(продолжение. Начало в №1/2020)
«Холодная, как мрамор, улыбка Природы»
Когда в первый день февраля 1923 года океанский лайнер «Гаруна Мару», построенный в Японии годом раньше, прибыл в египетский Порт Саид, статья Эйнштейна «К общей теории относительности» была готова. В конце ее он приписал название лайнера и месяц: январь 1923 года [Эйнштейн, 1966h стр. 141]. Эта работа развивала идеи Вейля и Эддингтона, соединяя их с общим подходом Гамильтона, принятым в классической механике.
Новый текст казался Эйнштейну столь важным, что он, не медля ни дня, прямо из Порт Саида отправил рукопись в Берлин, где его верный друг и коллега Макс Планк уже 15 февраля представил статью Эйнштейна для публикации в Докладах Академии.
Статья заканчивалась предельно оптимистично:
«Изложенное выше исследование показывает, что общая идея Эддингтона в соединении с принципом Гамильтона приводит к теории почти полностью свободной от произвола, отражающей наши современные знания о гравитации и электричестве и объединяющей оба вида поля по-настоящему, законченным образом [Эйнштейн, 1966h стр. 141]»
Вернувшись в Берлин, Эйнштейн выступил в Прусской академии с докладом об объединении в единое целое гравитационного и электромагнитного полей, опубликовал еще две работы, развивающие этот подход.
Активность автора теории относительности не осталась незамеченной журналистами. Мир еще не забыл эйфорию и всеобщее ликование после подтверждения новой теории тяготения в 1919 году. Теперь от Эйнштейна ждали еще одной сенсации. Газета «The New York Times» вышла 27 марта 1923 года с заголовком: «Эйнштейн описывает свою новейшую теорию». Правда, один из подзаголовков гласил: «Дилетантам не понять» [Айзексон, 2016 стр. 429]. Но сам автор «новейшей теории» успокоил журналистов:
«Я могу в одном предложении всё объяснить. Речь идет связи между электричеством и гравитацией» [Айзексон, 2016 стр. 429].
Кроме того, Эйнштейн подчеркнул роль Эддингтона, отметив, что его работа «основана на теориях английского астронома» [Айзексон, 2016 стр. 429].
В письме Герману Вейлю от 23 мая 1923 года Альберт уточняет задачу:
«…обязательно нужно опубликовать что-нибудь свое, так как идею Эддингтона нужно разработать до конца» [Пайс, 1989 стр. 329].
Уже тогда интуиция великого физика не обманывала его – грандиозность поставленной задачи явно превышала человеческие возможности. Через три дня, 26 мая 1923 года, он признавался Вейлю:
«Я вижу холодную, как мрамор, улыбку безжалостной Природы, которая щедро наделила нас стремлениями, но обделила умственными способностями» [Пайс, 1989 стр. 329].
Но опускать руки Эйнштейн не привык. Он развивает идеи Вейля и Эддингтона в серии статей, но уже ясно понимает, что полноценной единой теории поля, из которой следовало бы существование и свойства элементарных частиц, на этом пути не получишь. Статья «Теория аффинного поля», опубликованная в журнале «Nature» в 1923 году, заканчивается пророческими словами:
«Из теории естественным путем следуют как известные законы гравитационного и электромагнитного полей, так и связь этих двух видов поля; однако она ничего не говорит о структуре электронов» [Эйнштейн, 1966j стр. 153].
Альберт Эйнштейн, 1938 г.
Эйнштейн остро чувствовал, что для построения единой теории поля ему не хватает, во-первых, опытных данных и, во-вторых, некоторой направляющей физической идеи. Когда он работал над специальной и общей теориями относительности, в его распоряжении было и то, и другое. В цитированном письме Вейлю от 26 мая 1923 года он пишет:
«Я думаю, для того, чтобы действительно двигаться вперед, нужно найти общий, подслушанный у природы принцип» [Fölsing, 1995 стр. 635].
Но и экспериментальные данные для создания единой теории поля были жизненно необходимы. Об одном эксперименте в области гравитации Эйнштейн задумался ещё в 1912 году, до завершения общей теории относительности. В журнале по судебной медицине, к которому явно имел отношение Генрих Цангер, была опубликована статья Альберта «Существует ли гравитационное воздействие, аналогичное электромагнитной индукции?» [Einstein, 1912][1]. В 1922 году, став директором Института физики Общества кайзера Вильгельма, Эйнштейн предложил знаменитому экспериментатору Вальтеру Герлаху провести соответствующие опыты. Как вспоминал потом Герлах, измерения должны были проводиться около потоков воды или водопадов [Gerlach, 1979 стр. 98]. Работа Герлаха должна была быть оплачена из бюджета института, единственным сотрудником которого был его директор. Но условием, поставленным Эйнштейном, была полная концентрация на этой работе, прекращение всех других научных экспериментов.
Вальтер Герлах, ориентировочно 1940-е годы
Герлаху задание Эйнштейна показалось слишком туманным, и он отказался. Единая теория поля так и осталась без экспериментального основания. Эйнштейну ничего не оставалось, как все больше и больше полагаться на математику, вместо физики. Такое изменение его подхода к научным проблемам происходило постепенно.
Вплоть до создания общей теории относительности он был убежден, что в основе новой физической теории должен лежать именно «подслушанный у природы общий принцип», как он выразился в упомянутом письме Герману Вейлю 26 мая 1923 года. О том же писал Эйнштейн патриарху гёттингенской математики Феликсу Клейну в 1917 году:
«Формальные аспекты очень ценны, когда они служат для окончательной формулировки уже найденной истины, но они почти постоянно подводят, когда их используют в качестве эвристических средств» [Fölsing, 1995 стр. 637].
Поворот к математическому взгляду на физический мир заметен впервые в нобелевской лекции Эйнштейна, которую мы цитировали. Именно тогда, 11 июля 1923 года в Гетеборге, он провозгласил:
«Теория тяготения (т.е. риманова геометрия – с точки зрения математического формализма – Прим. А. Эйнштейна) должна быть обобщена так, чтобы она охватывала также и законы электромагнитного поля. К сожалению, при этой попытке мы не можем опереться на опытные факты, как при построении теории тяготения (равенство инертной и тяжелой массы – Прим. А. Эйнштейна), а вынуждены ограничиться критерием математической простоты, который не свободен от произвола» [Эйнштейн, 1966g стр. 127-128].
Далее он конкретизирует свой подход, описывая путь, по которому он надеется прийти к единой теории поля. Путь этот чисто математический, не освещен ни одной физической идеей:
«Важнейшее понятие римановой геометрии, на котором основаны и уравнения тяготения, – „кривизна пространства“ – в свою очередь основывается исключительно на „аффинной связи“. Если задать такую аффинную связь в некотором континууме, не основываясь с самого начала на метрике, то получается обобщение римановой геометрии, в котором все же сохраняются важнейшие выведенные ранее величины. Находя наиболее простые дифференциальные уравнения, которым можно подчинить аффинную связь, мы вправе надеяться, что натолкнемся на такое обобщение уравнений тяготения, которое будет содержать в себе также и законы электромагнитного поля» [Эйнштейн, 1966g стр. 128].
В этой формулировке четко просматривается основное отличие зрелого Эйнштейна, ищущего разгадку тайны «холодной, как мрамор, улыбки безжалостной природы» в мире абстрактных математических конструкций, от юного гения, физическая интуиция которого позволяла почти без математики открывать фундаментальные законы Вселенной там, где никто не видел ничего нового.
Такому способу поиска научной истины ученый остался приверженным до конца жизни, хотя выдающихся результатов, сравнимых с достижениями «раннего Эйнштейна», этот способ не принес.
Предельно четко выразил Альберт Эйнштейн свое новое кредо в так называемой Спенсеровской лекции, прочитанной в Оксфорде 10 июня 1933 года. Если сравнить положения этой лекции с тем, что писал молодой Эйнштейн Феликсу Клейну в 1917 году, то можно подумать, это мысли двух разных людей. Мы уже цитировали то письмо, где он предостерегал патриарха математической школы Гёттингена от использования математического формализма для поиска истины, рекомендуя применять его только на этапе оформления окончательных результатов [Fölsing, 1995 стр. 637]. В оксфордской лекции он говорил прямо противоположное:
«Весь предшествующий опыт убеждает нас в том, что природа представляет собой реализацию простейших математически мыслимых элементов. Я убежден, что посредством чисто математических конструкций мы можем найти те понятия и закономерные связи между ними, которые дадут нам ключ к пониманию явлений природы» [Эйнштейн, 1967 стр. 184].
Альберт Эйнштейн на яхте в 1934 г.
Т.е. понимание явлений природы следует искать именно в тех самых «формальных аспектах», которым он не доверял в 1917 году. А опыт, который по мнению молодого Эйнштейна помогал найти «подслушанный у природы общий принцип», в глазах зрелого ученого играл лишь вспомогательную роль, проверяя работоспособность математического аппарата:
«Опыт может подсказать нам соответствующие математические понятия, но они ни в коем случае не могут быть выведены из него. Конечно, опыт остается единственным критерием пригодности математических конструкций физики. Но настоящее творческое начало присуще именно математике» [Эйнштейн, 1967 стр. 184].
Если раньше создатель теории относительности был прежде всего физиком, использовавшим математику для оформления своих идей, то теперь, по его мнению, царицей наук вновь стала математика, а физика с ее экспериментами уступила ей свое ведущее положение. Не зря в письме Эйнштейну от 19 декабря 1929 года Вольфганг Паули метко и едко подметил:
«Остается только Вас поздравить (или, лучше сказать, выразить соболезнование) с тем, что Вы перешли к чистым математикам» [Pauli-Briefe-I, 1979 стр. 527].
Эйнштейн продолжал упорно работать. Часто казалось, что успех достигнут, но на смену короткой радости приходило новое разочарование. В июле 1925 года в тех же Докладах Прусской академии наук была опубликована его статья «Единая полевая теория тяготения и электричества», в предисловии к которой довольный собой автор пишет:
«Теперь я думаю, что после двухлетних непрерывных поисков нам удалось получить истинное решение, которое и излагается ниже» [Эйнштейн, 1966k стр. 171].
Однако эйфория длилась недолго, чуть больше месяца. В письме Паулю Эренфесту от 18 августа 1923 года Эйнштейн признается:
«Я опять предложил теорию тяготения–электричества, очень красивую, но сомнительную» [Пайс, 1989 стр. 330].
А еще через месяц, 18 сентября, в письме тому же адресату Эйнштейн выражается более определенно:
«Этим летом изложил на бумаге очень соблазнительные идеи о тяготении-электричестве… но сейчас у меня возникли серьезные сомнения в их правильности» [Пайс, 1989 стр. 330].
И, наконец, ещё через два дня, опять в письме Эренфесту от 20 сентября, – полная капитуляция:
«Работа, которую я сделал этим летом, никуда не годится» [Пайс, 1989 стр. 330].
Но Эйнштейн – не тот человек, который складывает оружие при неудаче. Он ищет другие подходы к поставленной им самим немыслимо сложной задаче. В 1927 году ему снова показалось, что идея Калуцы о пятом измерении – это то, что ему нужно. Он пишет две статьи под общим названием «К теории связи гравитации и электричества Калуцы» и радостно сообщает другу Эренфесту в письме от 21 января 1928 года: «Да здравствует пятое измерение!» [Пайс, 1989 стр. 331].
Правда, к обеим статьям 1927 года о подходе Калуцы он делает примечание при корректуре:
«Г. Мандель сообщил мне, что изложенные здесь результаты не новы и содержатся в работах Клейна» [Эйнштейн, 1966l стр. 197].
Другими словами, ничего нового работы Эйнштейна 1927 года по сравнению с результатами Оскара Кляйна 1926 года не несут. Публикация статей в Докладах Прусской академии была излишней.
После этих статей Эйнштейн снова обратился к расширениям римановой геометрии и ввел новое математическое понятие абсолютного, или дальнего, параллелизма (Fernparallelismus) [Эйнштейн, 1966m]. Поясняя смысл введенного понятия, автор пишет:
«Интересно сопоставить теорию Римана, ее модификацию, предложенную Вейлем, и развитую выше теорию. Для векторов, разделенных конечным расстоянием: в теории Вейля – невозможно сравнение ни по длине, ни по направлению; в теории Римана – возможно сравнение по длине, но не по направлению; в рассмотренной здесь теории – возможно сравнение и по длине, и по направлению» [Эйнштейн, 1966m стр. 228].
Вслед за этой чисто математической работой (большая редкость для молодого Эйнштейна!) он опубликовал очередную статью на волнующую его в последние годы тему: «Новая возможность единой теории поля тяготения и электричества» [Эйнштейн, 1966n]. Обе статьи разделяет всего неделя: первая датирована 7 июня, вторая – 14 июня 1928 года.
Автор снова не скрывает оптимизма – построенный им математический аппарат вот-вот позволит заменить общую теорию относительности еще более общей единой теорией поля:
«В краткой статье, опубликованной несколько дней назад в этом журнале [речь идет о работе [Эйнштейн, 1966m] – Е.Б.], я показал, каким образом можно с помощью n-подов построить геометрическую теорию, основанную на фундаментальных понятиях метрики Римана и „абсолютного“ параллелизма. Вопрос о том, может ли эта теория служить для описания физических закономерностей, при этом оставался открытым. После этого я обнаружил, что из подобной теории совсем просто и естественно получаются, по крайней мере в первом приближении, законы тяготения и электродинамики. Поэтому можно думать, что эта теория вытеснит первоначальный вариант общей теории относительности» [Эйнштейн, 1966n стр. 229].
Как и раньше, подобным надеждам не суждено было сбыться: Эйнштейну никак не удавалось получить уравнения, в которых гравитационное и электромагнитное поля были бы разделены [Пайс, 1989 стр. 332]. Эйнштейн пытался вывести уравнения поля, справедливые как для гравитации, так и для электромагнетизма, из принципа Гамильтона, считавшегося универсальным для всей физики. Долгое время эти попытки не удавались, но в январе 1929 года Альберт представил в «Доклады Прусской академии наук» шестистраничную заметку под заголовком «К единой теории поля», в которой излагался «удовлетворительный способ вывода уравнений» [Эйнштейн, 1966o стр. 252].
«Вы всё-таки были правы, негодник вы этакий»
Появлению этой заметки 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 десять лет спустя. В ноябре 1928 года в газете «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 относящейся 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.
Еще до выхода в свет статьи Эйнштейна «К единой теории поля» ее содержание и результаты обсуждались в газете «New York Times». Вот некоторые цитаты из ее заметок:
«12 января. Эйнштейн расширяет теорию относительности. Новая работа призвана объединить законы гравитационного поля и электромагнетизма. Он называет это своим „Священным писанием“. На подготовку ученому из Берлина понадобилось десять лет» [Айзексон, 2016 стр. 431].
Через неделю снова газета обращается к той же теме:
«19 января. Эйнштейн поражен суматохой, которую вызвала его работа. Он держит в напряженном ожидании сотню журналистов» [Пайс, 1989 стр. 333].
Альберт Эйнштейн, 1938 г.
В том же номере:
«БЕРЛИН: последнюю неделю все представленные здесь журналисты пытались раздобыть пятистраничную [на самом деле, шестистраничную – Е.Б.] рукопись статьи д-ра Альберта Эйнштейна «Новая теория поля». Более того, со всего света получены сотни телеграмм с оплаченным ответом и несметное число писем с просьбой прислать детальное изложение или саму статью» [Айзексон, 2016 стр. 431].
Еще через шесть дней:
«25 января. Последняя работа профессора Альберта Эйнштейна „Новая теория поля“[2], готовящаяся к выходу из печати, сводит к одной формуле все основные законы релятивистской механики и электричества, говорит человек, переводивший ее на английский» [Айзексон, 2016 стр. 431].
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 эвклидовой, 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 поле[3] 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].
Альберт Эйнштейн (слева) и Вольфганг Паули, осень 1926 г.
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, которых 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 пятьдесят, дает двадцатидевятилетнему 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].
Ради справедливости следует отметить, что уже в 1930 году Эйнштейн признал теорию абсолютного параллелизма неудачной. Для журнала «Science» он написал короткую заметку «Гравитационное и электромагнитное поля», в которой оценивает различные подходы к построению единой теории поля:
«С тех пор как в 1915 году была сформулирована общая теория относительности, теоретики настойчиво пытались найти общую основу для законов гравитационного и электромагнитного поле. Трудно было думать, что эти поля соответствуют двум пространственным структурам, между которыми нет фундаментальной связи. Отсюда возникли теории Вейля и Эддингтона, от которых, однако, авторы отказались, теория Калуцы и теория абсолютного параллелизма. После того, как мы проработали около года над дальнейшим развитием последней теории, мы пришли к заключению, что избрали неверный путь, и теория Калуцы, хотя и неприемлема, но все же ближе к истине, чем другие теоретические построения» [Эйнштейн, 1966q стр. 347].
С порывистостью молодости очаровывался Эйнштейн новыми идеями, без сожаления расставался со старыми, не теряя при этом надежды и оптимизма в отношении скорого решения «задачи века». В том же письме «негоднику» Паули от 22 января 1932 года, в котором Альберт признал, что проиграл спор, он тем не менее с восхищением пишет об очередном подходе к единой теории поля:
«Меня радует, что Вам понравилась наша конструкция и Вы находите ее естественной. Порадуйтесь также и тому, что эта конструкция позволяет рассматривать поля без введения сингулярности электричества» [Pauli-Briefe-II, 1985 стр. 109].
Эйнштейн тут имеет в виду серию из двух статей, появившихся в докладах Прусской академии наук в конце 1931 и в начале 1932 годов (русские переводы первой и второй статей: [Эйнштейн, 1966r] и [Эйнштейн, 1966s]). Главным инструментом нового подхода было введение пятимерных векторов в четырехмерном пространстве. Эти статьи были написаны вместе с ассистентом-математиком Вальтером Майером.
Сотрудничество с ним Альберт ценил так высоко и такие надежды возлагал на совместную работу, что поставил условием своего переезда в Америку в 1933 году, чтобы Майер тоже получил постоянное место работы в Принстонском институте перспективных исследований.
Альберт и Эльза Эйнштейн (справа) и Вальтер Майер (слева) с коллегами из Калифорнийского технологического института, Калифорния, США, 1931 г.
Директор Института Абрахам Флекснер в письме от 26 апреля 1933 года предостерегал Эйнштейна от чрезмерной привязанности к ассистенту, приводил примеры того, как часто связь профессор – ассистент разваливается, ассистент находит другого профессора или другую работу. Но Эйнштейн был непреклонен. В конце концов Флекснер предоставил Майеру должность в том же институте, что и Эйнштейну, но через три года Альберт убедился, что многоопытный директор был прав: в Принстоне Майер прекратил с ним работу и занялся собственными исследованиями [Беркович, 2018 стр. 201-202].
О значении совместных работ с Майером Эйнштейн рассказывает в письме от 30 октября 1931 года ближайшему другу Мишелю Бессо:
«Единственное, что удалось в нашем исследовании, — объединить гравитацию и электричество, причем уравнения последнего в точности совпадают с уравнениями Максвелла для пустого пространства (записанными в релятивистском виде – Прим. А. Эйнштейна). Никакого физического прогресса при этом не достигается, разве что становится ясно, что уравнения Максвелла — не только первое приближение, но и рационально обоснованы столь же хорошо, как и уравнения гравитации для пустого пространства» [Эйнштейн-Бессо-2, 1980 стр. 5].
Правда, Эйнштейн не обольщается результатами:
«Ни плотности заряда, ни плотности массы не существует, и все великолепие рушится, мы имеем дело уже с квантовой проблемой, которую до сих пор еще никому не удавалось разрешить с позиций теории поля (так же, как никому не удавалось построить теории относительности, исходя из квантовой механики – Прим. А. Эйнштейна)» [Эйнштейн-Бессо-2, 1980 стр. 5].
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.
(продолжение следует)
Примечания
[1] В книге [Fölsing, 1995] эта статья ошибочно отнесена к 1913 году. Русский перевод опубликован в первом томе Собрания научных трудов Эйнштейна [Эйнштейн, 1965].
[2] Опубликованная статья носила название «К единой теории поля» [Эйнштейн, 1966o].
[3] Мезонное поле называют также полем сильного взаимодействия.
Литература
Einstein, Albert. 1912. Gibt es eine Gravitationswirkung die der elektromagnetischen Induktionswirkung analog ist? Vierteljahrschrift für gerichtliche Medizin (ser. 3), B. 44, S. 37-40. 1912.
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.
Gerlach, Walter. 1979. Erinnerungen an Albert Einstein 1908-1930. Weinheim 1979. Physikalische Blätter. B. 35, N. 3, S. 93-102. 1979.
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.
Айзексон, Уолтер. 2016. Альберт Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная. М. : АСТ, 2016.
Беркович, Евгений. 2018. Революция в физике и судьбы ее героев. Альберт Эйнштейн в фокусе истории ХХ века. М. : URSS, 2018.
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. 1966m. Геометрия Римана с сохранением понятия «абсолютного» параллелизма. Собрание научных трудов в четырех томах, т. II, с. 223-228. М. : Наук, 1966m.
—. 1966q. Гравитационное и электромагнитное поля. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 347-348. М. : Наука, 1966q.
—. 1966k. Единая полевая теория тяготения и электричества. Собрание научных трудов в четырех томах, т. II, с. 171-177. М. : Наука, 1966k.
—. 1966r. Единая теория гравитации и электричества (совм. с В. Майером). Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 366-386. М. : Наука, 1966r.
—. 1966s. Единая теория гравитации и электричества. II (совм. с В. Майером). Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 387-395. М. : Наука, 1966s.
—. 1966o. К единой теории поля. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 252-259. М. : Наука, 1966o.
—. 1966h. К общей теории относительности. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, 134-141. М. : Наука, 1966h.
—. 1966l. К теории связи гравитации и электроичества Калуцы. II. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 193-197. М. : Наука, 1966l.
—. 1966n. Новая возможность единой теории поля тяготения и электричества. Собрание научных трудов в четырех томах. т. II, с. 229-233. М. : Наука, 1966n.
—. 1967. О методе теоретической физики. Собрание научных трудов в четырех томах. Том IV, с. 181-186. М. : Наука, 1967.
—. 1966p. О современном состоянии теории поля. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 244-251. М. : Наука, 1966p.
—. 1966g. Основные идеи и проблемы теории относительности. Собрание научных трудов в четырех томах. Том II, с. 120-129. М. : Наука, 1966g.
—. 1966j. Теория аффинного поля. Собрание научных трудов в четырех томах, Т. II, с. 149-153. М. : Наука, 1966j.
Эйнштейн-Бессо-2. 1980. Переписка А. Эйнштейна и М. Бессо. 1903-1955. [Buchverf.] У.И. Франкфурт (сост.). Эйнштейновский сборник 1977, с. 5-72. М. : Наука, 1980.
Оригинал: http://7i.7iskusstv.com/y2020/nomer2/berkovich/
