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

После окончания войны образ Эйнштейна в глазах общественности заметно усложнился. По иронии судьбы в общественном сознании его научная деятельность прочно ассоциировалась с бомбардировками Хиросимы и Нагасаки. И это несмотря на то, что у него даже не было разрешения на участие в атомном проекте. Тот факт, что масса превратилась в энергию в результате ядерных взрывов, прочно связал образ ядерного гриба с теорией относительности. Даже сегодня все еще существует миф о том, что Эйнштейн был «отцом атомной бомбы». Если до войны Эйнштейн считался блестящим ученым, то после нее он, казалось, получил еще и лавры супергероя.

Отголоском этого образа стал странный слух, растиражированный в популярной газетной колонке Уолтера Уинчелла 23 мая 1948 года под названием «Ученые создают световой луч, способный расплавить стальную глыбу». Он уверял миллионы своих читателей, что Эйнштейн совместно с десятью бывшими нацистскими учеными разрабатывает сверхмощный луч смерти. По его словам, «11 ученых (во главе с Эйнштейном), одетые в асбестовые костюмы, наблюдали луч света… Стальной блок размером 20 на 20 дюймов растаял также быстро, как быстро вы щелкаете дома выключателем… Это новое секретное оружие может быть установлено на самолетах и способно разрушать целые города»^{159}.

Судя по личному делу Эйнштейна, заведенному ФБР и недавно опубликованному в соответствии с Законом о свободе информации, эта утка была воспринята достаточно серьезно. Чтобы ее опровергнуть, разведывательному подразделению армии США пришлось рапортовать, что «эта информация в действительности лишена всякого основания… невозможно разработать подобную машину, которая была бы эффективна на расстоянии более нескольких футов»^{160}.

Также ФБР опасалось, что Эйнштейн может перейти на сторону Советского Союза. Можно предположить, что отчасти этот страх был вызван опасениями, что Эйнштейн может увезти с собой тщательно охраняемые ядерные секреты. Подобного рода подозрения, конечно же, были безосновательны, поскольку он никогда не имел доступа к работе над атомной бомбой и ничего не знал о специфике ее производства.

Как ни странно, но ФБР, по-видимому, не знало о романтической связи между Эйнштейном и Маргаритой Конёнковой, которая якобы была советской разведчицей. Эйнштейн познакомился с Конёнковой в 1935 году, когда ее муж, известный скульптор Сергей Конёнков, работал над бюстом Эйнштейна для Института перспективных исследований. В какой-то момент у них завязался роман, который продолжался до конца войны. Историки узнали об их отношениях в 1998 году, когда любовные письма Эйнштейна Конёнковой, датированные 1945–1946 годами, всплыли на аукционе^{161}. Предвосхищая моду на создание общего имени (как звездная пара Брэд Питт и Анджелина Джоли, известная как «Бранджелина»), Альберт и Маргарита придумали для себя прозвище «Альмар». Примерно в то же время, когда стало известно о существовании этих писем, бывший советский разведчик заявил, что Конёнкова была русской Матой Хари, встречалась с Эйнштейном, чтобы заполучить секреты атомной программы США. Она действительно познакомила его с советским вице-консулом в Нью-Йорке. Тем не менее на сегодняшний день нет убедительных доказательств того, что она была шпионкой. Не говоря уже о том, что она не могла заставить Эйнштейна раскрыть какие-либо военные секреты, поскольку он их попросту не знал. К счастью, история не стала известна желтой прессе — Эйнштейн был уже достаточно недоверчив к СМИ.

Эйнштейн продолжал давать газетам множество поводов для выставления его в нелепом свете. Свое презрение к прессе он выразил в ответе на вопрос одной швейцарской газеты о том, что он может рекомендовать почитать молодым людям, следующим образом: «Человек, который читает только газеты… напоминает мне очень недальновидного человека, который стыдится носить очки. Он полностью зависит от суждений и моды своего времени и больше ничего не видит и не слышит»^{162}.

Но ничто на свете не подготовило бы Эйнштейна к той волне интереса к его персоне, которая началась после того, как из Дублина пришла новость о том, что Шрёдингер, по-видимому» смог превзойти его в создании единой теории поля. Чтобы восстановить истинное положение вещей, он вынужден был противостоять пытливым журналистам. По крайней мере, отчасти шквал сообщений в прессе объяснялся тем, что в ситуации был замешан сам де Валера.

В долгий период тяжелой экономической ситуации, который переживала Ирландия, Дэв надеялся, что DIAS, его Олимп мысли, будет освещать его путь. Шрёдингеру, как звездному игроку, нужно было наращивать количество побед для ирландской науки. Ирландская пресса считала своим долгом болеть за хозяев и трубить о каждом достигнутом успехе. Ведь политическая оппозиция не дремала и была готова воспользоваться любым подвернувшимся поводом. Внимательно наблюдая за каждой оплошностью, она была жадна до сенсаций и с нетерпением поджидала своего часа.

Заходящая звезда Дэва

В послевоенный период, после более чем десяти лет у власти, звезда премьер-министра стала закатываться. Массовая безработица, введение карточной системы на продукты и отток людей из страны, напоминавший времена картофельного голода[15], еще больше усиливали ощущение, что он далек от проблем народа. Новая социал-демократическая партия «Республиканский клан» (Clann na Poblachta) стала публично дистанцироваться от «Фианна Файл». Дебаты в палате представителей Ирландии становились все более непристойными, члены парламента горячо критиковали политику правительства и постоянно напоминали де Валера о его должностных обязанностях.

Де Валера оставался сильно связанным с DIAS. Он и его партия по-прежнему приводили основание DIAS в качестве своего основного достижения, несмотря на недостаточную очевидность того, что он достиг своей цели — всемирной известности и авторитета. Например, во время всеобщих выборов в Ирландии 1948 года его партия привела основание Дублинского института в числе одного из своих достижений^{163}.

На фоне социальных волнений де Валера и руководство DIAS приняли решение расширить свою миссию и учредить факультет космической физики. Хотя добавление новых программ находилось в рамках полномочий института, де Валера понимал, что ему придется запросить у парламента дополнительное финансирование на новый факультет. Его попытка увеличить расходы во время жесткого дефицита была встречена крайне негативно. В ходе парламентских дебатов, состоявшихся 13 февраля 1947 года, особенно отличился Джеймс Диллон, депутат консервативной партии «Фине Гэл», громкий критик администрации де Валера.

«Я считаю, что все это делается с целью создания дешевой и сомнительной рекламы дискредитировавшей себя администрации, — пояснил Диллон. — Я вспоминаю “Жизнь де Валера” [в которой] он писал, что политика была для него невыносимым испытанием: что на самом деле его счастье было в том, чтобы оставить все мирские дела и свободно погрузиться в высшие сферы математики, где мало кто смог бы последовать за ним. Это спектакль, которым он нас до сих пор развлекает, а также себя и того космического физика, который сидит на площади Меррион, погружаясь в космический эфир, в то время как невежды консервативной партии (“Фине Гэл”), и аграрной партии (“Клан на Талман”), и лейбористской партии занимают себя проблемами пенсионеров и коров и прочими малодостойными проблемами подобного рода»^{164}.

При этом достоверно неизвестно, на кого именно ссылается Диллон, говоря: «Космический физик, который сидит на площади Меррион», — на Шрёдингера или кого-то еще. Но независимо от того, кто именно, помимо де Валера, был мишенью для его колких замечаний, DIAS явно был не в фаворе из-за его избранности. Шрёдингер столкнулся с огромным давлением: он должен был доказать, что оправдывает свое жалованье и расходы на офис во время острого кризиса.

Асимметричное товарищество

Беседы о волновой механике в начале 1920-х годов, долгие прогулки в окрестностях Капута в конце тех же 1920-х и бурные споры о квантовой философии в середине 1930-х делали отношения Эйнштейна и Шрёдингера с годами все более близкими и дружескими. Переписка о единой теории поля в начале 1940-х годов обозначила общие интересы, которые объединили их еще сильнее. Однако временем наибольшего единства их теоретических интересов и методов исследования стал период с января 1946-го по январь 1947 года. В это время каждый из них пытался создать расширенную общую теорию относительности, исключив условия симметрии. Они практически в унисон искали единство. Их идеи отличались лишь незначительными деталями. В течение этого года они практически во всех смыслах были коллегами, за исключением того, что не публиковали совместных статей. Но очень скоро их сотрудничество резко оборвалось, когда Шрёдингер, находясь отчасти под давлением необходимости поддержать Дэва, заявил о победе над Эйнштейном на своем впечатляющем докладе в Ирландской королевской академии.

Почему Шрёдингер внезапно вышел из дуэта и стал работать самостоятельно? Хотя их теоретические интересы были одинаковыми, в жизненных ситуациях Эйнштейна и Шрёдингера в то время наблюдалась явная асимметрия. Эйнштейна мало волновало одобрение начальства. К тому моменту руководство принстонского Института перспективных исследований и физическое сообщество в целом относились к нему как к реликвии (больше для шоу, чем для научных исследований), и он сам это хорошо понимал. Ему также не приходилось беспокоиться о своей научной продуктивности и обеспечении семьи, поскольку Эльза давно умерла. Скорее, это был его собственный «внутренний контролер», который вел бесконечную борьбу, не давая ни минуты покоя.

Шрёдингер, в свою очередь, чувствовал, что ему все еще нужно проявить себя, оправдать жалованье и, может быть, заработать еще больше. Его известная лекция «Что такое жизнь?», упоминавшаяся в международной прессе, укрепила его авторитет. Если бы он сделал что-то подобное тому, что делал Эйнштейн, это помогло бы еще больше. Поэтому он сосредоточился на том, что делал Эйнштейн, и на том, может ли он это сделать лучше. Он стал кем-то вроде ученика мастера боевых искусств, внимательно наблюдающим за каждым его движением, пытающимся повторить каждый его шаг и страстно мечтающим однажды его превзойти.

Не то чтобы Шрёдингер был абсолютно беспринципным человеком. Он был искренне заинтересован в этом проекте, который хорошо сочетался с его математическим талантом. Последнее, чего бы он хотел, — это подвести Эйнштейна или предать его. Он думал, что сможет каким-то образом произвести впечатление на Д эва и покровителей института, не навредив лично Эйнштейну. До самого последнего момента он не понимал, что его заявление об успехе поставит в неловкое положение и даже оскорбит его лучшего друга.

Из переписки обоих ученых мы можем проследить, как развивались их идеи. 22 января 1946 года Эйнштейн отправил Шрёдингеру письмо со своими соображениями насчет того, как можно обобщить теорию относительности, сохранив несимметричные компоненты метрического тензора. Это была работа, которую он только что завершил в сотрудничестве со Штраусом. Напомним, что метрический тензор задает способ измерения расстояний в пространстве-времени, то есть расширение теоремы Пифагора для искривленных пространств. Его можно записать в виде матрицы размером 4x4 с шестнадцатью компонентами. Как правило, из-за симметрии этой матрицы только десять ее компонент являются независимыми. Однако Эйнштейн решил отказаться от требования симметричности метрического тензора, восстановив оставшиеся шесть компонент в статусе независимых величин. Он полагал, что дополнительные независимые компоненты метрического тензора можно будет использовать для описания электромагнитного поля, аналогично тому, как он раньше пытался это сделать с помощью введения дополнительных измерений.

Эйнштейн указал Шрёдингеру на то, что Паули выдвинул возражения по поводу его нового метода. Паули вообще не нравилась идея смешивания симметричных и несимметричных компонент. Он полагал, что система не будет преобразовываться должным образом и поэтому будет нефизичной. Вторя библейскому стиху, Паули однажды сказал Вейлю: «Что Бог соединил, человек да не разъединяет»^{165}.

«Паули показал мне язык», — пожаловался Эйнштейн Шрёдингеру^{166}.

Что в этом было нового? Паули реагировал критикой на каждую новую гипотезу Эйнштейна. К глубокому сожалению Эйнштейна, каждый раз Паули оказывался прав. Но, может, в этом случае «Бич Божнй» каким-то образом что-то упустил? Эйнштейн хотел получить от Шрёдингера консультацию по этому вопросу.

19 февраля Шрёдингер написал ответное письмо с некоторыми предложениями. Он показал, как выразить метрический тензор таким образом, чтобы «Паули прекратил показывать язык»^{167}. Он также предложил Эйнштейну включить мезонные поля (поля сильного взаимодействия), сделав тем самым объединение фундаментальных взаимодействий более полным.

Мезонное поле оказалось для них камнем преткновения. Эйнштейн не хотел усложнять теорию дополнительным взаимодействием. Он считал, что достаточно будет найти математически обоснованную теорию гравитации и электромагнетизма, в которой бы отсутствовали уже успевшие всем надоесть сингулярности. Для Шрёдингера объединения всего двух из трех фундаментальных взаимодействий было недостаточно. Он хотел сделать хет-трик, чтобы победить все известные силы природы. Всю весну они много спорили об этой проблеме, но каждый был упрям и несгибаем.

С другой стороны, в один прекрасный момент Шрёдингер почувствовал, что попытка Эйнштейна разработать теорию без сингулярностей, которая бы полностью описывала поведение электронов, слишком амбициозна. Верный своему стилю, он обратился к метафоре для описания своих чувств. «Вы затеяли охоту на крупную дичь, как говорят англичане, — писал он Эйнштейну 24 марта. — Вы охотитесь на льва, а я же пока говорю о кроликах»^{168}.

Подарок от чертовой бабушки

Несмотря на различия в подходах, Эйнштейн и Шрёдингер продолжали сближаться. Седьмого апреля Эйнштейн начал свое письмо с возвышенного комплимента: «Эта переписка приносит мне большое удовольствие, потому что Вы мой ближайший брат и Ваш мозг устроен так же, как и мой»^{169}.

Шрёдингер был взволнован и польщен тем, что стал таким доверенным лицом. Невозможно представить более блестящую похвалу для физика, чем слова, что его мозг работает, как у Эйнштейна. Ничто не может быть восхитительнее, чем подобные слова от такого великого человека. В другом месте Эйнштейн назвал Шрёдингера «смышленым шельмецом», чем раздул его самомнение еще сильнее.

В своей обширной переписке (они обменивались подробными письмами раз или два в месяц) ученые нередко смеялись над трудностями, с которыми сталкивались. Чаще всего они использовали выражение «подарок от чертовой бабушки», как однажды обозвал Эйнштейн математическую проблему, над которой они бились.

Эйнштейн имел в виду колдовской сглаз (в смысле закрадывающееся ощущение, что он обречен на провал), и Шрёдингер нашел это выражение забавным.

В ответ Шрёдингер предложил собственную историю. «Давно меня ничто так не смешило, как “подарок от чертовой бабушки” — писал он. — В предыдущих фразах вы в точности описали Голгофу, на которую я пошел лишь для того, чтобы завершить дело, возможно, с таким же бесполезным результатом, как и Вы»^{170}.

Эйнштейн ответил: «Ваше последнее письмо было необычайно интересным. Я был чрезвычайно тронут вашим энтузиазмом в отношении “чертовой бабушки”»^{171}.

Оба они постоянно сталкивались с математическими демонами. Одной из проблем, досаждавших физикам, было понятие общей ковариантности. Важной особенностью общепринятой формулировки общей теории относительности является идеальное требование того, чтобы простые преобразования координат (такие, как вращения системы координат) не влияли на результаты физических измерений. Однако в некоторых расширениях общей теории относительности такая инвариантность отсутствует. Одни компоненты преобразуются там иначе, чем другие, что делает теорию далекой от идеала. Это как если взять легковой автомобиль с жилым автоприцепом и надеяться, что при повороте направо прицеп последует за ним в том же темпе, иначе произойдет авария и автопоезд расцепится.

К концу 1946 года два физика были так близки, что Шрёдингер пытался убедить Эйнштейна переехать в Ирландию. Для совместной работы такие условия были бы идеальными. Но Эйнштейн вежливо отказался, написав: «Старому растению не место в новом горшке»^{172}.

Примерно в январе 1947 года Шрёдингеру удалось добиться того, что он посчитал крупным прорывом. Он нашел (или думал, что нашел) простой лагранжиан, который хорошо сочетался с его единой теорией и из которого можно было получить полевые уравнения для гравитации, электромагнетизма и мезонных полей.

Взволнованный этим открытием, он подготовил доклад для Ирландской королевской академии, чтобы представить его на собрании 27 января.

Речь всей жизни

Зима 1947 года в Ирландии была очень суровой. Из-за сильных морозов и снегопадов острая нехватка топлива переживалась еще более болезненно. Популярность правительства сильно упала, что неудивительно. К концу января в Дублине установилась довольно низкая температура и пошел легкий снежок. И дальше погода только ухудшалась.

Несмотря на то что снег практически полностью покрыл город, велосипедисты продолжали ездить по центральным улицам. Шрёдингера не страшила погода, поскольку у него была миссия, которую он намеревался завершить. На своем велосипеде вдоль Доусон-стрит, большой магистрали, параллельной главной улице Дублина Графтон-стрит, он прибыл в академию с «ключом ко Вселенной» в рюкзаке: простой комбинацией символов, которая умещалась на клочке бумаги размером с почтовую марку, но которую он считал лагранжианом, описывающим всё во Вселенной. Подставьте этот лагранжиан в уравнения движения, разработанные Гамильтоном, и вы увидите, как чудесным образом появляются все силы природы.

Дух Гамильтона часто посещал это величественное кирпичное здание. В 1852 году, когда Академия переехала на Доусон-стрит, 9, Гамильтон был ведущим ученым и мыслителем Ирландии и присутствовал на всех заседаниях академии. Интересуясь связью между временем и пространством, он восхищался тем, как физики объединяют их в своих математических теориях. Как он однажды заметил, «из символов спрясть бы такую нить, чтоб ею пространство и время сшить»^{173}.

Конференц-зал академии, спроектированный известным архитектором Фредериком Кларендоном, был воплощением элегантности. Огромные люстры, свисавшие с высокого потолка, дополняли слабое освещение от высоких окон, расположенных над балконами.

Стоявшие вдоль стен книжные шкафы, напоминая членам академии о значимости научного наследия прошлого, ломились от увесистых фолиантов. Каждый курс лекций, тщательно записанный для потомков в изданиях трудов академии, также пополнял коллекцию библиотеки.

Премьер-министр занял свое место в зале вместе с приблизительно двадцатью другими участниками, включая студентов и профессоров. Без сомнения, он был счастлив находиться здесь, а не в Дойле перед лицом возмущенной оппозиции. Его присутствие практически гарантировало освещение доклада в прессе. Репортеры Irish Press и Irish Times, предупрежденные о том, что заседание может стать отличным информационным поводом, сидели все во внимании и нетерпеливо ждали сенсации.

Президент академии Томас Перси Клод Киркпатрик (врач, библиофил и историк медицины) подошел к трибуне. Он тоже приехал на велосипеде, поскольку у него не было автомобиля. Киркпатрик представил нового члена академии, графа Росса, и первого спикера, ботаника Дэвида Уэбба, который прочитал лекцию о видах растений Ирландии.

Затем настал черед Шрёдингера. Зал затих, и все взоры устремились на австрийского лауреата Нобелевской премии.

«Чем ближе человек подбирается к истине, тем проще становятся вещи, — начал Шрёдингер. — Я имею честь представить вам сегодня краеугольный камень аффинной теории поля, а также решение проблемы, волнующей физиков уже более тридцати лет: непротиворечивое обобщение великой теории Эйнштейна 1916 года»^{174}.

Репортеры старательно делали заметки о новой научной революции и прокручивали в голове варианты громких заголовков. Они надеялись, что смогут каким-то образом понять математические выкладки в достаточной степени, чтобы донести их значимость до читателей.

Шрёдингер объяснил, как Эйнштейн и Эддингтон почти нашли правильный лагранжиан, равный квадратному корню из определителя тензора Риччи, взятого со знаком минус. Но именно Шрёдингер заставил его работать. (Напомним, что тензор Риччи используется для описания кривизны пространства-времени, а его определитель, или детерминант, получается путем суммирования комбинаций его компонент.) Шрёдингер отметил, что основное отличие его подхода от предыдущих заключается в том, что он использовал несимметричную аффинную связность. Неназванные коллеги пытались разубедить его, но он стоял на своем.

Шрёдингер использовал свои излюбленные аналогии с животным миром, чтобы обосновать использование аффинной связности, которая не была симметричной, и тем самым включить в теорию дополнительные независимые переменные. «Наездник хочет, чтобы его конь взял барьер, — сказал Шрёдингер. — Он смотрит на него и думает: “Несчастное создание, у него четыре ноги, ему будет очень трудно управляться сразу со всеми четырьмя. Я знаю, что делать. Я буду учить его последовательно. Сначала я свяжу вместе его задние ноги, и он научится прыгать только передними ногами. Это будет намного проще. И тогда мы посмотрим, возможно, после этого он сможет научиться прыгать, используя одновременно четыре конечности”. Эта аналогия отлично описывает ситуацию. Несчастное создание [аффинная связность] получило свои задние ноги, связанные условием симметрии, которое отобрало 24 из 64 степеней его свободы. Следствием такого ограничения стало то, что оно не могло прыгать»^{175}.

Закончил свою речь Шрёдингер необычайно амбициозным прогнозом, что его теория способна объяснить, почему вращающиеся массы (например, такие объекты, как Земля) могут создавать вокруг себя магнитные поля. С 1943 года его цели расширились от описания аномалий магнитного поля Земли до объяснения законов всего мироздания. Он говорил о том, что выхолило за рамки его компетенции! Он мало что знало геомагнетизме и, похоже, не был знаком с исследованиями, которые успешно объясняли этот эффект при помощи модели ядра Земли.

Например, в 1936 году датский геофизик Инге Леманн продемонстрировала с помощью анализа сейсмических волн, что Земля имеет как внутреннее, так и внешнее ядро. В 1940 году американский геофизик Фрэнсис Бёрч разработал модель для описания магнитного поля Земли, основанную на некоторых предположениях о поведении железа, находящегося в ее ядре под высоким давлением. Хотя его модель и была довольно упрощенной и неточной, она представляла собой надежную отправную точку для дальнейших исследований источников возникновения магнитного поля Земли. С учетом этого становится ясно, что Шрёдингер не просто промазал мимо мишени, но даже не прицелился как следует.

Дракон зимой

По окончании заседания Шрёдингер сразу умчался на своем велосипеде, уклонившись от назойливых репортеров. Он крутил педали изо всех сил, несмотря на снег, пробираясь сквозь пробки так быстро, как только мог. Журналистам удалось поймать Шрёдингера только в его доме на Кинкора-роуд. Он раздал им экземпляры своей речи, а также несколько дополнительных страниц с комментариями для неспециалистов. Сама новость, без сомнения, уже была по дороге к редакциям, начав путь к национальной и даже общемировой известности.

Пресс-релиз Шрёдингера под названием «Новая теория поля» начинался с исторического обзора гипотез о частицах и их взаимодействиях со времен древних греков и до Эйнштейна. Он показал, что на протяжении веков ученые страстно стремились описать материю и силы природы с помощью геометрии. Это был блистательный фундамент его собственных исследований. Его рассказ как бы подразумевал, что он будет преемником греков и Эйнштейна. После описания сути своей теории он повторил, что к таким же выводам могли прийти Эйнштейн и Эддннгтон еще в 1920-е годы, будь они более открытыми и беспристрастными. Также он сказал, что убежден в том, что его теория почти наверняка верна. Доказательством должны послужить исследования магнитного поля Земли, которое, как он полагал, могло быть объяснено только на основе его теории.

На следующий день Irish Press сообщила, что Шрёдингер произнес историческую речь. «Эта теория должна объяснить всё в области теории поля», — цитировали они слова Шрёдингера. Помимо краткого содержания лекции, репортаж включал в себя интервью с ним, в котором его попросили дать более простое, понятное всем объяснение теории. Он ответил: «Практически невозможно упростить теорию до такой степени, чтобы обычный человек с улицы смог ее понять. Она открывает новые перспективы в области теории поля. Это именно то, чем мы, ученые, должны заниматься, вместо того чтобы создавать атомные бомбы. Новая теория является обобщением предыдущих. Теперь теория Эйнштейна становится просто ее особым частным случаем. Так же как движение камня, брошенного вертикально вверх, — это частный случай более общего движения по параболе»^{176}.

Отвечая на вопрос о том, почему Эйнштейн раскритиковал более раннюю версию этой теории, Шрёдингер ответил, что это хороший пример для молодых физиков, который показывает, что даже самые блестящие ученые могут ошибаться. Иными словами, он утверждал, что достаточно разбирается в вопросе, чтобы игнорировать авторитет Эйнштейна и действовать по собственному разумению в поисках верного решения. Допуская, что он, в свою очередь, тоже может ошибаться, Шрёдингер сказал, что в этом случае он будет выглядеть «ужасным дураком».

Международные СМИ быстро подхватили историю Irish Press. Например, 31 января в Christian Science Monitor сообщалось, что Шрёдингер превзошел Эйнштейна и создал единую теорию поля, тем самым решив проблему, занимавшую физиков уже более тридцати лет^{177}.

Вскоре первоначальная уверенность Шрёдингера сменилась мучительными сомнениями по поводу того, как будет воспринята его дерзкая выходка. Что подумает Эйнштейн, когда узнает? Конечно, он поймет все обстоятельства: положение DIAS, находящегося в осаде и отчаянно нуждающегося в финансировании; присутствие в аудитории де Валера, на которого он должен был произвести впечатление; журналистские сплетни. В конце концов, это же был просто научный доклад. Он высказывал свои тезисы исключительно в контексте научной дискуссии, а раструбила о них пресса. Так Шрёдингер оправдывал свои действия.

Третьего февраля он написал Эйнштейну о своих новых результатах и реакции прессы на них. Шрёдингер предупредил Эйнштейна о том, что вскоре репортеры начнут расспрашивать его о новой теории, и приводил слабые оправдания в свой адрес. Ситуация с окладами и пенсиями в DIAS, писал Шрёдингер, настолько плоха, что он решил немного прихвастнуть, чтобы привлечь внимание к институту. Иными словами, он несколько преувеличил значение своих результатов ради создания позитивного имиджа института, так остро нуждавшегося в финансировании.

В конце письма Шрёдингер рассуждал о том, что он будет делать, если его лагранжиан, основанный на детерминанте, окажется неверным. «Я буду ложиться спать с детерминантом и просыпаться с ним, — писал он. — Я не вижу ничего более разумного… Если окажется, что это не так, тогда я буду игуанодоном, скажу: “Холодно, холодно, холодно” и засуну свою голову в снег»^{178}.

Шрёдингер объясняет в письме, что игуанодон — это персонаж из повести Курда Лассвица. Хотя Шрёдингер буквально об этом не пишет, давайте попробуем разобраться, что он имел в виду. Лассвиц был известным писателем-фантастом. В его романе «Хомхен — сказки верхнего мела» (Хомхен — это сказочное животное из верхнего мелового периода) игуанодон — это дракон из доисторических времен с длинной шеей. Он живет среди густых папоротников и привык к жаркому солнцу. В один прекрасный день он обнаруживает, что погода становится все холоднее. Он высовывает голову из своего логова, но быстро втягивает ее обратно, бормоча при этом: «Холодно, холодно, холодно». Из-за изменения климата он остается без завтрака до тех пор, пока не потеплеет. Кто знает, как долго ему придется ждать?

Действительно, в снежную зиму 1947 года Шрёдингер был как дракон, который извергал огонь, но которому в итоге пришлось отступить. Пламя его претенциозных заявлений испепелило отношения с одним из его самых близких друзей. Его усилия по налаживанию сотрудничества ради поисков единой теории поля превратились в дым. Эйнштейн на некоторое время перестал ему писать. Все произошло в точности так, как Шрёдингер и опасался: он оказался обречен на «холодно, холодно, холодно».

Дублин под огнем критики

Одна из международных новостей срикошетировала обратно в Дублин и сильно ударила по его самолюбию. Под руководством де Валера Дублин пытался позиционировать себя как центр научной мысли. Тем не менее в статье в Time от 10 февраля не только игнорировались его достижения, но и сам город представлялся далеким от науки. Статья начиналась словами: «На прошлой неделе из всех уголков ненаучного Дублина прилетели известия о человеке, который не только понимает Эйнштейна, но и продвинулся чудовищно далеко вперед (как он сам говорит) в туманную электромагнитную бесконечность… Если это так, он выиграл научный Большой шлем»^{179}. В верхней части страницы публикации приводился предложенный Шрёдингером лагранжиан и связанные с ним математические выкладки, а также отмечалось, что «для неспециалистов все это выглядит как малопонятные закорючки».

Эта резкая критика ирландской науки попалась на глаза математику Йонну Лайтону Сингу, урожденному дублинцу, который в то время был профессором Технологического института Карнеги в Питтсбурге. Синг написал редактору письмо, опубликованное 3 марта, в котором указал, что Гамильтон был родом из Дублина^{180}.

Вместо того чтобы признать приведенный Сингом пример известного дублинского ученого, редактор перешел на личности. В опровержении, последовавшем за письмом, он сослался на дядю Синга, драматурга Джона Миллингтона Синга, как на аргумент в пользу того, что Дублин — это город писателей, а не ученых. «Пусть дублинский математик Синг вспомнит духов своего города (среди которых и его дядя, автор пьесы «Удалой молодец — гордость Запада») и признает, что Дублин — это город писателей».

Синг, несомненно, хотел отделить себя от дяди и объяснить, что Дублин — это родина многих талантливых людей разных профессий. Но ответ редактора показал, как все-таки трудно преодолеть стереотипы.

Интересно, что на следующий год Синг будет утвержден на должность профессора в дублинский Институт передовых исследований, где он будет работать в течение многих лет бок о бок со Шрёдингером. Там он внесет значительный вклад в изучение общей теории относительности. Этот вклад будет настолько значительным, что биограф Синга назовет его «пожалуй, самым выдающимся ирландским математиком и физиком-теоретиком со времен Гамильтона»^{181}.

Ирландские газеты обратили внимание на спор о научных заслугах Дублина. Irish Times назвала Синга «блестящим математиком»^{182}. В другой ирландской газете Тиат Herald обсуждалась парламентская шумиха вокруг факультета космической физики. После короткого пересказа статьи из Irish Times и комментариев Синга следовал вывод, что «позиция некоторых наших депутатов по поводу недавней дискуссии в палате представителей о космической физике дает много пищи для размышлений»^{183}.

Очевидно, что дискуссии по обе стороны Атлантики о том, является Дублин «научным» или нет, отражают те сомнения, которые де Валера хотел развеять путем создания DIAS и привлечением к его работе Шрёдингера. Но, несмотря на все его усилия, похоже, что он потерпел неудачу в деле разрекламированного на весь мир ирландского научного ренессанса.

Ответ Эйнштейна

Естественно, публику интересовало, будет ли мудрец с собственной точкой зрения на теорию относительности побит на своем пути к созданию теории объединения. Корреспондент New York Times Уильям Лоуренс, который довольно часто брал интервью у Эйнштейна в последние годы его жизни, послал ему экземпляр статьи Шрёдингера и пресс-релиз, чтобы оценить реакцию ученого. Лоуренс также отправил копии Юджину Вигнеру, Роберту Оппенгеймеру и другим выдающимся физикам. В своем обращении к Эйнштейну Лоуренс написал: «Если после изучения этих документов окажется, что вы согласны с доктором Шрёдингером, я буду глубоко признателен за ваши комментарии на сей счет»^{184}.

Times опубликовала три статьи о якобы совершившемся прорыве. Первая содержала слова Эйнштейна, что он «отказывается комментировать» (пока не появится больше информации).^{185} Другая статья вышла под следующим заголовком: «Сообщается, что теорию Эйнштейна удалось расширить: дублинский ученый утверждает, что он создал единую теорию поля, которую искали в течение 30 лет».^{186} В третьей статье отмечалось, что хотя Шрёдингер и может оказаться прав, он знает обо всех «подводных камнях на своем пути»^{187}.

Вскоре после этого еще одна пресс-группа, Overseas News Agency, действуя независимо от остальных, выслала Эйнштейну статью Шрёдингера. Управляющий директор агентства Иаков Ландау, продолжая сыпать соль на раны, также просил его высказать мнение о «достоинствах формулы и ее последствиях»^{188}.

Судя по ответу, Эйнштейн пришел в ярость. С помощью Штрауса он написал собственное заявление для прессы. Хотя начинается оно в нейтральном и научном тоне, к концу тон становится язвительным и колким. Эйнштейн писал: «Основания теоретической физики к настоящему времени не определены. Мы стремимся найти в первую очередь удобные (логически простые) основания теоретической физики. Обычный человек, естественно, склонен рассматривать ход развития науки таким образом, что основания получаются из опыта путем последовательного обобщения фактов (абстракции). Однако это не тот случай».

После объяснения, почему теория Шрёдингера представляет собой просто математическое упражнение (причем не самое удачное), а не реальный физический результат, Эйнштейн в завершение обрушился с критикой на журналистов: «Такие коммюнике, облеченные в форму сенсации, вводят широкую публику в заблуждение относительно характера научных исследований. У читателей складывается впечатление, что каждые пять минут в науке происходит революция, что-то вроде переворотов в маленьких нестабильных республиках. В действительности же в теоретической науке идет процесс постепенного развития, в который своим неустанным трудом вносят вклад лучшие умы каждого последующего поколения ученых. Вот так медленно рождается более глубокое понимание законов природы. И следует отдать должное такому характеру научной работы»^{189}.

Комментарий Эйнштейна по поводу действий прессы был вполне обоснован. Однако и ему самому можно бросить упрек в отношении его реакции на репортажи о его собственных попытках создания единой теории поля, которые во многих случаях преподносились как уже совершенный прорыв, а не как находящиеся в стадии разработки исследования. Например, когда газеты в 1929 году устроили шумиху вокруг его теории телепараллелизма, он, вместо того чтобы отказаться от всех спекуляций, выступил с публичными заявлениями о ее важности.

После того как критичный ответ Эйнштейна появился в различных изданиях, таких как Pathfinder (вашингтонский журнал), а также в ирландской прессе, Шрёдингер опубликовал свой собственный пресс-релиз, в котором представил этот вопрос как проблему академической свободы: «Конечно, за профессором Эйнштейном должно быть последнее слово в споре о правах ученых свободно высказывать свое мнение и докладывать о своих результатах в его Академии»^{190}.

Как вспоминала Энни, обе стороны даже собирались обвинить друг друга в плагиате в судебном порядке. Когда об этом узнал Паули, он решил выступить посредником. Паули предупредил, что судебный иск может плохо сказаться на репутации обоих ученых. «Кроме того, — отметил он, — я действительно не понимаю, из-за чего весь сыр-бор. Эта теория еще недостаточно осмыслена. Если вы каким-либо образом свяжете ее с моим именем, то тогда у меня тоже появится повод подать на вас в суд»^{191}.

Шрёдингер вскоре решил, что продолжать спор будет неразумно. Он и так уже серьезно конфликтовал с другом. Ситуация вышла из-под контроля. Он начал называть этот инцидент «пакостью Эйнштейна» (Einstein Schweinerei).

Хотя Шрёдингер и воздержался от продолжения дискуссии, писатель-сатирик Брайан О'Нолан решил вступиться за него. Под псевдонимом он написал разгромную колонку, в которой обвинил Эйнштейна в снобизме. «Вы знаете, мне совсем не понравилось то выступление, — прокомментировал он. — Прежде всего, обратите внимание на неприкрытую насмешку… Я, черт возьми, ведь обычный человек. А обыватели, естественно, склонны рассуждать о довольно глупых вещах, [таких как] золото, растущее на деревьях … Это просто оскорбление и ничего больше»^{192}.

Как и Шрёдингер, Эйнштейн не стал продолжать спор. Он не ответил на публикацию О'Нолана, о которой, вероятно, даже и не узнал. Тем не менее прошло еще три года, прежде чем он возобновил переписку со старым другом.

Исторические вехи

В 1948 году принстонский физик Джон Уилер, живший рядом с Эйнштейном и часто навешавший его, принес волнующее известие. Блестящий аспирант Уилера Ричард Фейнман разработал новый подход к квантовой механике, который назвал «суммой по историям»[16]. Подход обобщал принцип наименьшего действия Гамильтона и описывал, как обмен фотонами между электронами и другими заряженными частицами порождает электромагнитное взаимодействие. В этом процессе фотон выступает в роли частицы-посредника — существование таких частиц требуется в калибровочной теории электромагнетизма Вейля. Фейнман показал, что, в отличие от классической механики, в которой частицы движутся по единственной траектории, при описании квантовых взаимодействий необходимо учитывать все возможные траектории с весом, зависящим от их вероятности, чтобы получить итоговый результат.

Понять разницу между классической механикой и фейнмановской суммой по историям поможет следующая аналогия. Представьте себе мальчика в ботинках, идущего домой из школы. Предположим, у него на выбор есть три различных маршрута: короткий путь по песчаной тропинке, более длинный путь по грязной дорожке и еще более длинный путь по гравийной. В классической механике он выберет наиболее эффективный маршрут и испачкает ботинки песком. А теперь сравните это с квантовой версией, в которой результатом будет сумма по всем возможным траекториям. В этом случае в конце пути на его ботинках будет не только много песка, но еще и грязь и немного гравия. Это как если бы он пошел всеми тремя маршрутами сразу, но каким-то образом «большая его часть» пошла бы коротким путем.

Одной из первоначальных проблем применения метода Фейнмана стало появление нежелательных бесконечных слагаемых. Впрочем, Фейнман и независимо от него физики Джулиан Швингер и Синъитиро Томонага разработали способ, называемый «перенормировкой», который позволял сокращать эти бесконечности. Перенормировка подразумевает группировку слагаемых таким образом, чтобы положительные и отрицательные слагаемые сокращались, а итоговая сумма была конечной.

Теория Фейнмана, Швингера и Томонаги, названная квантовой электродинамикой (КЭД), позволила глубже понять взаимодействие между частицами. Хотя изначально методы были разработаны для описания электромагнитного взаимодействия, через некоторое время они были модифицированы и использованы для описания слабых и сильных ядерных взаимодействий. Это стало решающим шагом на пути к построению Стандартной модели — способа описания электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий на основе единой теории.

Эйнштейн мало интересовался такими идеями. По воспоминаниям Уилера, фейнмановская идея суммирования по траекториям Эйнштейна не впечатлила. Проблема заключалась в зависимости таких сумм от вероятностей. «Я не могу поверить, что Бог играет в кости, — говорил Эйнштейн Уилеру, — но, быть может, я заслужил право на ошибку»^{193}.

В том году Шрёдингер и Энни получили ирландское гражданство. Шрёдингер был полностью доволен новой родиной, но продолжал скучать по австрийским Альпам и, конечно, по Хильде и Рут. Единственная заковыка была в том, что его покровитель не был более премьер-министром. Дэв был вынужден уйти в отставку после выборов в феврале 1948 года, когда оппозиционные партии образовали парламентскую коалицию, отстранившую либеральную партию «Фианна Файл» от власти. Смена власти продемонстрировала здоровую конкуренцию в ирландской демократии. Вскоре Ирландия будет официально признана республикой, чем она, в сущности, и была с конца 1930-х годов.

В конце 1948 года, за несколько месяцев до семидесятилетия, Эйнштейн перенес операцию на брюшной полости. Его положили в Бруклинский еврейский госпиталь в канун Нового года, прооперировали и оставили на несколько дней для реабилитации. Когда он вышел из больницы через черный ход, полчища папарацци столпились вокруг него и просили сфотографироваться. Он категорически отказался, кричал им: «Нет! Нет! Нет!»^{194} Но фотографы не оставляли его в покое, и в конце концов Эйнштейну пришлось вызвать полицию, чтобы она сопроводила его до дома.

Самым ярким событием празднования его дня рождения в том году стал визит детей, оставшихся сиротами после войны. В их числе была и его дальняя родственница, Элизабет Керзек. На тот момент ей было одиннадцать лет. Привел детей в дом Эйнштейна Уильям Розенвальд, председатель «Объединенного еврейского призыва». Розенвальд пообещал Эйнштейну, что он попытается найти новые семьи для всех детей к концу года. Сам Эйнштейн, будучи беженцем, активно содействовал поиску нового жилья и работы для перемещенных европейцев, он написал сотни писем в их поддержку-Институт перспективных исследований, возглавляемый в то время Оппенгеймером, вступившим в должность в конце Второй мировой войны, чествовал своего самого известного ученого на представительной конференции, организованной совместно с Принстонским университетом. Вейль, давно отказавшийся от попыток создания единой теории поля и занимавшийся чистой математикой, был одним из многих ученых, кому воздавали должное. Физики обнаружили, что применение калибровочной теории Вейля к миру элементарных частиц дает отличные результаты.

Бор не смог присутствовать на конференции, но прислал письменное поздравление. Он писал, что хотел бы получить удовольствие от бесед с Эйнштейном, которого рассматривал как своего рода огневое испытание для сложных аспектов квантовой физики. Он понимал, что его ответы, а также ответы других физиков на бескомпромиссно прямые вопросы Эйнштейна помогли сделать квантовую философию более строгой.

Другой оратор, ученый-физик Исидор Айзек Раби, предсказал, что действие гравитации на атомные часы будет точно измерено к восьмидесятилетию Эйнштейна. Он был не так уж далек от истины. Хотя Эйнштейн и не дожил до этого возраста, в 1959 году, когда ему исполнилось бы восемьдесят, гарвардский физик Роберт Паунд и его ученик Глен Ребка провели эксперимент, в результате которого успешно измерили гравитационное красное смещение — эффект, предсказанный общей теорией относительности, согласно которому гравитация может изменять частоту света. Это открытие стало еще одним триумфом теории Эйнштейна.

Вигнер, еще один участник конференции, тоже произнес хвалебную речь в адрес Эйнштейна. Позже он заинтересуется мысленным экспериментом с котом Шрёдингера и ЭПР-парадоксом в связи с квантовой теорией измерений. Его парадокс «друга Вигнера» обобщает парадокс кота Шрёдингера следующим образом. Представим себе друга, который открывает коробку и наблюдает за состоянием кота, но не сообщает о результатах. В данном случае, с точки зрения стороннего наблюдателя, отмечает Вигнер, друг будет находиться в смешанном квантовом состоянии шока и облегчения, пока он не передаст результат своего наблюдения. Этот мысленный эксперимент указывает на еще большее значение роли сознания в традиционной интерпретации квантовой механики.

Газеты также превозносили Эйнштейна за неустанные поиски космической истины. New York Times верно заметила, что он «будет продолжать искать до конца своих дней… всеобъемлющую теорию, которая, помимо гравитации и электромагнетизма, включила бы в себя все ядерные взаимодействия, которые удерживают Вселенную в едином фундаментальном порядке»^{195}.

К концу года Эйнштейн ощутил вкус успеха еще раз. Семидесятилетний старик все еще был способен высечь искру и зажечь воображение всего человечества. Эйнштейн снова оказался в центре внимания и оставил конкурентов позади.