Чем слово наше отзовется

We use cookies. Read the Privacy and Cookie Policy

Чем слово наше отзовется

Хотя поначалу космологическая постоянная и модель статической Вселенной Эйнштейна вполне устраивали, вскоре его радость развеялась без следа, поскольку новые научные открытия показали, что модель статической Вселенной несостоятельна. Поначалу Эйнштейна ждало несколько теоретических разочарований[392], первое из которых настигло его почти сразу же. Спустя всего месяц с публикации космологической статьи Эйнштейна его коллега и друг Виллем де Ситтер[393] нашел решение уравнений Эйнштейна, предполагавшее полное отсутствие вещества. Космос, лишенный вещества, явно противоречил надеждам Эйнштейна связать геометрию Вселенной с наполняющими ее массой и энергией. С другой стороны, сам де Ситтер был очень доволен, поскольку с первого дня возражал против введения космологической постоянной. В своем письме Эйнштейну, датированном 20 марта 1917 года, де Ситтер настаивал, что лямбда, быть может, и перспективна с философской точки зрения, но с физической определенно бессмысленна. Особенно его тревожило то обстоятельство, что, как он считал, значение космологической постоянной невозможно найти эмпирически. В тот момент Эйнштейн был еще готов рассмотреть любые варианты. В ответном письме де Ситтеру 14 апреля 1917 года есть прекрасный пророческий абзац, сильно напоминающий знаменитые слова Дарвина: «В будущем… много света будет пролито на происхождение человека и на его историю» (см. главу 2):

«В любом случае одно остается неизменным. Общая теория относительности допускает введение в уравнения поля ?gµ? [космологического члена]. Настанет день, когда наши познания о композиции фиксированного звездного неба, о наблюдаемых движениях фиксированных звезд и о положении спектральных линий как функции расстояния продвинутся так далеко, что мы сможем эмпирически решить вопрос о том, исчезает ? или нет. Убежденность – прекрасный мотив, но скверный судья!»

Как мы увидим в следующей главе, Эйнштейн здесь предсказывает именно то, до чего додумались астрономы 81 год спустя. Однако тогда был 1917 год, и опровержения так и сыпались. На самый первый взгляд модель де Ситтера казалась статической, однако выяснилось, что это заблуждение. Более поздние труды физиков Феликса Клейна и Германа Вейля показали, что если ввести в эту модель пробные тела, они не будут находиться в состоянии покоя, а скорее всего разлетятся друг от друга.

Второй теоретический удар нанес Александр Фридман. Как я уже отмечал, в 1922 году Фридман показал, что уравнения Эйнштейна – как с космологическим членом, так и без него – допускают нестационарные решения, при которых Вселенная либо расширяется, либо сжимается. Это побудило расстроенного Эйнштейна в 1923 году написать своему другу Герману Вейлю: «Если нет никакого квазистатического мира, тогда ну его, космологический член»[394]. Однако самый серьезный удар нанесли данные наблюдений. Как мы уже видели в главе 9, Леметр (с осторожностью) и Хаббл (недвусмысленно) в конце двадцатых годов показали, что на самом деле Вселенная не статична, она расширяется. Эйнштейн мгновенно понял, что из этого следует. В расширяющейся Вселенной гравитационная сила притяжения всего лишь замедляет расширение. Поэтому в результате открытия Хаббла Эйнштейн был вынужден признать, что искать тонкое равновесие между притяжением и отталкиванием уже не нужно, а значит, можно изъять космологическую постоянную из уравнений. В статье, вышедшей в 1931 году[395], Эйнштейн официально отказался от космологического члена, поскольку «похоже, теория относительности более естественно соответствует последним результатам Хаббла… без члена L». Затем, в 1932 году, в статье, которую Эйнштейн написал совместно с де Ситтером[396], авторы приходили к выводу: «Исторически в уравнения поля был введен член, содержавший “космологическую постоянную” L; это было сделано с целью дать нам возможность теоретически обосновать существование конечной средней плотности в статической Вселенной. Теперь же представляется, что в динамическом случае этого можно достичь и без введения L».

Без космологической постоянной темп расширения, основанный на данных Хаббла, предполагает, что возраст Вселенной значительно меньше оценочных значений возраста звезд, и Эйнштейн прекрасно это понимал. Это его обескураживало, однако поначалу он придерживался мнения, что, возможно, ошибочны именно эти оценки, а не данные Хаббла. Судьба распорядилась так, что исправить самую серьезную причину ошибки в значении темпа расширения Вселенной, которое было получено на основании наблюдений, удалось лишь в шестидесятые годы, а неопределенность примерно в два раза сохранялась вплоть до появления космического телескопа им. Хаббла. Как мы увидим в следующей главе, в 1998 году космологическая постоянная вернулась из небытия, что называется, с треском и блеском.

Обратите внимание, что когда Эйнштейн с де Ситтером обсуждают космологическую постоянную один на один, то говорят о ней вполне спокойно и равнодушно – просто утверждают, что в расширяющейся Вселенной она не нужна. Однако практически в любом изложении истории космологической постоянной вы найдете упоминание о том, что Эйнштейн называл введение этой постоянной в свои уравнения «величайшим ляпсусом». Правда ли, что Эйнштейн выбрал такой сильный эпитет к слову «ляпсус», да еще и в превосходной степени?

Тщательно изучив все доступные документы, я сразу же нашел подтверждение тому, что уже заподозрили некоторые историки науки: все рассказы о том, что Эйнштейн называл космологическую постоянную «величайшим ляпсусом», восходят к одному источнику – к затейнику Георгию Гамову. Вспомним, что именно Гамову принадлежит идея нуклеосинтеза в момент Большого взрыва, а также некоторые ранние представления о генетическом коде. Джеймс Уотсон, один из первооткрывателей структуры ДНК, заметил как-то, что Гамов «частенько на шаг опережал всех остальных». Историю о «величайшем ляпсусе» Гамов рассказал дважды. В статье под названием «Эволюционная Вселенная»[397], опубликованной в сентябрьском номере журнала «Scientific American» за 1956 год, Гамов писал: «Много лет назад Эйнштейн говорил мне, что идея всемирного отталкивания была величайшим ляпсусом за всю его жизнь». Это же он повторил и в своей автобиографии «Моя мировая линия»[398], опубликованной посмертно, в 1970 году (по какой-то причине в большинстве рассказов о космологической постоянной история о «величайшем ляпсусе» восходит только к этому источнику): «Таким образом, первоначальное уравнение гравитации Эйнштейна было верным, а его редакция [введение космологической постоянной] – ошибочной. Много позже, когда я обсуждал с Эйнштейном проблемы космологии, он заметил, что введение космологического члена было величайшим ляпсусом в его жизни».

Однако поскольку известно, что Гамов был склонен приукрашать свои воспоминания (его первая жена говорила, что «более чем за двадцать лет, которые мы с Гео прожили вместе, больше всего его радовала возможность повторить удачный розыгрыш»), я решил копнуть чуть глубже и выяснить, насколько достоверен этот рассказ. Разведать источник именно этой цитаты мне хотелось еще и потому, что недавнее возвращение космологической постоянной сделало фразу про «величайший ляпсус» одной из самых расхожих цитат из Эйнштейна. Когда я в последний раз ввел в поисковик Google слова «Эйнштейн» и «величайший ляпсус», то получил более полумиллиона результатов!

Расследование я начал с того, что попытался проверить, цитировал ли Гамов Эйнштейна буквально. К сожалению, каждая из двух вышеприведенных цитат, похоже, не позволяет сделать вывод, утверждает ли Гамов, что сам Эйнштейн описал свой просчет именно этими словами – назвал его «величайшим ляпсусом в его жизни» или Гамов просто передал общий смысл высказывания. Однако в автобиографии Гамов пишет: «Некоторые космологи и по сей день используют в расчетах этот “ляпсус”, от которого Эйнштейн наотрез отказался, и космологическая постоянная, обозначенная греческой буквой L, снова и снова поднимает свою уродливую голову». Кавычки при слове «ляпсус» как минимум позволяют предположить, что Гамов действительно приводит точную цитату. А то, что Гамов дважды прибегает к одному и тому же выражению, показывает, что он по крайней мере старается создать впечатление, будто цитирует Эйнштейна дословно. Кроме того, обратите внимание, что Гамов здесь выдает и собственное отношение к космологической постоянной – говорит о ее «уродливой голове».

Интересная подробность: я обнаружил, что Эйнштейн и в самом деле говорит, что «совершил в своей жизни одну-единственную крупную ошибку», но совсем в другом контексте. Шестнадцатого ноября 1954 года в Принстоне состоялась беседа Эйнштейна и Лайнуса Полинга – двух великих ученых и пацифистов. Сразу после этой беседы Полинг записал в дневнике, что Эйншейн сказал ему (на илл. 33 приведена соответствующая страница из дневника), что «в жизни он совершил одну-единственную крупную ошибку – подписал письмо президенту Рузвельту, в котором была дана рекомендация создать атомную бомбу, – однако у него было и оправдание: риск, что ее сделают немцы». Очевидно, сам по себе этот факт не отменяет возможности того, что Эйнштейн мог прибегнуть к словам «величайший ляпсус» в научном контексте, однако сама формулировка – «совершил одну-единственную крупную ошибку» – заставляет задуматься.

Илл. 33

Второй вопрос, на который я хотел найти ответ, касался обстоятельств беседы с Гамовым: когда именно у Эйнштейна был случай употребить при нем эти слова? В книге «Моя мировая линия» Гамов создает впечатление, будто они с Эйнштейном были очень близкими друзьями. Он пишет, что во время Второй мировой войны и сам он, и Эйнштейн одновременно были консультантами в Отделе фугасных бомб при Главном управлении вооружения ВМФ США. Гамов пишет, что поскольку в то время Эйнштейн не мог ездить из Принстона в Вашингтон, руководство ВМФ «выбрало» Гамова, по его собственным словам, чтобы «по пятницам с интервалом в две недели» доставлять Эйнштейну документы, поскольку Гамов «случайно был знаком с Эйнштейном раньше, на невоенной почве» (здесь и далее пер. Ю. Лисневского). Затем Гамов пишет о своих очень теплых и близких отношениях с Эйнштейном:

«Эйнштейн обычно встречал меня дома, в своем кабинете, одетый в один из своих знаменитых мягких свитеров, и мы должны были пройтись подряд по всем предложениям… После того, как деловая часть визита заканчивалась, мы обедали или дома у Эйнштейна, или в кафетерии Института повышенных знаний, который был неподалеку, и разговор обычно переходил на проблемы астрофизики и космологии… Я никогда не забуду эти визиты в Принстон, в ходе которых я узнал Эйнштейна много лучше, чем раньше[399].»

Физик Джино Сегре счел эти воспоминания достоверными и в своей книге «Заурядные гении»[400] (Gino Segr?, Ordinary Geniuses) пришел к выводу, что замечание о «величайшем ляпсусе» Эйнштейн сделал во время одной из подобных «принстонских бесед во время Второй мировой войны». Альбрехт Фельзинг[401], перу которого принадлежит одна из самых точных биографий Эйнштейна (A. F?lsing, Albert Einstein: eine Biographie, 1993), также верит рассказу Гамова и повторяет приписываемую Эйнштейну фразу о «величайшем ляпсусе», как и многие другие. К сожалению, как я обнаружил, в реальности все обстояло несколько иначе.

Стивен Брунауэр был уже состоявшимся ученым, специалистом по физике поверхности, когда в чине лейтенанта был назначен главой подразделения по исследованию и разработке фугасных бомб ВМФ США во время Второй мировой войны. В какой-то момент он решил выяснить в армейских и гражданских подразделениях[402], не работает ли у них Эйнштейн. И военные, и гражданские ответили отрицательно. Брунауэру объяснили, что Эйнштейн – пацифист, более того, «практические приложения его не интересуют». Брунауэр решил не считать это окончательным ответом и 16 мая 1943 года отправился к Эйнштейну в Принстон – и сумел нанять его в качестве консультанта ВМФ с довольствием в 25 долларов в день. Тот же Брунауэр завербовал и Гамова – это было 20 сентября 1943 года (см. его письмо Гамову, илл. 34).

Бурнауэр подробно пишет об этом эпизоде в статье под названием «Эйнштейн и ВМФ – “непобедимая комбинация”», опубликованной в 1986 году. Он указывает, что от случая к случаю к Эйнштейну обращались за советом и другие ученые из подразделения, а не только он – в том числе физики Раймонд Сигер, Джон Бардин (впоследствии дважды лауреат Нобелевской премии по физике!) и Георгий Гамов, а также химик Генри Эйринг. Вот как Брунауэр рассказывает, какова на самом деле была роль Гамова во всей этой истории: «В последующие годы Гамов стремился создать впечатление, будто он служил посредником между ВМФ и Эйнштейном, будто он навещал его каждые две недели, а профессор “выслушивал” его, однако не делал никакого вклада в общее дело – все это неправда (выделено мной. – М. Л.). Чаще всего у Эйнштейна бывал я, и это случалось примерно раз в два месяца».

Очевидно, что этот рассказ рисует отношения Эйнштейна и Гамова в несколько ином свете. Я досконально изучил те немногие письма, которыми обменялись Эйнштейн и Гамов – они носят совершенно официальный характер – и это лишь укрепило меня во мнении, что «закадычными приятелями» эти ученые не были. В одном из писем[403] Гамов спрашивает мнения Эйнштейна о том, что Вселенная в целом может обладать ненулевым угловым моментом (мерой вращения). К другому[404] Гамов прилагает свою статью о синтезе элементов во время Большого взрыва. Эйнштейн отвечал на письма Гамова вежливо[405], однако о космологической постоянной нигде не упоминает. Но самое, пожалуй, красноречивое место во всей переписке – комментарий Гамова к письму Эйнштейна от 4 августа 1946 года[406]. Эйнштейн сообщил Гамову, что прочитал рукопись о нуклеосинтезе во время Большого взрыва и «убежден, что обилие элементов как функция атомного веса – очень важная отправная точка для любых космогонических умозаключений». На свободном месте в низу письма (илл. 35) Гамов написал: «Ну конечно, теперь старикан почти со всем соглашается».

Однако если Эйнштейн с Гамовым на самом деле не были близкими друзьями, разве не странно, что Эйнштейн говорил о космологической постоянной в таких сильных выражениях («величайший ляпсус», «за всю жизнь») в беседе лишь с Гамовым, а не с другими, более близкими друзьями и коллегами?[407] Чтобы разобраться в этом, я досконально изучил статьи, книги и личную переписку Эйнштейна после 1932 года в поисках любых упоминаний о космологической постоянной. Начал я свои изыскания с 1932 года, поскольку именно в этом году Эйнштейн и де Ситтер объявили, что без космологической постоянной вполне можно обойтись.

Письменное наследие Эйнштейна не оставляет никаких сомнений в том, что после открытия расширения Вселенной Эйнштейн жалел о том, что вообще ввел космологическую постоянную. Например, в 1942 году физик Питер Бергман, его ассистент и сотрудник, опубликовал книгу под названием «Введение в теорию относительности» (Peter Bergmann, Introduction to the Theory of Relativity), которую Эйнштейн редактировал и к которой написал предисловие. Космологическая постоянная в книге не упоминается ни разу. Эйнштейн присовокупил к ней приложение, где упоминает о космологическом члене уравнений применительно ко второму изданию своей собственной книги «Смысл теории относительности» («The Meaning of Relativity»). Вот как он писал:

«Введение «космологического члена» в уравнения гравитации, конечно, возможно с точки зрения относительности, однако с точки зрения логической экономии от него следует отказаться. Как первым показал Фридман, можно примирить повсеместно конечную плотность вещества с первоначальным видом уравнений гравитации, если допустить переменность во времени метрического расстояния между двумя точками, где находятся массы[408].»

Иными словами, Эйнштейн признал, что принципы общей относительности, несомненно, допускают введение в уравнение члена, описывающего космологическое отталкивание, но поскольку необходимости в нем нет, от него можно отказаться из соображений математической простоты. Затем Эйнштейн добавил к этому замечанию сноску:

«Если бы во время создания общей теории относительности уже было открыто расширение Хаббла, вводить в уравнения космологическую составляющую не пришлось бы. Сейчас введение подобного члена в уравнения поля представляется еще менее оправданным, поскольку при его введении теряется единственное оправдание его существования – обеспечение естественного решения космологической проблемы[409].»

В приложении 4 к своей научно-популярной книге «Теория относительности. Общая и специальная» («Relativity: The Special and General Theory») Эйнштейн также отмечал, что космологический член «как таковой не был обязателен и не представляется естественным с теоретической точки зрения». Подобным же образом нобелевский лауреат Вольфганг Паули, входивший в круг близких друзей Эйнштейна, в пересмотренном издании своей книги «Теория относительности» (1958) добавил ссылку[410], где указывал, что Эйнштейн был полностью осведомлен о решениях Фридмана и Леметра и об открытии Хаббла, и впоследствии отказался от космологического члена, поскольку он был «поверхностный» и его существование «больше не оправдывалось». Далее Паули отмечает, что сам он совершенно согласен с новой позицией Эйнштейна. Однако о «величайшем ляпсусе» нигде ни слова.

Анализ всего корпуса текстов Эйнштейна, связанных с космологической постоянной, не оставляет ни малейших сомнений в том, что он отказался от нее по двум и только по двум причинам: из соображений эстетической простоты и из сожаления, что введена она была по ошибочным мотивам. Как я уже отмечал в главе 2, простота задействованных принципов считается одним из главных признаков красивой теории. А для Эйнштейна простота была прямо-таки критерием реальности: «Наше существование до сей поры заставляет укрепиться в мысли, что природа представляет собой идеал математической простоты»[411]. Опыт Эйнштейна по разработке общей теории относительности лишь укрепил его в вере в математические принципы. Когда он пытался соблюсти физические, по его мнению, ограничения, то ничего не мог добиться, а когда следовал самым естественным уравнениям с точки зрения математики, это открывало двери, по его собственным словам, к «теории несравненной красоты». Когда он ввел в свои уравнения новую постоянную (космологическую постоянную), это, по его же мнению, не имело ничего общего с минималистической красотой, однако он был готов смириться с лямбда-членом, пока считал, что этого требует статическая реальность. Когда же обнаружилось, что космос динамически расширяется, Эйнштейн с радостью избавил свою теорию от лишнего, как он теперь понимал, балласта. Свои чувства Эйнштейн описал в письме Жоржу Леметру от 26 сентября 1947 года[412]. Это был ответ на письмо, которое Леметр отправил Эйнштейну 30 июля того же года[413]. В этом письме (и в выпущенной вскоре статье) Леметр старался убедить Эйнштейна, что космологическая постоянная и в самом деле нужна для объяснения многих феноменов во Вселенной, в том числе для определения ее возраста.

Сначала Эйнштейн согласился, что «введение L-члена дает возможность» избежать противоречий с возрастом, определяемым геологическими эпохами. Вспомним, что возраст Вселенной по первоначальным наблюдениям Хаббла получался гораздо меньше возраста Земли. Как я объясню в следующем разделе, Леметр считал, что сумел бы разрешить это противоречие, если бы в уравнениях сохранилась космологическая постоянная. Однако Эйнштейн повторил свои редукционистские доводы, оправдывающие его стойкое нежелание признавать космологическую постоянную. Он писал:

«С тех самых пор, как я ввел в уравнения эту постоянную, меня мучает совесть. Однако в то время я не видел иной возможности обосновать факт существования конечной средней плотности вещества. То, что закон поля гравитации должен состоять из двух логически независимых членов, соединенных сложением, мне с самого начала казалось очень некрасивым. Подобные чувства касательно логической простоты трудно поддаются оправданию (выделено мной. – М. Л.). Однако я ничего не могу поделать – чувства эти сильны, и я не в силах убедить себя, что в природе может быть воплощено нечто столь некрасивое[414].»

Иначе говоря, первоначальной мотивации больше не было, к тому же Эйнштейн считал, что была нарушена эстетическая простота, вот он и не думал, что природе требуется космологическая постоянная. Но считал ли он это своим «величайшим ляпсусом»?[415] Едва ли. Да, сама концепция ему интуитивно не нравилась, он еще в 1919 году говорил, что она «грубо нарушает формальную красоту теории». Однако общая теория относительности, несомненно, допускала введение космологического члена, и при этом не нарушался ни один из фундаментальных принципов, на которых она была основана. В этом смысле Эйнштейн понимал, что это вообще не ляпсус, хотя до более поздних открытий, связанных с космологической постоянной, было еще далеко. Опыт, накопленный теоретической физикой со времен Эйнштейна, показывает, что любой член уравнения, который допустим с точки зрения основных принципов, скорее всего, окажется необходимым. Склонность к упрощению применима к фундаментальным принципам, а не к конкретной форме уравнений. Таким образом, законы физики напоминают правило из артуровского цикла английского писателя Т. Х. Уайта «Король былого и грядущего»[416]: «Все, что не запрещено, – обязательно» (пер. С. Ильина).

В заключение отмечу, что бесспорно доказать, что кто-то чего-то не говорил, практически невозможно. И все же, насколько я могу судить на основании собранных свидетельств, может статься, Эйнштейна и «мучила совесть» из-за введения космологической постоянной, особенно если учесть, что он упустил шанс предсказать расширение Вселенной, однако он никогда не называл ее «величайшим ляпсусом в своей жизни». По моему скромному мнению, это практически наверняка гипербола Гамова. Интересно, что астроном из Манчестерского университета Джон Лихи в своей статье «Величайший ляпсус Эйнштейна»[417] отметил, что «хорошо, что Эйнштейн сказал это Гамову, иначе у Гамова возникло бы сильнейшее искушение выдумать эту фразу». Так вот, я пришел к выводу, что Гамов, вероятно, действительно выдумал ее.

Возникает вопрос, почему именно эта гамовская шутка достигла таких высот и стала одним из самых расхожих афоризмов в физическом фольклоре. Ответ, полагаю, троякий. Во-первых, все люди на свете, а особенно СМИ, обожают превосходную степень. Новости науки всегда притягательнее, когда в них говорится о чем-то «лучшем», «высочайшем», «крупнейшем» и «величайшем». Эйнштейн был человеком и поэтому много раз ошибался, однако лишь его «величайший ляпсус» привел к появлению подобных сенсационных заголовков. Во-вторых, Эйнштейн – воплощение гения из гениев[418], человек, который обнаружил скрытые механизмы Вселенной одной лишь силой мысли. Эйнштейн – ученый, показавший, что чистая математика способна открывать то, что создает, и создавать то, что открывает. О древних греках говорили, что они открыли Вселенную как тайну, а оставили ее нам как город-государство. С точки зрения современной космологии, этот афоризм подходит Эйнштейну даже лучше. (На илл. 36 приведена моя любимая фотография Эйнштейна.) Тот факт, что даже такой научный титан, оказывается, небезупречен, с одной стороны, завораживает, а с другой – преподает прекрасный урок смирения и показывает, как на самом деле устроен научный прогресс. Даже самые потрясающие умы не высекают безупречных заповедей на каменных скрижалях, а просто прокладывают дорогу на следующий уровень понимания. Третья причина популярности космологической постоянной, которую иногда называют самым знаменитым подгоночным параметром в истории науки, заключается в ее поразительной живучести. Убить космологическую постоянную оказалось не проще, чем наркодилера Пабло Эскобара или русского мистика Григория Распутина, хотя Эйнштейн и приговорил ее к смерти еще 80 лет назад. Мало того что этот мнимый «ляпсус» отказался умирать – в последние десять лет он вышел на научную авансцену. Откуда же у космологической постоянной девять жизней и почему она снова в центре внимания?

Данный текст является ознакомительным фрагментом.