Митио Каку - Космос Эйнштейна. Как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени

Машина времени нарушает закон причинности – заветный принцип физики. Квантовая теория не нравилась Эйнштейну именно потому, что заменяла причинность вероятностью. А теперь Гёдель норовил полностью уничтожить причинность! После долгих размышлений Эйнштейн отверг решение Гёделя по формальным основаниям, указав, что оно не соответствует наблюдаемым данным: наша Вселенная расширяется, а не вращается, так что путешествия во времени, по крайней мере пока, можно не рассматривать. Но все же оставалась надежда на то, что если Вселенная все-таки вращается, а не расширяется, то путешествия во времени не будут являться чем-то экстраординарным. Однако должно было пройти еще пять десятков лет, чтобы концепция путешествий во времени возродилась и образовала новую крупную область исследований.

В космологии 1940-е гг. выдались бурными. Джордж Гамов, служивший во время войны связующим звеном между Эйнштейном и ВМС США, интересовался не столько разработкой новых взрывчатых веществ, сколько информацией о самом-самом большом взрыве в истории Вселенной – Большом взрыве. Гамов задавался вопросами, которым суждено было перевернуть всю космологию с ног на голову. Он довел теорию Большого взрыва до логического завершения, остроумно рассудив, что если Вселенная в самом деле родилась в огне яростного взрыва, то остаточное тепло этого изначального огня можно зарегистрировать и сегодня. От Большого взрыва должно было остаться «эхо творения». Гамов воспользовался работами Больцмана и Планка, показавших, что цвет горячего объекта должен быть связан с его температурой, поскольку то и другое представляют собой различные виды энергии. К примеру, если объект раскален докрасна, это означает, что его температура приблизительно равна 3000 °C. Если объект раскален до желтого цвета (как наше Солнце), его температура близка к 6000 °C (именно такова температура на поверхности Солнца). Точно так же если наши тела теплые, то мы можем рассчитать их «цвет», соответствующий инфракрасному излучению. (Армейские приборы ночного видения эффективны именно потому, что различают инфракрасное излучение наших теплых тел.) Утверждая, что Большой взрыв произошел несколько миллиардов лет назад, два члена группы Гамова – Роберт Херман и Ральф Альфер вычислили еще в 1948 г., что остаточное свечение Большого взрыва должно соответствовать температуре на 5 градусов выше абсолютного нуля, что необычайно близко к реальной величине. Такая температура соответствует микроволновому излучению. (Это микроволновое излучение, обнаруженное несколько десятилетий спустя и соответствующее, по наблюдательным данным, 2,7 K, в свое время полностью перевернет космологические представления ученых.)

Эйнштейн, хоть и работал в Принстоне практически в изоляции, дожил до дня, когда общая теория относительности начала открывать перспективные направления исследований в космологии, теории черных дыр и гравитационных волн и в других областях. Однако последние годы его жизни были полны невзгод. В 1948 г. он получил известие о том, что Милева после долгой и трудной жизни, посвященной заботе об их душевнобольном сыне, умерла, судя по всему, от удара, во время очередной истерики Эдуарда. (Позже в ее постели было найдено 85 000 франков – очевидно, последние деньги, оставшиеся от продажи квартиры в Цюрихе. Они пошли на оплату содержания и лечения Эдуарда.) В 1951 г. умерла его любимая сестра Майя.

В 1952 г. скончался Хаим Вейцман – человек, организовавший когда-то, в 1921 г., триумфальное турне Эйнштейна по Америке и ставший президентом Израиля. После этого израильский премьер Давид Бен-Гурион неожиданно предложил пост президента Израиля Эйнштейну. Конечно, это была большая честь, но ученый был вынужден отказаться.

В 1955 г. Эйнштейн получил известие о том, что умер Микеле Бессо, помогавший в свое время оттачивать идеи специальной теории относительности. Эйнштейн трогательно писал сыну Бессо: «За что я больше всего уважал Микеле, так это за то, что он сумел прожить столько лет с одной женщиной, и не только в мире, но в постоянном единстве – то, в чем я, как ни печально, дважды потерпел неудачу… Так что в прощании с этим странным миром он еще раз опередил меня ненадолго. Это ничего не значит. Для тех из нас, кто верит в физику, это разделение на прошлое, настоящее и будущее – всего лишь иллюзия, хотя и весьма настырная».

В том же году, когда здоровье начало ухудшаться, Эйнштейн сказал: «Безвкусно продлевать жизнь искусственно. Я свое дело сделал; пора уйти. Я сделаю это элегантно». Эйнштейн умер 18 апреля 1955 г. от аневризмы (разрыва) аорты. После его смерти карикатурист Херблок опубликовал в Washington Post трогательный рисунок, где на Земле, видимой как бы из космоса, была помещена большая табличка с надписью «Здесь жил Альберт Эйнштейн». В ту ночь в газеты всего мира полетела по телеграфным проводам фотография рабочего стола Эйнштейна с рукописью его величайшей незавершенной теории – единой теории поля.

Глава 9

Пророческое наследие Эйнштейна

Биографы в большинстве своем игнорируют последние 30 лет жизни Эйнштейна, рассматривая их как нечто неловкое, недостойное гения, как пятно на его во всем остальном кристально чистой истории. Однако научный прогресс последних десятилетий позволил нам совершенно по-новому взглянуть на наследие Эйнштейна. Дело в том, что его работа была настолько фундаментальной, так перевернула само основание человеческого знания, что влияние Эйнштейна до сих пор ощущается в физике. Многие семена, посеянные Эйнштейном, прорастают только сейчас, в XXI в., прежде всего потому, что наши инструменты – космические телескопы, рентгеновские космические обсерватории, лазеры – стали достаточно мощными и чувствительными, чтобы проверить самые разные его предсказания, сделанные несколько десятилетий назад.

Можно утверждать, что крошки со стола Эйнштейна помогают сегодня ученым выиграть Нобелевскую премию. Более того, с появлением теории суперструн эйнштейнова концепция обобщения всех сил, служившая когда-то объектом осмеяния и пренебрежительных комментариев, в наше время выходит на центральное место в мире теоретической физики. В этой главе обсуждаются новые достижения в трех областях, где наследие Эйнштейна продолжает жить и править миром физики: это квантовая теория, общая теория относительности и космология, а также единая теория поля.

В 1924 г., когда Эйнштейн только написал работу по конденсату Бозе – Эйнштейна, он не думал, что это занятное явление будет обнаружено в сколько-нибудь обозримом будущем. Ведь для того чтобы все квантовые состояния коллапсировали в гигантский суператом, необходимо было охладить материалы почти до абсолютного нуля.