Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная - Уолтер Айзексон

Затем в борьбу вступил Артур Эддингтон, английский астроном и физик, возглавивший знаменитые исследования солнечного затмения. Он уточнил вычисления Вейля, используя геометрическое понятие, известное как аффинная связность. Эйнштейн узнал о результатах Эддингтона на пути в Японию и принял их на вооружение. Он решил, что они могут стать основой его собственной новой теории. “Уверен, что я наконец понял связь между электричеством и гравитацией, – написал он взволнованно Бору. – Эддингтон подошел к истине ближе, чем Вейль”7.

К этому времени пение сирен, обещавших ему единую теорию поля, уже очаровало Эйнштейна. “За этим видится холодная улыбка природы”, – заметил он Вейлю8. Во время азиатского путешествия на пароходе Эйнштейн дорабатывает новую статью и по приезде в Египет в феврале 1923 года немедленно отправляет ее Планку в Берлин для публикации. Провозглашалось, что цель статьи – “объяснить, что гравитационные и электромагнитные поля составляют единое целое”9.

И опять заявление Эйнштейна попало в заголовки газет по всему миру. “Эйнштейн описывает свою новейшую теорию”, – заявляла The New York Times. И опять обыгрывалась сложность использованного подхода. Как предупреждал один из подзаголовков, “Дилетантам не понять”.

Но Эйнштейн сказал газетчикам, что его теория совсем не так сложна. “Я могу в одном предложении все объяснить, – цитирует репортер его слова. – Речь идет о связи между электричеством и гравитацией”. Он также отдал должное Эддингтону, утверждая, что его работа “основывается на теориях английского астронома”10.

В следующих статьях за этот год Эйнштейн ясно дает понять, что его цель – не просто объединение теорий, а поиск возможности избавиться от неопределенностей и вероятностей в квантовой теории. Заголовок одной из статей за 1923 год – “Предоставит ли полевая теория возможность решить проблемы квантов?”[78] – явно указывает на это11.

Статья начиналась с описания того, как теории электрических и гравитационных полей, основанные на решении дифференциальных уравнений в частных производных с начальными условиями, обеспечивают выполнение принципа причинности. В мире квантов, возможно, нельзя свободно выбирать или применять начальные условия. Но можно ли построить теорию, базирующуюся на полевых уравнениях, которая будет удовлетворять принципу причинности?

“Несомненно”, – оптимистически отвечает Эйнштейн на свой вопрос. То, что нам нужно, говорил он, – это метод, с помощью которого можно “переопределить” полевые переменные в соответствующих уравнениях. Этот метод Эйнштейн предлагал использовать как еще один инструмент, который позволит справиться с тем, что Эйнштейн упорно называл “проблемой” квантовой неопределенности. Однако пользы он не принес.

За два года Эйнштейн пришел к выводу, что такой подход ошибочен. “Моя опубликованная заметка [в 1923 году], – писал он, – не соответствует правильному решению этой задачи”. Но так или иначе Эйнштейн предложил еще один метод. “После непрерывных поисков в течение прошедших двух лет, думаю, теперь я нашел правильное решение”.

Новый подход состоял в том, что следует найти самое простое, какое только получится, формальное выражение для закона тяготения в отсутствии электромагнитных полей, а затем его обобщить. Эйнштейн считал, что таким путем в первом приближении получится теория электромагнетизма Максвелла12.

Теперь он больше полагался на математику, а не на физику. Метрический тензор – важная характеристика уравнений общей теории относительности – содержит десять независимых величин, но, если сделать его асимметричным, получается шестнадцать величин, чего достаточно и для описания электромагнетизма.

Однако этот подход, как и все другие, тоже вел в никуда. “Беда такой идеи в том, и Эйнштейн это очень хорошо осознавал, что на самом деле нет абсолютно ничего, что связывало бы шесть компонент электрического и магнитного полей с десятью компонентами обычного метрического тензора, описывающего гравитацию, – говорит физик из Техасского университета Стивен Вайнберг. – Преобразование Лоренца, как и любое другое преобразование координат, преобразует электрическое или магнитное поле в комбинацию электрического и магнитного полей, но никакое преобразование не перепутает их с гравитационным полем”13.

Непоколебимый, Эйнштейн вернулся к работе, решив в этот раз испробовать подход, который он назвал “дальним параллелизмом”. Такой подход допускает связь векторов в разных точках искривленного пространства, откуда возникают новые формы тензоров. Отсюда чудесным образом (так думал Эйнштейн) ему удастся вывести уравнения, в которые не входила бы эта досадная постоянная Планка, олицетворяющая кванты14.

“Это выглядит старомодно, но мои дорогие коллеги, да и ты тоже, откроют рот от удивления, поскольку в уравнениях нет постоянной Планка, – написал он Бессо в январе 1929 года. – Однако, когда окончательно пройдет их маниакальное пристрастие к статистическим штучкам, они покаянно вернутся к пространственно-временной картине, и тогда эти уравнения станут отправной точкой”15.

Какая прекрасная мечта! Единая теория поля без непокорных квантов. Статистический подход отметается как минутный каприз. Возвращение к полевой теории относительности. Обомлевшие коллеги раскаиваются!

Среди физиков, уже принявших квантовую механику, Эйнштейн с его судорожным поиском единой теории поля стал казаться милым чудаком. Но в общественном мнении он оставался суперзвездой. Истерия, сопровождавшая в январе 1929 года публикацию его пятистраничной статьи, которая оказалась просто последним из целого ряда не достигших цели ударов “теоретическим кинжалом”, была поразительной. Журналисты со всего света плотным кольцом окружили дом, где жил Эйнштейн. Практически не имея возможности избежать общения с ними, он спрятался за городом, на вилле своего врача на реке Хафель. The New York Times подняла шум за несколько недель до того, напечатав статью под заголовком “Эйнштейн на грани великого открытия: возмущен беспардонным вмешательством”16.

До 30 января статья Эйнштейна не была доступна широкому кругу читателей, но весь предшествующий месяц газеты без конца публиковали различного рода утечки и безосновательные предположения. Вот примеры заголовков в The New York Times:

12 января: Эйнштейн расширяет теорию относительности / Новая работа призвана объединить законы гравитационного поля и электромагнетизма / Он называет это своим главным “Священным писанием” / На подготовку ученому из Берлина понадобилось десять лет 19 ЯНВАРЯ: Эйнштейн изумлен переполохом, поднятым его работой / Неделю сто журналистов находятся в безвыходном положении / БЕРЛИН: последнюю неделю все представленные здесь журналисты пытались раздобыть пятистраничную рукопись статьи д-ра Альберта Эйнштейна “Новая теория поля”. Более того, со всего света получены сотни телеграмм с оплаченным ответом и несметное число писем с просьбой прислать детальное изложение или саму статью.