Играют ли коты в кости? Эйнштейн и Шрёдингер в поисках единой теории мироздания
Шрифт:
Работы Бома и Белла были посвящены интерпретации квантовой механики, а не ее применению. Более практический вопрос касался расширения квантовой теории поля с целью включения в нее остальных сил помимо электромагнетизма. Целью было обобщить квантовую электродинамику в такую теорию, которая смогла бы описать и другие взаимодействия, такие как ядерные силы и гравитация.
Основной теоретический прорыв в этой области произошел примерно в то же время, что и визит Ромера к Эйнштейну. В начале 1954 года физик Чжэньнин Янг и математик Роберт Миллс опубликовали статью, в которой калибровочная теория поля, предложенная Вейлем, помимо вращательной симметрии дополнялась новой группой симметрии. Напомним, что исходная калибровочная теория, описывающая
Группу таких симметрии, или группу поворотов окружности, математики обозначают U(1). Ключевым свойством группы U(1) является то, что она абелева. Это означает, что порядок операций на этой группе не имеет значения. Если вы повернете вентилятор на четверть круга по часовой стрелке и затем на треть круга против часовой стрелки, то он окажется в том же положении, что и в случае, если вы измените очередность поворотов.
Работа Янга и Миллса обобщила метод Вейля на случай неабелевых групп симметрии. В качестве простого примера можно привести повороты в трехмерном пространстве, которые могут быть представлены группой SU(2). Возьмите яйцо, аккуратно поставьте на нем точку и поверните его на четверть круга по часовой стрелке вокруг его длинной оси, а затем поверните на треть круга против часовой стрелки вокруг его короткой оси. В отличие от двумерного вращения окружности, если вы измените порядок вращения, метка на яйце перейдет в совсем другую точку. Иными словами, для неабелевых групп, таких как SU(2), порядок операций имеет значение.
Важное свойство калибровочной теории Янга — Миллса (которое позже будет доказано в работах нобелевских лауреатов, голландских физиков Герарда 'т Хоофта и Мартинуса Велтмана) заключается в том, что, как и квантовая электродинамика, она перенормируема. Это означает, что она приводит к конечным ответам. Как оказалось, ее свойства идеально подходят для моделирования слабых и сильных ядерных взаимодействий наряду с электромагнетизмом. Конечно, Эйнштейна не заинтересовало бы объединение взаимодействий, которое содержало бы вероятностные аспекты, такое как квантовая теория поля.
Когда Гейзенберг гостил у Эйнштейна осенью 1954 года во время поездки с лекциями по США, Эйнштейн выказал как раз подобное отсутствие интереса. За кофе и тортом Гейзенберг пытался в последний раз убедить основателя теории относительности в правильности вероятностных представлений о природе. Он надеялся заинтересовать Эйнштейна и упомянул, что начал разрабатывать собственную единую теорию поля на основе принципов квантовой механики. Чтобы встреча прошла как можно более гладко, разговоров о политике они избегали. Тем не менее Эйнштейн не был впечатлен. Упрекая Гейзенберга, он повторял свою старую максиму: «Но вы же не можете всерьез поверить, что Бог играет в кости»{212}.
Карандаш и бумага
После встречи с Гейзенбергом Эйнштейн проживет еще примерно полгода. С 1948 года он знал, что у него в груди тикает бомба замедленного действия — аневризма аорты, — которая может разорваться в любой момент. По нескольким причинам, одной из которых стало пошатнувшееся здоровье, Эйнштейн отказался от поездок и большую часть времени проводил в Принстоне. Один раз он выехал в Сарасоту (Флорида) на отдых, но такие поездки за пределы города были редким явлением.
Смерть родной сестры Майи в 1951 году сильно потрясла его. Он почувствовал себя более одиноким, чем когда-либо раньше. Единственным утешением в последние годы жизни для него было сближение с сыном Гансом Альбертом, который переехал в США и получил должность профессора гидроинженерии в Беркли. Ганс Альберт часто навещал его, и они наверстывали
Серьезно опасаясь ядерной войны, Эйнштейн активно выступал за создание мирового правительства. Он полагал, что передача контроля над оружием массового уничтожения централизованному мировому парламенту — это единственный способ предотвратить его применение. Зная, что отпущенное ему на земле время истекает, он пытался сделать все от него зависящее для сохранения планеты.
Будучи убежденным сторонником создания еврейского государства, он был встревожен разворачивающимся конфликтом в государстве Израиль, основанном в 1948 году. Надеясь, что на этой земле евреи и арабы смогут жить вместе в мире и согласии, он призывал к решению территориальных споров за столом переговоров. Эйнштейн хотел видеть такой Израиль, который был бы дружен со своими соседями и признан ими.
В 1952 году, когда первый президент Израиля Хаим Вейцманумер, Эйнштейну официально предложили занять его место. Хотя это было большой честью, он категорично и вежливо отклонил предложение. Без сомнения, состояние его сердца и нежелание путешествовать повлияли на его решение. Но основным фактором было то, что он предпочитал одиночество всеобщему вниманию, а также то, что он не хотел исполнять роль главы государства, особенно если ему придется выступать против решений правительства.
Последним крупным общественным деянием Эйнштейна стал манифест Рассела — Эйнштейна, антивоенное воззвание ученых, инициированное философом Бертраном Расселом. В манифесте утверждалось, что в следующей мировой войне, скорее всего, будет использовано ядерное оружие, которое может разрушить крупнейшие города и угрожает уничтожить всю человеческую расу, поэтому необходимо положить конец вооруженным конфликтам. Эйнштейн подписал документ 11 апреля 1955 года, всего за неделю до смерти.
Последние несколько дней жизни Эйнштейна сопровождались сильной болью. Но тем не менее он оставался бодр и весел. Дукас испугалась, когда 13 апреля обнаружила его лежащим на полу. Она вызвала врача, который приехал и выписал Эйнштейну морфин. На следующий день приехали несколько врачей и сообщили Дукас, что аневризма Эйнштейна очень нестабильна и скоро произойдет ее разрыв. Врачи рекомендовали операцию, но Эйнштейн отказался, сказав, что прожил уже достаточно долго и настало время уходить. Когда на следующий день он не смог пошевелиться от боли, Дукас вызвала скорую. Его доставили в больницу Принстона.
Даже находясь при смерти, Эйнштейн продолжал работать над единой теорией поля. За день до кончины он попросил принести ему карандаш и блокнот, чтобы он мог продолжить свои расчеты. Его сын приехал и находился рядом с ним весь день, вместе со своим доверенным Отто Натаном и Дукас
Ранним утром 18 апреля линия жизни Эйнштейна достигла своей конечной точки — последней сингулярности жизни. Как врачи и предупреждали, произошел разрыв аорты. Эйнштейн пробормотал медсестре несколько слов по-немецки, медсестра их не поняла и не смогла воспроизвести. Увы, они оказались потеряны для потомков.
Эйнштейн никогда не хотел, чтобы ему ставили памятник, даже был против могилы. Его тело было кремировано, а прах развеян. Патологоанатом Томас Харви во время вскрытия трупа Эйнштейна перед кремацией странным образом, ни у кого не спрашивая, принял решение извлечь и сохранить его мозг для научных исследований. В последующие годы он разделил мозг на части в целях изучения. Сегодня фрагменты мозга Эйнштейна представлены на выставке в Музее медицинской истории Мюттера, штат Филадельфия.
В честь Эйнштейна, через несколько месяцев после его смерти, в Берне состоялась крупная конференция, организованная Паули и посвященная юбилею специальной теории относительности. На ней присутствовали ведущие ученые со всего мира, в том числе Бергманн, который вернулся в Европу впервые после войны. Брурия Кауфман, последняя ассистентка Эйнштейна, представила на конференции его финальную статью о единой теории поля.