Биография ученого это образ его мышления, генезис идей, творческая продуктивность. Так считал Альберт Эйнштейн. Когда его попросили написать предисловие к книге о знаменитом ученом, он ответил: По-моему

Значительного прогресса здесь можно ожидать от постижения природы гравитационных волн. Гравитационные волны, предсказанные теорией относительности, могут быть представлены как слабые пульсации кривизны пространства, распрост- раняющиеся со скоростью света. На языке четырехмерного мира они являются как бы застывшими складками пространства-времени, приобретающими для наблюдателя характер движения в связи с самим движением во времени.

Общая теория относительности нашла широкое применение не только для описания Вселенной в целом, но и многих ее «странных» объектов, таких как нейтронные и двойные звезды, черные дыры, «кротовые норы», а также — эволюции самого Большого Взрыва.

Карл Шварцшильд, исследования которого получили высокую оценку со стороны самого Эйнштейна, решая его уравнения, обнаружил возможность бесконечного искривления пространства при конечном радиусе тела: пространство как бы свертывалось, отрезая некий участок от остальной Вселенной. Сам Эйнштейн в соавторстве с Н. Розеном обнаружил решения своих уравнений в виде пространственных «горлышек», или мостиков Эйнштейна—Розена, которые можно рассматривать как пространственно-временные туннели, ведущие в иные миры или отдаленные районы нашей Вселенной. Правда, они оказались неприемлемыми для «путешествий» в «иные миры» — для этого требовалась бы сверхсветовая скорость.

Д. Р. Оппенгеймер и Д. Волков применили общую теорию относительно­сти к анализу уникальных объектов — нейтронных звезд, обладающих столь большой плотностью, что для анализа их свойств теория Ньютона не годится. «Черные дыры» — сверхплотные небесные объекты, гравитация которых столь велика, что не выпускает наружу даже свет, — также предсказаны с помощью ОТО, хотя, как оказалось, для описания таких объектов этой теории уже недостаточно — здесь необходимы более фундаментальные теории, например, соединение ОТО с квантовой механикой. Хотя о существовании «черных дыр» имеются лишь косвенные свидетельства, почти никто из астрономов не сомневается в их реальности. Довольно детальное описание этих объектов с позиций ОТО и альтернативной теории Дикке и Бранса — яркое свидетельство изобретательной мощи современной теории. Особенно интересны два парадокса «черных дыр» — так называемый «горизонт событий», или момент (гравитационный радиус), за которым при сжатии объекта звезда теряет свою видимость (коллапс может продолжаться и за горизонтом событий), а также «конец», или «граница» пространства-времени, сингулярность, в которой кончается применимость общей теории относительности или возникает своего рода апокалипсис сверхплотного состояния.

В таком состоянии при высоких плотностях материи более 10⁹⁰ г/см³ понятие метрического пространства-времени и временного отношения «до-после» теряют смысл. Здесь физика подходит к более фундаментальным формам существования материи, чем время и пространство, применимость которых в этих условиях становится проблематичной.

Хотя развитие послеэйнштейновской физики во многом разошлось с его детерминизмом, простотой описания, вневременностью, обратимостью, смелость современных теорий является, бесспорно, наследием его гения. Я бы даже усилил эту мысль: возможно, для современной науки важны не столько конкретные результаты, достигнутые самим Эйнштейном, сколько смелость и открытость мышления, продемонстрированные им самим.

Сам Эйнштейн почти не занимался проблемой эволюции Вселенной или проблемой антисимметрии материи (преобладания материи над антиматерией), однако теория относительности дала толчок этим мировоззренческим разработкам. Мы не знаем, преобладает ли вещество над антивеществом во всей Вселенной или же имеется механизм, разделяющий частицы и антича­стицы в пространстве и прячущий «антимир» где-то в далеких от нас ча­стях Вселенной. Большинство исследователей склоняется к концепции антисимметрии в распределении материи, связывая это с космической неравновесностью (в равновесных условиях из закона действия масс следовало бы количественное равенство материи и антиматерии). По мнению И. Пригожина, космологическое значение неравновесности и связанной с ней необратимости заключается в том, что равновесная Вселенная могла бы оказаться почти пустой:

Материя нигде не встречалась бы в заметных количествах. Повсюду наблюдались бы лишь флуктуации, приводящие к локальным избыткам то материи, то антиматерии... различие между частицами и античастицами могло возникнуть только в неравновесном мире. Это утверждение может быть распространено на многие другие ситуации. Вполне вероятно, что с необратимостью через отбор подходящей бифуркации связана и киральная симметрия. Многие из активно проводимых ныне исследований посвящены выяснению того, каким образом необратимость можно «вписать» в структуру материи.

Единая теория поля

До последнего вздоха Эйнштейн требовал от нас синтеза.

В. Паули
Я стал одиноким старым бобылем, ­известным главным образом тем, что обхожусь без носков. Но работаю я еще фанатичнее, чем раньше, и лелею надежду разрешить уже старую для меня проблему единого физического поля. Это напоминает воздушный корабль, на котором витаешь в небесах, но неясно представляешь себе, как опустишься на землю... Быть может, удастся дожить до лучшего времени и на мгновенье увидеть нечто вроде обетованной земли…

А. Эйнштейн

В моем сознании этапы эволюции физики Эйнштейна почему-то всегда находились в одном ряду с эволюцией «поэтики» Джойса. Специальная теория относительности — это П о р т р е т х у д о ж н и к а в м о л о д о с т и, общая теория относительности — У л и с с, единая теория поля — П о м и н ­к и п о Ф и н н е г а н у… Не буду расшифровывать: посвященным должно быть понятно…

Последняя теория Эйнштейна не поддается элементарному изложению. Никто по сей день так и не знает: провал это или путь в грядущее. Или то и другое?

А. Эйнштейн — М. Соловину:

Я работаю со своими молодыми людьми над чрезвычайно интересной теорией, которая, надеюсь, поможет преодолеть современную мистику вероятности и отход от понятия реальности в физике…

Но не была ли сама эта теория, попытка ее создания, таким отходом?

А. Пайс:

Эйнштейн умер в ночь с воскресенья на понедельник. Накануне он попросил принести ему последние выкладки по единой теории поля. Ощущение незавершенности этой работы не покидало его не только в предсмертные часы, так было всю жизнь. Задолго до смерти, еще в 1917 году, он писал Феликсу Клейну: «Если мы выбираем некий комплекс природных явлений, исходя из критерия простоты, то его теоретическое описание не останется навечно адекватным (достаточным). Например, в теории Ньютона гравитационное поле вроде бы полностью описывается потенциалом U. Оказывается, однако, что такое описание неполно; потенциалы уступили место функциям g_μν. Но я не сомневаюсь, что настанет день, когда по неизвестным причинам это описание будет заменено другим. Я считаю такой процесс углубления теории безграничным».

Это было написано в 1917 году, незадолго до того, как Эйнштейн приступил к поискам пути объединения тяготения и электромагнетизма. В те времена безошибочное чутье подсказывало ему среди комплексов природных явлений те, которые помогали ему прокладывать свой путь в науке. Уже тогда он тонко чувствовал математическую красоту, но еще не считал, что в качестве показателей новых достижений в физике следует полагаться исключительно на формальные соображения. Когда в том же 1917 году Феликс Клейн написал Эйнштейну о конформной инвариантности уравнений Максвелла, тот ответил: «Мне кажется, что Вы сильно преувеличиваете значение формального подхода. Он может быть весьма ценным, когда необходимо сформулировать в окончательном виде уже обнаруженную истину, но редко срабатывает как средство эвристического поиска».

Пожалуй, самое поразительное изменение в характере Эйнштейна в последующие годы — радикальный пересмотр отношения к формальному подходу. То, что он слишком полагался на формальную простоту, не пошло ему на пользу, но я не могу согласиться с теми, кто считает это трагедией. В научной деятельности Эйнштейна не было ничего трагиче­ского, хотя некоторые его труды будут помнить вечно, а другие заслуженно забудут. Но как бы то ни было, приступая к построению единой теории поля, Эйнштейн руководствовался исключительно физическими мотивами. Чтобы лучше понять это, нужно сначала вкратце коснуться положения дел в физике частиц и полей в 20-е годы.

Когда Эйнштейн приступил к работе над созданием единой теории поля, физикам были известны только два вида взаимодействий: гравитационное и электромагнитное. Резерфорд, с работами которого связан огромный прорыв в физику микромира, долгое время предполагал, что ядра атомов состоят из протонов и электронов, удерживаемых силами электрического взаимодействия противоположных зарядов. Таким образом, начиная работу, Эйнштейн предполагал, что объединение в единой теории гравитационных и электромагнитных взаимодействий разрешит главные проблемы физики. Задача виделась ему как расширение общей теории относительности на эти два вида взаимодействий.

Однако уже в 1921 году Джеймсом Чедвиком было показано, что внутриядерные силы очень велики и не подчиняются закону F ~ 1/r², описывающему взаимодействие электрических зарядов. В создании единой теории поля были сделаны только первые шаги, но уже было ясно, что она не учитывает существования внутриядерных сил (сильных взаимодействий) и, следовательно, даже в случае успеха не может претендовать на универсальность.

Когда Эйнштейн приступил к своим исследованиям по единой теории поля, в физике произошли события, полностью меняющие ее курс. Речь идет о создании, c одной стороны, ядерной физики, открытии новых видов частиц и взаимодействий, а с другой, о возникновении квантовой механики, столь же радикально меняющей физическое мировоззрение, как до этого теория относительности. Трагедия Эйнштейна состояла в том, что, зациклившись на идее объединения гравитационного и электромагнитного взаимодействий, он фактически оказался в стороне от магистрального пути — исследований элементарных частиц и их превращений, ядерных сил и специфики квантово-механических процессов.

Но и в попытках создания единой теории поля Эйнштейн не стал первопроходцем. Если общую теорию относительности он создал в одиночестве и даже считал, что ее не смог бы создать никто другой («Специальная теория относительности сейчас была бы уже создана независимо от меня. Эта проблема назрела. Но я не думаю, что это касается и общей теории относительности»), то в разработке единой теории поля ему предшествовали Вейль, Калуца, Оскар Клейн. Все они были математиками и фактически разрабатывали аппарат новых представлений — Вейль предпринял попытку объединения, ­основанную на обобщении римановой геометрии в четырехмерном пространстве-времени, Калуца распространил понятие пространства-времени на пятимерное многообразие.

Идеи Калуцы сразу пришлись по душе Эйнштейну: «Идея создания [единой теории поля] с использованием пятимерного цилиндрического мира никогда не приходила мне в голову... На первый взгляд, эта идея нравится мне чрезвычайно». В совместных исследованиях с Я. Громмером, В. Майером, П. Бергманом и В. Баргманом Эйнштейн несколько раз (в 1922, 1931 и 1938 годах) попытался воспользоваться формалистикой пятимерного континуума для решения поставленной задачи. Надежды сменялись разочарованиями, но поиск каждый раз возобновлялся. В 1931-м после очередной попытки Эйн­штейн с энтузиазмом писал П. Эренфесту:

По моему мнению, [эта теория] окончательно разрешает проблемы макроскопической области.

Вряд ли разумно заменять четырехмерный континуум на пятимерный и затем искусственно налагать ограничение на одно из этих пяти измерений с тем, чтобы объяснить, почему оно не проявляет себя физически. Нам удалось сформулировать теорию, которая формально близка к теории Калуцы, но свободна от упомянутого возражения. Это достигается путем введения совершенно нового математического понятия…

Б. Паркер:

В 1926 году теорию дальше развил шведский физик Оскар Клейн. Он предположил, что пятое измерение физически не проявляется, поскольку имеет вид петли, столь туго затянутой, что ее не видно. Другие ученые, в том числе Эйнштейн, стали разрабатывать эту теорию, но постепенно утратили к ней интерес. Дело в том, что из нее не следовало ничего нового. Она позволяла получить уравнения Максвелла и Эйн­штейна, но не более того. Правда, в последнее время эта теория вновь привлекла к себе внимание, и некоторые ученые считают, что она, в конце концов, позволит добиться значительных успехов. Выдающийся физик-теоретик Абдус Салам недавно назвал ее «одним из четырех крупнейших достижений на пути к реализации мечты Эйнштейна». В по­следние годы значительный интерес вызвал современный вариант этой теории с 11 измерениями, связанный с другой важной теорией — супергравитацией.

Эйнштейн строил единую теорию поля как обобщение общей теории относительности. Вейль и Калуца делали, в сущности, то же самое: Вейль менял метрику, Калуца — число измерений. Эйнштейн исследовал еще одну возможность — изменение симметрии. Ему удалось построить несимметричную теорию, из которой получались уравнения Максвелла. Это вселяло надежды, что решение близко. Эйнштейн увлекся, затем охладел к этому пути, занявшись другой теорией, явившейся модификацией теории Вейля.

В начале 1929 года Эйнштейн пришел к убеждению, что эта видоизмененная им теория верна. Новость просочилась в прессу и вскоре газеты всего мира запестрели восторженными заголовками. Новую теорию Эйнштейна провозгласили великим достижением науки. Он оказался в весьма неловком положении, так как знал, что теория еще не проверена и на проверку потребуется несколько лет; более того, вскоре оказалось, что она оставляет желать лучшего.

Последняя попытка построения пятимерного формализма была предпринята Эйнштейном уже после переезда в США и преследовала цель увязать математический аппарат с квантовыми полями. Один из соавторов Эйнштейна того периода Питер Бергман свидетельствовал:

Нам представлялось невозможным вместить в рамки «жесткой» четыpехмерной теории результаты, полученные в квантовой теории, в частности соотношение неопределенностей Гейзенберга. Поскольку описание пятимерного мира при помощи четырехмерного формализма было бы неполным, мы надеялись, что неопределенность «четырехмерных законов» позволит учесть соотношение неопределенностей и что в конечном итоге удастся объяснить квантовые явления при помощи [классической] теории поля.

Но эти надежды не оправдались, и после 1931 года Эйнштейн — теперь уже навсегда — отказался от пятимерного подхода, отдав предпочтение обобщению римановой геометрии. Здесь его также ждали разочарования, и он многократно возвращался к мысли, высказанной еще в 1923 году: «Я вижу холодную, как мрамор, улыбку безжалостной Природы, которая щедро наделила нас стремлениями, но обделила умственными способностями».

B. Хoфмaн:

В течение многих лет Эйнштейн — и в одиночку, и с помощниками — преодолевал одну трудность за другой лишь для того, чтобы столкнуться с новыми препятствиями. Многие исследователи, и среди них Инфельд, показали, что уравнения поля вели к явно ошибочным описаниям движения: электрически заряженные частицы должны были бы двигаться так, как будто у них не было заряда. Несмотря на это, Эйн­штейн сохранял веру в эту теорию. В ее окончательном виде без уравнений поля можно было обойтись. Кроме того, Эйнштейн в течение долгого времени пытался добиться еще более глубокого единства — единства поля и материи, которые хотя и были друг с другом связаны, но до сих пор представляли собой принципиально различные сущности. В общей теории относительности уравнения поля теряли свою чистоту как раз в тех местах, которые относились к материи. Эйнштейн подчеркивал что, казалось, не было способа сохранить общую теорию относительности без понятия поля. Он утверждал также, что если считать целиком и полностью справедливой основную идею теории поля, то материя должна проникать в нее не контрабандным путем, а как честная и полно­правная часть самого поля. Можно было бы возразить, что Эйн­штейн пытается создать материю всего-навсего из витков пространства-времени. Поэтому в новой теории Эйнштейн стремился найти такие чистые уравнения поля, которые оставались бы чистыми даже там, где место принадлежало материи. Он надеялся, что материя будет в таком случае проявляться в виде своего рода комков на поле. Он надеялся также, что если добиваться решений чистых уравнений поля — на научном языке это называется решениями, свободными от сингулярностей, — то автоматически возникнут ограничения, которые соответствовали бы существованию атомов и квантов. Большинству физиков эта возможность казалась крайне отдаленной — и то, если они в принципе соглашались с тем, что она может иметь место. На практике же математические трудности были поистине огромными.

Когда 3 января 1943 года школьница из Вашингтона пожаловалась великому физику, что ей с трудом дается математика и приходится заниматься больше других, чтобы не отстать от товарищей, Эйнштейн написал ей из Принстона: «Не огорчайтесь своими трудностями с математикой, поверьте, мои затруднения еще больше, чем ваши».

Неудачу Эйнштейна, бесплодность беспримерного напряжения всех сил гениального мыслителя часто объясняют именно математическими трудностями построения единой теории поля. Но мне представляется, что дело здесь не столько в математике, сколько в физике или даже философии. В конце концов, даже сегодня мы не имеем удовлетворительного ответа на сакраментальный вопрос о необходимости объединения взаимодействий. Ведь не случайно же Паули любил повторять мысль, что не человеку объединять то, что разделил Господь. Сколь ни соблазнительна мысль о единой природе двух дальнодействующих полей — электромагнитного и гравитационного, — их независимое существование не ведет к каким-либо противоречиям, загадкам или парадоксам. К тому же нет экспериментальной базы, на которой можно было бы проверить единую теорию поля, будь она создана. От теории требуют предсказаний, тогда как в данном случае трудно говорить даже о совпадениях. Но главное даже не в этом. Как мне представляется, создание «единой теории» *, чего бы она ни касалась, противоречит божественному замыслу и «устройству» самой природы…

Р. Карнап:

Никто уже не пытается в одиночку одним смелым усилием воздвигать всю систему философии. Напротив, в рамках унифицированной науки каждому отведено его особое рабочее место… Вклад каждого сотрудника состоит только в том, что он может обосновать перед всем коллективом своих коллег и что получит их одобрение. Таким образом, камень заботливо будет возложен на камень, и будет воздвигнуто надежное здание, над которым будут работать все последующие поколения.

Я бы сказал сильнее: «надежному зданию» суждено пережить не один демонтаж, последующие поколения вряд ли будут довольствоваться функцией «достройки». Не будем же заведомо ограничивать их дерзания…

Б. Паркер:

Эйнштейну по-прежнему приходили в голову новые идеи, но уже не так часто, как в молодости. Кроме того, и трудностей было гораздо больше, чем при создании общей теории относительности. Раньше были хоть какие-то намеки, а теперь приходилось продираться сквозь джунгли сложнейших уравнений практически наугад. Он действовал методом проб и ошибок, проверяя то один подход, то другой.

Однажды Эйнштейна спросили, принесли ли его колоссальные усилия хоть какую-нибудь пользу. «По крайней мере, я знаю 99 путей, которые не годятся», — ответил он. Тем не менее, Эйнштейн считал себя обязанным продолжать поиск: «Я знаю, что шансов на успех мало, но пытаться нужно… Это мой долг».

В Принстоне он в основном продолжал работать над своей прежней несимметричной теорией. Он записал две системы уравнений, каждая из которых открывала новые возможности. Но и тут возникли трудности. Леопольд Инфельд показал, что частицы, описываемые одной из систем, не взаимодействуют как положено — не удовлетворяют обычным хорошо известным законам электричества и магнетизма. Позднее Каллауэй показал, что так же обстоит дело и с другой системой уравнений.

К середине 50-х годов Эйнштейна стали одолевать сомнения. Все его старания ни к чему не привели. Незадолго до смерти он неохотно признал: «Представляется сомнительным, чтобы теория поля могла описывать как атомную структуру вещества и излучения, так и квантовые явления». Но несмотря на сомнения, Эйнштейн продолжал строить единую теорию поля. Даже на смертном одре он не выпускал из рук карандаш и бумагу.

В. Гейзенберг:

Эта великолепная в своей основе попытка... потерпела крах. В то самое время, когда Эйнштейн занимался проблемой единой теории поля, непрерывно открывали новые элементарные частицы, а с ними — сопоставленные им новые поля. Вследствие этого для проведения эйнштейновской программы еще не существовало твердой эмпирической основы, и попытка Эйнштейна не привела к каким-либо убедительным результатам.

Эйнштейну не удалось достичь двух главных целей объединения гравитации и электромагнетизма — получить из уравнений решения, соответствующие наблюдаемым частицам, и заложить основы квантовой физики без принципов не­определенности и дополнительности. Разрешимы ли эти задачи в принципе? Хотя над проблемой объединения взаимодействий работают многие крупные теоретики, считающие такое объединение важнейшей задачей будущей физики, результаты здесь и сегодня таковы, что есть основания считать, что час такого объединения еще не наступил (а скорее всего, никогда не наступит)…

Определенные успехи достигнуты на пути к объединению электромагнетизма со слабыми взаимодействиями (но не с гравитацией!), но такое объединение явно не привело к парадигмальным изменениям наших представлений о мире. Хотя существуют многообещающие — в прямом и переносном смысле — теории объединения других видов взаимодействий, до того, что иногда именуют «великим объединением», дистанция огромного размера.

Что до меня, то, будучи уверенным в парадигмальности знания и предстоящих мировоззренческих катаклизмах, я далеко не уверен, что революция в физике произойдет на базе «великих» или «малых» объединений — просто надо строить теории, несовместимые с известными, а не «объединять».

М. Гарднер:

Грандиозной цели — создания теории, объединяющей все физиче­ские явления и преодолевающей разрыв между общей теорией относительности и квантовой теорией, дающей простое и единое толкование всех полей и их взаимодействий с элементарными частицами — Эйн­штейн так и не достиг. Последние 30 лет своей жизни он отдал поискам такой теории; другие крупные ученые — Гейзенберг, Эддингтон и Паули — также посвятили остаток дней достижению этой, по-видимому, недосягаемой цели.

А вдруг мы просто гонимся за жар-птицей? Да и существует ли она вообще? И что будет, когда мы ее поймаем? Ведь тогда во всей Вселенной не останется ничего неизведанного, что вряд ли придется по нраву большинству физиков. Как тут не вспомнить роман Хеллера «Уловка 22» — с одной стороны, мы бьемся над созданием единой теории, потому что такова природа человека, а с другой стороны, если нам это удастся, пострадает физика, ведь не к чему будет стремиться.

Эйнштейн пытался объединить гравитацию с электромагнетизмом, в сущности, даже не зная физической природы тяготения. А ведь задача еще сложней, поскольку фундаментальных взаимодействий не два, а, как минимум, четыре…

Конечно, одна фундаментальная сила и одна фундаментальная ча­стица значительно упростили бы описание Вселенной. Как мы увидим, возможно, она именно так и устроена. Согласно появившимся недавно теориям, при энергиях, характерных для ранней Вселенной, все четыре фундаментальных взаимодействия были слиты воедино. По мере расширения и остывания Вселенной, видимо, происходило разделение сил; как при понижении температуры замерзает вода, так, возможно, из единой силы могло «вымерзти» тяготение, оставив остальные три. Вскоре «вымерзло» слабое взаимодействие и, наконец, разделились сильное и электромагнитное.

Поражение Эйнштейна в его титанической попытке создать теорию поля, объединяющую разные взаимодействия и теорию относительности с квантовой теорией, носило не математический, а философский, может быть, даже теософский характер: он попытался стать Богом, а это выходит за пределы прерогатив человека.

Как сам Эйнштейн переживал поражение, ощущал ли поражением итоги своего творчества второй половины жизни? Ответ-оправдание я нашел в его письме М. Соловину:

Интерес к науке был для меня ограничен изучением принципиального, и это лучше всего объясняет характер моей деятельности. То, что я опубликовал так мало вещей, проистекает из указанного же обстоятельства: страстное желание познать принципиальное привело к тому, что большая часть времени была потрачена на бесплодные усилия.

Действительно ли усилия оказались совершенно бесплодными, или последующее развитие науки подтвердило правильность если не метода, то пути поиска Эйнштейна? На сегодняшний день существует несколько путей развития теории объединенных взаимодействий:

— поиск классического, неквантованного обобщения теории риманова пространства, следствием которого стали бы выводы квантовой теории (по этому пути шел сам Эйнштейн);

— создание формальной квантовой теории в римановом многообразии хорошо зарекомендовавшими себя методами;

— создание теории суперпространства, или квантоводинамической топологии геометродинамики (по этому пути пошел Д. А. Уилер).

Фактически теорию поля Эйнштейна можно рассматривать как вариант своего рода геометродинамики, объясняющей искривление пространства-времени материей и дающей бесконечное множество локально лоренцевых систем отсчета, каждая из которых справедлива в малой области пространства и связана с другими системами отсчета с помощью развитых Гауссом и Риманом понятий кривизны. По мнению Уилера, мечтой Эйнштейна всегда было объяснить все явления физического мира как проявления пустого искривленного пространства: частицы здесь возникают как квантовые состояния возбужденной геометрии (квантовогеометродинамические экситоны), слегка искривленная геометрия описывает гравитацию, а геометрия, искривленная несколько по-другому, — электромагнитную волну.

Д. А. Уилер:

Геометрия с новым типом возбуждения дает магический материал — пространство — для построения элементарной частицы. И ничего инородного, «физического» в этом пространстве нет. Всё, что есть в мире, состоит из геометрии. Не это ли воплощенная в плоть и кровь мечта Эйнштейна?

В геометродинамике самого Уилера искривление пространства связано не с влиянием материи, а постулируется, причем причина искривления кроется в более глубоком уровне строения природы, именуемом «уровнем предгеометрии». Эволюция всего суперпространства подчиняется квантовому принципу. Области с повышенным возбуждением тождественны элементарным частицам, или, по-другому, материя есть возбужденное состояние динамической геометрии. Любопытно, что столь экзотически-экстравагантный способ описания восходит к работе У. Клиффорда О п р о с т р а н с т в е н н о й т е о р и и м а т е р и и 1870 года. Вдохновленный идеей Римана о том, что пространство может быть значительно искривлено на субмикроскопических расстояниях, оставаясь гладким на обычных, Клиффорд высказал предположение, что элементарные частицы и есть такие искривления пустого пространства, отличающиеся значениями локальной кривизны, а может быть, и топологией. Движение частиц тогда можно рассматривать как перемещение искривлений пространства от точки к точке. Клиффорд действительно считал, что «в физике нет ничего иного, кроме изменений кривизны пространства», и в этом отношении упредил не только Уилера, но и Эйнштейна.

Эйнштейн продолжил эту грандиозную программу, установив динамический закон развития геометрии во времени. Перед ним были ­открыты двери, остававшиеся еще закрытыми для Римана и Клиффорда, потому что Эйнштейн уже знал, исходя из специальной теории относительности, что в законы классической физики, выраженные в виде локальных полевых уравнений, пространство и время должны входить совер­шенно равноправно.

Точка зрения Уилера относительно строения мироздания и вклад Эйн­штейна в понимание природы вещей не стали финальными и общепризнанными. Почти тогда же, когда он писал приведенные выше строки, Р. Оппенгеймер поставил под сомнение применимость ОТО на малых расстояниях:

Эйнштейн поставил перед собой грандиозную цель: объединить теории электромагнетизма и тяготения таким образом, чтобы объяснить кажущуюся, иллюзорную с его точки зрения дискретность природы — существование в ней частиц. Тогда уже было, по-моему, ясно, как ясно и теперь: факты, которыми он оперировал, были слишком скудными, он не учитывал слишком многое из того, что стало известно физикам к тому времени, но почти не было известно в студенческие годы Эйнштейна. Поэтому его подход казался безнадежно ограниченным и с историче­ской точки зрения, скорее, был результатом случайности. И хотя упорство, с которым Эйнштейн стремился к своей цели, привлекало к нему симпатию, или, вернее, любовь всех окружающих, он в значительной степени утратил контакт с современной физикой просто потому, что вещи, которые следовало знать, появились слишком поздно в жизни ученого, чтобы заинтересовать его.

Есть и другая точка зрения: хотя Эйнштейн потерпел поражение на пути создания единой теории поля, теоретическая смелость и полет фантазии великого человека открыли путь лавине «безумных» идей и космологических гипотез, конкурирующих со всей совокупной мифологией и мистикой человечества. Здесь и «старение света», объясняющее красное смещение спектральных линий далеких галактик в противовес их разбеганию в теории расширяющейся Вселенной, и теория многих Вселенных, и гёделевская модель замкнутого времени в анизотропном вращающемся пространстве-времени, и шварцшильдовское сверхискривление пространства вблизи больших масс, ведущее к отрыву этой части пространства от остальной Вселенной, и идея квантования пространства и времени, и гипотеза «кротовых нор» — перекручивания и разрыва пространства вплоть до граничащей с абсурдом пенообразной смеси пространства и непространства, и «искривление» времени, ведущее к существованию областей, где оно останавливается, «как на чаепитии у сумасшедшего Шляпочника *, где всегда шесть часов вечера».

В этом отношении вполне закономерно появление книги М. Толбота М и с т и ц и з м и н о в а я ф и з и к а, главная идея которой — констатация все большего слияния физики и мифологии, вытеснения «здравого смысла» математическим «безумным чаепитием» и эйнштейновского «наблюдателя» — уилеровским «участником», с которым в физическую природу проникает человеческое сознание как еще одна разновидность «поля». Можно указать на множество физико-мифологических параллелей: геодезические линии искривленного полем тяготения пространства-времени — «волосы  Шивы», черные дыры — писание Сакти, дуализм волн-корпускул — нада и банду.

Новая физика предоставляет научную базу для религии. Она основана на психологии человеческого сознания — в действительности, на психологии всей Вселенной как сознания, воздействующего на само себя.

Ф. Капра:

[Физика ХX века] испытала несколько концептуальных переворотов, которые ясно показали ограниченность механистических представлений и привели к органическому и экологическому взгляду на мир, весьма напоминающему мистическое мировоззрение всех веков и традиций. Вселенная больше не кажется гигантской машиной, сделанной из множества отдельных объектов, но предстает как гармоническое неделимое целое, как сеть динамических связей, включающая и человеческого наблюдателя, и его сознание. Тот факт, что современная физика — проявление предельной специализации рационального ума — пришла теперь в соприкосновение с мистикой, сущностью религии и специализированными проявлениями интуитивного ума, прекрасно показывает единство и дополнительность рациональной и интуитивной форм сознания... Таким образом, современная физика может показать другим наукам, что научное мышление необязательно должно быть редукционистским и механистическим, что холистический и экологический взгляды столь же научны.

Все большее число ученых сознают, что мистический опыт дает ­непротиворечивую и адекватную философскую основу современным ­научным теориям, представление о мире, в котором научные открытия людей могут быть в совершенной гармонии с их духовными делами и религиозными верованиями.

Кстати, такое слияние физики и мистики пропагандировалось и самим Эйнштейном...

Разве его стремление создать единую теорию поля не эквивалентно ми­стической концепции «единства всего сущего»? Разве Шредингер не пришел к квантовой механике через В е д ы? Разве Вигнер не стал одним из первых физиков-мистиков?

Ф. Капра в книге Д а о в ф и з и к е, отвергая механицизм и материализм классических представлений, заключил, что физическая концепция будстрепа, ранее широко использовавшаяся для описания поведения элементарных частиц, не только отрицает механистическую направленность физики и существование фундаментальных составляющих материи, но прямо восходит к мистике дао.

Поражение Эйнштейна не остановило бесстрашных искателей сверхтеории-религии, претендующей объяснить ВСЁ. Их не остановило фиаско физика №1, как не устрашила возросшая сложность задачи — необходимость учета 4-х взаимодействий вместо 2-х и огромного количества вновь открытых частиц и явлений. Послеэйнштейновские попытки построения Теории Мира могли бы стать предметом отдельной захватывающей книги. Я изложу в телеграфном стиле полученные после Эйнштейна результаты.

Создавая единую теорию поля, Эйнштейн сохранил исходный постулат красоты и простоты: как и в теории относительности, уравнения теории долж­ны быть предельно простыми и с научной точки зрения изящными. Поэтому он противился введению дополнительных членов уравнений. В 1952 году Б. Курсуногл ввел в уравнения Эйнштейна еще один член и получил решения, лишенные недостатка, связанного с неподчинением частиц основным законам физики. При жизни Эйнштейна еще одну попытку такого рода сделал У. Б. Боннер — тоже с положительным результатом. В обоих случаях были получены решения, хотя далекие от искомого совершенства, но не противоречащие природе вещей.

Огромным шагом в ее понимании стала теория кварков М. Гелл-Мана и Ю. Неемана, развитая затем в работах О. Гринберга и Ш. Глэшоу. С их работами в науку вошли составляющие «элементарных» частиц — кварки *. Вайнбергу, Саламу и Глэшоу удалось связать воедино электромагнитное и слабое взаимодействия с помощью так называемых калибровочных частиц, а Гелл-Ману и его последователям — создать теорию, описывающую природу и струк­туру большинства элементарных частиц.

Как уже говорилось ранее, Большой Взрыв и расширение образовавшейся при этом Вселенной сопровождались быстрым снижением ее температуры и, следовательно, энергии частиц. Оказывается, различные типы взаимодействий могли появиться из единого в виде самостоятельных сил в результате этого понижения температуры. Так, в начальный момент времени, когда температура была гораздо выше 100 ГэВ (l ГэВ — гигаэлектрон-вольт, или миллиард электрон-вольт), существует только излучение и единое взаимодействие. При температуре ниже 100 ГэВ происходит разделение сильного и электрослабого взаимодействия, а ниже 10 ГэВ — слабого и электромагнитного. Иными словами, все они «вымерзли» из первичного единого поля.

Соединение всех видов взаимодействия в Теории Единого Объединения встречает трудности, связанные с синтезом геометрической по своей сути теории гравитации (общей теории относительности) с квантовой теорией. Попытки придать ОТО квантовую форму пока не увенчались успехом. Теории, включающие в рассмотрение тяготение, носят название супергравитационных, а связанные с ними симметрии — суперсимметрии. Одна из такого рода моделей представляет собой модернизированный до 11 измерений вариант теории Калуцы—Клейна, в котором 7 измерений как бы находятся в свертке, произошедшей в результате Большого Взрыва.

Установление связи между супергравитацией и теорией Калуцы—Клейна больше всего затрудняет то, что первая сформулирована в четырех, а вторая — в 11 измерениях. Но потом кто-то из ученых догадался посмотреть на супергравитацию в 11 измерениях, и вот — какая удача — оказалось, что эта теория значительно упрощается (превращается в N = 1 теорию). Когда обе теории оказались сформулированными в 11 измерениях, объединить их было уже делом техники.

Трудности, возникшие при таком соединении, связаны с математикой: свертка лишних 7 измерений сказывается на оставшихся 4-х, также приводя к их «вырождению». С целью преодоления этих трудностей появилась идея добавить к теории известные поля. В результате возникла так называемая теория суперструн, иногда оцениваемая как высшее достижение теоретической физики со времен создания общей теории относительности. Здесь под «струнами» понимаются действующие на сверхкоротких расстояниях взаимодействия в виде одномерных порций энергии (наподобие тех, которые удерживают кварки в элементарных частицах). Как с помощью кварков, так и с помощью суперструн, можно представить все наблюдаемые частицы с  присущими им вращениями или колебаниями.

В 1985 году Дэвид Гросс из Принстона с несколькими коллегами предложил модифицированный вариант теории, обладающий несколькими новыми и интересными свойствами. Они, например, обнаружили, что из нее следует существование четырех фундаментальных взаимодействий, которые в ранней Вселенной были слиты воедино. Более того, оказалось, что можно предсказать все известные сейчас частицы. Но, может быть, самое замечательное в этой теории то, что она геометрическая. Частицы и силы описываются в ней геометрически, как определенные конфигурации и виды колебаний струн. Но ведь общая теория относительно­сти — тоже геометрическая теория, так нельзя ли ее объединить с теорией Гросса? Работа в этом направлении ведется, но еще не завершена.

Теория суперструн — не единственный путь к Великому Объединению; можно упомянуть еще теорию твисторов Пенроуза и Н-пространство Ньюмена. Пенроуз для преодоления разрыва между квантовой теорией и ОТО предложил обобщить четырехмерное пространство на комплексную область. Так возникло восьмимерное пространство твисторов с 4 веществен- ными и 4 мнимыми измерениями. Твисторы — комбинации частиц и точек пространства, из которых состоят все реальные частицы. Но твисторы образуют и само пространство. Точка в пространстве — тоже набор твисторов.  Иными словами, твисторы — субкирпичики материи и пространства одновременно…

Как не ирреальна «теория всего на свете», как ни абсурдно завершить знание «замковым камнем» свода, как ни нелеп «конец истории», новые Эйн­штейны никогда не оставят попыток постичь гегелевский абсолют, стать на место Господа Бога. Здесь есть свой «принцип дополнительности»: чем ближе к «абсолюту» — тем безумней «чаепитие» Л. Кэрролла.

Но поскольку ученым присуще неутолимое любопытство, они будут упорно двигаться дальше. Есть еще одна трудность — из-за введения странных новых частиц, струн, скрученного, растянутого и пеноподобного пространства-времени, 11 измерений и тому подобного строение Вселенной все труднее понять и вообразить. Сильно мешают устоявшиеся представления, но ученые стараются от них избавляться. Их идеи проникают в области, которые раньше никто не затрагивал. Для прогресса нужны свежие, новаторские идеи.

Квантовая механика

Все эти пятьдесят лет бесконечных размышлений ни на йоту не приблизили меня к ответу на вопрос: что же такое кванты света? В наши дни любой мальчишка воображает, что ему это известно. Но он глубоко ошибается.

Полная драматизма история неудач Эйнштейна в создании единой теории поля наложилась на другую трагическую историю — неприятие человеком, стоявшим у истоков квантовой физики, второй по значимости физиче­ской теории XX века — квантовой механики. Драматические коллизии интеллектуального состязания Эйнштейна и Бора, пожалуй, следует отнести к главным событиям духовной жизни XX века. Для меня этот спор титанов — ярчайшая иллюстрация отстаиваемой мной концепции личностного знания и имманентного субъективизма творцов науки.

Все началось на переломе столетий: 14 ноября 1900 года на заседании Немецкого физического общества Макс Планк предпринял «акт отчаяния» — так он сам назвал свою попытку разрешить накопившиеся противоречия теории излучения предположением, что свет излучается и поглощается дискретными, далее неделимыми порциями, или квантами. Идея была столь неожиданной, что научное сообщество встретило ее полным, можно сказать, гробовым молчанием, да и сам Планк, натолкнувшись на такой прием, в течение ряда лет предпринимал безуспешные попытки вывести свою формулу излучения иным, не столь радикальным путем.

Вообще говоря, история вопроса восходит к Густаву Роберту Кирхгофу и Роберту Бунзену, основоположникам спектроскопии, обнаружившим дискретность оптических спектров излучения, а также к Иоганну Якобу Бальмеру и Вильгельму Вину, предложившим первые формулы, определяющие длины волн спектральных линий водорода и распределения энергии по спектру. Кстати, постоянная Планка h, определяющая наименьшую возможную порцию (квант) энергии, косвенно содержалась уже в неверной формуле В. Вина. Тем не менее, с 1900 по 1905 год квантовая гипотеза оставалась непризнанной и невостребованной. Пожалуй, единственным человеком в мире, всерьез воспринявшим квантовую идею Планка, стал патентный служащий из Берна. Эйнштейн не только осо­знал революционность «безумной» (а ныне вполне естественной!) идеи Планка, но сделал следующий принципиальный шаг — высказал предположение, что свет не просто излучается и поглощается порциями, но сам состоит из порций, частиц. Существование фотонов, или квантов света, отнюдь не предполагало, что такова его внутренняя структура. Сам Эйнштейн пояснил эту мысль аналогией с бочкой пива: «Если пиво всегда продают в бутылках, содержащих пинту, отсюда вовсе не следует, что пиво состоит из неделимых частей, равных пинте». Иными словами, согласно Эйнштейну свет состоит из неделимых частиц, энергия которых пропорциональна частоте их колебаний.

Милликен был не единственным первоклассным физиком, который придерживался в то время таких взглядов. Все физическое общество отнеслось к гипотезе световых квантов с недоверием и скептицизмом, граничащим с насмешкой.

Любопытно, что сам Планк встретил гипотезу квантовой структуры света в штыки, а Бор долго сопротивлялся идее фотона, предложенной Эйнштейном. Лишь энтузиазм молодого Эйнштейна, экспериментальное обнаружение фотонов, постепенное распространение идеи квантов излучения на все более широкий круг явлений и, главное, результативность квантовой теории постепенно привели к изменению отношения к идеям Эйнштейна. Бор снял свои возражения, а в 1913 году, когда возник вопрос о приеме Эйнштейна в Прусскую академию наук, Планк уже полностью изменил свое отношение к его теории — призывал не нападать на смелого новатора, даже если в конце концов окажется, что Эйнштейн зашел в своих рассуждениях чересчур далеко.

Становилось очевидным, что еще в 1905 году в Бюро патентов Эйн­штейну многое открылось куда более отчетливо, чем кому бы то ни было из его современников. Настолько отчетливо выявилась необходимость признать существование частицы света — кванта, что даже потребовалось дать этой частице имя. Ее назвали фотоном. Однако произошло это лет через двадцать после возникновения самой гипотезы. Милликен * получил Нобелевскую премию в 1923 году. А в 1921 году, когда Нобелевская премия была присуждена Эйнштейну, конкретно отмечалась лишь одна его работа, а именно: открытие закона фотоэлектрического эффекта.

Существует неправильное представление, будто переключение внимания Эйнштейна сначала на теорию относительности, а затем на единую теорию поля ослабило его интерес к квантовой теории. Совсем напротив: работая над единой теорией поля, Эйнштейн стремился не только к объединению гравитационных и электромагнитных сил, но и к новому, отличному от квантовомеханического, толкованию квантовых явлений. По свидетельству А. Пайса, о теории относительности он говорил спокойно, о квантовой теории — со страстью. Квантами он был одержим и однажды сказал Отто Штерну: «Я думал о квантовых проблемах в сто раз больше, чем об общей теории относительности».

Как же все-таки получилось, что человек, стоявший у самых истоков квантовой физики, не принял магистральный путь ее развития? Почему Эйнштейн оказался среди «ворчунов» — критиков квантовой механики, отрицающих соотношение неопределенности, принцип дополнительности и вероятностный характер квантовомеханических процессов? По какой причине Эйнштейн стал главным оппонентом Бора, именно у него почерпнувшего мысль о спонтанности, беспричинности и непредсказуемости квантовых процессов?

Чтобы ответить на все эти и подобные вопросы, необходимо знать долгую историю, эволюцию мышления Эйнштейна, но ключевым тезисом, разведшим Эйнштейна и Бора в разные лагеря, стал эйнштейновский афоризм «Бог не играет в ко- сти». Здесь мы снова возвращаемся к трагической противоречивости Эйнштейна: человек, стоявший у истоков квантовой физики, заложивший новую неклассическую парадигму, так и не смог до конца своих дней согласиться с вероятностным характером законов природы, принципиальной непредсказуемостью квантовых процессов, принципом неопределенности, критерием дополнительности, бифуркациями и т. д., и т. п. Но самое для меня парадоксальное, что это произошло с человеком, который настолько глубоко изучил себя, что в предисловии к своей биографии, написанной Рудольфом Кайзером, признавался: «...что, по всей видимости, не было замечено, так это то иррациональное, противоречивое, нелепое и, в общем, даже нездоровое, что неисчерпаемо изобретательная природа вложила в одного индивидуума, сделав это, скорее всего, ради собственного развлечения. Но выделить все подобные вещи можно только в горниле собственного разума».

В 1924-м молодой индийский физик Шатьендранат Бозе в коротком письме обратился к Эйнштейну с просьбой помочь в публикации статьи, в которой выдвигал предположение, положенное в основу квантовой статистики. Бозе предложил рассматривать свет в качестве газа фотонов. Эйнштейн пришел к выводу, что эту же статистику можно использовать для атомов и молекул в целом. В 1925-м Эйнштейн опубликовал статью на немецком языке, в которой излагал модель Бозе, применимую к системам тождественных частиц с целым спином, называемых бозонами. На основании данной квантовой статистики, известной ныне как статистика Бозе—Эйнштейна, двое физиков еще в середине 20-х годов теоретически обосновали существование пятого агрегатного состояния вещества — конденсата Бозе—Эйнштейна.

Суть «конденсации» Бозе—Эйнштейна состоит в переходе большого числа частиц идеального бозе-газа в состояние с нулевым импульсом при температурах, приближающихся к абсолютному нулю, когда длина волны де Бройля теплового движения частиц и среднее расстояние между этими частицами сводятся к одному порядку. Начиная с 1995 года, когда первый подобный конденсат был получен в университете Колорадо, ученые практически доказали возможность существования конденсатов Бозе—Эйнштейна из водорода, лития, натрия, рубидия и гелия. Аутентичные наброски данной теории, выполненные Эйнштейном, были обнаружены в библиотеке Лейденского университета в августе 2005 года.

Занимаясь разработкой статистики Бозе—Эйнштейна, Альберт Эйнштейн одновременно содействовал Эрвину Шрёдингеру в разработке уравнения Шрёдингера, объясняющего свойства волн де Бройля с позиций классической механики, что соответствовало статистике Больцмана. Вместе с тем, Эйнштейн считал, что исследования в данном направлении сочетания классической и квантовой моделей идеального газа менее перспективны, чем дальнейшее развитие статистики Бозе—Эйнштейна, поэтому отказался от соавторства.

В эволюции взглядов Эйнштейна на квантовую механику можно выделить несколько периодов. Начало противостояния датируется, по-видимому, 1925 годом, когда Шрёдингер и Гейзенберг, идя разными путями и развивая идеи волновой механики, ввели понятия волновой функции и волн вероятно­сти, радикально меняющие детерминированность и причинность физических процессов. Уравнение Шрёдингера, позволявшее вычислить энергию атома в разных состояниях, соответствующих движению электронов по боровским орбитам, содержало волновую функцию, характеризующую вероятность встречи с электроном: значение волновой функции для определенной точки и опре­деленного момента соответствовало вероятности нахождение электрона в данной точке в данный момент. Иными словами, мировые линии классической физики, характеризующие путь физических объектов, описываемые точными пространственными и временными координатами, уступили место неопределенностям, описываемым не фиксированными значениями движения частиц — координатами и скоростями, а лишь вероятностями положения и вероятностями скорости. Хуже того, двумя годами позже Вернер Гейзенберг ввел в физику соотношение неопределенности, уже прямым образом утверждавшее, что чем точнее определяется координата частицы, тем менее точно можно определить ее импульс (скорость), и наоборот. Сам волновой характер частиц не позволял точно определить их местоположение и скорость в данный момент. Если мы знаем скорость частицы, то не можем утвер­ждать, прошла ли частица через данную точку или нет, если мы фиксируем ее координату, то ничего не можем сказать о ее скорости.

Позже Хейнсберг распространил физический принцип не-определенности Гейзенберга на сам процесс измерения, неизменно меняющий наши представления о самом предмете: если мы измеряем один аспект явления, то при этом автоматически перекрываем возможность видеть и измерять другие грани предмета или явления.

Первая реакция Эйнштейна на работы Шрёдингера и Гейзенберга была сдержанно-положительной, однако в 1926 году, окончательно разобравшись в вероятностном характере волновой механики, Эйнштейн сменил милость на «гнев». Решающим в его отношении к квантовой механике стал 1927 год, когда Гейзенберг сформулировал соотношение неопределенности, а Бор изложил принцип дополнительности:

Сама природа квантовой теории… заставляет нас рассматривать опре­деленность положения в пространстве-времени и требование причинности, соединение которых характеризует классические теории как дополнительные, но взаимоисключающие черты нашего описания, символизирующие идеализацию соответственно наблюдения и определения.

Что здесь не устраивало Эйнштейна? Эйнштейна не устраивала неопределенность орбит частиц, но еще больше — отказ от классической причинности, ведущий к спонтанности и непредсказуемости квантовых процессов:

То, что происходит в природе, по-видимому, настолько детерминировано, что глубокие закономерности связывают не только протекание процесса во времени, но и его начальное состояние.

В физике возникла новая мода. С помощью виртуозно сформулированных мысленных экспериментов доказывают, что некоторые физические величины не могут быть измерены или, точнее, что их поведение определено законами природы таким образом, что они ускользают от всяких попыток измерения. Отсюда заключают, что было бы бессмысленно сохранять эти величины в физическом лексиконе. Такое сохранение было бы чистой метафизикой.

Говоря о «новой моде», Эйнштейн упускал из виду, что сам стал ее законодателем: в первый раз, когда объявил о дуализме «волна-частица», второй — когда отказал в праве на существование «абсолютной одновременности» на основе «мысленного эксперимента». Это снова — к проблеме противоречий: Эйнштейн теперь отрицал то, основу чему заложил сам в квантовой физике и теории относительности.

Согласно квантовой механике, невозможно предсказать момент радиоактивного распада атомного ядра. Но разве подобная идея не фигурировала у самого Эйнштейна в выводе формулы Планка в 1916 году? Разве не в теории Эйнштейна атомы испускали фотоны спонтанно, в непредсказуемые моменты? Разве главный оппонент Эйнштейна Бор не находился под влиянием этих идей Эйнштейна и не в них видел подтверждение своих мыслей о спонтанности, беспричинности и непред- сказуемости квантовых процессов?

Драматизм новой физики, изобилующей подобными конфронтациями, которые ярко иллюстрируют субъективность самых гениальных ученых, наиболее рельефно проявился в «схватке гигантов» — Эйнштейна и Бора на пятом Сольвеевском конгрессе 1927 года. Выступая на этом конгрессе, Эйнштейн начал с извинения, что вступает в дискуссию, не постигнув достаточно глубоко квантовую механику, но на самом деле он был во всеоружии и хорошо подготовился к решительному бою с Бором, олицетворявшим новое направление в физике.

Б. Хофман:

В конце 1927 года на пятом Сольвеевском конгрессе эта борьба велась уже в открытую. Борн и Гейзенберг утверждали, что неопределенность неизбежна и что, ввиду отсутствия строгой причинности, вероятности выражают всё, что может быть в таком случае выражено. Бор был с этим согласен. Эйнштейн протестовал. Он не желал принимать то, что отвергала его интуиция. Он чувствовал, что этой теории недоставало завершенности. Тогда он выдвинул целый ряд остроумнейших доводов в пользу своей точки зрения. Никогда еще квантовая механика не подвергалась столь массированной атаке. Однако, хотя Бор и его союзники оказались в весьма затруднительном положении, позиций они не сдали. Оттачивая и совершенствуя свои концепции в ходе сражения, они одно за другим смели все возражения Эйнштейна, и тот при всей своей изобретательности вынужден был отступить.

Сразу после конгресса Бор и Эйнштейн продолжили сражение — теперь уже в доме Эренфестов, и хозяин, боготворивший и того и другого, был немало потрясен тем, что один из его героев не желает соглашаться с развиваемой в Копенгагене интерпретацией. Через несколько месяцев — в мае 1928 года — Эйнштейн написал Шрёдингеру: «Утешительная философия — или религия — Гейзенберга—Бора столь искусно придумана, что до поры до времени она подкладывает мягкую подушку под голову истинно верующего, с которой его не так-то легко согнать».

В 1930 году, на шестом Сольвеевском конгрессе — последнем, на котором довелось присутствовать Эйнштейну, — он вновь предложил обойти гейзенберговский принцип неопределенности. На сей раз Бор был ошеломлен. Аргументы Эйнштейна казались неуязвимыми, и Бор не сумел отыскать в них ни одного слабого места. А ведь если бы его действительно не было, то вся квантовая теория, которая в то время процветала как никогда ранее, оказалась бы глубоко несовершенной. Вот этого Бор никак не мог допустить. Но доводы Эйнштейна упрямо и неумолимо стояли перед ним, требуя капитуляции. Бор пытался и так, и этак разрушить их, но они выдерживали любой его штурм. Бор в полном смысле слова лишился сна, ведь на карту было поставлено слишком многое. Почти всю ночь он провел в раздумьях над этой проблемой, и к утру решение было найдено: аргументы Эйнштейна оказались несостоятельными из-за им же самим введенного в физику принципа эквивалентности и, следовательно, из-за его же общей теории относительности. Бор одержал чрезвычайно важную победу.

Действительно, Эйнштейн боролся со следствиями собственных представлений: в его теории фотонов уже наличествовали основные коллизии квантовой механики, да и к волнам вероятности привели его собственные статистико-вероятностные концепции движения частиц. Об этом ему прямо говорил и сам Бор:

Чего вы, собственно, хотите достичь? Вы — человек, который сам ввел в науку понятие о свете как о частицах! Если вас так беспокоит ситуация, сложившаяся в физике, когда природу света можно толковать двояко, ну что же, обратитесь к правительству Германии с просьбой за­претить пользоваться фотоэлементами, если вы считаете, что свет — это волны, или запретить употреблять дифракционные решетки, если свет — частицы.

До 1931 года Эйнштейн искал внутренние противоречия квантовой механики и пытался обнаружить мысленные эксперименты, доказывающие возможность предсказать положение и импульс отдельного электрона с полной опреде- ленностью. После 1931 года, когда он окончательно осознал внутреннюю стройность и неопровержимость идей квантовой механики, согласившись с аргументами Бора, его отношение к новому направлению физики резко изменилось: согласившись с тем, что «эта теория содержит часть окончательной истины», Эйнштейн теперь пытался не опровергать, а превзойти кван- товую механику — создать единую теорию поля, объясняющую квантовые эффекты без вероятностей и неопределенностей Гейзенберга, Шрёдингера и Бора.

Согласившись с непротиворечивостью и результативностью квантовой механики, Эйнштейн до конца своей жизни оспаривал ее полноту. После 1931 года Эйнштейн никогда больше не оспаривал справедливости новых идей, но не верил в их окончательность. «Он признал, что квантовая механика содержит часть истины, но так никогда и не согласился с тем, что она содержит всю истину». Это яркий пример еще одного противоречия Эйн­штейна, неоднократно высказывавшегося в том духе, что никакая физическая теория не может претендовать на абсолютную и вечную истину, включая его собственную. Для чего же тогда было тратить силы на частный случай?

Но и в критике квантовой механики Эйнштейн сохранил свои лучшие человеческие качества — беспристрастность, честность, открытость. Он не только признал логическую непротиворечивость квантовой механики, не только согласился с ее результативностью, но стал рассматривать ее как серьезнейший профессиональный вклад в новую физику. Продолжая верить в неполноту квантовой механики, рассматривая ее незавершенным представлением более фундаментальной и глубокой теории, способной однозначно описать физическую реальность, Эйнштейн представил к Нобелевской премии Гейзенберга и Шрёдингера, а в своей Спенсеровской лекции 1933 года сказал о волновых функциях Шрёдингера следующее:

Предполагается, что эти функции позволяют вычислить только вероятности найти такие образования в известном месте или же в известном состоянии движения, когда производятся соответствующие измерения. Это толкование логически свободно от противоречий, и оно дало значительные результаты.

Человек, для которого внутренняя красота (эстетичность) теории была высшим критерием ее правильности, сказал о другом человеке, подорвавшем классические основы физики, именно о Боре, следующее:

Это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не было видно твердой почвы, на которой можно было бы строить. Мне всегда казалось чудом, что этой колеблющейся и полной противоречий основы оказалось достаточно, чтобы позволить Бору — человеку с гениальной интуицией и тонким чутьем — найти главнейшие законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, включая их значение для химии. Это кажется мне чу- дом и теперь. Это наивысшая музыкальность в области мысли.

Если перейти от физической точки зрения к философской, то по Эйн­штейну реальность состоит из субстанций, свойства которых не зависят от отношений между отдельными субстанциями. Согласно Бору, реальность — это отношения между субстанциями, а измерение раскрывает присущее этой реальности состояние. Иными словами, Бор интерпретирует измерение как то, что конституирует реальность. Согласно Эйнштейну, субстанции определяют отношения, согласно Бору, субстанции определяются отношениями. Именно такая философская аксиоматика (ту и другую, как аксиоматику, нельзя опровергнуть) лежит в основе двух этих концепций.

П. Фейерабенд следующим образом описывает ситуацию:

Бор своими аргументами не стремился доказать, что квантовомеханические состояния индетерминированы; он хотел лишь показать, что мысленный эксперимент Эйнштейна, Подольского и Розена при определенных условиях совместим с индетерминированностью квантовых состояний.

Более внимательный анализ аргументации [Эйнштейна, Подольского и Розена] должен показать, что выводы, следующие из нее, верны только в том случае, если предположить, что динамические состояния являются свойствами систем, а не отношениями между системами и действующими измерительными приборами.

Согласно Фейерабенду, Эйнштейн не мог определить величины, которые, как он полагал, существуют сами по себе, и поэтому их взаимообусловленность повлекла бы за собой нарушение принципа сохранения энергии. Сам Эйн­штейн не касался этих проблем, он стремился показать, что возможна совершенно иная интерпретация квантовой механики, чем боровская, и тем самым стимулировал новые теоретические разработки.

Здесь важна именно философская подоплека физики, скрытая за математическими подходами. Эйнштейн держался картезианской традиции, согласно которой физическая реальность — вполне определенные субстанции, находящиеся во взаимодействии друг с другом (связанные законами природы). Бог рационально устроил мир, причем «Книга Природы» написана на языке математики. Природа подчинена не произволу, не иррациональному случаю, но логической необходимости и законам гармонии. Эквивалентность систем отсчета виделась Эйнштейну выражением гармонии Вселенной.

Бор воспитывался в традициях философии Киркегора и Джемса, а также датского поэта и прозаика Мёллера. Принцип дополнительности имеет некую аналогию с диалектикой Датского Сократа *, кроме того, Бор взял за основу киркегоровское понимание объект-субъектного отношения — понимание, которое вытекает из возможности самоанализа субъекта.

Понятно, что, размышляя о самом себе, субъект объективирует себя. Но это только одна сторона медали; в процессе рефлексии субъект никогда не является только объектом, это скорее «субъект-объект». Субъективная и объективная стороны этого единства никогда не могут быть рассмотрены одновременно с одинаковой ясностью и вместе с тем их никогда нельзя отделять друг от друга. Когда субъект становится объектом для самого себя, его субъективность прячется за объективно­стью. Но именно поэтому объективация оказывается односторонней, и чтобы преодолеть эту односторонность, он должен вновь выходить за рамки объективности, возвращаясь к своей субъективности, в которой объективность отступает, но лишь для того, чтобы снова вернуться и т. д. Это описание экзистенции Бор нашел в повести Мёллера «Приключения датского студента», главный персонаж которой постоянно и тщетно пытается понять себя. Вот он думает о себе как о мыслящем субъекте, осознавая себя мыслящим о том, как он мыслит, когда мыслит о себе, и т. д. Это раскачивание от субъективности к объективности и vice versa, по Киркегору, не является чем-то длящимся во времени, иначе оно было бы объективным переживанием. Такие трансформации происходят «мгновенно», «скачком», и этот «скачок» есть акт выбора. Более того, эта диалектика не ограничена только рамками рефлектирующего «Я»; она свойственна отношению между субъектом и объектом вообще и, следовательно, понятию истины.

Нечто подобное мы обнаруживаем в прагматизме У. Джемса, в его диалектике «субстантивных» и «транзитивных» элементов мышления.

Субстантивные элементы соответствуют тому, что явным образом выражает мыслительный процесс — высказывания, слова; но в основании этого уровня непосредственно мыслимого лежат, так сказать, транзитивные элементы, относящиеся к специфическому потоку мысли, ее переливы. Если мы захотим концептуализировать эти элементы, нам придется придать им субстантивную форму, тем самым разрушив их; если, наоборот, мы сосредоточимся на субстантивных элементах, переливы мысли ускользают. Очевидно, что мы и в этом случае имеем дело с определенной дополнительностью. Наконец, следует также упомянуть об идее Джемса, согласно которой в сознании, строго говоря, нет ничего неподвижного. Все содержание сознания обусловлено, а условия изменяются; ни один объект не предстает в сознании свободным от этой обу­словленности.

Именно Бору принадлежит великая философская идея, согласно которой противоположности не противоречат друг другу, а дополняют. Тем самым оппонирование необходимо для полноты картины. Человеку предоставлено право не только на свободу совести, но и на противоречие и сомнение. Как писал польский философ Л. Колаковский, «непоследовательность — это просто тайное сознание противоречивости мира… Это постоянное ощущение возможности собственной ошибки, а если не своей ошибки, то возможной правоты другого».

Когда я задумываюсь над проблемой, почему западная физика XX века оказалась столь результативной, я нахожу только один ответ: она оказалась невероятно плодотворной благодаря духу свободы и конкуренции, человечности и открытости. П. Фейерабенд отнюдь не случайно объявил свободу идей и их конкуренцию движущей силой науки — весь опыт Эйн- штейна—Бора продемонстрировал преимущества демократической науки над тоталитарной, агона и агоры — над рабством и тиранией нашего ума.

Сегодня мы знаем, что и механика Шрёдингера в ньютоновом поле тяжести, и релятивистская квантовая теория, и теория тяготения Эйнштейна являются внутренне противоречивыми — содержат следствия, которые грешат против здравого смысла. Но знаем мы и другое: что внутренне непротиворечивые теории, выстроенные как неприступные крепости, могут оказаться менее плодотворными, что «внутренняя музыка», символизм, мифологичность и метафоричность науки — неотъемлемые черты знания, что логика уступает интуиции в творческом потенциале, что самое страшное для науки — догма и что вера в науке может оказаться гораздо важнее доводов разума.

Хотя сегодня принято считать, что в дискуссии века Бор взял верх над Эйнштейном, я не только не согласен с такой интерпретацией, но абсолютно уверен в том, что, во-первых, дискуссия не завершена и, во-вторых, что некому X., который, возможно, уже здравствует, дано взять верх над Бором и Эйнштейном. Да, наука — только метафора мира, не больше. Необходимы новые сказочники…

Кстати, Эйнштейн, критикуя квантовую механику, был далеко не единственным «твердолобым консерватором», «старомодным чудаком» или «допотопным ископаемым», как это часто представляется нынешними интерпретаторами. «Торжественное шествие» новых идей — выдумка тех, кто их не понимает. Борьба — сущность науки *. Хотя большинство физиков действительно приняло сторону Копенгагенской школы, всегда находились нонконформисты, высказывавшие сомнения в непогрешимости Бора. Единодушие необходимо для церкви и тирании, движущей силой науки является неортодоксальность. К тому же почва для неудовлетворенности и дискомфорта есть всегда — «истинно верны» только фашизм или коммунизм...

Между прочим, всё сказанное прекрасно понимал сам Эйнштейн. Это, в частности, следует из такого его высказывания: «Квантовые теоретики из нужды делают добродетель. Люди больше подвержены внушению, чем лошади, поэтому у них в каждый период — своя мода, и большинство не знает источника этой тирании».

Эйнштейн считал квантовую механику неполной, переходной. Она неуязвима, но при условиях, ею же оговоренных. Она приемлема и достигла больших успехов, но это не значит, что она окончательна. Беда Эйнштейна не в том, что он «супротив всех» доказывал неполноту квантовой механики, но в том, что пытался преодолеть ее другой «абсолютной» теорией, не только объединяющей всё и вся, но пытающейся преодолеть вероятности и неопределенности мира, в котором судьба правит не одними только жизнями людей…

Еще одно противоречие Эйнштейна: внеся заметный вклад в статистиче­скую физику, он считал вероятностный подход «гнилым выходом» и категорически отрицал «игру в кости»:

Я еще могу представить, что Бог создал мир, в котором нет законов природы, короче говоря, что он создал хаос. Но чтобы статистические законы были окончательными и Бог разыгрывал каждый случай в отдельности, — такая мысль мне крайне несимпатична.

Для меня это утверждение — выражение недоверия ко всемогуществу Бога, соизмерение Его и человеческих возможностей. Кстати, Эйнштейн действительно любил становиться на точку зрения Всевышнего и часто рассуждал о том, как можно было бы строить мир, став на эту позицию. Если перейти от физики к философии или теософии, то Эйнштейна не устраивал киркегоровский абсурд и боровский отказ от лапласовской ясности, выраженный в формулировке основной идеи квантовой механики: «Мы имеем дело не с произвольным отказом от детального анализа атомных явлений, но с признанием того, что такой анализ принципиально исключается». Вот против этого «принципиально» и восстал Эйнштейн, возомнивший, что нет такого божественного, которое недоступно человеку…

Показательно, что, равняясь на возможности Бога, Эйнштейн брал себе в союзники не Киркегора с его абсурдом или Канта с его вещью самой по себе, а все того же Спинозу с этикой-логикой... Продолжая нескончаемую дискуссию с Бором в Принстоне (1937), Эйнштейн действительно призвал Спинозу в союзники — доказывал Бору, что Спиноза принял бы сторону его, Эйн­штейна…

Киркегоровский абсурд, кантовская вещь сама по себе, неклассическая причинность, гейзенберговский принцип не-определенности, Y-функция — всё это было для Эйнштейна «гнилым методом», до конца жизни он был убежден в существовании более глубоких закономерностей нестатистического ­характера.

А. Эйнштейн — М. Борну:

В наших научных взглядах мы оказались антиподами. Ты веришь в играющего в кости Бога, а я — в полную закономерность в мире объективно сущего, что я пытаюсь уловить сугубо спекулятивным образам. Я надеюсь, что кто-нибудь найдет более реалистический путь и, соответственно, более осязаемый фундамент для подобного воззрения, нежели это удалось сделать мне. Большие первоначальные успехи теории квантов не могли меня заставить поверить в лежащую в основе игру в кости.

Если подвести итог отношению Эйнштейна к квантовой механике, то его можно резюмировать тремя постулатами, сформулированными им самим:

Нет сомнения в том, что в квантовой механике имеется значительный элемент истины и что она станет пробным камнем для любой будущей теоретической основы, из которой она… будет выведена как частный случай, подобно тому как электростатика выводится из уравнений Максвелла для электромагнитного поля или термодинамика из [статистической] механики.

Я не думаю, что квантовая механика является исходной точкой поисков этой основы, точно так же, как нельзя, исходя из термодинамики (или, соответственно, из статистической механики), прийти к основам механики.

Я все еще верю в возможность построить такую модель реальности… которая выражает сами [события] , а не только [их] вероятности.

Или, иными словами, необходимо начать всё начала и получить резуль­таты квантовой механики из более фундаментальных и глубоких представлений о мире — скажем, из обобщенной ОТО или единой теории поля. Сам Эйнштейн считал, что не стоит приспосабливать постулаты квантовой теории к общей теории относительности. Согласно его программе необходимо начинать с единой теории поля, а затем добиваться вывода квантовой теории из общих полевых представлений, из «точного детерминизма» и более общего понятия причинности. Этот замысел Эйнштейна Гейзенберг понял еще в 1927 году, когда в одном из своих писем предостерегал Эйнштейна, что исповедуемая им концепция простоты и парадоксальность квантовой механики не могут быть достигнуты одновременно:

Если я правильно понял Вашу точку зрения, то Вы охотно пожертвовали бы простотой [квантовой механики] в пользу принципа [классической] причинности. Можно, видимо, утешиться мыслью о том, что Всевышний мог бы придумать что-нибудь похлеще [квантовой механики] и сохранить причинность. По-моему, некрасиво требовать чего-либо, кроме физического описания связи между экспериментами.

Эйнштейн критиковал квантовую механику с позиции более общей и радикальной теории, которую надеялся создать и которую создать ему так и не удалось. Даже после того, как его попытка соединения теории относительно­сти и квантовой теории в единой теории поля провалилась, он отстаивал свои исходные позиции простоты, классической причинности, нестатистичности основ­ных законов и универсальности мира.

А. Эйнштейн — М. Борну:

Мою физическую позицию я не могу для тебя обосновать так, чтобы ты ее признал сколько-нибудь разумно. Конечно, я понимаю, что принципиально статистическая точка зрения, необходимость которой впервые ясно осознана была тобой, содержит значительную часть истины. Однако я не могу в нее серьезно верить потому, что эта теория несовместима с основным положением, что физика должна представлять действительность в пространстве и во времени без мистических дальнодействий. В чем я твердо убежден, так это в том, что, в конце концов, остановятся на теории, в которой закономерно связанными вещами будут не вероятности, но факты, как это и считалось недавно само собой разумеющимся. В обосновании этого убеждения я могу привести не логиче­ские основания, а мой мизинец как свидетель, то есть авторитет, который не внушает доверия за пределами моей кожи.

Иными словами, Эйнштейн отвергал имманентную парадоксальность бытия и требовал возврата к «картезианскому» пути с его ясностью, причинно­стью и строгой детерминированностью. Разногласия между Эйнштейном и Бором связаны даже не с их научными взглядами, но с их несовпадающим мировидением: Эйнштейн оставался человеком века Просвещения, Бор стал модернистом — они говорили на разных языках…

Суть программы Эйнштейна, а заодно и его научного мировоззрения лучше других выразил А. Пайс:

Он искал единую теорию поля, но для него это понятие имело смысл, несколько отличный от того, который в него вкладывали и вкладывают другие ученые. Он хотел, чтобы эта теория была строго причинной, чтобы в ней объединялись тяготение и электромагнетизм, чтобы частицы появлялись в виде частных решений общих уравнений поля и чтобы квантовые постулаты были следствием общих уравнений поля. Именно эти критерии имел в виду Эйнштейн, когда писал в 1949 году: «Наша задача состоит в том, чтобы найти уравнения для полного поля».

Эйнштейн долго и безуспешно размышлял, как бы ему реализовать свою мечту — вывести квантовую теорию из единой теории поля.

Этой программе суждено было остаться неосуществленной. Объединения тяготения с электромагнетизмом добиться не удалось, квантовая физика по-прежнему стоит особняком, удовлетворительных решений, приводящих к появлению частиц, до сих пор нет.

В своих воспоминаниях об Эйнштейне Л. Инфельд писал:

Мне было очень больно видеть обособленность Эйнштейна и то, что он стоит как бы вне потока физики. Часто этот величайший, вероятно, физик мира говорил мне в Принстоне: «Физики считают меня старым глупцом, но я убежден, что в будущем развитие физики пойдет в другом направлении, чем до сих пор».

В заключительных фразах автобиографических набросков Эйнштейна, написанных за месяц до смерти, речь тоже шла о квантовой теории. Эйнштейн подводил итоги:

Кажется сомнительным, может ли [классическая] теория поля объяснить атомистическую структуру вещества и излучения, а также квантовые явления. Большинство физиков, несомненно, ответят убежденным «нет», ибо они считают, что квантовая проблема должна решаться принципиально иным путем. Как бы то ни было, нам остаются в утешение слова Лессинга: «Стремление к истине ценнее, дороже уверенного обладания ею».

Организация Объединенных Наций провозгласила 2005 год «годом физики» в память об эпохальных открытиях, совершенных в 1905 году Альбертом Эйнштейном, тогда еще безвестным экспертом Патентного бюро в Берне. Теории этого человека кардинально изменили представления человечества об окружающем мире, не только определив пути развития науки, но существеннейшим образом повлияв на философию, да и на всю культуру мира. Развитые Эйнштейном представления о пространстве и времени привели к огромному продвижению в понимании происхождения и сегодняшнего строения Вселенной, достигнутому затем в его работах 1915—1916 годов.

Ныне Эйнштейн является самым цитируемым физиком мира, а его высказывания по проблемам философии, религии, политики и культуры вызывают огромный общественный резонанс *. Во всех странах, где имеются научные учреждения (включая даже Катар и Арабские Эмираты), в 2005 году проходили эйнштейновские чтения, конференции и симпозиумы, выпускались почтовые марки и постеры, широко отмечалось столетие его визионерских работ.