Мир по Эйнштейну. От теории относительности до теории струн - Тибо Дамур

По большому счету, я думаю, что Бору не удалось убедить Эйнштейна, поскольку идея дополнительности представляла собой лишь своего рода ширму, скрывающую концептуальную неясность и недостаточную техническую определенность. В письме Шредингеру (разделявшему его сомнения), написанном в мае 1928 г., Эйнштейн сравнил «копенгагенскую интерпретацию» с мягкой подушкой, на которой можно усыпить свой разум и не задаваться более вопросами о квантовой реальности:

«Успокоительная философия (или, даже лучше сказать, религия?) Гейзенберга – Бора так комфортно устроена, что выступает скорее в роли мягкой подушки, от которой истинно верующим нелегко оторваться».

Позднее (в 1939 г.), когда Бор еще более укрепился в статусе апостола дополнительности, ставшей панацеей от всех проблем интерпретации, указанных Эйнштейном, Шредингером и др., Эйнштейн (в письме Шредингеру) сравнил Бора с «мистиком, запрещающим любые вопросы о том, что существует независимо от наблюдателя…»

Если быть более точным, я считаю, что неудовлетворенность Эйнштейна связана с тем, что «копенгагенская интерпретация» не согласовывалась с его идеей, высказанной Гейзенбергу и приведшей последнего к открытию соотношения неопределенностей: «Теория сама решает, что является наблюдаемым, а что нет». Бор же добавил к математическому формализму квантовой теории интерпретационную суперструктуру, основанную на употреблении специального языка и фактическом обращении к другой научной теории («классической» ньютоновской механике), предназначенной для описания макроскопических объектов (таких как измерительные приборы). И поскольку Эйнштейн предъявлял очень высокие требования к концептуальной ясности, он не мог удовлетвориться «успокоительной философией (или религией?) Гейзенберга – Бора». Наиболее четкое выражение этой концептуальной неудовлетворенности было сформулировано Эйнштейном в его письме к Вольфгангу Паули в 1932 г. Мы цитируем его, как есть, даже если латынь в нем использована не совсем корректно:

«Я не говорю probabilitatem esse delendam, но probabilitatem esse deducendam, что отнюдь не одно и то же».

Другими словами, Эйнштейн не говорит, что необходимо вовсе избавиться от вероятностей [которые, согласно Максу Борну, появляются в квантовой механике], а говорит лишь, что необходимо вывести их появление [из математического формализма, определяющего квантовую теорию]. Напомним также, что Эйнштейн был экспертом применения теории вероятностей в классической физике (термодинамика, броуновское движение) и он же был тем, кто ввел вероятности в квантовую физику (в работе 1916 г. о поглощении и испускании света атомами). За те 20 лет, на протяжении которых Эйнштейн был (почти) единственным, кто верил в существование квантов света, он потратил уйму времени на попытки совместить (детерминистское) волновое и (случайное) корпускулярное описание света. Однако он не был человеком, который мог легко смириться, отказавшись от логико-дедуктивной науки в пользу того, что американский физик Брайс Девитт недавно назвал «расплывчатой метафизикой».

«Мраморная улыбка непреклонной Природы»

Так или иначе, начиная с 1927 г. Эйнштейн перестает детально следить за продвижениями в области квантовой теории. Временами он выражает свое восхищение по поводу тех или иных результатов и подтверждает свою уверенность в том, что квантовая теория представляет собой «значительный и даже в некотором смысле определяющий прогресс в понимании физики». Однако он все же продолжает надеяться найти способ «вывода (квантовых) вероятностей» из более общих представлений о структуре реальности. В течение 20 лет он был единственным, кто верил в кванты света (даже Бор сомневался в их существовании до 1924 г.), и поэтому привык в одиночестве следовать выбранному направлению поиска, даже если большинство физиков считало, что это направление ведет в никуда. [Именно так было в 1907–1915 гг., когда при полном отсутствии каких-либо ориентиров Эйнштейн работал над теорией гравитации.] Таким образом, он не относился к тем, кто мог бояться остаться в одиночестве в своем неприятии «копенгагенской интерпретации» квантовой механики.

На самом деле, за несколько лет до поворотного момента, которым стал Сольвеевский конгресс 1927 г., Эйнштейн заинтересовался весьма амбициозной программой исследований, направленной на поиск расширенной версии общей теории относительности, способной «унифицированным» образом описывать наличие электромагнитного поля совместно с гравитационным. Эту программу инициировал ряд других ученых в 1917–1921 гг., в частности Герман Вейль, Артур Эддингтон, Рудольф Бах и Теодор Калуца. Примерно с 1922 г. Эйнштейн втягивается в исследования в этом направлении. Погружаясь в них, он не догадывался, что будет заниматься этим направлением до конца своей жизни и, к сожалению, так и не сможет получить никакого убедительного результата. Иногда Эйнштейну казалось, что ему, наконец, удалось найти удовлетворительную геометрическую конструкцию обобщения теории гравитации, однако затем он вновь и вновь замечал определенные физические несогласованности своих теоретических попыток. Письмо Герману Вейлю, написанное в мае 1923 г. по поводу проверки очередной теории, хорошо отражает его настроения на тот момент:

«Эту задачу надо решать, она прекрасна. Но над ней застыла холодная мраморная улыбка непреклонной Природы, которая вызвала наше желание ее понять, не дав на то необходимой силы интеллекта».

Мы не станем здесь вдаваться в подробности исследований Эйнштейна в направлении «единой теории», которыми он занимался последние 30 лет своей жизни. Эйнштейн был погружен в эти исследования буквально до последней минуты жизни, поскольку, даже находясь в больнице Принстона, 17 апреля 1955 г., он просил своего секретаря Хелен Дукас принести письменные принадлежности и последние страницы его вычислений прямо в постель. В то воскресенье, несмотря на плохое самочувствие, Эйнштейн погрузился в размышления, как делал это на протяжении всей своей жизни. Он умер несколько часов спустя, в 1:15.

Отметим, что его программа «объединения» базировалась на трех основных стремлениях. Во-первых, Эйнштейн надеялся объединить гравитацию и электромагнетизм посредством новой геометрической структуры пространства-времени. Идея заключалась в том, что более богатая «геометрия» пространства-времени, нежели используемая в общей теории относительности геометрия Римана, могла бы естественным образом объяснить существование и свойства электромагнитного поля в том виде, как оно было описано Максвеллом. Во-вторых, Эйнштейн надеялся объединить непрерывное и дискретное описания частицы, представляя ее как пространственную область, в которой непрерывное поле, ассоциированное с частицей, имеет очень большую (но все же конечную) интенсивность. Эйнштейн думал, что гравитация, т. е. деформация пространства-времени, необходима для того, чтобы избежать проблем теории Максвелла в «плоском» пространстве-времени Минковского. В последнем случае заряженная точечная частица создает бесконечно большое электрическое поле в своем местоположении. Говорят, что такое поле является «сингулярным» и что частица представляет собой «сингулярность» этого поля. Третья надежда Эйнштейна была связана с получением возможности описывать квантовые явления в рамках классической (т. е. неквантовой) теории поля.

Эйнштейну не удалось реализовать этот грандиозный проект (см. заключительную часть книги). Подобно Сизифу, он наблюдал, как одна за другой рассыпаются теории, которые он возводил камень за камнем в течение многих лет. Но это никогда не останавливало его. К тому же он никогда не воспринимал трагически свои многочисленные неудачи. Отношение Эйнштейна прекрасно иллюстрируют как идея Камю о том, что «не нужно представлять Сизифа несчастным», так и мысль Лессинга, говорившего, что «поиск истины важнее, чем обладание истиной». В стремлении к гармонии Эйнштейна всегда поддерживало глубокое чувство (которое он сам относил к религиозным) причастности к гармонии необъятной реальности, гармонии, которая проявляется в человеческом сознании, а также в красоте и рациональности мироздания. Посмотрим на описание этого чувства в эссе, написанном в 1930 г.:

«Прекраснейшее из того, что мы могли бы испытать, есть чувство таинства жизни. В этом чувстве берут начало все подлинные искусства и наука. Когда мы не знакомы с ним, не способны более поражаться и испытывать изумление, мы не живем по-настоящему. Это ощущение тайны, хотя и смешанное со страхом, породило также и религию. Знание, что безусловно существует то, во что мы не можем проникнуть, но что проявляется во всем посредством высшей рациональности и сверкающей красоты, доступных нашему восприятию лишь в своих самых примитивных формах, – это знание и это переживание образуют истинное религиозное ощущение; в этом смысле и только в нем я могу считать себя глубоко религиозным человеком. Я не могу представить себе бога, который вознаграждает и наказывает свои творения и имеет волю, подобную нашей. Еще более я не могу и не хочу представить себе сущность человека, продолжающую существование после физической смерти; оставим эти мысли, основанные либо на страхе, либо на бессмысленном эгоизме, для самоуспокоения слабых душ. Что касается меня, то мне достаточно размышлять о загадке вечной жизни, осознавать и воспринимать чудесное устройство мира и смиренно стремиться постичь хотя бы крупинку, пусть даже самую малую, того разума, который проявляется в Природе».