Андрей Сахаров. Наука и свобода

Устройство вакуума разглядывали в микроскоп, а Зельдович предложил посмотреть в телескоп. Он предположил, что живой вакуум, открывшийся микрофизике, может оказывать гравитационное действие и на мегамир — на темп расширения Вселенной. Таким образом он рассчитывал объяснить новые астрономические данные о странном распределении квазаров. [378]

Об этой своей идее Зельдович рассказал на семинаре в ФИАНе и не нашел никакого сочувствия. Идея противоречила привычным взглядам, что вакуум воздействует лишь на элементарные частицы, а для больших — макроскопических — тел вакуум должен оставаться прежней пустотой. А кроме того, в глазах физиков совершенно неосновательным был повод, побудивший Зельдовича сказать столь новое слово в науке. И в самом деле «наблюдательный факт», возбудивший творческую фантазию Зельдовича, скоро рассеялся, как мираж, в новых наблюдениях. Не только поэзии касаются слова Анны Ахматовой:

378

Зельдович Я.Б. Космологическая постоянная и элементарные частицы // Письма в ЖЭТФ, 1967, т. 6, вып. 9, с. 883—884.

Когда б вы знали, из какого сора Растут стихи, не ведал стыла, Как желтый одуванчик у забора, Как лопухи и лебеда.

Научные идеи тоже иногда начинают свою жизнь у забора.

Сахаров не присутствовал на докладе Зельдовича и от него самого узнал, что фиановские теоретики «резко отрицательно» отнеслись к его идее:

После семинара Зельдович позвонил мне по телефону и рассказал содержание своей работы, очень мне сразу понравившейся. А через несколько дней я сам позвонил ему со своей собственной идеей, представлявшей дальнейшее развитие его подхода.

Судьба подготовила Сахарова воспринять идею Зельдовича саму по себе, независимо от повода, который ей помог родиться. О вакууме микрофизики Сахаров размышлял в 1948 году, накануне своей «высылки из большой науки». Двадцать лет спустя он не просто поддержал Зельдовича. Он увидел, как можно соединить микрофизический вакуум и гравитацию на самом глубоком уровне, — на том, где гравитация, возможно, и коренится.

Зельдович взглянул на квантовые флуктуации вакуума через космологический телескоп, характеризуя всю вакуумную жизнь одним лишь числом — его плотностью энергии. «Астрономически малая» плотность вакуумной энергии сказалась бы лишь на астрономически больших расстояниях. Так уж устроено всемирное тяготение.

А Сахаров само всемирное тяготение попытался объяснить как свойство того безостановочного кипения, что идет в квантовом вакууме. [379] Он выдвинул парадоксальную идею, что гравитации — известного всем по школе Ньютонова тяготения — в сущности нет. А что же есть? Есть «упругость» вакуума, которая и приводит ко всем хорошо известным проявлениям всемирного тяготения — от падения яблока до коллапса звезды и образования черной дыры.

Но если статья Сахарова «отменила» гравитацию, почему же она так понравилась одному из самых видных гравитационистов — Джону Уилеру? Он излагал ее с энтузиазмом в фундаментальной книге «Гравитация» и во многих статьях. [380]

379

Сахаров А.Д. Вакуумные квантовые флуктуации в искривленном пространстве и теория гравитации (Доклады АН СССР 1967) // Научные труды, 1995, с. 155—162.

380

Misner C. Thorne K., Wheeler J. Gravitation. San Francisco, W.H. Freeman, 1973, p. 426—428; John A. Wheeler. Beyond the End of Time, in Black Holes, Gravitational Waves and Cosmology, 1974; The World of physics: а small library of the literature of physics from antiquity to (he present / Ed. Jefferson Hane Weaver. Меч York: Simon and Schuster, 1987. V. 3, p. 675—694.

Потому что Уилер стремился не к тому, чтобы любой ценой сохранить ньютоно-эйнштейновскую теорию гравитации в ее классическом виде, а к тому, чтобы по-настоящему се понять, то есть решить трудные вопросы, естественно рожденные этой теорией, но не поддающиеся ответу. Главный из таких вопросов — квантование гравитации.

Гипотеза Сахарова открыла неожиданно новый взгляд на крепость, уже давно осажденную теоретиками. В то время как его коллеги, расположившись вокруг твердыни боевым лагерем, обдумывали, какими катапультами и стенобойными орудиями проломить ее толстые стены, Сахаров, похоже, обнаружил подземный ход, ведущий в центр крепости.

Он предложил всерьез отнестись к тому, что во всех точках пространства-времени бурчит жизнь вакуума, и учесть воздействие этого бурления на поведение обычных, макроскопических ньютоновских тел. Надежда была, что следствием квантовой теории вакуума станет эйнштейновская теория гравитации с ее искривленным пространством-временем, с ее коллапсами звезд и расширением Вселенной. А уж из эйнштейновской теории, когда гравитация не очень сильна, следует Ньютонов закон тяготения.

Читатель, помнящий внешний вид этого закона в школьном учебнике физики:

F = GmM/r ²,

может тут спросить: а откуда возьмется величина гравитационной постоянной G?

Сахаров исходил из того, что в полной теории микромира возникнет новая константа — длина l, соответствующая границе применимости геометрических представлений, известных со времен Евклида. На расстояниях, меньших l, обычные понятия пространства и времени должны замениться какими-то гораздо более глубокими и лишенными наглядности понятиями. Какими именно, теория Сахарова позволяет пока не уточнять. И позволяет теоретикам продолжать свои поиски полной теории элементарных частиц. Однако им в руки дается архитектурный план, как их поиски должны соединиться с поисками полной теории гравитации. И если поиски увенчаются успехом, то из микрофизической длины lвозникнет константа G, управляющая падением яблока и движением планет.

Согласно идее Сахарова, гравитационная константа — результат микроскопической структуры вакуума. И свой подход он назвал: «гравитация как упругость вакуума». Что же тут похожего на обычную, всем знакомую упругость?

С упругостью человек имел дело уже тогда, когда делал свой первый лук. Тогда он только интуитивно учитывал коэффициенты упругости, которые во времена более просвещенные были измерены для разных материалов и помещены в таблицы. Для изготовления хорошего лука, условно говоря, вполне достаточно подобрать материал с подходящим коэффициентом и можно не думать о том, что упругость определяется силами, сцепляющими атомы и молекулы материала. Конструктору лука стоит изучать молекулярное строение вещества, лишь если его не устраивает метод проб и ошибок — перебор всех материалов подряд — и если он хочет узнать, как себя ведет лук на границе упругости, перед тем как сломаться.

Точно так же для расчетов, как движется предмет в поле тяготения Земли или Солнца, достаточно просто взять величину G(коэффициент упругости вакуума). Но чтобы узнать, что произойдет со звездой в результате ее неограниченного сжатия в собственном поле тяготения или как начиналось расширение Вселенной, не обойтись без «молекулярной» структуры вакуума.

Теоретик-изобретатель

Механизм образования барионной асимметрии, изобретенный Сахаровым в 1967 году, до сих пор единственная работоспособная гипотеза, объясняющая наблюдаемую асимметрию вещества и антивещества. Механизм, который он придумал, чтобы объяснить «образование» гравитации из свойств микромира, до сих пор остается лишь архитектурной идеей.

Поэтому коллегам Сахарова по теоретической физике в оценке его результатов приходится полагаться на ту комбинацию разума и чувства, которая называется интуицией. разнообразие интуиций жизненно необходимо для успеха совместного предприятия — научного поиска. Но разнообразие интуиций ведет к различию оценок.

Сахаров, к примеру, считал исходную для него идею Зельдовича (родившуюся у забора астрономии) одной из его лучших. Сам Зельдович, похоже, так не думал — в научной автобиографии 1984 года о ней он не сказал ни слова.

Некоторые трезвомыслящие теоретики не склонны придавать серьезное значение гипотезе Сахарова о гравитации как упругости вакуума, «цыплят по осени считают».

Другие считают эту идею наиболее значительной из всего сделанного Сахаровым в чистой науке и следующим шагом после Эйнштейна к раскрытию физической природы гравитации. [381]

Предоставим истории окончательное решение. Но независимо от него можно сказать: физик-теоретик, который в течение одного года опубликует две столь «сногсшибательные» идеи, как это сделал Сахаров в 1967 году, имеет право быть довольным собой.

381

Киржниц Д.А. Каким запомнился Сахаров-физик // Он между нами жил… Воспоминания о Сахарове, с. 325; Д.А. Киржниц, интервью 5.7.95.