Предчувствия и свершения. Книга 2. Призраки - Ирина Львовна Радунская
Так это делалось! Физика, результаты физических опытов составляли основу, служили «принципами» в духе Ньютона, из которых при помощи математики должны быть сформулированы законы. Следствия из этих математических законов подлежат сопоставлению с опытом. Так создается современная наука. Впрочем, гипотезы, эти «пробные принципы», тоже вытекающие из опыта, не исключаются из арсенала настоящего ученого.
Еще одна попытка: нужно учесть, что все направления в пространстве равноправны, а потенциальная энергия массы в поле тяготения определяется не только ее инертной массой, но и некоторым постоянным коэффициентом — гравитационной постоянной. Это «принцип». Теперь очередь математики… Расчет показывает, что при этом Вселенной не грозит опасность стать пустой, но в теории возникают чисто математические противоречия, и она должна быть отброшена. Вывод: вероятно, не во всех случаях все направления в пространстве равноправны.
После рассмотрения ряда других возможностей Эйнштейн становится на путь, выбранный Максвеллом и приведший его к успеху. Максвелл в свое время прибег к мате-математическойгипотезе. Он ввел в свои уравнения член, не основанный на известных ему опытах, но делавший уравнения более симметричными, член, описывающий токи смещения в пустоте. Это решило дело. Так в науку вошли электромагнитные волны. Эйнштейн вводит в уравнения гравитационного поля произвольную «космологическую» постоянную. Успех! Этот новый член, введенный в теорию без каких-либо экспериментальных оснований, позволил объяснить устойчивое существование наблюдаемой Вселенной!
Вскоре, однако, выяснилось, что это решение не может быть окончательным. Но оно вызвало оживленную дискуссию. Среди других в ней принял участие Шредингер, в будущем внесший существенный вклад в создание квантовой теории. Теперь он опубликовал две статьи, предлагая в них свой вариант теории тяготения. Эйнштейн тоже ответил двумя короткими статьями. Вторая заканчивается такой итоговой фразой: «Прокладываемый Шредингером путь представляется мне непроходимым потому, что он слишком далеко заводит в густые дебри гипотез». Вот решающий аргумент человека, считающего, что модель мира, возникающая в мыслях людей, должна порождаться реальным миром, а не свободной фантазией, даже если она выглядит правдоподобной.
Существенный вклад в дискуссию внес и Леви-Чивита, ранние работы которого Эйнштейн, вместе с Гроссманом, использовал при создании математического аппарата общей теории относительности. Теперь Леви-Чивита предложил собственный вариант уравнений гравитационного поля. Интересна и поучительна аргументация, применяемая Эйнштейном при обсуждении предложений этого выдающегося математика. Эйнштейн пишет, что не существует никаких логических возражений против уравнений, полученных Леви-Чивитой, но эти уравнения допускают, что «материальная система может полностью раствориться, не оставив никаких следов». Это противоречит закону сохранения материи и энергии, и поэтому неприемлемо. Таково физическое соображение, заставляющее отвергнуть построение Леви-Чивиты.
Эйнштейн видит — в этой сложной области ошибаются все. Ошибки тех, чьим мнением он особенно дорожит, Эйнштейн обсуждает в специальных статьях. Но сделать это по отношению ко всем оппонентам просто невозможно.
Одну из своих статей Эйнштейн начинает так:
«Хотя общая теория относительности и нашла признание у большинства физиков-теоретиков и математиков, почти все коллеги возражают против моей формулировки закона сохранения импульса-энергии. Однако я убежден в правильности моей формулировки и хочу в настоящей работе защитить со всей обстоятельностью свою точку зрения по этому вопросу».
Он вновь и вновь проверяет основы теории и ее математическое выражение. Основы не вызывают сомнения. Но есть две области, в которых ни прежние теории, ни теория относительности не могут дать надежных результатов. Это две неизученные проблемы, лежащие на противоположных границах освоенного. «Ни ньютонова, ни релятивистская теория тяготения до сих пор не продвинули вперед вопроса о структуре материи». Не продвинули они и вопроса о структуре Вселенной, и загадки элементарных частиц. Так Эйнштейн начинает очередную атаку. Все завоеванное должно быть сохранено, но необходимо продвигаться дальше!
Атака захлебнулась признанием того, что проблему строения элементарных частиц нельзя решить на основе уравнений поля общей теории относительности. Но достигнут существенный результат. Из уравнений можно выбросить космологический член, введенный в них в порядке математической гипотезы. Факт длительной неизменности Вселенной, ее видимой стационарности может быть объяснен и без этого члена. Злосчастный космологический член доставил Эйнштейну много забот. Несколько раз ему казалось, что можно обойтись без него. Затем надежда оказывалась ложной, и приходилось начинать все сначала. Но это было позже. Теперь же, несмотря на неудачу в главном, были и достижения. Уравнения дали интересную цифру, которая, правда, еще не могла быть проверена: три четверти энергии, присущей материи, составляющей Вселенную, приходится на электромагнитное поле, и только одна четверть на гравитационное поле. Является ли этот вывод окончательным и в чем его смысл?
Поход за золотым руном физики
Пауза затянулась. Атаку пришлось отложить и перейти к позиционным сражениям, к локальным разведывательным операциям, к отысканию возможных направлений дальнейшего, наступления. В январе 1921 года Эйнштейн еще раз объясняет, как человек, далекий от физики и математики, может преодолеть психологические трудности, препятствующие принятию новых взглядов. Теперь он непосредственно адресуется к ученым и гостям, присутствующим на торжественном заседании Прусской академии наук. Ведь именно среди них наибольшее количество противников теории относительности, смешивающих научные аргументы с эмоциями махрового шовинизма и расизма.
Эйнштейн не скрывает от них трудностей, поджидающих теорию в микромире с его квантовыми закономерностями и в космосе в связи с проблемой конечности или бесконечности мира. Его задача помочь тем, кто хочет, оставаясь на платформе науки, преодолеть трудности при попытке осмыслить четырехмерный мир и неевклидово трехмерное пространство. Доклад кончается знаменательными словами: «…человеческая способность мысленного представления ни в коем случае не должна капитулировать перед неевклидовой геометрией».
Следующее выступление на эту тему адресовано специалистам. Это четыре лекции, объединенные общим названием «Сущность теории относительности», прочитанные в мае 1921 года в Принстонском университете. Они отражают последовательные этапы развития идей и математического формализма теории относительности. Слушатели становятся спутниками лектора на неизбежном пути к пониманию объективных закономерностей природы и останавливаются вместе с ним на пороге загадок космоса. От космологического члена, говорит Эйнштейн, вероятно не удастся отказаться. Вселенная, по-видимому, ограничена в пространстве. Инерция каждого тела, скорее всего, определяется действием всех остальных тел. Геометрические свойства мира полностью зависят от его физических свойств. Но как ввести все это в единую непротиворечивую теорию?
Принстонские лекции стали как бы костяком, на который наращивалось все остальное. Они издавались много раз. В 1945 году они были изданы с приложением «О космологической проблеме». Здесь Эйнштейн окончательно отказывается от введения космологического члена. В том же году лекции вышли еще раз, уже с двумя приложениями; второе содержало изложение единой теории поля. Это приложение было переработано в 1953 году и заканчивалось выражением уверенности в том, что единая теория,
