Предчувствия и свершения. Книга 2. Призраки - Ирина Львовна Радунская

была сформулирована общая теория относительности, теоретики настойчиво пытались найти общую основу для гравитационного и электромагнитного полей. 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, а теория Калуцы, хотя и неприемлема, все же ближе к истине, чем другие теоретические построения… Среди соображений, которые заставляют усомниться в этой теории, на первом месте стоит следующее: вряд ли разумно заменять четырехмерный континуум на пятимерный и затем искусственно налагать ограничения на одно из этих пяти измерений с тем, чтобы объяснить, почему оно не проявляет себя физически. Нам удалось сформулировать теорию, которая формально близка к теории Калуцы, но свободна от упомянутого возражения. Это достигается путем введения совершенно нового математического понятия…».

Так Эйнштейн еще раз выразил свое постоянное стремление оставаться на твердой почве физических явлений, вновь объявил о своих новых идеях и новых надеждах. Начался следующий этап создания единой теории поля, потребовавший еще пятнадцати лет настойчивого труда, раздумий и сомнений.

Итак, главный порок теории Калуцы — введение пятимерного пространства, в то время как опыт неопровержимо свидетельствует о том, что мы живем в четырехмерном мире, в котором имеется три направления в пространстве и одно направление во времени. Математическое открытие, о котором писал Эйнштейн, состоит в том, что в четырехмерном пространстве можно математически рассматривать пятимерные величины — векторы и тензоры.

Суть этого открытия можно почувствовать, вообразив движущуюся по одномерной линии точку, температура или электрический заряд которой изменяются произвольным образом. Так свойства точки могут быть двухмерными и трехмерными, хотя она существует в «одномерном мире» — на линии. Новая идея действительно позволила создать теорию, в которой гравитационное и электромагнитное поля представляют две стороны единой сущности. Но надежды на то, что эта теория одновременно и естественно объяснит существование частиц материи, не оправдались…

Эйнштейн попытался модифицировать пятимерную теорию, отступив назад к идее Калуцы. Не отказываясь от уверенности в том, что реальный мир имеет лишь четыре измерения, он предположил, что в пятом измерении мир замкнут, подобно тому как замкнута в себе линия окружности или эллипса. Теория еще более усложнилась, но не дала решения загадки частиц. Не дала результатов и попытка рассматривать гравитационное поле и электромагнитное поле независимо, как два листа сложной поверхности. При этом частицы могли бы выступать как мостики, соединяющие эти листы. Такой путь оказался слишком сложным. Связать уравнения, полученные из такого подхода, с реальным миром не удалось. Огромные усилия, направленные на изменение теории, не привели к успеху. «Результатом оказалось кладбище погребенных надежд». Так охарактеризовал Эйнштейн попытки объединения теории поля и квантовой теории.

Завещание

К 1943 году удалось строго доказать, что ни один из предложенных вариантов не может служить путем к объединению теории поля с квантовой теорией. Казалось, кладбище идей окружено непреодолимой стеной.

Наступил 1945 год! Год великой победы над нацистской чумой. Возможно, это придало Эйнштейну новые силы. Он нащупывает выход из тупика. Новое обобщение общей теории относительности, в которой гравитационное и электромагнитное поля, ранее выступавшие независимо, образуют теперь формальное единство. Еще невозможно сказать, можно ли довести соответствующие уравнения до решений, сопоставимых с опытом. «Это — трудная задача. Однако теория кажется достаточно естественной, чтобы оправдать даже большие усилия».

Так начался еще один поход за золотым руном физики, единой теорией поля. Одна из математических возможностей нового обобщения теории — рассмотрение комплексных полей, прием, широко применяемый при проведении электротехнических расчетов. Но проклятый вопрос о происхождении частиц по-прежнему остается камнем преткновения. Все более настойчиво возникают и другие вопросы. Прежде всего вопрос о том, почему время течет только в одном направлении, почему оно не допускает остановки? Как наиболее естественно ввести в теорию это различие между изменениями пространственных координат и времени? Ведь в пространстве можно двигаться в любом направлении. Нельзя отгородиться и от выбора между вероятностным и динамическим рассмотрением природы.

18 апреля 1955 года смерть оборвала последний поход великого искателя. Бесцельно гадать, как он мог реагировать на каскад открытий в космосе и микромире, свалившийся на нас за истекшие полвека…

Его научное завещание содержится в какой-то мере в заключительных общих замечаниях к последней из опубликованных им работ. Вот некоторые выдержки, показывающие, с чем ушел из жизни Ньютон двадцатого века.

«С моей точки зрения, изложенная здесь теория является логически простейшей релятивистской теорией поля, возможной вообще. Но это не значит, что природа не может подчиняться более сложным теориям поля. Более сложные теории поля предлагались часто… На мой взгляд, подобные более сложные теории и их комбинации следует рассматривать только в том случае, если для этого будут существовать физические причины, основанные на эксперименте. Можно ли думать, что теория поля позволит понять атомистическую и квантовую структуру реальности? Почти каждый ответит на этот вопрос «нет». Но я полагаю, что по этому поводу в настоящее время никому не известно ничего достоверного… Здесь может помочь только существенный прогресс в математических методах. В настоящее время преобладает мнение, что теорию поля сначала необходимо перевести «квантованием» в статистическую теорию вероятностей, следуя более или менее установленным правилам. Можно убедительно доказать, что реальность вообще не может быть представлена непрерывным полем. Из квантовых явлений, по-видимому, следует, что конечная система с конечной энергией может полностью описываться конечным набором чисел (квантовых чисел)… Однако сейчас никто не знает, как найти основу для такой теории».

Так, с глубоким уважением излагая взгляды своих многолетних друзей-оппонентов, главными из которых были Бор и Борн, Эйнштейн твердо отстаивает свою точку зрения: теория поля лучше соответствует сущности природы, ибо она не предполагает существования сил, действующих без посредников на любых расстояниях с бесконечной скоростью. Современная квантовая теория не может обойтись без представлений о мгновенных квантовых скачках, непосредственная причина которых остается за пределами науки.

Жизнь Эйнштейна заставляет вспомнить поэтическую историю Данко, вырвавшего свое сердце, чтобы, освещая им путь, вывести людей из тьмы к свету. Эйнштейн не дошел до победы, но он передал свое пылающее сердце последователям, самоотверженно продолжающим поход за истиной. Их немного, их влекли надежды и поджидали разочарования. Но они заслужили того, чтобы интересующиеся прогрессом науки знали об их делах.

ПОИСКИ ГАРМОНИИ МИРА

Путеводная нить симметрии

В то время когда Эйнштейн создавал общую теорию относительности, мир представлялся очень простым. По крайней мере, сейчас