Играют ли коты в кости? Эйнштейн и Шрёдингер в поисках единой теории мироздания
Шрифт:
Дух Гамильтона часто посещал это величественное кирпичное здание. В 1852 году, когда Академия переехала на Доусон-стрит, 9, Гамильтон был ведущим ученым и мыслителем Ирландии и присутствовал на всех заседаниях академии. Интересуясь связью между временем и пространством, он восхищался тем, как физики объединяют их в своих математических теориях. Как он однажды заметил, «из символов спрясть бы такую нить, чтоб ею пространство и время сшить»{173}.
Конференц-зал академии, спроектированный известным архитектором Фредериком Кларендоном, был воплощением элегантности. Огромные люстры, свисавшие с высокого потолка, дополняли слабое освещение от высоких окон, расположенных над балконами.
Стоявшие
Премьер-министр занял свое место в зале вместе с приблизительно двадцатью другими участниками, включая студентов и профессоров. Без сомнения, он был счастлив находиться здесь, а не в Дойле перед лицом возмущенной оппозиции. Его присутствие практически гарантировало освещение доклада в прессе. Репортеры Irish Press и Irish Times, предупрежденные о том, что заседание может стать отличным информационным поводом, сидели все во внимании и нетерпеливо ждали сенсации.
Президент академии Томас Перси Клод Киркпатрик (врач, библиофил и историк медицины) подошел к трибуне. Он тоже приехал на велосипеде, поскольку у него не было автомобиля. Киркпатрик представил нового члена академии, графа Росса, и первого спикера, ботаника Дэвида Уэбба, который прочитал лекцию о видах растений Ирландии.
Затем настал черед Шрёдингера. Зал затих, и все взоры устремились на австрийского лауреата Нобелевской премии.
«Чем ближе человек подбирается к истине, тем проще становятся вещи, — начал Шрёдингер. — Я имею честь представить вам сегодня краеугольный камень аффинной теории поля, а также решение проблемы, волнующей физиков уже более тридцати лет: непротиворечивое обобщение великой теории Эйнштейна 1916 года»{174}.
Репортеры старательно делали заметки о новой научной революции и прокручивали в голове варианты громких заголовков. Они надеялись, что смогут каким-то образом понять математические выкладки в достаточной степени, чтобы донести их значимость до читателей.
Конференц-зал Ирландской королевской академии, в котором Шрёдингер прочитал многие из своих главных лекций. Фотограф и дата неизвестны; © RIA
Шрёдингер объяснил, как Эйнштейн и Эддингтон почти нашли правильный лагранжиан, равный квадратному корню из определителя тензора Риччи, взятого со знаком минус. Но именно Шрёдингер заставил его работать. (Напомним, что тензор Риччи используется для описания кривизны пространства-времени, а его определитель, или детерминант, получается путем суммирования комбинаций его компонент.) Шрёдингер отметил, что основное отличие его подхода от предыдущих заключается в том, что он использовал несимметричную аффинную связность. Неназванные коллеги пытались разубедить его, но он стоял на своем.
Шрёдингер использовал свои излюбленные аналогии с животным миром, чтобы обосновать использование аффинной связности, которая не была симметричной, и тем самым включить в теорию дополнительные независимые переменные. «Наездник хочет, чтобы его конь взял барьер, — сказал Шрёдингер. — Он смотрит на него и думает: “Несчастное создание, у него четыре ноги, ему будет очень трудно управляться сразу со всеми четырьмя. Я знаю, что делать. Я буду учить его последовательно. Сначала я свяжу вместе его задние ноги, и он научится прыгать только передними ногами. Это будет намного проще. И тогда мы посмотрим, возможно, после этого он сможет научиться прыгать, используя одновременно четыре конечности”. Эта аналогия отлично описывает ситуацию. Несчастное создание [аффинная связность] получило свои задние ноги, связанные условием симметрии, которое отобрало 24 из 64 степеней его свободы. Следствием такого ограничения стало то, что оно не могло прыгать»{175}.
Закончил свою речь Шрёдингер необычайно амбициозным прогнозом, что его теория способна объяснить, почему вращающиеся массы (например, такие объекты, как Земля) могут создавать вокруг себя магнитные поля. С 1943 года его цели расширились от описания аномалий магнитного поля Земли до объяснения законов всего мироздания. Он говорил о том, что выхолило за рамки его компетенции! Он мало что знало геомагнетизме и, похоже, не был знаком с исследованиями, которые успешно объясняли этот эффект при помощи модели ядра Земли.
Например, в 1936 году датский геофизик Инге Леманн продемонстрировала с помощью анализа сейсмических волн, что Земля имеет как внутреннее, так и внешнее ядро. В 1940 году американский геофизик Фрэнсис Бёрч разработал модель для описания магнитного поля Земли, основанную на некоторых предположениях о поведении железа, находящегося в ее ядре под высоким давлением. Хотя его модель и была довольно упрощенной и неточной, она представляла собой надежную отправную точку для дальнейших исследований источников возникновения магнитного поля Земли. С учетом этого становится ясно, что Шрёдингер не просто промазал мимо мишени, но даже не прицелился как следует.
Дракон зимой
По окончании заседания Шрёдингер сразу умчался на своем велосипеде, уклонившись от назойливых репортеров. Он крутил педали изо всех сил, несмотря на снег, пробираясь сквозь пробки так быстро, как только мог. Журналистам удалось поймать Шрёдингера только в его доме на Кинкора-роуд. Он раздал им экземпляры своей речи, а также несколько дополнительных страниц с комментариями для неспециалистов. Сама новость, без сомнения, уже была по дороге к редакциям, начав путь к национальной и даже общемировой известности.
Пресс-релиз Шрёдингера под названием «Новая теория поля» начинался с исторического обзора гипотез о частицах и их взаимодействиях со времен древних греков и до Эйнштейна. Он показал, что на протяжении веков ученые страстно стремились описать материю и силы природы с помощью геометрии. Это был блистательный фундамент его собственных исследований. Его рассказ как бы подразумевал, что он будет преемником греков и Эйнштейна. После описания сути своей теории он повторил, что к таким же выводам могли прийти Эйнштейн и Эддннгтон еще в 1920-е годы, будь они более открытыми и беспристрастными. Также он сказал, что убежден в том, что его теория почти наверняка верна. Доказательством должны послужить исследования магнитного поля Земли, которое, как он полагал, могло быть объяснено только на основе его теории.
На следующий день Irish Press сообщила, что Шрёдингер произнес историческую речь. «Эта теория должна объяснить всё в области теории поля», — цитировали они слова Шрёдингера. Помимо краткого содержания лекции, репортаж включал в себя интервью с ним, в котором его попросили дать более простое, понятное всем объяснение теории. Он ответил: «Практически невозможно упростить теорию до такой степени, чтобы обычный человек с улицы смог ее понять. Она открывает новые перспективы в области теории поля. Это именно то, чем мы, ученые, должны заниматься, вместо того чтобы создавать атомные бомбы. Новая теория является обобщением предыдущих. Теперь теория Эйнштейна становится просто ее особым частным случаем. Так же как движение камня, брошенного вертикально вверх, — это частный случай более общего движения по параболе»{176}.