Мир по Эйнштейну. От теории относительности до теории струн

Когда пожилой человек вошел в зал 307 физической лаборатории Палмера, собравшиеся там 60 студентов немедленно затихли. Студенты были воодушевлены и взволнованы. Все понимали, что являются свидетелями исключительного события. Без сомнения, единственный раз в жизни им предстояло увидеть и услышать речь величайшего физика всех времен, живую легенду науки XX в. – Альберта Эйнштейна. Им предстояло присутствовать на последней лекции великого человека.

Годом ранее некоторым из них посчастливилось получить приглашение на чаепитие в дом Эйнштейна, Мерсер-стрит, 112, где они могли напрямую задать мэтру волновавшие их вопросы: от природы электричества и основ единой теории поля до расширения Вселенной и отношения Эйнштейна к квантовой теории. С изяществом и благожелательностью Эйнштейн вступил в игру и подробно отвечал на все вопросы. Его даже не смутило, когда наиболее отважный студент решился спросить: «Профессор Эйнштейн, что станет с этим домом, когда вас больше не будет?» Широкая улыбка осветила лицо пожилого человека. Без заминки он ответил на хорошем английском с легким немецким акцентом: «Этот дом никогда не станет культовым местом, куда будут приходить паломники посмотреть на кости святого».

Американский физик-теоретик Джон Арчибальд Уилер начал преподавать теорию относительности (специальную и общую) на физическом факультете Принстонского университета с осени 1952 г. Это была его идея пригласить студентов своего курса на чаепитие в дом Эйнштейна в мае 1953 г., чтобы таким образом мотивировать их к более глубокому изучению теории относительности. И именно он убедил Эйнштейна весной 1954 г. прийти, чтобы провести семинар для избранной группы студентов физического факультета. Конечно, информация о предстоящем семинаре быстро распространилась, и большое количество студентов со смежных кафедр, особенно математики, пришли, чтобы услышать Эйнштейна. В группу студентов, заполнившую небольшой лекционный зал, удалось втиснуться и нескольким профессорам.

Центральной темой лекции, ставшей последней для Эйнштейна и прочитанной почти день в день за год до его смерти, была квантовая теория{156}. Эйнштейн объяснил, почему он думает, что в настоящем виде эта теория, по-видимому, не является последним словом. Он вспомнил процесс перехода атома в состояние с большей энергией под воздействием электромагнитного излучения. При постепенном уменьшении интенсивности излучения этот эффект перехода возникает все реже и реже, что приводит к идее вероятностного описания процесса перехода. Именно таким образом в квантовую теорию была введена вероятность{157}. «Может быть, я еретик, но если излучение вызывает перескоки [между атомными состояниями], то это излучение должно иметь такую же зернистую структуру, как и материя», – провозгласил Эйнштейн. Затем он подошел к ключевому вопросу: каков реальный смысл амплитуды вероятности A? Дает ли она исчерпывающее описание физического процесса? «Создавая специальную теорию относительности, я знал, что она дает неполное описание. Так происходит со всем, что мы делаем в этой жизни: с одной стороны, верим, с другой – сомневаемся». В качестве примера Эйнштейн предложил рассмотреть квантовое описание макроскопического объекта (шарика диаметром 1 мм, совершающего движение в ящике). Для этого шарика – объекта, который можно видеть невооруженным глазом, – описание движения при фиксированной энергии посредством амплитуды вероятности кажется парадоксальным. Амплитуда вероятности дает размытое описание положения шарика, в то время как повседневный опыт показывает, что он всегда наблюдается во вполне определенном месте.

«Трудно поверить, что это описание является полным. Создается впечатление, что оно делает мир практически непроницаемым, по крайней мере если какая-нибудь мышка не наблюдает за ним. Можно ли в такое поверить, чтобы взгляд какой-то мышки мог значительно изменить Вселенную?»

Это образное сравнение произвело большое впечатление на большинство слушателей. Затем Эйнштейн заметил, что, согласно его представлению, логическая простота может иногда стать хорошим руководящим принципом: именно с помощью этого принципа ему удалось построить общую теорию относительности. Он объяснил, как шел к этой теории и почему думал, что она является незавершенной: описание материи с помощью распределения энергии и напряжения казалось лишь каким-то временным решением, «словно морковка вместо носа у снеговика». Он выразил сожаление по поводу того, что большинство физиков приняли квантовую теорию и специальную теорию относительности в качестве отправной точки, пренебрегая гравитацией как несущественной. Тогда как он, напротив, считал, что гравитация, т. е. структура пространства-времени, должна быть принята во внимание с самого начала. Он закончил, отметив, что «существует много оснований двигаться в сторону теории, не содержащей ни пространства, ни времени. Однако никто не знает, каким образом построить подобную теорию».