Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная

К сожалению, они с Бессо в этой работе сделали несколько ошибок. Спустя два года Эйнштейн в конце концов обнаружит эти ошибки и поймет, что, к несчастью, теория Entwurf на самом деле не удовлетворяет принципу Маха[50]. По всей вероятности, Бессо уже предупреждал его, что такое может быть. В записке, которую он написал, видимо, в августе 1913, Бессо предположил, что “вращательная метрика” на самом деле не является решением уравнений поля из теории Entwurf.

Но Эйнштейн, как следует из писем к Бессо, а также к Маху и другим ученым, проигнорировал, по крайней мере на тот момент, эти сомнения²⁶. Если эксперименты подтвердят теорию, то “ваши блестящие исследования по основам механики получат великолепное подтверждение, – написал Эйнштейн Маху через несколько дней после опубликования теории Entwurf, – поскольку тогда станет ясно, что инерция порождается взаимодействием тел в точном соответствии с вашими комментариями по поводу эксперимента с ведром Ньютона”²⁷.

Больше всего беспокоило Эйнштейна в справедливости теории Entwurf то, что ее математические уравнения не удовлетворяли принципу общековариантности, таким образом, опровергая его предположение о том, что законы природы одинаковы для наблюдателя, находящегося в ускоренном или произвольном движении, и для наблюдателя, движущегося с постоянной скоростью. “К сожалению, вся теория такая хитрая, что у меня все еще нет полной уверенности в ней, – писал он в ответ на теплое поздравительном письме от Лоренца, – сами уравнения гравитации, к сожалению, не удовлетворяют свойствам общей ковариантности”²⁸.

Вскоре он смог убедить себя хотя бы на некоторое время, что это было неизбежно. Отчасти он сделал это с помощью мысленного эксперимента, который стал называться “аргумент дырки”²⁹ и который, казалось, позволял предположить, что Святой Грааль – общековариантность уравнений гравитационного поля – недостижим или по крайней мере физически неинтересен. “Тот факт, что уравнения гравитации не обладают общековариантностью, сильно беспокоил меня некоторое время, но этого не избежать, – написал он другу. – Легко показать, что теория с уравнениями, удовлетворяющими свойству общековариантности не может существовать, если наложить требование, что математически поле полностью определяется материей”³⁰.

К тому времени очень немногие физики восприняли новую теорию Эйнштейна, а многие даже считали ее неправильной³¹. Эйнштейн был доволен уже тем, что, во всяком случае, тема теории относительности “привлекла должное внимание, – написал он своему другу Цангеру, – мне нравятся споры. Как пел Фигаро: “Если захочет барин попрыгать, я подыграю гитарой ему”[51]”³².

Несмотря на все это, Эйнштейн продолжал попытки спасти свой подход, который он использовал в теории Entwurf. Он смог найти способы, или как минимум думал, что смог, для достижения достаточной ковариантности уравнений, позволяющих удовлетворить большинству требований своего принципа эквивалентности гравитации и ускорения. “Мне удалось доказать, что гравитационные уравнения справедливы для произвольно движущейся системы отсчета, и таким образом, гипотеза об эквивалентности ускорения и гравитационного поля является абсолютно правильной, – писал он Цангеру в начале 1914 года. – Природа показывает нам только хвост льва. Но я не сомневаюсь, что хвост принадлежит льву и лев существует, даже если он не может показаться нам весь сразу. Мы видим из него примерно столько же, сколько и блоха, сидящая на нем”³³.

Фрейндлих и затмение 1914 года

Эйнштейн знал один способ развеять общие сомнения. Он часто заканчивал свои статьи предложениями способов постановки будущих экспериментов, которые могли бы подтвердить все теоретические результаты, сформулированные в этих статьях. В случае общей теории относительности он впервые использовал этот аргумент в 1911 году, предложив экспериментаторам проверить ее результаты, для чего указал довольно точно, насколько свет звезды, по его расчетам, будет отклоняться гравитационным полем Солнца.

Как он надеялся, эту величину можно было бы измерить по фотографиям звезд, сделанных в то время, когда свет от них проходит близко от Солнца, и сравнить их положение с тем, когда свет от них не проходит в непосредственной близости от Солнца, и это позволило бы определить, будет ли наблюдаться небольшой сдвиг в их положении. Но этот эксперимент нужно делать во время солнечного затмения, когда свет звезд не затмевает Солнце и их можно увидеть.

Так что неудивительно, что, учитывая яростные атаки со стороны коллег и собственные внутренние сомнения, Эйнштейн был остро заинтересован в результатах наблюдений, которые планировалось провести в ходе ближайшего полного затмения Солнца 21 августа 1914 года. Это потребовало организации экспедиции в Крым, в Россию, где затмение было полным.