Окончание. Начало см. в ТрВ-Наука № 299 от 10.03.19
«Вы всё-таки были правы, негодник вы этакий»
Появлению статьи «К единой теории поля» [Эйнштейн, 1966o] в трудах Прусской академии наук предшествовали странные события. Снова каким-то образом в прессу просочилась информация, что автор теории относительности в очередной раз готовится потрясти научный мир. Триумф Эйнштейна в 1919 году не давал журналистам покоя и 10 лет спустя. В ноябре 1928 года в газете The New York Times появились две заметки, посвященные новой работе великого физика: 4 ноября газета сообщила, что «Эйнштейн на пороге великого открытия, но не терпит любопытства», а 14 ноября уточнила — «Эйнштейн проявляет сдержанность по поводу новой работы. Он не хочет „делить шкуру неубитого медведя“». О этом же писал журнал Nature [Пайс, 1989, стр. 332].
К этому времени квантовая механика уже оформилась как самостоятельная наука о микромире, остался в истории Пятый Сольвеевский конгресс 1927 года, убедивший научный мир в истинности новой теории, большинство физиков приняли копенгагенскую интерпретацию Бора — Гейзенберга и статистическую концепцию Макса Борна. Альберт Эйнштейн, скептически относящийся к обоим подходам, оказался на обочине столбовой дороги физики. В глазах многих коллег его неустанные попытки построить единую теорию поля выглядели чудачеством. Но для широкой публики он по-прежнему был суперзвездой, для журналистов — желанным героем будущих сенсационных репортажей.
Видя такой интерес прессы, Эйнштейн за несколько дней до выхода в свет своей статьи дал интервью лондонской газете Daily Chronicle, в котором описал надежды, возлагаемые на единую теорию поля:
«Задачей моей работы является дальнейшее упрощение теории и, в частности, сведение к одной формуле, объединение поля тяготения и электромагнитного поля. Поэтому я назвал работу исследованием „единой теории поля“… Теперь и только теперь мы знаем, что силы, которые движут электроны по эллипсам вокруг ядер в атомах, — те же, что и силы, движущие Землю в ее годичном пути вокруг Солнца, и те же, которые приносят к нам лучи света и тепло, делающее возможным жизнь на нашей планете» [Эйнштейн, 1966h, стр. 259].
Нам понятно, что с последним оптимистичным утверждением автор явно поторопился — даже сегодня мы этого не знаем, ибо единой теории поля физики так и не построили.
Когда ожидаемая с таким нетерпением статья, поступившая в редакцию 30 января 1929 года, вышла наконец в свет, Прусская академия напечатала тысячу экземпляров ее оттисков. Весь тираж был мгновенно распродан. Тогда Академия допечатала еще три тысячи экземпляров. Об одном из них, попавших в Лондон, писал Эйнштейну Артур Эддингтон:
«Вас, возможно, позабавит то, что один из крупных лондонских универмагов выставил в витрине Вашу статью (все шесть страниц, наклеенных на стекло), чтобы прохожие могли ее прочитать. Около этой витрины собираются огромные толпы» [Пайс, 1989, стр. 333].
До Америки оттиски шли тогда долго, а нетерпение публики было так велико, что газета New York Herald Tribune решилась на перепечатку научной статьи Эйнштейна на своих страницах. Перевод статьи на английский вместе со всеми формулами был опубликован 1 февраля 1929 года. Текст был передан через океан по телексу, но так как этот способ передачи информации подразумевал кодирование только латинских букв и цифр, то по заданию газеты один профессор Колумбийского университета разработал специальную систему кодирования для формул и греческих букв. Статья, преобразованная по этой схеме, передавалась из Берлина в Нью-Йорк, где специалисты снова переводили ее в исходный вид [Fölsing, 1995, стр. 686–687]. Думаю, немногие из читателей нью-йоркской газеты разобрались в сложных обозначениях ковариантных и контравариантных тензоров, не говоря уже о понятиях тензорной плотности, метрики Римана и абсолютного параллелизма, на которых построена статья Эйнштейна. Но тираж газеты эта публикация, без сомнения, повысила.
Как и предыдущие его работы по этой теме, статья Эйнштейна «К единой теории поля» заканчивалась оптимистично, но с долей сомнения:
«Более глубокое исследование следствий уравнений поля должно показать, действительно ли метрика Римана в соединении с абсолютным параллелизмом дает адекватное понимание физических свойств пространства. Согласно нашему исследованию, это не кажется невероятным» [Эйнштейн, 1966o, стр. 258].
Вскоре, правда, окажется, что и этот оптимизм был преждевременным, но Эйнштейн не собирался сдаваться. Он пишет серию статей, уточняющих его построения. Некоторые его работы адресованы не специалистам, а достаточно широкой аудитории. В них он доступным языком рассказывает о достижениях и проблемах на пути к заветной цели. Показательна статья «О современном состоянии теории поля», написанная в том же 1929 году. В ней Эйнштейн рассказывает историю становления теории поля, представляющую, с его точки зрения, «наиболее глубокую концепцию теоретической физики со времени основания последней Ньютоном» [Эйнштейн, 1966p, стр. 244]. И после введения в его новые построения снова звучит оптимистичное заявление:
«После двенадцати лет поисков, полных разочарований, я открыл теперь метрическую структуру континуума, промежуточную между римановой и евклидовой, исследование которой ведет к действительно единой теории поля» [Эйнштейн, 1966p, стр. 248].
Осенью 1929 года он почти уверен, что скоро преодолеет оставшиеся трудности. В письме Паулю Эренфесту от 24 сентября Эйнштейн заверяет:
«Последние результаты столь прекрасны, что я полностью уверен: естественные уравнения поля из подобного многообразия должны быть найдены» [Fölsing, 1995, стр. 687–688].
Эту уверенность не разделяли многие из его коллег. В глазах тех, кто еще недавно преклонялся перед творцом теории относительности, его активность по созданию общей теории поля была смешной и бесперспективной. Это отношение чувствовал и сам Эйнштейн. В письме сестре Майе от 22 октября 1929 года он жаловался:
«Я построил великолепную теорию при бойком недоверии и страстном порицании со стороны моих коллег по цеху» [Fölsing, 1995, стр. 688].
Всего четыре года назад попытки Эйнштейна описать гравитацию и электричество в одной теории вызывали восторг и надежду. Например, Макс Борн писал ему 15 июля 1925 года:
«Твое сообщение об удачном объединении гравитации и электродинамики меня восхитило; использованный принцип действия выглядит очень просто» [Einstein-Born, 1969, стр. 121].
В комментарии к этому письму Борн подтверждает:
«Тогда мы считали его цель достижимой и очень важной. Эйнштейн стремился к ней до конца своей жизни. Сомнения ко многим из нас пришли тогда, когда к двум известным типам полей добавились новые, прежде всего мезонное поле1 Юкавы, которое является прямым обобщением электромагнитного поля и служит для описания ядерных сил, потом поля, принадлежащие другим элементарным частицам. После этого мы стали склоняться к мнению, что непрестанные усилия Эйнштейна представляют собой трагическое заблуждение» [Einstein-Born, 1969, стр. 126].
Однако были у физиков и другие причины сомневаться в правильности подхода Эйнштейна к общей теории поля. Особенно резким в оценках своего бывшего кумира показал себя Вольфганг Паули, прозванный Эренфестом за острый язык «бичом божьим». В письме Эйнштейну от 19 декабря 1929 года Паули убедительно подтверждает справедливость этого прозвища. В начале письма он предупреждает, что высказывает не только свое мнение, но говорит от лица большой части физиков молодого поколения:
«Вы будете отрицать, что о квантовой теории ничего не хотите знать. Я знаю и весьма сожалею об этом. Но я Вам должен еще сказать, что вывод Ваших уравнений поля не кажется мне таким уж обоснованным, и уже простейшие следствия из них не имеют ничего общего с обычными, подтвержденными опытом физическими фактами» [Pauli-Briefe-I, 1979, стр. 526–527].
А далее Паули, словно меняясь с Эйнштейном местами, начинает защищать общую теорию относительности от ее создателя:
«И куда делись объяснения смещения перигелия Меркурия и отклонение лучей света солнцем? Кажется, что при Вашем аннулировании общей теории относительности они оказываются потерянными. Но я придерживаюсь этой прекрасной теории, даже если она Вами предана» [Pauli-Briefe-I, 1979, стр. 527].
Конец письма очень эффектный. Паули пишет:
«Я не столь наивен, чтобы верить, будто Вы на основании чьей-то критики можете изменить свое мнение. Но я готов с Вами поспорить, что не пройдет и года, как Вы бросите свой „абсолютный параллелизм“, точно так же, как ранее Вы отказались от аффинной теории» [Pauli-Briefe-I, 1979, стр. 527].
Это письмо Альберт Эйнштейн нашел «забавным, но немного поверхностным». В ответе, написанном 24 декабря 1929 года, он обосновывает свою оценку:
«Так может рассуждать только тот, кто уверен, что рассматривает силы природы с правильной точки зрения. Я ни в коем случае не убежден, что выбранный мной путь должен быть верным. Но я полностью убежден, что он является самым простым мысленным путем из тех, которые я знаю. До тех пор, пока математические выводы не будут до конца продуманы, было бы несправедливо его за это осуждать на выброс» [Pauli-Briefe-I, 1979, стр. 528].
По поводу квантовой механики Эйнштейн повторяет свои доводы о том, что не считает статистические закономерности окончательным свойством внешнего мира. По его мнению, современная квантовая механика предлагает «полуэмпирический путь», не ведущий достаточно глубоко в тайны природы. В конце своего ответа Эйнштейн, которому в том году исполнилось 50, дает 29-летнему Паули совет:
«Забудьте всё, что Вы говорили, и углубитесь разок в проблему с такой установкой, будто Вы с Луны вернулись и должны сформировать свое свежее мнение. И тогда скажите что-нибудь, но только не раньше, чем через четверть года» [Pauli-Briefe-I, 1979, стр. 528].
Формально Паули спор проиграл, но только потому, что не угадал со сроком. Эйнштейну потребовался не год, а два, чтобы отказаться от идеи использовать «абсолютный параллелизм». В письме Паули от 22 января 1932 года, написанном из калифорнийского города Пасадена, где расположен знаменитый Калифорнийский технологический институт, или сокращенно Калтех, Эйнштейн признал свое поражение: «Вы всё-таки были правы, негодник вы этакий» [Pauli-Briefe-II, 1985, стр. 109].
Ничто не могло заставить Эйнштейна прервать работу. Даже смерть Эльзы 20 декабря 1936 года, всего через три года после переезда в Принстон, не остановила ученого: он утверждал, что именно в эти горестные дни работа необходима ему, как никогда.
Поиск единой теории поля Эйнштейн не прекращал до конца жизни. До последних своих дней он верил, что цель достижима. За день до смерти, случившейся в ночь на понедельник 18 апреля 1955 года, он попросил принести свои последние выкладки по этой теме. Их нашли на прикроватной тумбочке в Принстонском госпитале, где окончилась земная жизнь великого ученого.
Евгений Беркович
Einstein-Born. 1969. Albert Einstein — Hedwig und Max Born. Briefwechsel 1916–1955. München: Nymphenburger Verlagshandlung, 1969.
Fölsing, Albrecht. 1995. Albert Einstein. Eine Biographie. Ulm: Suhrkamp, 1995.
Pauli-Briefe-I. 1979. Pauli, Wolfgang. Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u. a. Band I: 1919–1929. Hrsg. v. Hermann Armin u. a. Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo: Springer Verlag, 1979.
Pauli-Briefe-II. 1985. Pauli, Wolfgang. Wissenschaftlicher Briefwechsel mit Bohr, Einstein, Heisenberg u. a. Band II: 1930–1939. Hrsg. v. Karl von Meyenn u. a. Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo: Springer Verlag, 1985.
Пайс, Абрагам. 1989. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. Перевод с англ. В.И. и О. И. Мацарских. Под редакцией А. А. Логунова. М.: Наука, 1989.
Эйнштейн, Альберт. 1966o. К единой теории поля. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 252–259. М.: Наука, 1966o.
Эйнштейн, Альберт. 1966h. К общей теории относительности. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, 134–141. М.: Наука, 1966h.
Эйнштейн, Альберт. 1966p. О современном состоянии теории поля. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 244–251. М.: Наука, 1966p.
1 Мезонное поле называют также полем сильного взаимодействия.