Играют ли коты в кости? Эйнштейн и Шрёдингер в поисках единой теории мироздания
Шрифт:
Подход Шрёдингера к науке (как и к жизни) был импульсивным. Окрыленный многообещающими результатами, он хотел во всеуслышание объявить о них миру, слишком поздно поняв, что пренебрег своим хорошим другом и учителем. Он считал свое открытие — якобы простой математический способ, в котором заключен закон природы, — чем-то вроде божественного откровения, и поэтому ему не терпелось провозгласить фундаментальную истину, покорившуюся лишь ему одному.
Стоит ли говорить, что, как верно заметил Эйнштейн, Шрёдингер ни на йоту не приблизился к созданию теории, объясняющей все. Он всего лишь нашел одну из математических вариаций общей теории относительности, которая технически могла бы включить
По части создания шумихи, однако, Эйнштейн и сам был не промах. Периодически он предлагал собственные способы объединения и преувеличивал их значение перед прессой. К примеру, в 1929 году Эйнштейн, к радости общественности, заявил, что создал теорию, объединяющую все силы природы, и превзошел теорию относительности. Учитывая то, что он не нашел (и не найдет) физически реальных решений своих уравнений, его высказывание было чересчур поспешным. Что не помешало ему раскритиковать Шрёдингера за то же самое.
Жена Шрёдингера, Энни, позже расскажет физику Питеру Фройнду, что и он, и Эйнштейн хотели подать друг на друга в суд за плагиат, физик Вольфганг Паули, хорошо знавший обоих, предупредил их о возможных последствиях обращения к средствам судебной защиты. Судебный иск, попавший в прессу, причинит неудобство для обоих и быстро превратится в фарс, уничтожив их репутацию. Меры в язвительности они не знали. Например, Шрёдингер однажды сказал физику Джону Моффату, посетившему Дублин: «Мои методы намного превосходят методы Альберта! Я объясню тебе, Моффат, почему Эйнштейн — старый глупец»{11}.
Фройнд размышлял о том, почему два стареющих физика решили найти теорию всего, следующим образом: «На этот вопрос есть два ответа. Первый — это идея безусловного величия… [Они] были невероятно успешны в физике. Осознавая упадок сил, они делают последний рывок по направлению к великой проблеме нахождения окончательной теории, которая должна завершить физику… Второй ответ — ими руководит все то же ненасытное любопытство, которое служило им верой и правдой в молодости. Они хотят узнать решение загадки, занимавшей их на протяжении всей жизни; они хотят при жизни хоть одним глазком взглянуть на землю обетованную»{12}.
Потрепанное единство
Многие физики всю свою жизнь посвящают конкретным проблемам отдельных аспектов физического мира. Они не видят леса за деревьями. Эйнштейн и Шрёдингер стремились к большему. Философия убедила их в том, что у природы есть великий замысел. В молодости поиски привели их к важным открытиям: Эйнштейна — к теории относительности, а Шрёдингера — к волновому уравнению, которые приоткрыли ответ. Раздразненные найденной частью решения, они надеялись завершить дело всей жизни, создав теорию, объясняющую все.
Однако, как и в религиозных сектах, даже незначительные расхождения во взглядах могут привести к крупным конфликтам. Шрёдингер поспешил, потому что решил, будто ему чудом удалось отыскать то, что каким-то образом упустил Эйнштейн. Его якобы озарение вкупе с необходимостью доказывать свою успешность в университете побудило его выступить с заявлением до того, как было собрано достаточно доказательств, подтверждающих теорию.
Перепалка
Глава 1.
ЗАВОДНАЯ ВСЕЛЕННАЯ
Чтобы овладеть этими случайными явлениями, этими мимолетными впечатлениями, сперва их надо сделать предметами нашего ума. Затем призвать на помощь свой разум, свое научное воображение, соединить наблюдаемое со своими мыслями и получить в итоге истинное знание.
До наступления века теории относительности и квантовой механики двумя величайшими унификаторами в физике были Исаак Ньютон и Джеймс Клерк Максвелл. Ньютоновские законы механики продемонстрировали, как взаимодействие различных объектов определяет их движение. Сформулированный Ньютоном закон всемирного тяготения описал одно из этих взаимодействий: силу, заставляющую небесные тела двигаться по определенным траекториям — эллиптическим орбитам. Ньютон блестяще продемонстрировал, что любому физическому явлению на земле (к примеру, полету стрелы) можно дать объяснение исходя из универсальных принципов.
Физика Ньютона полностью детерминистична. То есть если знать координаты и скорость движения всех объектов во Вселенной в данный момент времени, а также действующие на них силы, то теоретически можно предсказать их поведение на протяжении бесконечного интервала времени. Вдохновленные мощью законов Ньютона, многие ученые XIX века верили, что лишь ограничения практического характера, например сложнейшая задача по сбору невероятного количества данных, не позволяют ученым точно описать и предсказать все на свете.
С такой строго детерминистической точки зрения случайность — это просто артефакт, возникающий из-за того, что мы не в состоянии учесть все начальные условия и огромное число факторов, влияющих на процесс Возьмем, к примеру, типичное случайное событие — подбрасывание монеты. Если бы ученый мог с достаточной точностью учесть движение всех воздушных потоков, влияющих на монету, знал бы точно ее начальную скорость и угол броска, то в принципе он смог бы точно рассчитать количество оборотов, которые сделает монета, и траекторию ее полета, а следовательно, и результат. Некоторые убежденные детерминисты идут еще дальше и утверждают, что, имея достаточно информации о прошлом опыте человека, подбрасывающего монету, можно также предсказать его мысли. В таком случае исследователь смог бы описать паттерны мозговой активности, нервные сигналы и мышечные сокращения, необходимые для подбрасывания монеты, сделав его результат еще более предсказуемым. Короче говоря, те, кто считает, будто Вселенная работает как идеальный часовой механизм, отрицают существование какой бы то ни было случайности.
В то же время в астрономических масштабах, например в Солнечной системе, законы Ньютона работают чрезвычайно точно. Они прекрасно воспроизводят движения планет вокруг Солнца, описываемые законами немецкого астронома Иоганна Кеплера. Наша способность предсказывать такие астрономические явления, как солнечные затмения и соединения планет, или отправлять космические аппараты к далеким небесным телам — свидетельство высокой прогностической точности механики Ньютона, в частности, в отношении гравитации.