Играют ли коты в кости? Эйнштейн и Шрёдингер в поисках единой теории мироздания

Несколько месяцев перед своим семьдесят первым днем рождения Эйнштейн провел примерно так же, как время перед пятидесятилетием: представляя и популяризируя свою новую теорию объединения. По этому поводу издательство Princeton University Press решило в марте 1950 года выпустить исправленное и дополненное издание книги «Сущность теории относительности», основанной на докладах, которые сделал Эйнштейн в Принстонском университете в мае 1921 года. Обновленная версия книги должна была включать приложение, в котором Эйнштейн объяснял свою «обобщенную теорию гравитации» в популярной форме.

Последнее, что было нужно Эйнштейну на тот момент, это еще один скандал в СМИ. Шрёдингер не доставлял ему больше беспокойства, так как вел себя тихо и примерно. Нет сомнения, что Шрёдингер был обеспокоен установившимся между ними молчанием и понял, как глупо было поставить под угрозу их дружбу ради мимолетной славы. Тем не менее Эйнштейн не смог избежать полемики. В кулуарах шли бурные дебаты по поводу преждевременности публикации нового материала.

Дат Смит и Герберт Бейли, директор и главный редактор Princeton University Press соответственно, идеально выбрали время для торжественной презентации последней теории Эйнштейна. Они планировали выпустить пресс-релиз в феврале, когда книга поступит в продажу. Люди должны были узнать о новом взгляде на природу, купив книгу и изучив приложение.

Ближе к Рождеству 1949 года Смит и Бейли узнали, что Эйнштейн договорился опубликовать статью об обобщенной теории еще и в журнале Scientific American, который собирался анонсировать ее в ближайшее время. Опасаясь, что читатели проигнорируют книгу из-за статьи, издатели решили поспешить с заявлением о ее готовящемся выходе в свет.

Однако их ждал неприятный сюрприз. Девятого января Life напечатал статью Линкольна Барнетта, автора недавно вышедшей книги «Вселенная и профессор Эйнштейн»^{196}. В статье не только простым языком рассказывалось об обобщенной теории Эйнштейна, что дублировало планируемое приложение книги, но в ней даже не упоминалось новое издание Принстонского университета. Вместо этого в статье подразумевалось, что теория Эйнштейна уже была опубликована. Это было отчасти верно; Эйнштейн публиковал предварительные версии своей теории, но спустя какое-то время он многое в них менял. Смит и Бейли беспокоились, как бы читатели не потеряли интерес к книге.

Смит сразу же написал Барнетту гневное письмо, в котором упрекал его в том, что в статье не была упомянута книга. Барнетт извинился, объяснив, что это произошло случайно, по недосмотру^{197}. Редакция Life хотела заполучить сенсационную историю прежде, чем ее опубликует Scientific American. Кроме того, он утверждал, что узнал о новой теории Эйнштейна сам, на конференции Американской ассоциации содействия развитию науки, где была представлена более ранняя версия теории. Наконец, он выразил уверенность, что в журнале будут другие статьи о теории, в которых будут ссылки на книгу. Смит принял его подробные объяснения и вежливые извинения^{198}.

Словно желая еще больше усложнить жизнь Смиту и Бейли, примерно в это же время Эйнштейн позвонил им и сообщил, что уравнения его обобщенной теории можно выразить в более простой форме. Он настоял на том, чтобы они приостановили работу над книгой до тех пор, пока он не переработает приложение, которое должна была перевести с немецкого на английский жена Баргманна Соня. Издатели выполнили просьбу, хотя это, несомненно, стоило им немалых денег. А что еще они могли сделать? Ведь это был сам Эйнштейн. После того как книга была уже напечатана, Эйнштейн обнаружил несколько ошибок в своих расчетах. Их пришлось указывать в списке найденных опечаток, который был добавлен в каждый экземпляр книги.

В этой истории был еще один темный момент. В середине января Эйнштейн получил письмо от некоей Фрэнсис Хагеманн из Мэйплвуда, штат Нью-Джерси. Она утверждала, что фраза «единое гармоничное здание космических законов», использованная в статье Life, принадлежит ей и что журнал украл фразу через Комиссию по атомной энергии США.

«Я бы хотела предупредить вас, чтобы вы держались подальше от моей собственности, — писала она. — Я еще не читала вашу книгу, но если после ее прочтения я увижу, что мои авторские права ущемлены, то я буду преследовать вас по всей строгости закона об авторских правах»^{199}.

Хагеманн также отправила копию этого письма Бейли. Он ей ответил и объяснил, что данная фраза принадлежит редакции журнала Life, а не Эйнштейну^{200}. Но Хагеманн это не убедило. Она раздраженно ответила Бейли (отправив копию Эйнштейну), что авторскими правами защищены ее идеи, а не только слова^{201}. Действительно ли она официально подала жалобу, неизвестно.

Слухи о новой теории добрались и до зарубежных печатных изданий. В Irish Times писали, что большинство людей, за исключением немногих ученых, таких как Шрёдингер, недостаточно образованны, для того чтобы понять новую теорию Эйнштейна. Журналист сокрушался: «К сожалению, профессор Эйнштейн уникален в своей сфере; во всем мире найдется лишь небольшая горстка людей, способных добиться успеха, несмотря на все преграды на пути. Ирландии повезло, так как один из ее граждан, профессор Шрёдингер, относится к числу тех избранных, которые в состоянии понять и, более того, объяснить некоторые аспекты новой теории»^{202}.

Газета New York Times преподносила новую работу как «главную теорию» Эйнштейна. «Его последний интеллектуальный синтез, — рассуждал журналист, — может раскрыть человеку безграничные, но все еще неизвестные возможности, выходящие за пределы воображения»^{203}.

Примечательно, что на семьдесят первом году жизни Эйнштейна, когда с момента последней революционной публикации прошло более четверти века, его простой набор уравнений единой теории, еще даже не подтвержденных экспериментально, породил такой ажиотаж. Каждая новая теория Эйнштейна (независимо от степени обоснованности) была как сладкий нектар, на который слетался целый рой журналистов и физиков-подражателей, а в некоторых случаях даже доходило до скандалов и драк за лакомый кусочек.

Физическому же сообществу попытки Эйнштейна создать последовательную единую теорию казались все более нелепыми из-за того, что он игнорировал уже известный физикам мир элементарных частиц. В экспериментах с космическими лучами уже было обнаружено множество новых субатомных частиц, таких как мюоны, пионы и каоны, а в теориях Эйнштейна они даже не предполагались. Он настойчиво игнорировал ядерные силы.

Роберт Оппенгеймер, например, хоть и очень любил Эйнштейна и был большим поклонником его ранних, пионерских работ, считал его поздние попытки объединения взаимодействий абсурдными и недостойными великого ученого. Оппенгеймер писал: «Я думаю, совершенно ясно, что область явлений, которую описывает эта теория, слишком скудна и не включает в себя многое из того, что уже известно физикам, но что было недостаточно изучено в студенческие годы Эйнштейна. Таким образом, она выглядит как безнадежно ограниченное и с исторической точки зрения скорее случайное, ситуационное приближение. Хотя Эйнштейн пользуется расположением или, более правильно, любовью каждого из-за своей решимости не бросать свои исследования, он практически потерял контакт с физикой как профессией, потому что узнал о некоторых вещах слишком поздно, когда ему уже было не до них»^{204}.

Смиренный и полный надежд

Шрёдингер чувствовал себя ужасно из-за происшедшей тремя годами ранее ссоры с Эйнштейном. Чтобы загладить вину, он усиленно хвалил Эйнштейна за попытку создания единой теории, принижая свои заслуги на этом поприще.

«Я был среди тех, кто совершал подобные попытки и не достиг ничего действительно стоящего, — признался Шрёдингер. — Если сейчас он преуспел в этом, безусловно, это очень значимый результат»^{205}.

Несмотря на сильное желание Шрёдингера восстановить прежние отношения с Эйнштейном, их представления о том, что можно считать завершенной теорией, не совпадали. В отличие от Эйнштейна, Шрёдингер считал необходимым включение в теорию ядерных взаимодействий. Эйнштейн как будто отказался от формулирования проверяемых на опыте предсказаний, а Шрёдингер всегда подчеркивал их важность, хотя его собственная экспериментальная база не была надежной. Он продолжал использовать свой пример с магнитным полем Земли, хотя плохо разбирался в геофизике. Кроме того, как создатель волнового уравнения, Шрёдингер придавал гораздо большее значение предсказательной силе стандартной квантовой механики, чем Эйнштейн. Наконец, еще со времен своих ранних работ по общей теории относительности, опубликованных в 1917 году, Шрёдингер активно использовал в своих теориях космологическую постоянную, которую Эйнштейн уже давно не рассматривал.

Эйнштейн отказался от космологической постоянной в свете открытого Хабблом расширения Вселенной. Шрёдингер же полагал, что это слагаемое имеет большое значение, хотя его величина и очень мала. Свою теорию с космологической постоянной он рассматривает в книге 1950 года «Структура пространства-времени». В ней Шрёдингер представил всесторонний обзор общей теории относительности и смежных теорий. Он утверждал, что одно из преимуществ его аффинной теории состоит в том, что она объясняет возникновение космологической постоянной естественным образом и доказывает, что она имеет хотя и очень маленькое, но ненулевое значение^{206}. Убежденность Шрёдингера в необходимости введения в теорию небольшой, но ненулевой космологической постоянной, конечно, была провидческой. Это согласуется с сегодняшней моделью ускоряющегося расширения Вселенной, приводимой в движение таинственной темной энергией. Каким-то образом его догадка оказалась верной.

В своей книге Шрёдингер также рассматривает вероятность того, что для единой теории не будет найдено никакого решения, но не расценивает это как ее существенный недостаток. Он также отмечает, что найденные классические решения могут не соответствовать квантовым свойствам частиц^{207}.

В отличие от Эйнштейна, Шрёдингер считал, что одного обобщения общей теории относительности недостаточно, чтобы предоставить реалистичное описание частиц. Он понимал, что простые волновые функции, решения его собственного волнового уравнения должны лучше подходить для описания нюансов квантовой механики.

В Верховный суд

Осенью 1950 года переписка между Эйнштейном и Шрёдингером возобновилась. Возможно, они поняли, как высоко ценят друг друга, как мыслят в резонанс. Шрёдингер вел себя крайне осторожно, чтобы не обидеть дорогого друга. Он научился не делать бестактных заявлений о превосходстве своих теорий.

Эйнштейн продолжал возиться со своей обобщенной теорией. В письме Шрёдингеру от 3 сентября он признался, что его попытки могут показаться несколько идеалистичными. «Все это пахнет старым добрым донкихотством, — писал он про одно из своих математических допущений, — но если вы хотите отражать реальность, другого выбора у вас нет»^{208}.

В своих дискуссиях они обратились к спорным аспектам квантовых измерений — их общей любимой теме. Шрёдингер, чьи интересы постоянно менялись, вновь обратился к философии. Он хотел показать, что в контексте истории традиционная интерпретация квантовой механики когда-нибудь станет пережитком. Он представил свои взгляды в статье 1952 года «Существуют ли квантовые скачки?», в которой сравнил идею квантовых скачков с устаревшей идеей эпициклов Птолемея, которая была заменена теорией Коперника. Он послал экземпляр своей работы Эйнштейну, несомненно рассчитывая на его восторженную реакцию.

Вскоре после этого единые теории поля, основанные на концепции аффинной связности, стали подвергаться критике. В 1953 году было опубликовано несколько статей, в том числе статьи физиков С. Питера Джонсона-младшего и Джозефа Кэллоуэя. В этих работах показывалось, что из обобщенной теории Эйнштейна (и, как следствие, из работы Шрёдингера) не выводится поведение заряженных частиц, наблюдаемое в реальных экспериментах. Эйнштейн быстро отразил критические нападки в свой адрес, а Шрёдингер, напротив, еще больше разочаровывался в своей теории.

В мае 1953 года, ознакомившись с последними идеями Эйнштейна, Шрёдингер позволил себе немного конструктивной критики некоторых математических допущений. Надеясь не расстроить Эйнштейна, он начал письмо словами: «Пожалуйста, не сердитесь на мое упрямство…»^{209}

В своем ответном письме в июне того же года Эйнштейн иронизирует на этот счет: «Мы много спорили, и даже небезуспешно, о естественности аффинной теории. Только Бог может быть судьей интуитивным решениям. Но, как и Верховный суд, он не рассматривает подобные обращения»^{210}.

Спин Бома и квантовые измерения

У многих физиков, бывавших в Принстоне в 1940-х или начале 1950-х годов, есть воспоминания, связанные с Эйнштейном. Одни, возможно, видели его идущим по городу со своими ассистентами. Другие посещали некоторые из его лекций, которые он читал, как правило, на немецком языке. Кому-то посчастливилось пообщаться с ним лично. Они сохранили яркие воспоминания об этих драгоценных моментах, которыми, несомненно, неоднократно делились со своими друзьями и родственниками.

Роберт Ромер, физик из Амхерстского колледжа, написал про свои «полчаса с Эйнштейном» — речь идет о его визите к Эйнштейну в феврале 1954 года. Встреча была приятной и запоминающейся. «Мисс Дукас поздоровалась со мной и провела наверх, в маленький и загроможденный вещами кабинет Эйнштейна, — вспоминал Ромер. — Он был там и выглядел “в точности как Эйнштейн”: брюки цвета хаки, серый свитер, в общем, одет он был примерно также модно, как одеваюсь я сейчас»^{211}.

Больше всего Ромеру запомнилось обсуждение мысленного эксперимента ЭПР. Эйнштейн спросил его: «Вы действительно верите, что если кто-то здесь измерит спин атома, то это может повлиять на одновременное измерение спина другого атома где-то там?» — указывая вниз по Мерсер-стрит. По прошествии времени Ромер был удивлен, что Эйнштейн переформулировал эксперимент в терминах спина, а не координаты и импульса, как в своей оригинальной статье. Это можно рассматривать как более ранний вариант версии ЭПР-парадокса в терминах спина, предложенной физиком Дэвидом Бомом в 1957 году совместно с Якиром Аароновым.

Эйнштейн познакомился с Бомом, когда тот работал ассистент-профессором в Принстонском университете в конце 1940-х годов. Бом проявлял значительный интерес к квантовой механике и решил написать учебник по этому предмету. После публикации книги он начал сомневаться в некоторых аспектах копенгагенской интерпретации, в том числе в «призрачном дальнодействии». Он поделился своими сомнениями с Эйнштейном, и они провели немало времени за плодотворными дискуссиями о логических пробелах квантовой теории. Бом решил разработать альтернативную причинную интерпретацию квантовой механики с помощью нелокальных скрытых переменных — ненаблюдаемых в эксперименте величин. Между тем он был вынужден покинуть Принстон из-за отказа давать показания Комиссии по расследованию антиамериканской деятельности в период маккартизма и «охоты на ведьм» (людей, заподозренных в прокоммунистических настроениях). При содействии Эйнштейна Бом получил новую должность в университете Сан-Пауло в Бразилии. Там он продолжил исследования причинной интерпретации квантовой механики. В результате появилась теория, которая восходит к идеям де Бройля и Шрёдингера 1920-х годов о том, что волновая функция физически реальна, а не просто представляет собой абстрактное хранилище вероятностной информации о частицах. В 1927 году де Бройль опубликовал детерминистическую интерпретацию квантовой механики, основанную на реальных волнах, которые управляют поведением частиц, и назвал ее «теорией волны-пилота». Поэтому иногда идеи де Бройля и Бома, хотя они и развивались независимо, объединяют в «теорию де Бройля — Бома».

В мысленном эксперименте ЭПР в версии Бома — Ааронова рассматриваются два электрона с одного энергетического уровня, движущиеся в противоположных направлениях. Принцип Паули требует, чтобы электроны имели противоположные спиновые состояния: если спин одного электрона направлен вверх, то спин другого будет направлен вниз. Пока не произведено измерение, невозможно узнать, у какого электрона какой спин. Следовательно, два электрона образуют запутанное квантовое состояние, суперпозицию обоих возможных вариантов ориентации спинов: «вверх-вниз» и «вниз-вверх». Теперь предположим, что экспериментатор измеряет спин одного из электронов с помощью магнитного устройства, а другой исследователь сразу же регистрирует спин другого электрона. Согласно стандартной интерпретации квантовой механики, система мгновенно коллапсирует в одно из своих собственных спиновых состояний: либо «вверх-вниз», либо «вниз-вверх». Поэтому если эксперимент показал, что первый электрон имеет «спин вверх», то другой неизбежно будет обладать «спином вниз». Как в отсутствие непосредственного взаимодействия между электронами второй электрон смог мгновенно «узнать» результат измерения спина первого электрона?

В 1964 году физик Джон Белл исследовал этот вопрос более подробно и разработал математический аппарат для различения стандартной квантовой интерпретации запутанных состояний и альтернативного объяснения с использованием скрытых переменных. Он основывал свои идеи на мысленном эксперименте ЭПР в версии Бома — Ааронова. Теорема Белла критически важна для дальнейшего анализа того, что в действительности происходит, когда наблюдатель производит измерение квантовой системы. Она будет проверена в 1982 году в ходе эксперимента с поляризаторами, проведенного французским физиком Аленом Аспе и его коллегами.

Работы Бома и Белла были посвящены интерпретации квантовой механики, а не ее применению. Более практический вопрос касался расширения квантовой теории поля с целью включения в нее остальных сил помимо электромагнетизма. Целью было обобщить квантовую электродинамику в такую теорию, которая смогла бы описать и другие взаимодействия, такие как ядерные силы и гравитация.

Основной теоретический прорыв в этой области произошел примерно в то же время, что и визит Ромера к Эйнштейну. В начале 1954 года физик Чжэньнин Янг и математик Роберт Миллс опубликовали статью, в которой калибровочная теория поля, предложенная Вейлем, помимо вращательной симметрии дополнялась новой группой симметрии. Напомним, что исходная калибровочная теория, описывающая электромагнетизм, в некотором смысле напоминает вентилятор или флюгер, который может указывать в любом направлении. Таким образом, она обладает вращательной симметрией.

Группу таких симметрии, или группу поворотов окружности, математики обозначают U(1). Ключевым свойством группы U(1) является то, что она абелева. Это означает, что порядок операций на этой группе не имеет значения. Если вы повернете вентилятор на четверть круга по часовой стрелке и затем на треть круга против часовой стрелки, то он окажется в том же положении, что и в случае, если вы измените очередность поворотов.

Работа Янга и Миллса обобщила метод Вейля на случай неабелевых групп симметрии. В качестве простого примера можно привести повороты в трехмерном пространстве, которые могут быть представлены группой SU(2). Возьмите яйцо, аккуратно поставьте на нем точку и поверните его на четверть круга по часовой стрелке вокруг его длинной оси, а затем поверните на треть круга против часовой стрелки вокруг его короткой оси. В отличие от двумерного вращения окружности, если вы измените порядок вращения, метка на яйце перейдет в совсем другую точку. Иными словами, для неабелевых групп, таких как SU(2), порядок операций имеет значение.

Важное свойство калибровочной теории Янга — Миллса (которое позже будет доказано в работах нобелевских лауреатов, голландских физиков Герарда 'т Хоофта и Мартинуса Велтмана) заключается в том, что, как и квантовая электродинамика, она перенормируема. Это означает, что она приводит к конечным ответам. Как оказалось, ее свойства идеально подходят для моделирования слабых и сильных ядерных взаимодействий наряду с электромагнетизмом. Конечно, Эйнштейна не заинтересовало бы объединение взаимодействий, которое содержало бы вероятностные аспекты, такое как квантовая теория поля.

Когда Гейзенберг гостил у Эйнштейна осенью 1954 года во время поездки с лекциями по США, Эйнштейн выказал как раз подобное отсутствие интереса. За кофе и тортом Гейзенберг пытался в последний раз убедить основателя теории относительности в правильности вероятностных представлений о природе. Он надеялся заинтересовать Эйнштейна и упомянул, что начал разрабатывать собственную единую теорию поля на основе принципов квантовой механики. Чтобы встреча прошла как можно более гладко, разговоров о политике они избегали. Тем не менее Эйнштейн не был впечатлен. Упрекая Гейзенберга, он повторял свою старую максиму: «Но вы же не можете всерьез поверить, что Бог играет в кости»^{212}.

Карандаш и бумага

После встречи с Гейзенбергом Эйнштейн проживет еще примерно полгода. С 1948 года он знал, что у него в груди тикает бомба замедленного действия — аневризма аорты, — которая может разорваться в любой момент. По нескольким причинам, одной из которых стало пошатнувшееся здоровье, Эйнштейн отказался от поездок и большую часть времени проводил в Принстоне. Один раз он выехал в Сарасоту (Флорида) на отдых, но такие поездки за пределы города были редким явлением.

Смерть родной сестры Майи в 1951 году сильно потрясла его. Он почувствовал себя более одиноким, чем когда-либо раньше. Единственным утешением в последние годы жизни для него было сближение с сыном Гансом Альбертом, который переехал в США и получил должность профессора гидроинженерии в Беркли. Ганс Альберт часто навещал его, и они наверстывали упущенное, обсуждая общие научные интересы.

Серьезно опасаясь ядерной войны, Эйнштейн активно выступал за создание мирового правительства. Он полагал, что передача контроля над оружием массового уничтожения централизованному мировому парламенту — это единственный способ предотвратить его применение. Зная, что отпущенное ему на земле время истекает, он пытался сделать все от него зависящее для сохранения планеты.

Будучи убежденным сторонником создания еврейского государства, он был встревожен разворачивающимся конфликтом в государстве Израиль, основанном в 1948 году. Надеясь, что на этой земле евреи и арабы смогут жить вместе в мире и согласии, он призывал к решению территориальных споров за столом переговоров. Эйнштейн хотел видеть такой Израиль, который был бы дружен со своими соседями и признан ими.

В 1952 году, когда первый президент Израиля Хаим Вейцманумер, Эйнштейну официально предложили занять его место. Хотя это было большой честью, он категорично и вежливо отклонил предложение. Без сомнения, состояние его сердца и нежелание путешествовать повлияли на его решение. Но основным фактором было то, что он предпочитал одиночество всеобщему вниманию, а также то, что он не хотел исполнять роль главы государства, особенно если ему придется выступать против решений правительства.

Последним крупным общественным деянием Эйнштейна стал манифест Рассела — Эйнштейна, антивоенное воззвание ученых, инициированное философом Бертраном Расселом. В манифесте утверждалось, что в следующей мировой войне, скорее всего, будет использовано ядерное оружие, которое может разрушить крупнейшие города и угрожает уничтожить всю человеческую расу, поэтому необходимо положить конец вооруженным конфликтам. Эйнштейн подписал документ 11 апреля 1955 года, всего за неделю до смерти.

Последние несколько дней жизни Эйнштейна сопровождались сильной болью. Но тем не менее он оставался бодр и весел. Дукас испугалась, когда 13 апреля обнаружила его лежащим на полу. Она вызвала врача, который приехал и выписал Эйнштейну морфин. На следующий день приехали несколько врачей и сообщили Дукас, что аневризма Эйнштейна очень нестабильна и скоро произойдет ее разрыв. Врачи рекомендовали операцию, но Эйнштейн отказался, сказав, что прожил уже достаточно долго и настало время уходить. Когда на следующий день он не смог пошевелиться от боли, Дукас вызвала скорую. Его доставили в больницу Принстона.

Даже находясь при смерти, Эйнштейн продолжал работать над единой теорией поля. За день до кончины он попросил принести ему карандаш и блокнот, чтобы он мог продолжить свои расчеты. Его сын приехал и находился рядом с ним весь день, вместе со своим доверенным Отто Натаном и Дукас

Ранним утром 18 апреля линия жизни Эйнштейна достигла своей конечной точки — последней сингулярности жизни. Как врачи и предупреждали, произошел разрыв аорты. Эйнштейн пробормотал медсестре несколько слов по-немецки, медсестра их не поняла и не смогла воспроизвести. Увы, они оказались потеряны для потомков.

Эйнштейн никогда не хотел, чтобы ему ставили памятник, даже был против могилы. Его тело было кремировано, а прах развеян. Патологоанатом Томас Харви во время вскрытия трупа Эйнштейна перед кремацией странным образом, ни у кого не спрашивая, принял решение извлечь и сохранить его мозг для научных исследований. В последующие годы он разделил мозг на части в целях изучения. Сегодня фрагменты мозга Эйнштейна представлены на выставке в Музее медицинской истории Мюттера, штат Филадельфия.

В честь Эйнштейна, через несколько месяцев после его смерти, в Берне состоялась крупная конференция, организованная Паули и посвященная юбилею специальной теории относительности. На ней присутствовали ведущие ученые со всего мира, в том числе Бергманн, который вернулся в Европу впервые после войны. Брурия Кауфман, последняя ассистентка Эйнштейна, представила на конференции его финальную статью о единой теории поля.

Вена зовет

Со смертью Эйнштейна Шрёдингер потерял одного из своих самых близких друзей. Несмотря на конфликт 1947 года, они по-прежнему доверяли мнению друг друга. К счастью, ученые успели возобновить переписку до смерти Эйнштейна, иначе Шрёдингеру пришлось бы еще тяжелей.

С 1946 года Шрёдингер надеялся на переезд обратно в Австрию. Тем не менее он не хотел возвращаться в Вену, пока город был частично оккупирован советскими войсками и окружен советским сектором. Устав от политики, Шрёдингер не имел ни малейшего желания быть пешкой в холодной войне. По его мнению, нейтралитет был лучшей политикой.

Поэтому он очень обрадовался, когда в 1955 году бывшие союзники пришли к соглашению о выводе всех оккупационных войск из Австрии. В свою очередь, Австрия официально взяла на себя обязательство сохранять нейтралитет и оставаться свободной от ядерного оружия. С точки зрения Шрёдингера, на чьей памяти рухнула Австро-Венгерская империя, возник фашизм и состоялся аншлюс, это была лучшая политическая новость за все время.

Когда Шрёдингеру предложили место в Венском университете, он надеялся, что ему удастся продолжить творческую карьеру после отъезда из Дублина. Когда Эрвин и Энни сели на корабль, покинув приютивший их город, де Валера был последним, кто пришел с ними проститься. Это был момент горькой радости, поскольку Шрёдингер так же сильно любил Ирландию, как и тосковал по горам своего родного края. Федеральное министерство образования радостно приветствовало его. Австрия была рада возвращению своего прославленного земляка.

Как это ни печально, возвращение Шрёдингера домой не было столь радостным и спокойным, как он ожидал. В последние годы жизни Эрвин и Энни тяжело болели. У обоих были серьезные проблемы с легкими. Помимо бронхиальной астмы, Энни страдала тяжелой депрессией и проходила курсы электрошоковой терапии. До появления антидепрессантов электрошок был стандартным методом лечения. Эрвин страдал от частых бронхитов и воспалений легких, усугублявшихся из-за постоянного курения. После удаления катаракты ему приходилось носить очки с толстыми линзами. Он также страдал от флебита, атеросклероза, высокого давления и проблем с сердцем. Во время прогулок ему часто приходилось останавливаться, чтобы отдышаться. Он был подавлен тем, что больше не может ходить по горам, как в молодости.

Буквально перед отъездом из Дублина у него случился настолько сильный бронхиальный приступ, что для того, чтобы хоть немного облегчить свое состояние, Эрвин принял очень большую дозу снотворного, запив ее виски. На следующее утро Энни нашла его в бессознательном состоянии и не смогла разбудить. Она в панике вызвала врача, которому, к счастью, удалось откачать Шрёдингера.

Приступив к работе в Венском университете, он попытался сосредоточиться на своих исследованиях. Несмотря на плохое состояние здоровья, Шрёдингер успел поработать еще над несколькими научными проектами. Он стал наставником молодого физика Леопольда Халперна, который был его ассистентом. Халперн впоследствии работал с Дираком, другим лауреатом Нобелевской премии по физике 1933 года.

Переосмысливая философские идеи своей молодости, Шрёдингер написал эссе «Что реально?», которое дополняло его монографию 1925 года «Поиски пути». Он также опубликовал работу «Мой взгляд на мир», которая подытоживала его взгляды на природу жизни, сознания и реальности. Несколькими годами ранее Шрёдингер издал книгу о греческой философии «Природа и греки». Шрёдингер всегда видел себя скорее натурфилософом или естествоиспытателем, какими были Платон и Аристотель, а не специалистом по вычислениям, в которых он, несомненно, также был искусен.

Переходы и завершения

12 августа 1957 года Эрвину исполнилось семьдесят лет. Вскоре он решил, что пришло время уйти на пенсию. В конце учебного года ему был присвоен статус почетного профессора в отставке, который давал множество привилегий, но не обязывал преподавать. Хотя это было довольно необычно — выйти в отставку вскоре после вступления в должность, Шрёдингер и в прошлом не задерживался на одном месте, особенно в начале карьеры. Разве что его пребывание в Дублине затянулось более чем на десять лет.

Неизвестно, как Шрёдингер отреагировал на статью докторанта Принстонского университета Хью Эверетта III, вышедшую в июле 1957 года под названием «Формулировка квантовой механики через “соотнесенные состояния”». В статье подробно излагалась достойная альтернатива стандартной интерпретации квантовой механики — то, что позже получит название многомировая интерпретация квантовой механики. Хотя сейчас эта статья считается программной, в то время физики не уделили ей особого внимания. Уилер, научный руководитель Эверетта, поощрял его творческие порывы, но переживал, что ведущие физики, например Бор, сочтут их нелепыми. И действительно, Бора не особенно впечатлили работы Эверетта. Только после того, как физик Брайс Девитт развил эту гипотезу в 1970-х годах, она начала обретать сторонников.

Интересно, что задолго до этого у Эверетта был краткий контакт с Эйнштейном. В 1943 году, когда Хью было двенадцать лет, он написал Эйнштейну письмо, в котором спрашивал, управляется ли Вселенная случаем или в ее основе лежит более общий фундаментальный закон. Эйнштейн с присущим ему юмором ответил, что Хью в своем письме сформулировал и сам же разрешил его собственную, Эйнштейна, философскую дилемму.

Многомировая интерпретация предлагает однозначный анализ сценария кота Шрёдингера. Согласно ей, каждое квантовое наблюдение приводит к разветвлению реальности на бесчисленные варианты параллельных путей. Эверетт решил вопрос о детерминизме и роли наблюдателя очень необычным образом: утверждая, что существование обладающего сознанием наблюдателя разделяется равномерно по всем ветвям реальности. Поэтому каждая копия наблюдателя будет считать, что его сценарий является истинным и предопределенным, и он будет прав в этой ветви реальности. Никакого коллапса не происходит, устраняется эффект воздействия наблюдателя на наблюдаемое. Следовательно, помещение кота в стальной ящик с радиоактивным механизмом срабатывания приведет к бифуркации, вызванной возможностью распада. В одной ветви реальности радиоактивное вещество распадется, кот скончается, а наблюдатель расстроится. В другой ветви распада не произойдет, кот выживет, а наблюдатель будет радоваться.

Эверетт считал, что его интерпретация предполагает бессмертие^{213}. Для любого фактора, который может привести к смерти, всегда существует параллельная ветвь, в которой выживание будет возможно. Так что если кот был помещен в стальную камеру на час в день, в одной из версий реальности всегда будет живой кот, который увидит начало следующего эксперимента, и так далее.

Если бы такое бессмертие было возможным, то мы ничего не знали бы обо всех несчастных копиях себя, обреченных на жестокую участь. Мы не увидели бы скорбящих лиц во всех других параллельных ветвях. Однако мы видим, как уходят наши любимые люди — по крайней мере, так нам кажется в нашей ветви. Поэтому непонятно, будет ли такой вид бессмертия благословением или проклятием. В ситуации Эрвина и Энни в конце 1950-х годов можно увидеть некоторые аналогии: к тому времени они оба страдали от такого множества заболеваний, что каждый из них начал представлять, как он будет жить без партнера.

В 1958 году в драме унификации физики настал черед запоздалого выхода Гейзенберга, который официально представил собственную единую теорию поля. В отличие от Эйнштейна и Шрёдингера, он основывался на стандартной интерпретации квантовой механики и физике элементарных частиц. На основе спиноров (объектов, похожих на векторы, но преобразующихся по-другому) он включил в теорию все, что было известно о слабом ядерном взаимодействии, в том числе недавнее открытие Янга и Т. Д. Ли — нарушение четности. Сохранение четности означает, что зеркальное отражение некоторого физического процесса должно быть эквивалентно самому этому процессу. Как показали Янг и Ли, процессы, связанные со слабым взаимодействием (то есть силой, которая ответственна за многие виды радиоактивного распада), не всегда следуют этому правилу. К тому времени Шрёдингер был уже вне игры и не прокомментировал единую теорию поля Гейзенберга, которой в любом случае не хватало экспериментальных доказательств.

В том же году умер Паули, внесший вклад в единую теорию Гейзенберга. Ученый мир был потрясен, ведь Паули было всего 58 лет, и он все еще активно работал. Он и Гейзенберг враждовали почти целый год, после того как пресса назвала первого «ассистентом Гейзенберга»^{214}. Оскорбленный Паули начал открыто критиковать теорию Гейзенберга. Услышав однажды, как Гейзенберг рассказывает по радио о своей новой теории в том ключе, что ее осталось дополнить всего парой деталей, Паули послал физику Георгию Гамову рисунок в виде пустого прямоугольника с надписью: «Это показывает всему миру, что я могу рисовать, как Тициан. На картине отсутствуют лишь некоторые технические детали»^{215}.

Гейзенберг был настолько возмущен, что не пришел на похороны Паули. Таков был печальный итог некогда продуктивного сотрудничества. По сравнению с Паули и Гейзенбергом Эйнштейн и Шрёдингер проявили значительно больше великодушия друг к другу.

Двумя светлыми моментами последних лет жизни Шрёдингера были свадьба Рут и Арнульфа Брауницера в мае 1956 года, а также рождение их первенца, Андреаса, в феврале 1957 года. Несколькими годами ранее Эрвин рассказал Рут, что он ее биологический отец. Так что теперь он мог открыто наслаждаться тем, что стал дедушкой. К сожалению, законный отец Рут, Артур Марх, скончался вскоре после рождения Андреаса.

Брауницеры поселились в Альпбахе, восхитительной тирольской деревушке неподалеку от Инсбрука. Ее свежий воздух и обилие цветов полюбились и Шрёдингеру. В Альпбахе хорошо отдыхалось после оживленной Вены. На момент написания этих строк Рут и Арнульф по-прежнему живут там.

В мае 1960 года Эрвин получил неутешительное известие от своего лечащего врача: туберкулез, от которого, как он надеялся, он избавился десятилетия назад, вновь заявил о себе. В течение года болезнь прогрессировала, его дыхание становилось более и более затруднительным. В конце концов его положили в больницу, где он провел все рождественские праздники.

Шрёдингер сказал Энни, что хочет провести свои последние дни дома, а не в больнице. Она забрала его домой и все время была рядом, нежно держа его за руку. Трудности преклонных лет показали, как глубоко они привязаны друг к другу. Его последними словами стали признания ей в верности.

Четвертого января 1961 года Шрёдингер покинул материальный мир. Под присмотром Ханса Тирринга его тело было передано коронеру для вскрытия, а затем перевезено в Альпбах, где они был похоронен 10 января. Тирринг произнес надгробную речь. На могиле установили кованый железный крест с кругом, в котором выгравировано его знаменитое волновое уравнение.

Много лет спустя Рут установила перед надгробным камнем табличку с одним из стихов Шрёдингера. Этот стих, содержащий строку «все бытие по сути едино», красиво иллюстрирует его отношение к ведической философии, где все взаимосвязано и вечно. Сочетание стихотворения на табличке и физического уравнения на памятнике великолепно характеризует его личность, которая была так сложна и неординарна.

Кот пробирается в культуру

На момент смерти Шрёдингер был известен физикам прежде всего благодаря его волновому уравнению, в то время как биологи (и люди, интересующиеся биологией) были знакомы с ним, главным образом, по книге «Что такое жизнь?». Тем не менее широкая общественность практически ничего не знала о кошачьем парадоксе, той самой работе, которая в конечном итоге сделает его знаменитым. Все изменилось в 1970-х годах, когда в нескольких научно-фантастических произведениях использовался этот запутанный сюжет.

Один из первых рассказов на эту тему под названием «Кот Шрёдингера» вышел в 1974 году, его написала Урсула Ле Гуин. Она узнала о мысленном квантовом эксперименте, читая «физику для крестьян», как она выразилась. «Очевидно, что это была великолепная метафора для определенного типа научной фантастики»^{216}.

В последующие годы появилась уйма фантастических рассказов о квантовых котах, написанных различными авторами. Многие из них были посвящены теме параллельных вселенных и аналогичным идеям. В 1979 году Роберт Антон Уилсон опубликовал книгу «Соседняя Вселенная», первую книгу в трилогии о коте Шрёдингера, посвященной альтернативной истории. Книга Роберта Хайнлайна «Кот, проходящий сквозь стены», опубликованная в 1985 году, описывает новые реальности, порожденные путешествиями во времени. Примерно в это же время в нескольких научно-популярных книгах обсуждалась проблема парадокса. Появился целый ряд историй о квантовых животных — как правило, с участием котов и кошек, но иногда в этих историях участвовали и другие существа или даже люди, оказавшиеся в ситуации неопределенности между жизнью и смертью.

Поэма, опубликованная в 1982 году писателем Сесилом Адамсом в его колонке The Straight Dope («Из надежного источника»), стала частью широко известной истории о квантовом котенке (особенно после того, как она стала доступна в Интернете многими годами позже). В ней описывается героическая битва между Уином (Шрёдингером) и Элом (Эйнштейном) за неопределенность Вселенной, которая порождает парадокс кота Шрёдингера и фразу Эйнштейна про игральные кости. Сага заканчивается тем, что Уин на похоронах Эла заключает пари: сможет ли тот добраться до рая.

Процарапав себе путь в литературу, жуткий кот перепрыгнул в мир поп-музыки благодаря группе Tears For Fears. Группа выпустила песню «Кот Шрёдингера» в качестве второй песни своего сингла в начале 1990-х годов. Позже они написали песню «Ошибка Бога» со словами «Бог не играет в кости», преобразовав утверждение Эйнштейна в размышления о непредсказуемости любви. Как объяснил Роленд Орзабал, автор песен группы, «моя песня… это просто насмешка над классической научной манерой смотреть на вещи, насмешка над рациональным материализмом, над привычкой разделять вещи на части, не будучи в состоянии собрать потом их обратно, видеть отдельные деревья вместо леса. В конце песни я пою: “Кот Шрёдингера мертв для этого мира”. Кот мертв или просто спит? Мне нравится неоднозначность, неопределенность»^{217}.

В последние годы кот Шрёдингера стал популярным мемом. Он появился на футболках, в комиксах (например, в популярном веб-комиксе «xkcd»), в телесериалах (таких, как «Теория Большого взрыва» и «Футурама»). Но, пожалуй, самым известным упоминанием о коте Шрёдингера стала публикация 12 августа 2013 года на главной странице Google карикатуры на этот мысленный эксперимент, приуроченная к 126-й годовщине со дня рождения Шрёдингера. Благодаря этим разнообразным упоминаниям в культуре кот и даже сам эпитет «шрёдингеровский», применяемый к чему угодно, стал символом неоднозначности в целом.

Научное наследие

Многое из того, что мы сегодня знаем о сложной жизни Эйнштейна и Шрёдингера, было обнаружено в раскрытых архивах К сожалению, высокая ценность интеллектуального наследия привела к затяжным боям за контроль над ними.

В 1963 году Энни приняла гостя из Соединенных Штатов, философа и историка науки Томаса Куна. Кун работал над сбором документов об истории создания квантовой физики. После интервью Энни отдала Куну большую коробку весом более двухсот фунтов, полную писем, рукописей, дневников и других личных материалов ее покойного мужа. Она оказалась просто сокровищницей, бесценной для историков.

Кун перекопировал большую часть материалов (в основном на микропленку) и передал оригиналы в Центральную библиотеку Венского университета. Библиотека десятилетиями хранила коробку, в то время как ученые изучали копии в хранилищах и исследовательских центрах по всему миру.

После того как в 1965 году Энни умерла, Рут осталась единственной наследницей Шрёдингера, но она ничего не знала про коробку до 1980-х годов. Она говорила с Вальтером Тиррингом, руководителем Института физики Венского университета, но он сказал ей, что ни о каких новых материалах ему не известно. В 2006 году она попросила ректора университета вернуть ей материалы. Университет собрал совещание по правовым вопросам и решил подать в суд, чтобы урегулировать права владения. Брауницеры наняли адвоката, и начались судебные препирательства, которые должны были установить, кому принадлежит право собственности на архивы Шрёдингера^{218}.

Дело тянулось несколько лет. Значительного прогресса удалось добиться в 2008 году, когда осенью обе стороны договорились о шагах к возможному решению спора^{219}. Идея была в том, чтобы создать новый фонд для управления наследственным имуществом. Наконец в октябре 2014 года дело было урегулировано и бумаги Шрёдингера внесены в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Научные работы Эйнштейна также стали предметом судебных тяжб Душеприказчиками Эйнштейна были Отто Натан и Хелен Дукас Они одобрили использование его изображений и материалов, до тех пор пока основная часть материалов не будет передана Еврейскому университету в Иерусалиме. Чтобы исследователи могли получить доступ к работам Эйнштейна, в Принстоне была создана копия его архива. Натан и Дукас подписали соглашение с издательством Princeton University Press, разрешающее начать публикацию сборника трудов Эйнштейна. Однако в 1970-х годах между Натаном и издательством разгорелся конфликт из-за выбора редакторов. Чтобы урегулировать их разногласия, потребовалось вмешательство суда. В итоге физик и историк науки Джон Стейчел стал ведущим редактором этого проекта.

Последующего развития событий никто не ожидал. Стейчел и другой историк, Роберт Шульман, узнали о сейфе в банке Беркли, в котором вторая жена Ганса Альберта, Элизабет, хранила около пятисот писем из переписки Эйнштейна и Милевы. В их число вошли около пятидесяти ранних любовных писем, проливающих свет на доселе неизвестный период жизни Эйнштейна. После долгих споров между наследниками Эйнштейна и Princeton University Press издательство получило право опубликовать любовные письма Эйнштейна. Многие читатели были потрясены контрастом между страстью Альберта и Милевы в начале их отношений и презрением, которое он демонстрировал позже, перед разводом.

Судьбы Эйнштейна и Шрёдингера показывают нам, что даже самые гениальные ученые — тоже люди. У них случались вспышки озарения, но им приходилось переносить и длительные периоды, когда они работали безо всякого результата. Их отношения знавали и хорошие времена, и предательство. Они могли погнаться за мимолетными иллюзиями, но потом возвращались домой, к тем, кто действительно заботился о них.

Переписка Эйнштейна и Шрёдингера наполнена теплом и взаимной поддержкой. Может быть, как Дон Кихот и Санчо Панса, они сражались с ветряными мельницами. Каждый из них хорошо понимал, что задачи, которые он ставит перед собой, могут быть расценены как донкихотство, а его образ жизни — как эксцентричный. Тем не менее компаньерос оставались верны друг другу в глубине сердца.