе Смолуховского (умершего преждевременно в годы первой мировой войны) Эйнштейн воздал дань уважения своему польскому собрату…
Самым впечатляющим оказалось известие из Парижа: Жан Перрен с помощью новой, поразившей всех своею смелостью методики произвел «экспериментум круцис» — решающий опыт, прямо и непосредственно запечатлевший не только качественную сторону, но и все выведенные Эйнштейном количественные связи между скрытыми толчками молекул и видимым движением пылинок.
Из эйнштейновских вычислений вытекало, в частности, что закон распределения броуновских частиц по высоте не отличается от такого же закона изменения плотности воздуха. Разница лишь численная — высота, на которой плотность воздуха падает вдвое, составляет 5,6 километра, а для частиц гуммигута (род смолы), взвешенных в воде, эта высота равна всего лишь тридцати микронам. Сосчитывая под микроскопом число «пляшущих пылинок» на разных высотах в жидкости — работа сверхювелирной тонкости, — Перрен и подтвердил с блестящей точностью предсказание Эйнштейна. Это позволило немедленно подсчитать размеры молекул — 6,210-8 (шестьдесят две миллиардных) сантиметра, например для воды. Количество молекул, содержащихся в восемнадцати граммах воды — 4,5•1023 (четыреста пятьдесят тысяч миллиардов миллиардов) штук [14], получалось столь же прямым и непосредственным образом!
