Беседы с Альбертом Эйнштейном

Первый самостоятельный вклад в науку Эйнштейн сделал сразу после окончания института. В то время благодаря работам английского химика и физика Джона Дальтона (1766–1844) существование атомов было принято всеми, хотя некоторые ученые все еще не хотели верить в их реальность. Однако все соглашались с тем, что если атомы и существуют, то они слишком малы и их невозможно увидеть. Только в 1950-х годах, после изобретения автоионного микроскопа, их стало возможно разглядеть. В своих ранних работах, созданных в 1902–1904 годах, Эйнштейн заложил основу для последующего открытия неоспоримых доказательств существования атомов.

* * *

Профессор, я хотел бы обсудить ваши первые открытия. О чем вы писали в своих первых опубликованных научных работах?

Мои первые две работы не заслуживают внимания. Первыми исследованиями, имеющими хоть какую-то ценность, были три работы, опубликованные между 1902 и 1904 годами. Они позволили мне развить идеи, на основе которых можно было с полной определенностью установить существование атомов. А окончательно эти идеи оформились в 1905 году.

* * *

В школе мы узнаем, что Джон Дальтон предложил свою атомную теорию в начале XIX века. И при этом в 1905 году еще оспаривалось существование атомов?

Небольшая группа авторитетных ученых не видела в них нужды. Дальтон был не одинок: другие ученые показали, как взаимодействие молекул, состоящих из атомов, успешно объясняет изменение веществ. Однако некоторые выдающиеся ученые, например Эрнст Мах, да и не он один, отрицали существование атомов. Вот наглядный пример того, что даже блестящие ученые, обладающие выдающимся интеллектом, могут отрицать факты, потому что держатся укоренившихся понятий.

* * *

Как вы доказали существование атомов?

Я использовал косвенное доказательство. Атомы слишком малы, чтобы видеть их невооруженным глазом, и даже самый лучший электронный микроскоп позволяет видеть объекты размером с миллионную долю миллиметра, то есть около 3000 атомов. Хотя в то время никто не знал их размеров, я понимал, что их можно обнаружить косвенным путем. Когда однажды я пил чай у одного из друзей, я вдруг задумался о движении молекул сахара, растворенного в воде, и придумал, как вычислить размер этих молекул.

* * *

Можете описать этот метод?

Я исходил из того, что, когда сахар попадает в воду, его вязкость увеличивается, то есть вода становится тяжелее и более плотной. Эту вязкость можно измерить. Я хотел понять, могу ли я получить математическую зависимость между размером молекул и этой измеримой вязкостью, и так вывести размер молекул. Я должен был сделать некоторые допущения о молекулах, чтобы вычислить эту зависимость.

* * *

Под допущениями вы подразумеваете попытку представить, на что похожа молекула?

Нет, этого я не мог представить. Мое допущение касалось формы и поведения молекул. В сущности, я стремился упростить задачу, чтобы было легче выполнить необходимые расчеты. Молекулы сахара в моих вычислениях — это идеальные сферы, которые двигаются в воде и не подвержены влиянию друг друга. Я знал, что реальные молекулы не могут быть совершенными сферами, но для моих расчетов это было несущественно. Это не повлияло бы на результат.

* * *

Была ли полученная зависимость очень сложной?

Мои вычисления состояли из двух этапов и включали два довольно простых уравнения. Новым был сам метод: я впервые получил формулу, содержащую размер молекулы и число Авогадро. Число Авогадро необходимо, потому что с его помощью вы можете вычислить количество молекул в определенном количестве вещества.

* * *

Профессор, помогите понять, что такое число Авогадро.

Число Авогадро — постоянное число, связанное со свойствами атомов. Оно полезно тем, что позволяет использовать вес в расчетах. Например, если мы знаем, что дюжина апельсинов весит два килограмма, мы можем определить количество апельсинов в большом ящике, взвесив ящик. Если апельсины в ящике весят 2000 килограммов, значит, там 1000 дюжин апельсинов. Это же быстрее и легче, чем пересчитать 12 000 апельсинов. Если вам нужно подсчитать частицы пыли, вы не будете взвешивать дюжину крохотных частиц. Наверное, лучше начать с миллиона. Число Авогадро намного больше миллиона, потому что оно необходимо для подсчета молекул, которые в 10 000 раз меньше частичек пыли. Вместо взвешивания дюжины или миллиона молекул вы взвешиваете число Авогадро молекул. Но сначала нужно хорошо знать число Авогадро, а определить 24-значное число не так легко. Поэтому предыдущие результаты не были очень точными.

* * *