Против течения

Был ли Инфельд прав? Было ли упорство особенностью Эйнштейна? В какой-то мере это счастливое свойство было присуще ему всегда. Наиболее полно оно проявилось во время его долгих одиноких попыток обобщить теорию относительности. Еще со времен школы в нем укоренилась привычка плыть против течения, бросая вызов самым известным авторитетам. И при поиске единой теории поля это проявилось с очевидностью.

Хотя Эйнштейн и любил утверждать, что при построении его великих теорий эмпирические данные не играли практически никакой роли, удивительное чутье позволяло ему увидеть те основополагающие законы и принципы, которые можно было отвоевать у природы, основываясь на известных экспериментальных данных и исследованиях. Теперь, когда он стал старше, эта его способность перестала быть столь очевидной.

В конце 1930-х годов он все меньше уделял внимания новым экспериментальным результатам. Открытие двух новых сил, слабого и сильного ядерного взаимодействия, привело к тому, что гравитация и электромагнетизм не сблизились, а еще больше отдалились друг от друга. “Эйнштейн предпочел игнорировать эти новые силы, хотя они столь же фундаментальны, как и те, что были известны раньше, – вспоминает его друг Абрахам Пайс. – Он продолжал свой давнишний поиск возможности объединить гравитацию и электромагнетизм”⁶¹.

Кроме того, в 1930-х годах было открыто много новых, самых разных фундаментальных частиц. Сейчас известны десятки элементарных частиц. Это и бозоны, такие как фотоны и глюоны, и фермионы – электрон, позитрон, верхний и нижний кварки и т. д. Похоже, это не предвещало успеха попыткам Эйнштейна объединить все со всем. Вольфганг Паули, коллега Эйнштейна, приехавший в Институт в 1940 году, саркастически отзывался об этих попытках. “Что Бог разлучил, – говорил он, – того человек да не сочетает”⁶².

Подспудно новые открытия смущали Эйнштейна, но ему было комфортнее не придавать им большого значения. “Эти великие открытия не доставляют мне большого удовольствия, поскольку в настоящий момент, как мне кажется, они не содействуют познанию основ, – написал он Максу фон Лауэ. – Я чувствую себя ребенком, которому не удается взять в толк азбуку, хотя, и это достаточно странно, надежда не оставляет меня”⁶³.

Итак, Эйнштейн упорно двигался против течения, его непрестанно сносило обратно, в прошлое. Он осознавал, что ему позволена такая роскошь, как возможность следовать в одиночку путем, который сам себе избрал. Для более молодых физиков, все еще озабоченных своей репутацией, это было бы слишком рискованно⁶⁴. Но оказывалось, что обычно находилось по крайней мере два или три привлеченных славой Эйнштейна молодых физика, согласных с ним работать, хотя физический синклит подавляющим большинством голосов считал поиски единой теории поля чем-то очень далеким от реальности.

Один из молодых ассистентов Эйнштейна, Эрнст Штраус, вспоминает свою работу с ним. Они рассматривали некий подход, над которым Эйнштейн бился уже почти два года. Однажды вечером Штраус, к своему ужасу, обнаружил, что уравнения приводят к явно неправильному результату. На следующий день они с Эйнштейном всесторонне исследовали вопрос, но поправить ничего не удалось. Поэтому они рано разошлись по домам. Штраус был подавлен. Он считал, что Эйнштейн будет расстроен еще больше. К его удивлению, на следующий день Эйнштейн был как всегда энергичен и готов к работе. Он предложил испробовать еще один подход. “Это послужило началом работы над совершенно новой теорией, тоже отправленной через полгода в мусорную корзину. Траур по ней продолжался не дольше, чем по ее предшественнице”, – вспоминал Штраус⁶⁵.

Направление поиска определяла интуиция Эйнштейна. Он считал математическую простоту признаком того, что природа сама водит твоей рукой. Он никогда до конца не определял, что такое “математическая простота”, но считал, что, встретив, узнает ее⁶⁶. Время от времени, когда неожиданно возникала особенно красивая формула, он, торжествуя, говорил Штраусу: “Она такая простая, что Господь не мог пройти мимо нее”.

Друзьям потоком шли полные энтузиазма письма из Принстона с рассказами о том, как разворачивается его крестовый поход против квантовых теоретиков, которые, похоже, связали себя крепкими узами с вероятностями и не расположены верить в скрытую за ними реальность. “Я работаю с молодыми людьми над чрезвычайно интересной теорией, с помощью которой я надеюсь победить новых поборников мистицизма и вероятностей и их отвращение к понятию реальности в физике”, – написал он Морису Соловину в 1938 году⁶⁷.

Более того, Принстон по-прежнему поставлял газетные заголовки, извещавшие о грядущих победах. “Поднимаясь на еще не взятую математическую вершину, доктор Альберт Эйнштейн, покоритель космических Альп, сообщает, что ему удалось обнаружить новую модель структуры пространства и времени”, – сообщал на первой странице The New York Times известный научный обозреватель Уильям Лоуренс в 1935 году. Тот же автор на той же первой странице той же газеты в 1939 году рассказывал: “Сегодня Альберт Эйнштейн дал понять, что после двадцати лет беспрестанного поиска закона, который объяснил бы механизм, управляющий космосом во всей его полноте, космосом, который простирается от звезд и галактик в необозримой бесконечности пространства, до сокровенных тайн самого сердца бесконечно малых атомов, ему удалось наконец увидеть контуры “Обетованной земли Знания”, где может храниться главный ключ, открывающий тайну творения”⁶⁸.

Когда Эйнштейн был зеленым юнцом, его триумф в какой-то мере объяснялся тем, что он обладал инстинктом, позволявшим предугадать, какие физические реалии лежат в основе явления. Он мог интуитивно понять, что следует из относительности всякого движения, постоянства скорости света и эквивалентности гравитационной и инерциальной массы. Это давало ему возможность строить теории, основываясь на физическом чутье. Но впоследствии он стал больше полагаться на математический формализм, поскольку именно им руководствовался на финишной прямой, завершая построение уравнений общей теории относительности.

Похоже, теперь, при поиске пути к единой теории поля, математического формализма было в избытке, а вот интуитивных озарений, открывающих новые фундаментальные физические принципы, очень мало. “Раньше, разрабатывая общую теорию относительности, Эйнштейн руководствовался своим принципом эквивалентности, связывающим гравитацию и ускорение, – говорит его принстонский сотрудник Банеш Хоффман. – Существовал ли сравнимый по значимости направляющий принцип, который мог бы привести к построению единой теории поля? Никто не знал. Даже Эйнштейн. Это был не столько поиск, сколько скорее блуждание в чаще математических джунглей, недостаточно освещенных физической интуицией”. Позднее Джереми Бернстайн определил это “как тщательный, но совершенно случайный, без всякого внимания к физике, перебор математических формул”⁶⁹

Через какое-то время Принстон перестал быть источником оптимистических газетных заголовков и писем, а Эйнштейн публично заявил, что по крайней мере в настоящее время он застопорился. “Я уже настроен не столь оптимистически”, – заявил он The New York Times. Много лет раз за разом заголовки на первых страницах этой газеты сообщали, что, по мнению Эйнштейна, вот-вот произойдет прорыв к единой теории поля. Но теперь заголовок статьи был такой: “Загадка космоса поставила Эйнштейна в тупик”.

Тем не менее Эйнштейн продолжал настаивать, что все еще не может “согласиться с тем, что события, происходящие в природе, – дело случая”. И поэтому он торжественно обещает продолжить свой поиск. Даже если его постигнет неудача, он считает, что это имеет смысл. “Каждый человек свободен выбирать, за что он согласен бороться, – объяснял он, – и каждый человек волен утешаться прописной истиной, что поиск правды важнее, чем обладание ею”⁷⁰.

Ранней весной 1939 года, примерно тогда, когда Эйнштейну исполнилось шестьдесят, в Принстон на два месяца приехал Бор. Эйнштейн несколько сторонился своего старого знакомца и спарринг-партнера. Они встретились на нескольких приемах, немного поговорили, но не возобновили старую игру – обмен мысленными экспериментами, связанными с тайнами квантовой механики.

За время визита Бора Эйнштейн сделал только один доклад, на котором Бор присутствовал. Речь шла о его последних попытках построить единую теорию поля. В конце, глядя на Бора, Эйнштейн заметил, что давно пытается таким образом объяснить квантовую механику. Но он ясно дал понять, что предпочел бы больше этого вопроса не касаться. “Это крайне огорчило Бора”, – вспоминал его ассистент⁷¹.

Бор привез в Принстон научные новости. Они были связаны с открытым Эйнштейном соотношением между энергией и массой: E = mc². В Берлине Отто Ган и Фриц Штрассман, бомбардируя тяжелый уран электронами, получили интересные экспериментальные результаты. Они переправили их Лизе Мейтнер. До недавнего времени Мейтнер была профессором Берлинского университета, но, будучи наполовину еврейкой, была вынуждена перебраться в Швецию. Она, в свою очередь, рассказала об этих экспериментах своему племяннику Отто Фришу, и они пришли к выводу, что произошло расщепление атома, при котором образовалось два более легких ядра, а небольшое количество лишней массы превратилось в энергию.

Подтвердив результаты, они проинформировали о них Нильса Бора, который как раз собирался в Америку. Сам процесс они назвали делением ядра. Бор, приехавший в Принстон в конце января 1939 года, рассказал об этом открытии коллегам. Затем его обсудили на еженедельном собрании физиков, известном как “Вечерний клуб по понедельникам”. На то, чтобы повторить эти эксперименты и подтвердить полученные результаты, потребовалось несколько дней, а затем в научные журналы хлынул поток статей на эту тему. Одна из них была написана Бором совместно с молодым, работавшим по контракту профессором физиком Джоном Арчибальдом Уилером.

Долгое время Эйнштейн относился скептически к возможности использовать энергию атомов или высвободить энергию, заключенной в соотношении E = mc². Когда в 1934 году он приехал в Питсбург, его спросили об этом. Он ответил, что “возможность расщепить атом, бомбардируя его, сродни возможности подстрелить в темноте птицу там, где их и летает всего-то несколько штук”. На этом основании Post-Gazette вышла с шапкой на первой странице: “Эйнштейн откладывает в долгий ящик надежду на атомную энергию: усилия по высвобождению невероятной силы названы безрезультатными. Речь ученого”⁷².

Когда в начале 1939 года стало понятно, что, очевидно, можно, бомбардируя атомные ядра, расщеплять их, этот вопрос встал перед Эйнштейном опять. В интервью, данном по поводу его шестидесятого дня рождения в марте того же года, Эйнштейна спросили, сможет ли человечество каким-то образом извлечь пользу из этого процесса. “До сих пор результаты, полученные при расщеплении ядер, не подтверждают предположения о возможности использования высвобождающейся энергии”, – ответил он. В этот раз, однако, он был осторожнее и продолжил, уклонившись от прямого ответа: “Среди физиков нет столь малодушных, которые могли бы допустить, чтобы это повлияло на их интерес к столь важному предмету”⁷³.

Действительно, следующие четыре месяца интерес самого Эйнштейна к этому вопросу все рос.

Эйнштейн с Лео Сциллардом (1946) воспроизводят свою встречу в 1939 г.