Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная

Со своей стороны, The New York Times возвела единую теорию поля на уровень религии, отправив в то воскресенье своих репортеров в окрестные церкви, чтобы они рассказали о проходивших там службах. “Эйнштейн считается почти пророком”, – гласил заголовок. Газета цитировала преподобного Генри Ховарда, сказавшего, что единая теория поля служит подтверждением учения апостола Павла о “единстве” мира. Представитель религиозного учения “Христианская наука” сказал, что эта теория дает научное обоснование теории иллюзорной материи Мэри Бэйкер Эдди [79] . Были и такие, кто провозглашал ее “продвижением свободы” и “шагом к всемирной свободе”²⁰.

79

“Христианская наука” – религиозная секта протестантского происхождения, основанная американкой Мэри Бэйкер Эдди. Члены секты считают, что весь феноменологический мир является иллюзией.

Возможно, у теологов и журналистов эта теория и имела ошеломительный успех, но не у физиков. Сомневался Эддингтон, обычно преданный поклонник Эйнштейна. Следующие несколько лет Эйнштейн продолжал совершенствовать свою теорию, упорно убеждая друзей, что выведенные им уравнения “прекрасны”. Но своей любимой сестре он жаловался, что его работа вызывает “явное недоверие и гневное отторжение коллег”²¹.

В отчаянии был и Вольфганг Паули. Он резко заметил Эйнштейну, что его новый подход полагается на формальный математический аппарат, не имеющий никакого отношения к физической реальности, и “предает” его же общую теорию относительности. Он обвинил Эйнштейна в том, что тот “перешел в стан чистых математиков”, и предсказывал, “что через год, а может, и раньше, вы откажетесь от любезного вам дальнего параллелизма, точно так же как раньше отказались от аффинной теории”²².

Паули был прав. Не прошло и года, как Эйнштейн от этой теории отрекся. Но он не сдался, и поиск продолжился. Теперь он сосредоточился на еще одном модифицированном подходе, что привело к появлению новых газетных заголовков, но не к продвижению в решении той великой загадки, которую он себе загадал. 23 января 1931 года The New York Time сообщила: “Эйнштейн закончил единую теорию поля”, – но в статье чувствовался намек, что подобные сообщения уже были и, по-видимому, будут впредь. Затем опять, 26 октября того же года: “Эйнштейн сообщил о новой теории поля”.

Наконец, в январе следующего года, он заметил Паули: “Итак, в конце концов вы, негодник, оказались правы”²³.

Так продолжалось еще два десятилетия. Ни одна из попыток Эйнштейна не стала удачной и не привела к созданию единой теории поля. На самом же деле с открытием новых частиц и новых сил физика стала менее единой. Правда, усилия Эйнштейна можно оправдать сдержанной похвалой французского математика Эли Жозефа Картана, сказавшего в 1931 году: “Даже если его попытка не увенчалась успехом, он заставляет нас задуматься о великих вопросах, на которых зиждется наука”²⁴.

Великий сольвеевский спор, 1927 и 1930 годы

Упорные арьергардные бои, которые Эйнштейн вел против наступающей со всех сторон квантовой механики, достигли наибольшего напряжения в Брюсселе, во время двух знаменитых Сольвеевских конгрессов. В обоих случаях Эйнштейн выступал как провокатор, пытаясь нащупать брешь в торжествующей победу новой премудрости.

На первом из них, состоявшемся в октябре 1927 года, присутствовали три великих мастера, стоявших у истоков новой эры в физике, но теперь скептически настроенных по отношению к ее детищу – таинственному миру квантовой механики. Там были семидесятичетырехлетний Хендрик Лоренц, шестидесятидевятилетний Макс Планк и сорокавосьмилетний Альберт Эйнштейн. Хендрику Лоренцу, получившему Нобелевскую премию за исследования электромагнитного излучения, оставалось жить всего несколько месяцев. Макс Планк был обладателем Нобелевской премии за теорию кванта, а Эйнштейн – за открытие закона фотоэлектрического эффекта.

Среди остальных двадцати шести участников конгресса больше половины тоже в свое время стали лауреатами Нобелевской премии. Здесь же были и все чудо-мальчики новой квантовой механики, надевшиеся либо переубедить, либо победить Эйнштейна. Это были двадцатипятилетний Вернер Гейзенберг, двадцатипятилетний Поль Дирак, двадцатисемилетний Вольфганг Паули, тридцатипятилетний Луи де Бройль и представитель Америки тридцатипятилетний Артур Комптон. Был и представитель среднего поколения сорокалетний Эрвин Шредингер, зажатый между “сердитыми молодыми людьми” и стариками-скептиками. И конечно, здесь был сорокадвухлетний Нильс Бор, в прошлом “сердитый молодой человек”, который своей моделью атома способствовавший появлению квантовой механики, а теперь стойкий защитник вступающих в противоречие с интуицией следствий из этой теории²⁵.

Лоренц попросил Эйнштейна сделать на конгрессе доклад о состоянии дел в квантовой механике. Эйнштейн сначала дал согласие, но потом отказался. “После длительных колебаний я пришел к выводу, что недостаточно подхожу для того, чтобы представить доклад, отражающий текущее положение дел, – ответил он. – Отчасти это связано с тем, что я не одобряю чисто статистический способ рассуждений, на котором основываются новые теории”. А затем он с горечью добавил: “Прошу вас, не сердитесь на меня”²⁶.

Вместо него доклад, открывший конгресс, сделал Бор. Он не скупился на похвалу, описывая достижения квантовой механики. В субатомном мире нет определенности и строго выполняющегося принципа причинности, говорил он. Нет детерминистских законов, только вероятности и шанс. Не имеет смысла говорить о “реальности”, не зависящей от процесса наблюдения и измерения. В зависимости от характера ставящегося эксперимента свет может быть либо волнами, либо частицами.

Во время официальных заседаний Эйнштейн говорил очень мало. “Я должен извиниться, что не разобрался в квантовой механике достаточно глубоко”, – заметил он в самом начале. Но за обедом и во время долгих вечерних разговоров, возобновлявшихся за завтраком, он втягивал Бора и его сторонников в оживленные споры, затравкой для которых служила его любимая шутка о Боге, который не играет в кости. “Нельзя строить теории на основании большого числа всяческих “если”, – вспоминает Паули доводы Эйнштейна. – Это глубоко неправильно, даже если основывается на опыте и логически непротиворечиво”²⁷.

“Вскоре дискуссия свелась к поединку между Эйнштейном и Бором, споривших о том, можно ли атомную теорию в ее нынешнем виде считать окончательной”, – вспоминал Гейзенберг²⁸. Как сказал впоследствии Эренфест своим студентам, “о, это было восхитительно”²⁹.

И во время заседаний, и в пылу неформальных дискуссий Эйнштейн пытался обработать своих противников, ставя искусные мысленные эксперименты, которые должны были доказать, что квантовая механика не дает полного описания реальности. С помощью хитроумного воображаемого устройства он пытался показать, что все характеристики движущейся частицы могут, по крайней мере в принципе, быть точно измерены.

Например, один из мысленных экспериментов Эйнштейна состоял в следующем. Пучок электронов пускают на экран со щелью. Пройдя через щель, электроны ударяются о фотографическую пластину, и их координаты фиксируются. Было еще много дополнительных элементов воображаемого прибора, таких, например, как задвижка, которая позволяла мгновенно открывать и закрывать щель. Все они были изобретательно использованы Эйнштейном, который хотел продемонстрировать, что теоретически можно одновременно знать точно координату и импульс электрона.

“Эйнштейн являлся на завтрак с каким-нибудь подобным предложением”, – вспоминал Гейзенберг. Происки Эйнштейна его, как и Паули, волновали не слишком. “Все будет в порядке, – твердили они, – все будет в порядке”. Но Бор часто приходил в возбуждение и начинал что-то исступленно бормотать.

Обычно в зал, где проходило заседание конгресса, они шли вместе, разрабатывая по пути стратегию, с помощью которой можно было бы показать несостоятельность идей Эйнштейна. “К обеду мы обычно уже могли доказать, что его мысленный эксперимент не противоречит принципу неопределенности, – вспоминал Гейзенберг, – и Эйнштейн признавал поражение. Но на следующее утро он появлялся за завтраком с новым, обычно более сложным мысленным экспериментом”. К обеду они уже знали, как опровергнуть и его.