Разгневанный Эйнштейн и «темный» рецензент

Эйнштейн был терпеливым человеком. Он умел ждать. Подтверждение одного из предсказаний его общей теории относительности (ОТО) — искривления лучей света в поле тяготения — он получил в 1919 году, почти через четыре года после создания теории. А вот обнаружения предсказанных им гравитационных волн он так и не дождался. Они были зафиксированы коллаборацией LIGO лишь в сентябре 2015 года, аккурат к столетнему юбилею ОТО, отмечавшемуся в конце ноября. Совсем недавно, 15 июня этого года, было объявлено о втором случае обнаружения гравитационных волн 26 декабря 2015 года. Так что теперь факт их существования надежно подтвержден наблюдениями [1].

Наличие гравитационных волн вроде бы прямо следовало из уравнений ОТО, но Эйнштейна всё же грыз червячок сомнений. В середине 1936 года уже в США вместе со своим ассистентом Натаном Розеном он написал статью, в заглавии которой содержался важный вопрос: «Существуют ли гравитационные волны?» Похоже, что чистовой экземпляр этой работы не сохранился, но это не суть важно, поскольку имеется текст письма Эйнштейна Максу Борну, датированный серединой 1936 года. Эйнштейн там писал: «Вместе со своим молодым сотрудником я пришел к интересному выводу о том, что гравитационные волны не существуют, хотя все были в них уверены, по крайней мере в первом приближении. Это показывает, что нелинейные общерелятивистские волновые уравнения поля могут сказать нам больше, чем считалось ранее, вернее, наложить бóльшие ограничения».

В начале июня 1936 года Эйнштейн с Розеном отослали статью в американский журнал Physical Review, после чего Розен отправился в СССР преподавать в Киевском государственном университете. На всякий случай Эйнштейн снабдил его рекомендательным письмом на имя председателя Совнаркома В. М. Молотова.

К тому времени Physical Review медленно, но верно становился одним из ведущих мировых физических журналов. «Виновником» тому был его главный редактор, малоизвестный американский физик Джон Торренс Тэйт. Тэйт принял бразды правления в 1926 году в возрасте 37 лет и уже не выпускал их до своей кончины в 1950 году.

Его журнал славился тем, что публиковал работы быстро, особенно если они касались проблем квантовой механики. Оба автора были ему, конечно, известны, тем более что незадолго до того они уже опубликовали в его журнале две статьи, и обе они были напечатаны без промедления. Одна из них была посвящена тому, что теперь называют «кротовыми норами», а другая — знаменитая статья Эйнштейна — Подольского — Розена (ЭПР) «Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?». Споры о ней идут по сей день. Над тем, что делать с последней работой, Тэйт раздумывал довольно долго — больше месяца она недвижимо лежала у него на столе.

Вряд ли Тэйт так уж хорошо разбирался в общей теории относительности, чтобы найти в статье Эйнштейна и Розена ошибки, но у него было особое редакторское чутье, которое и позволило вывести его журнал в мировые лидеры. Лишь 7 июля он принял решение отправить статью на рецензию американскому физику и математику Говарду Перси Робертсону, одному из ведущих специалистов в области ОТО.

С выбором рецензента Тэйт попал в самую точку. Робертсон был одним из крупнейших в мире специалистов в области ОТО. Интересовался он и космологией. Мало кому известно, что за год до эпохального открытия Эдвином Хабблом разбегания галактик Робертсон предсказал его в своей статье 1928 года и даже построил грубый график на основе весьма ненадежных предварительных данных.

Робертсон изучил направленную ему на рецензию работу и уже 14 июля написал Тэйту: «Ну и работенку вы мне задали. Если бы Эйнштейн и Розен смогли доказать свою правоту, то это было бы одним из самых серьезных возражений против общей теории относительности. По моему разумению, возражения Эйнштейна и Розена ни на чем не основаны. Могу лишь рекомендовать передать им мои критические замечания, а потому прилагаю их в двух экземплярах, если вы пожелаете переслать их авторам. Если нет, то можно было бы напечатать статью в ее настоящем виде, учитывая только комментарии, относящиеся к исправлению мелких опечаток. Такая статья, несомненно, заставит многих сильно потрудиться в области гравитационных волн, что, конечно, было бы хорошо, если только нахлынувший поток статей не вынудит вас сбежать из дому».

Спустя десять дней, 23 июля, Тэйт наконец решается отправить комментарии рецензента Эйнштейну и пишет ему:

«Уважаемый профессор Эйнштейн.
Возвращаю Вам статью о гравитационных волнах, написанную Вами совместно с д-ром Розеном, с некоторыми комментариями рецензента. Прежде чем публиковать эту работу, я был бы рад услышать Ваше мнение по поводу различных комментариев и критических замечаний рецензента.
Искренне Ваш,
Джон Т. Тэйт, редактор».

Эйнштейн был ошарашен и разгневан — до того все его статьи как в Германии, так и в США печатались сразу же и без вопросов. В возмущении он пишет Тэйту 27 июля (на немецком):

«Мы (г-н Розен и я) направили рукопись в вашу редакцию для публикации и не давали разрешения на ознакомление с ней специалистов до ее выхода в свет. Я не вижу причин, по которым я должен реагировать на комментарии вашего анонимного эксперта, тем более что они явно ошибочны. Посему я намерен опубликовать эту работу в другом журнале.
С уважением,
А. Эйнштейн
P. S. Г-н Розен, который отбыл в Советский Союз, уполномочил меня представлять его интересы в этом деле».

Через три дня, 30 июля, Джон Тэйт отправил ответ:

«Уважаемый д-р Эйнштейн.
Весьма сожалею, что обстоятельства привели Вас к решению опубликовать статью, написанную совместно с д-ром Розеном, в другом журнале.
Возможно, я лично виноват в этом, потому как полагал, что Вы знакомы с правилами публикаций Американского физического общества и что Вы воспримете замечания нашей редколлегии как должное и отнесетесь к ним соответствующим образом.
Я не могу принять к публикации в Physical Review работу, авторы которой не согласны на рассмотрение ее редколлегией перед публикацией. Я полагал, что Вам это известно, иначе я сразу же вернул бы статью без рассмотрения.
Сожалею, что Вы сочли замечания редколлегии ошибочными и не заслуживающими реакции.
Искренне Ваш,
Джон Т. Тэйт, редактор».

В начале 1937 года Робертсон направил Тэйту письмо, где, в частности, писал: «Вы не удосужились сообщить мне о судьбе статьи, представленной в журнал прошлым летом самым знаменитым из Ваших авторов. Тем не менее я всё же посвящу Вас в детали последующих событий. Она была направлена (даже без исправления пары опечаток, замеченных Вашим рецензентом) в другой журнал. По получении гранок статья была полностью переработана, поскольку мне удалось убедить его в том, что правильный результат полностью противоречит его выводам. Вам может быть любопытно взглянуть на статью, напечатанную в Journal of the Franklin Institute, январь 1937 года, стр. 43, и сравнить ее с критическими замечаниями Вашего рецензента».

Итак, Робертсон прямо указывает, что это именно он переупрямил Эйнштейна и заставил его изменить неверные выводы. Скорее всего, это произошло около октября 1936 года, когда он оказался в Принстоне. К тому времени вместо Розена ассистентом Эйнштейна стал Леопольд Инфельд, и тогда же они затеяли написание знаменитой «Эволюции физики». Эйнштейн убедил Инфельда в отсутствии гравитационных волн, и не только его. Тогда же там оказался знаменитый итальянский математик Туллио Леви-Чивита, крупнейший специалист в области тензорного анализа и большой знаток ОТО, но и он попался на удочку аргументов Эйнштейна.

Робертсон был непоколебим. Он выслушал доводы Инфельда и не оставил от них камня на камне. Инфельд, естественно, бросился к патрону, дабы показать, в чем была ошибка, на что Эйнштейн якобы ответил, что буквально вчера он нашел ее самостоятельно. Оставалось лишь переписать почти всю статью, которая в итоге вышла под названием «О гравитационных волнах» [2]. В конце Эйнштейн сделал короткую приписку. «Вторая часть настоящей статьи была значительно изменена мной после отъезда Н. Розена в Россию, поскольку мы вначале ошибочно интерпретировали наши формальные результаты. Я хочу поблагодарить моего коллегу проф. Робертсона за его дружескую помощь в выяснении первоначальной ошибки».

В чем же заключалась ошибка «самого знаменитого автора» журнала Physical Review (в котором он, кстати, больше никогда не печатался)? Дабы не обмишулиться, пересказывая своими словами, лучше сошлюсь на специалиста.

«Вознамерившись найти точные решения для плоских гравитационных волн, Эйнштейн с Розеном обнаружили, что это невозможно сделать, не вводя сингулярности в компоненты метрики, описывающей эти волны. Это было вовсе не то, на что они надеялись. Но, как все хорошие физики, натолкнувшиеся на нечто неожиданное, они попытались обернуть эту трудность себе на пользу. Они надеялись показать, что получить решения уравнений в виде периодической волны нельзя. Вместо решения уравнений Эйнштейна они якобы получили доказательство несуществования решения в виде гравитационных волн — гораздо более неожиданный и фундаментальный результат.

Теперь хорошо известно, что нельзя построить единственную систему координат, описывающую плоские гравитационные волны, не натыкаясь где-нибудь в пространстве-времени на сингулярность. Но теперь понятно, что это сингулярность не реальная, а кажущаяся. Это координатная сингулярность, аналогичная попытке определить долготу Северного полюса. Эйнштейн был одним из первых, кто понял принципиальную разницу между координатными и физическими сингулярностями, но в 1930-е годы еще не был разработан математический формализм, который позволял бы установить это различие» [3].

То ли Эйнштейн додумался до этого сам, то ли ему подсказал Робертсон, но в итоге выяснилось, что при другом выборе координат сингулярности оказывались расположенными по оси цилиндра, там, где и следовало находиться источнику цилиндрических волн. Эйнштейн с Розеном, сами того не подозревая, имели дело с решением, соответствующим цилиндрическим волнам.

Натан Розен, ознакомившись с окончательным вариантом статьи, остался недоволен. Он и сам начал сомневаться в справедливости первоначальных выводов, но и опубликованная работа его тоже не устроила. В 1937 году он опубликовал в советском журнале статью, где доказывал невозможность существования плоских гравитационных волн. После войны было показано, что выводы Розена ошибочны.

Что же касается Робертсона, то он, похоже, чувствовал себя в различных системах координат ОТО как рыба в воде. Он вполне мог дать добро на публикацию ошибочной статьи Эйнштейна и Розена (на что, собственно, он и намекал в письме Тэйту), а потом напечатать сенсационное опровержение их результатов, обеспечив себе всемирную славу ниспровергателя величайшего из гениев. Но он этого не сделал. Напротив, он приложил все усилия, чтобы показать Эйнштейну, в чем заключалась его ошибка.

Говард Перси Робертсон увековечил свое имя иначе. Оно входит в название FRW-метрики (Фридмана, Робертсона, Уокера; иногда добавляют еще Леметра) — точного решения уравнений поля ОТО Эйнштейна, описывающего однородную, изотропную расширяющуюся или сжимающуюся Вселенную. Такую модель часто называют «стандартной моделью» современной космологии. Именно ею пользуются практически все современные исследователи.

Во время Второй мировой войны и после нее Робертсон пошел по военно-административной линии. Во время войны он был членом Национального научно-исследовательского комитета США по вопросам обороны, техническим консультантом министра обороны и обеспечивал связь по военным вопросам между Вашингтоном и Лондоном. Позднее он стал руководителем группы по оценке систем вооружений при министре обороны США, председателем секретной комиссии по НЛО, научным советником командующего НАТО в Европе и председателем научного совета по обороне плюс членом президентского консультативного комитета по науке. Неудивительно, что это сказалось на его научной продуктивности. После войны он ничего существенного не опубликовал.

В середине августа 1961 года Робертсон попал в автомобильную аварию и получил незначительные травмы. Его поместили в больницу, где спустя две недели в возрасте 58 лет он скончался от легочной эмболии. В апреле 1987 года американская Национальная академия наук пригласила Якова Борисовича Зельдовича прочитать мемориальную лекцию, которую он озаглавил «Космология от Робертсона до наших дней» [4].

Мораль этой истории (если она вообще требуется) такова: не все рецензенты негодяи.

1. ligo.caltech.edu/news

2. Эйнштейн А., Розен Н. О гравитационных волнах / А. Эйнштейн. Собрание научных трудов. Т. 2. С. 438. М.: Наука, 1966.

3. Kennefick D. Einstein Versus the Physical Review // Phys. Today. 2005. N 58(9). P. 43.

4. Zel’dovich Y. B. Cosmology from Robertson to Today // Phys. Today. N 41(3). P. 27.