Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная - Уолтер Айзексон

Ее недостаток в том, что она “не претендует на описание физической реальности, а только на определение вероятности осуществления физической реальности, которую мы наблюдаем”. Так в том же году писал Эйнштейн в статье в честь Джеймса Клерка Максвелла, великого мастера столь любимого им теоретико-полевого подхода к физике. Он закончил ее, заявив во всеуслышание о своем кредо реалиста – откровенном отрицании утверждений Бора, что физика имеет отношение не к природе как таковой, а только к тому, “что мы можем сказать о природе”. Услышав такое Юм, Мах, да, возможно, и сам Эйнштейн, когда был моложе, подняли бы в удивлении брови. Но теперь он провозглашал: “Вера во внешний мир, не зависящий от воспринимающего его субъекта, является основой всех естественных наук”37.

Схватка с природой за законы

Когда он был более решителен и радикальные идеи теснились у него в голове, Эйнштейн не слишком обращал внимание на свое мировоззрение. Он тогда позиционировал себя как эмпирик или позитивист. Другими словами, работы Юма и Маха стали его библией, и он остерегался таких понятий, как эфир и абсолютное время, то есть тех, которые не могут быть поняты при непосредственном наблюдении. Теперь, когда его неприятие идеи существования эфира ослабло, а неудовлетворенность квантовой механикой возрастала, он стал отходить от этих канонов. “Что мне не нравится в таком способе рассуждения, – размышлял постаревший Эйнштейн, – так это лежащая в его основе позитивистская позиция, которая, с моей точки зрения, недоказуема и, как мне кажется, приводит к тому же, что и принцип Беркли[80], Esse estpercipi”38.

Во взглядах Эйнштейна на философию науки была значительная доля преемственности. В связи с этим неправильно было бы настаивать, что в его способе мыслить произошел крутой поворот от эмпиризма к реализму39. Тем не менее можно сказать, что в 1920-е годы, сражаясь с квантовой механикой, он перестал быть безоговорочным последователем Маха и стал большим реалистом, то есть тем, как он и сформулировал в статье в честь Максвелла, кто верит в основополагающую реальность, существующую вне зависимости от наших наблюдений над ней.

Это нашло отражение в лекции, прочитанной Эйнштейном в июне 1933 года в Оксфорде, где он кратко изложил свою философию науки. Лекция называлась “О методе теоретической физики” и начиналась с предупреждения. Чтобы по-настоящему понять методы и философию физиков, советовал Эйнштейн, “не слушайте, что они говорят, а лучше изучайте их работы”40.

Если и мы остановимся на том, что Эйнштейн делал, а не на том, что говорил, станет ясно, что, как и всякий истинный ученый, он верил, что конечным результатом любой теории должны стать выводы, допускающие эмпирическую проверку и подтвержденные опытом. Он славился тем, что заканчивал свои статьи призывом ставить эксперименты для проверки теории.

Но что он сам использовал как отправную точку в своих рассуждениях физика-теоретика, на каких принципах и постулатах основывались его логические построения? Как мы уже видели, обычно исходной точкой не были экспериментальные данные, которые требовалось объяснить. Описывая путь к общей теории относительности, Эйнштейн говорил: “Никакой набор эмпирических фактов, сколь угодно полный, не мог бы привести к формулировке таких сложных уравнений”41. Во многих знаменитых работах он специально подчеркивал, что при построении теорий не слишком опирался на результаты экспериментов. Речь шла о наблюдении броуновского движения, неудачных попытках обнаружить эфир или данных измерений фотоэлектрического тока.

Вместо этого он часто начинал с постулатов, которые формулировал на основании собственного понимания физической природы мира. Например, к выводу об эквивалентности гравитации и ускорения Эйнштейн пришел не на основании изучения экспериментальных данных. Его сила как теоретика состояла в том, что в сравнении с другими учеными он несравненно лучше умел формулировать то, что сам называл “общими постулатами и принципами, способными послужить отправной точкой”.

В этом процессе интуиция соединялась с чутьем, позволявшим выделить те факты, которые следовало обнаружить среди экспериментальных данных. “Ученый должен выведать эти общие принципы у природы, распознав во всей совокупности эмпирических фактов надежные общие характеристики явления”42. Эйнштейн описал суть этого процесса в письме Герману Вейлю: “Я верю, что для того, чтобы реально продвинуться вперед, опять надо обнаружить общий принцип, который следует отвоевать у природы”43. В то время он пытался найти свою точку опоры для построения единой теории поля.

Когда такой принцип у природы удавалось вырвать, Эйнштейн надеялся, что в следующем эпизоде свою роль сыграет физическая интуиция и формальный математический подход, после чего можно будет двинуться по направлению к доступным проверке выводам. В молодости он иногда относился пренебрежительно к роли, отведенной чистой математике. Но во время решающего рывка к общей теории относительности именно математический аппарат позволил ему пересечь финишную черту.

С тех пор в погоне за единой теорией поля он все больше зависел от математического аппарата. “Построение общей теории относительности показало Эйнштейну всю мощь абстрактного математического подхода, особенно тензорного исчисления, – пишет астрофизик Джон Барроу. – Необычайная физическая интуиция гармонично сочеталась с математическим аппаратом общей теории относительности, но в последующие годы баланс был нарушен. При поиске единой теории поля Эйнштейн поддался очарованию абстрактного формализма”44.

Лекцию в Оксфорде Эйнштейн начал с реверанса в сторону эмпиризма: “Все познание реальности исходит из опыта и возвращается к нему”. Но сразу затем он обратился к вопросу о том, какую роль играет “чистый разум” и логическое мышление. Эйнштейн не колеблясь признал, что успех, достигнутый с помощью тензорного исчисления при выводе уравнений общей теории относительности, превратил его в поклонника формального математического подхода. Использовать такой подход, подчеркивающий простоту и элегантность уравнений, надежнее, чем полагаться на роль эксперимента.

Тот факт, что подобный метод сработал в случае общей теории относительности, сказал он, “убеждает нас в том, что природа представляет собой реализацию самых простых возможных математических понятий”45. Это очень изысканное и к тому же удивительно интересное мировоззрение позволяет понять ход мыслей Эйнштейна, когда десятилетиями математическая “простота” направляла его поиск единой теории поля. Да, оно созвучно и великому правилу Исаака Ньютона из третьей книги “Начал”: “Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей”.