Уолтер Айзексон - Эйнштейн. Его жизнь и его Вселенная

Во взглядах Эйнштейна на философию науки была значительная доля преемственности. В связи с этим неправильно было бы настаивать, что в его способе мыслить произошел крутой поворот от эмпиризма к реализму 39. Тем не менее можно сказать, что в 1920-е годы, сражаясь с квантовой механикой, он перестал быть безоговорочным последователем Маха и стал большим реалистом, то есть тем, как он и сформулировал в статье в честь Максвелла, кто верит в основополагающую реальность, существующую вне зависимости от наших наблюдений над ней.

Это нашло отражение в лекции, прочитанной Эйнштейном в июне 1933 года в Оксфорде, где он кратко изложил свою философию науки. Лекция называлась “О методе теоретической физики” и начиналась с предупреждения. Чтобы по-настоящему понять методы и философию физиков, советовал Эйнштейн, “не слушайте, что они говорят, а лучше изучайте их работы” 40.

Если и мы остановимся на том, что Эйнштейн делал, а не на том, что говорил, станет ясно, что, как и всякий истинный ученый, он верил, что конечным результатом любой теории должны стать выводы, допускающие эмпирическую проверку и подтвержденные опытом. Он славился тем, что заканчивал свои статьи призывом ставить эксперименты для проверки теории.

Но что он сам использовал как отправную точку в своих рассуждениях физика-теоретика, на каких принципах и постулатах основывались его логические построения? Как мы уже видели, обычно исходной точкой не были экспериментальные данные, которые требовалось объяснить. Описывая путь к общей теории относительности, Эйнштейн говорил: “Никакой набор эмпирических фактов, сколь угодно полный, не мог бы привести к формулировке таких сложных уравнений” 41. Во многих знаменитых работах он специально подчеркивал, что при построении теорий не слишком опирался на результаты экспериментов. Речь шла о наблюдении броуновского движения, неудачных попытках обнаружить эфир или данных измерений фотоэлектрического тока.

Вместо этого он часто начинал с постулатов, которые формулировал на основании собственного понимания физической природы мира. Например, к выводу об эквивалентности гравитации и ускорения Эйнштейн пришел не на основании изучения экспериментальных данных. Его сила как теоретика состояла в том, что в сравнении с другими учеными он несравненно лучше умел формулировать то, что сам называл “общими постулатами и принципами, способными послужить отправной точкой”.

В этом процессе интуиция соединялась с чутьем, позволявшим выделить те факты, которые следовало обнаружить среди экспериментальных данных. “Ученый должен выведать эти общие принципы у природы, распознав во всей совокупности эмпирических фактов надежные общие характеристики явления” 42. Эйнштейн описал суть этого процесса в письме Герману Вейлю: “Я верю, что для того, чтобы реально продвинуться вперед, опять надо обнаружить общий принцип, который следует отвоевать у природы” 43. В то время он пытался найти свою точку опоры для построения единой теории поля.

Когда такой принцип у природы удавалось вырвать, Эйнштейн надеялся, что в следующем эпизоде свою роль сыграет физическая интуиция и формальный математический подход, после чего можно будет двинуться по направлению к доступным проверке выводам. В молодости он иногда относился пренебрежительно к роли, отведенной чистой математике. Но во время решающего рывка к общей теории относительности именно математический аппарат позволил ему пересечь финишную черту.

С тех пор в погоне за единой теорией поля он все больше зависел от математического аппарата. “Построение общей теории относительности показало Эйнштейну всю мощь абстрактного математического подхода, особенно тензорного исчисления, – пишет астрофизик Джон Барроу. – Необычайная физическая интуиция гармонично сочеталась с математическим аппаратом общей теории относительности, но в последующие годы баланс был нарушен. При поиске единой теории поля Эйнштейн поддался очарованию абстрактного формализма” 44.

Лекцию в Оксфорде Эйнштейн начал с реверанса в сторону эмпиризма: “Все познание реальности исходит из опыта и возвращается к нему”. Но сразу затем он обратился к вопросу о том, какую роль играет “чистый разум” и логическое мышление. Эйнштейн не колеблясь признал, что успех, достигнутый с помощью тензорного исчисления при выводе уравнений общей теории относительности, превратил его в поклонника формального математического подхода. Использовать такой подход, подчеркивающий простоту и элегантность уравнений, надежнее, чем полагаться на роль эксперимента.

Тот факт, что подобный метод сработал в случае общей теории относительности, сказал он, “убеждает нас в том, что природа представляет собой реализацию самых простых возможных математических понятий” 45. Это очень изысканное и к тому же удивительно интересное мировоззрение позволяет понять ход мыслей Эйнштейна, когда десятилетиями математическая “простота” направляла его поиск единой теории поля. Да, оно созвучно и великому правилу Исаака Ньютона из третьей книги “Начал”: “Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей”.

Но Эйнштейн не привел доказательства, подтверждающего его символ веры, такого, которое могло бы опровергнуть современную физику элементарных частиц 46. Не объяснил Эйнштейн и того, что именно понимает он под математической простотой. Вместо этого он просто утверждал, что по его глубокому убеждению Бог именно так создавал Вселенную. “Я убежден, что с помощью только математических построений можно открыть новые элементы знания и законы, связывающие их между собой”, – заявлял он.

Эту свою уверенность, а фактически – символ веры он изложил во время предыдущего визита в Оксфорд в мае 1931 года, когда ему была присвоена степень почетного доктора. В прочитанной по этому поводу лекции Эйнштейн объяснял, что в своем постоянном поиске единой теории поля он следует скорее за соблазном математического изящества, чем за экспериментами. “Не груз экспериментальных фактов направляет мой поиск, а притягательность математической простоты, – сказал он. – Я могу только надеяться, что эксперимент последует за знаменем математики” 47.

Подобным образом Эйнштейн закончил и свою оксфордскую лекцию в 1933 году, сказав, что пришел к такому убеждению: математические уравнения полевой теории – наилучший способ познания “реальности”. До сих пор, признал он, это не срабатывает на субатомном уровне, где, как представляется, управляют шанс и вероятность. Но, сказал Эйнштейн собравшимся, он по-прежнему убежден, что точка здесь не поставлена: “Я все еще верю в возможность построения модели реальности, то есть теории, которая выражает сами вещи, а не только вероятности их появления” 48.