Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности
Шрифт:
Фирма Glenn L. Martin (позднее известная как Lockheed Martin) основала Институт перспективных исследований. Он был предназначен для разработки новых идей в теоретической физике с особым акцентом на преодоление гравитации и создание гравитационных двигателей. Туда принимались физики и релятивисты, которым всячески содействовали в достижении их футуристических целей. Военно-воздушные силы США сделали более трезвую и менее сомнительную инвестицию в лабораторию исследования аэронавигационных средств, находящуюся на военно-воздушной базе Райт-Петтерсон в город Дэйтон, штат Огайо. В этой лаборатории также работала группа добросовестных релятивистов, но они занимались фундаментальными исследованиями в области гравитации и единой теории. В сферу их компетенции антигравитация не входила,
Исследователи избегали делать какие-либо прогнозы, но с удовольствием принимали деньги, выделяемые на необычные идеи об основах нашей реальности.
В разгар этой эйфории Брайс Девитт выбрал странный способ борьбы за призовое место в учрежденном Бэбсоном конкурсе — он напал на спонсоров. В эссе, которое он отправил в Фонд гравитационных исследований в 1953 году, Девитт беспардонно развенчивал амбициозную цель Бэбсона изобрести «чрезвычайно практичные вещи, такие как отражатели или изоляторы гравитации либо магические сплавы, превращающие гравитацию в тепло». Он сослался на теорию пространства-времени Эйнштейна, объясняя, почему «любая лобовая атака на проблему использования силы тяжести указанными способами является пустой тратой времени… Все предлагаемые схемы применения силы тяжести можно смело признать нереализуемыми». Девитт обрушился на чудаков с резкой критикой и победил.
Без сомнения, его эссе радикально отличалось от работ других конкурсантов. Это была настоящая наука, стоящая в стороне от спекуляций и перечисляющая реальные проблемы, с которыми предстояло столкнуться при исследованиях гравитации. Задача было сложной, к тому же, по словам Девитта, «в последние три десятилетия гравитации уделялось относительно мало внимания». Это было «особенно сложно», требовало «трудной для понимания математики» и «фундаментальных уравнений, решить которые практически невозможно». Более того, «даже лучшие умы плохо понимают явление гравитации».
Совершенно не оскорбленный Роджер Бэбсон заинтересовался первым реальным претендентом на победу. Перед ним был настоящий серьезный ученый, который мог бы поднять авторитет конкурса. И действительно, эссе Девитта благотворно повлияло на легитимность мероприятия, и в последующие годы уровень претендентов резко возрос. В следующие десятилетия призерами Фонда гравитационных исследований становились физики, играющие важную роль в возрождении общей теории относительности. Больше того, эссе начали писать практически только о гравитации, а тема антигравитации была забыта. Позднее Девитт скажет, что победа его эссе оказалась «самой быстрой тысячей, которую я когда-либо зарабатывал». Однако участие в конкурсе принесло ему куда большую выгоду, чем он мог себе представить.
У Роджера Бэбсона был друг, Эгнью Бансон, также неравнодушный к проблемам гравитации. Свое состояние он сделал на продаже промышленных кондиционеров. Как и Бэбсон, он хотел финансировать исследования гравитации, но не знал, как это осуществить. Бэбсон показал ему эссе Девитта. Вот человек, который поможет основать серьезный, настоящий, респектабельный институт, в его стенах мыслители смогут заниматься интересными им вещами. Как коротко писал Бансон в одной из вступительных брошюр для только что созданного Института физики поля (Institute of Field Physics, IOFP): «В сознании общественности тема гравитации часто связывается с фантастическими возможностями. Однако с точки зрения института никаких конкретных, практических результатов исследований в настоящее время не предвидится». Никто не собирался работать ни над антигравитационными устройствами, ни над гравитационными двигателями. Свои фантазии на тему гравитации Бансон мог удовлетворять написанием научно-фантастических романов, оставив реальные исследования силы тяжести ученым.
За советом, что делать с институтом, Бансон обратился к Джону Уиллеру. Уиллер заработал потрясающую репутацию в Вашингтоне благодаря своим работам над ядерным оружием, а также как ведущий физик, готовый поддержать правительство по всем связанным с обороной вопросам. Он издалека следил за карьерой Девитта и без лишнего шума поддержал идею пригласить Брайса и Сесиль на работу в новый институт, расположенный в городе Чапел-Хилл, штат Северная Каролина.
Хотя институт возник как инструмент удовлетворения тщеславия, поддержка Уиллера и чета Девиттов в качестве первых сотрудников заставили ученых всей страны воспринять его всерьез. Многие влиятельные лица прислали письма поддержки, приветствуя появление места, где можно было бы заниматься чистыми исследованиями, не завися от индустрии, армии и нового атомного века. Основным предметом исследований нового института должна была стать гравитация.
Открыть новый институт должна была конференция Девиттов в январе 1957-го под названием «Роль гравитации в физике». Одновременно это мероприятие открывало новую эпоху. В нем принимала участие группа более молодых и менее известных ученых, также приехал ряд новых лидеров, работающих над общей теорией относительности. Все они на несколько дней собрались в Чапел-Хилл, чтобы детально разобраться в теории Эйнштейна. Финансировали мероприятие Эгнью Бансон и военно-воздушные силы. Последние даже помогли доставить некоторых участников в только что основанный Институт физики поля.
В Чапел-Хилл съехались не только релятивисты. Принять участие решил и бывший студент Джона Уиллера Ричард Фейн-ман, который полностью перекроил квантовую физику и предложил новую теорию квантовых превращений. Как человека из квантового мира, его интересовало происходящее в области общей теории относительности. Позднее Фейнман вспоминал, как он прибыл в аэропорт Чапел-Хилл, не представляя, куда ему ехать дальше. В такси он понял, что водитель ничего не знает о встрече, — да и откуда ему было знать? Фейнман повернулся к водителю и сказал: «Конференция начала работать вчера, значит, позавчера на нее отсюда уезжало немало людей. Сейчас я тебе их опишу: вид у них был довольно важный, а по дороге они разговаривали друг с другом, не обращая внимания на то, куда их везут, и произнося что-то вроде «джи-мю-ню, джи-мю-ню». Джи-мю-ню (пишется g) — это математический символ для метрики, в которой закодирована геометрия пространства-времени. Водитель сразу понял, куда нужно ехать.
Всем собравшимся было ясно, что следует предпринять какие-то действия для извлечения общей теории относительности из болота, в котором она находилась последние три десятилетия. Ричард Фейнман сразу понял, почему этой теории не уделялось должного внимания: «Существует… один серьезный недостаток. И это недостаток экспериментальных данных. Более того, мы не собираемся ставить эксперименты, поэтому нужно понять, что делать в ситуации, когда экспериментальные данные недоступны». Без экспериментов прогресс невозможен, но Фейнман настоял на необходимости продолжения исследований. Общая теория относительности сложна, но не настолько сложна, и, как он выразился: «Лучше всего представить, что эксперименты проводятся, и заняться вычислениями. В этой области нас двигают вперед не эксперименты, а наше воображение».
Поскольку в Чапел-Хилл собралось новое поколение релятивистов, почти выпускников или недавних выпускников, с новыми идеями и готовых к бою, Фейнман выразил общие чувства. Диковинные идеи конкурировали с трезвыми высказываниями старых ученых мужей. Ежедневные заседания были насыщены дискуссиями и аргументами. Когда Томас Голд представил обновленную теорию стационарной Вселенной, девитт сразу же свел все к обсуждению ключевого допущения — введенного Хойлом си-поля. Этот сомнительный механизм нарушал закон сохранения энергии. Когда кто-то заговорил о необходимости теории, объединяющей гравитацию и электромагнетизм в соответствии с десятилетиями разрабатываемым Эйнштейном планом, Фейнман был неумолим. Почему с гравитацией нужно объединить именно электромагнетизм? Как быть с остальными силами? Наиболее животрепещущей и обсуждаемой стала одержимость Девитта и Уиллера идеей объединения общей теории относительности с квантовой механикой. Может ли на пространстве-времени появиться рябь от гравитационных волн, как на поверхности озера, совсем как у электромагнитных волн в теории Максвелла? Участники живейшим образом обсуждали все эти вопросы во время семинаров.