Космос Эйнштейна. Как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени

Каку Митио

Работе Гейзенберга мешали и другие обстоятельства. Гитлер заявил, что государственное финансирование получат только те программы разработки вооружений, которые обещают реальный результат максимум через полгода. Для атомной бомбы такой срок был абсолютно нереальным. Помимо отсутствия финансирования германские лаборатории страдали от атак союзников. В 1942 г. группа коммандос успешно взорвала столь необходимую Гейзенбергу фабрику по производству тяжелой воды в норвежском Верморке. В отличие от решения Ферми построить уран-графитовый реактор немцы выбрали вариант реактора на тяжелой воде, в котором можно было использовать природный уран, имеющийся в достатке, а не чрезвычайно редкий изотоп уран-235 [25] . В 1943 г. союзники начали проводить ковровые бомбардировки Берлина, и это вынудило Гейзенберга перенести лабораторию в другое место. Институт физики Общества кайзера Вильгельма был эвакуирован в Хёхинген, в холмистую местность к югу от Штутгарта. Гейзенбергу пришлось строить немецкий реактор в скальной камере в близлежащем Хайгерлохе. Под сильным давлением

обстоятельств и бомбежками им так и не удалось получить самоподдерживающуюся цепную реакцию.

25

Реактор Энрико Ферми, запущенный в декабре 1942 г. в Чикаго, также работал на природном уране и продемонстрировал возможность выработки изотопа плутоний-239, пригодного для изготовления атомной бомбы. Последующие американские работы развивались по двум основным направлениям: строительство реакторов на природном уране для наработки оружейного плутония и заводов по обогащению природного урана с выходом в виде почти чистого урана-235. К 1945 г. оба эти пути привели к созданию атомного заряда. – Прим. пер.

Тем временем физики Манхэттенского проекта спешили получить достаточно плутония и урана на четыре атомные бомбы. Расчеты продолжались до самого момента решающего взрыва в районе Аламогордо (штат Нью-Мексико). Первая бомба на основе плутония-239 была взорвана в июле 1945 г. После решительной победы союзников над нацистами многие физики считали, что необходимость в бомбе отпала и применять ее против оставшегося врага – Японии – нет смысла. Некоторые были уверены, что следует взорвать демонстрационную атомную бомбу на пустынном острове в присутствии официальной японской делегации, чтобы убедить японцев в необходимости капитуляции. Третьи даже подготовили письмо президенту Гарри Трумэну с просьбой не сбрасывать бомбу на Японию. К несчастью, это письмо так и не было отправлено [26] . Один из ученых, Джозеф Ротблатт, даже вышел из проекта создания атомной бомбы; он утверждал, что его работа завершена и что бомбу ни в коем случае не следует использовать против Японии. (Позже он был удостоен Нобелевской премии мира.)

26

Петиция Силларда была засекречена Оппенгеймером и подлежала передаче установленным порядком по военным каналам. До президента она доведена не была. – Прим. пер.

Тем не менее было принято решение сбросить даже не одну, а две атомные бомбы на Японию в августе 1945 г. Эйнштейн тогда отдыхал на озере Саранак в штате Нью-Йорк. Хелен Дукас услышала новость по радио. Позже она вспоминала, что в сообщении «говорилось, что на Японию сброшена бомба нового типа. Тогда я поняла, что это такое, потому что знала о той штуке Силарда в общих чертах… Когда профессор Эйнштейн спустился к чаю, я сказала ему о этом, и он воскликнул: “Боже мой!”».

В 1946 г. Эйнштейн попал на обложку журнала Time [27] . Характерно, что фоном для его фотографии послужило фото встающего над землей ядерного гриба. Мир внезапно понял, что следующая война, Третья мировая, вполне может оказаться атомной. При этом, заметил Эйнштейн, поскольку ядерное оружие может отбросить цивилизацию на тысячи лет в прошлое, Четвертую мировую, вполне возможно, придется вести камнями и палками. В том же году Эйнштейн стал председателем Чрезвычайного комитета ученых-атомщиков – первой, наверное, крупной антиядерной организации – и стал использовать ее как платформу для выступлений против продолжающегося строительства ядерных вооружений – и продвижения одной из своих любимых тем – мирового правительства.

27

В 1948 г. он помогал составлять свое Послание к интеллектуалам, в котором говорилось: «Человеку не удалось создать политические и экономические формы организации, которые гарантировали бы мирное сосуществование государств мира. Мы, ученые, трагической судьбой которых стало участие в разработке методов уничтожения еще более ужасных и эффективных, должны считать своим священным и исключительным долгом сделать все, что в наших силах, чтобы предотвратить использование этого оружия в бесчеловечных целях, для которых оно было придумано. Какая задача могла бы быть для нас важнее этой? Какая общественная цель могла бы быть ближе нашим сердцам?»

Он пояснил свои взгляды относительно мирового правительства так: «Единственное спасение для цивилизации… заключается в создании мирового правительства, где безопасность государств будет основываться на законе… До тех пор, пока суверенные государства продолжают иметь отдельные вооруженные силы и военные тайны, новые мировые войны будут неизбежны». – Прим. авт.

Все это время, в самый разгар бури, начавшейся после появления атомной и водородной бомб, Эйнштейн сохранял душевное спокойствие и здоровье, неизменно возвращаясь к своей любимой физике. В 1940-е гг. в областях, появлению которых он способствовал, в том числе в космологии и единой теории поля, по-прежнему велись активные исследования. Это должно было стать последней и решительной попыткой Эйнштейна «прочесть мысли Бога».

После войны Шрёдингер и Эйнштейн поддерживали оживленную трансатлантическую переписку. Почти в одиночестве эти два патриарха квантовой теории продолжали сопротивляться наступлению

квантовой механики; они сосредоточили свои усилия на вопросах обобщения. В 1946 г. Шрёдингер признался Эйнштейну: «Вы гонитесь за крупной добычей. Вы охотитесь на льва, тогда как я говорю о кроликах». Получив от Эйнштейна одобрительный отзыв, Шрёдингер продолжил погоню за конкретной, узкой разновидностью единой теории поля, известной как «аффинная теория поля». Вскоре Шрёдингер завершил работу над своей теорией – и убедился, что ему удалось то, что не удалось Эйнштейну: объединение света и гравитации. Он изумлялся, говоря, что новая теория – «чудо» и «дар Господень, на который я не смел надеяться».

Работая в Ирландии, Шрёдингер чувствовал себя оторванным от основных событий в физике; ему казалось, что он стал администратором от науки и бывшим ученым. Теперь же у него появилась уверенность, что новая теория может принести вторую Нобелевскую премию. Он поспешно собрал крупную пресс-конференцию. Послушать его презентацию пришли премьер-министр Ирландии Имон де Валера и другие известные лица. Когда кто-то из репортеров спросил Шрёдингера, насколько тот уверен в своей теории, ученый ответил: «Я убежден, что я прав. Если это не так, я буду выглядеть полным дураком». Однако Эйнштейн быстро понял, что Шрёдингер развил до логического результата теорию, от которой сам Эйнштейн отказался много лет назад. Как писал физик Фримен Дайсон, путь к единой теории поля усеян трупами неудачных попыток.

Неустрашимый Эйнштейн продолжал работать над единой теорией поля практически в изоляции от остального физического сообщества. Поскольку физический образ отсутствовал, он пытался найти красоту и элегантность в своих уравнениях. Математик Дж. Харди однажды сказал: «Математические образы, как образы художников или поэтов, должны быть красивыми. Идеи, как оттенки цвета или слова, должны гармонично сочетаться друг с другом. Красота – первый критерий истинности. Некрасивой математике нет места». Но у Эйнштейна не было для единой теории поля ничего, подобного принципу эквивалентности, а потому не было и путеводной звезды. Он иногда жаловался на то, что остальные физики видят мир не так, как он; впрочем, его это не очень тревожило. Он писал: «Я стал одиноким стариком. Этакий патриарх, который известен в основном тем, что не носит носков, и еще тем, что его показывают по разным поводам как диковинку. Но в работе я более фанатичен, чем когда-либо, и всерьез надеюсь, что мне удалось решить старые проблемы единства физического поля. Однако все это похоже на полет в самолете, когда можно спокойно лететь в облаках, но сложно понять, как вернуться к реальности, то есть на землю».

Эйнштейн осознавал, что, работая над единой теорией поля, а не над квантовой теорией, он отделяет себя от основных направлений исследований своего института. «Я, должно быть, похож на страуса, который вечно прячет голову в релятивистский песок, чтобы не замечать злобных квантов», – жаловался он. Годами коллеги шептались о том, что он уже не тот и отстал от жизни, но это его не задевало. «Меня в основном рассматривают как своего рода окаменелость, ослепшую и оглохшую с годами. Мне эта роль не слишком неприятна, поскольку прекрасно соответствует моему темпераменту», – писал он.

В 1949 г., на 70-летие, в честь Энштейна было устроено праздничное мероприятие в институте. Десятки физиков пришли отдать дань величайшему ученому эпохи и принесли свои статьи для сборника, выпущенного в его честь. Однако по тону выступающих и интервью с прессой стало очевидно, что некоторые критикуют его за позицию в отношении квантовой теории. Сторонникам Эйнштейна это не понравилось, но сам он воспринял это весьма добродушно. Друг семьи Томас Баки отметил, что «Оппенгеймер посмеялся над Эйнштейном в журнальной статье, заявив: “Он стар. Никто больше не обращает на него внимания”. Нас это чертовски разозлило. Но Эйнштейн совсем не рассердился. Он просто не поверил, а позже и сам Оппенгеймер отрицал, что говорил такое».

Воспринимать критиков скептически было в характере Эйнштейна. Когда посвященная ему книга вышла, он написал иронически: «Это не юбилейная книга в мою честь, а импичмент какой-то». Он был достаточно опытным ученым, чтобы понимать, что новые идеи рождаются нечасто и что он уже не так продуктивен, как в молодости. Он писал: «Все по-настоящему новое изобретается только в молодости. Позже становишься более опытным, более знаменитым – и более глупым».

Однако Эйнштейну не давали покоя повсеместные признаки того, что единство – один из величайших принципов Вселенной. Он писал: «Природа показывает нам только хвост льва. Но я не сомневаюсь, что лев в природе существует, хотя и не может открыться разом из-за своей громадности». Каждый день, просыпаясь, он задавал себе простой вопрос: будь он Богом, какой бы он создал Вселенную? Правда, с учетом всех ограничений, которые необходимо соблюсти при создании функционирующей Вселенной, вопрос можно было сформулировать и иначе: «Был ли у Бога хоть какой-нибудь выбор?» Эйнштейн смотрел на Вселенную, и все, что он видел, говорило ему о том, что единство в природе – главная тема, что Бог не мог создать Вселенную, где гравитация, электричество и магнетизм были бы отдельными независимыми сущностями. При этом он понимал, что ему недостает руководящего принципа – физической картины, которая осветила бы путь к единой теории поля. Но картины все не было.

У специальной теории относительности был образ 16-летнего подростка, несущегося в пространстве наперегонки со световым лучом. У общей теории относительности – образ человека в кресле, отклонившегося назад и находящегося на грани падения, или тяжелых шариков, катающихся по упругой поверхности. Однако с единой теорией поля никакой картины не возникало. Эйнштейн был знаменит своим высказыванием: «Господь Бог коварен, но не злонамерен». После нескольких десятилетий работы над проблемой обобщения он признался однажды своему помощнику Валентину Баргману: «Я начинаю сомневаться. Может быть, Бог все же злонамерен».