Пол Хэлперн - Играют ли коты в кости? Эйнштейн и Шрёдингер в поисках единой теории мироздания

Беседы о волновой механике в начале 1920-х годов, долгие прогулки в окрестностях Капута в конце тех же 1920-х и бурные споры о квантовой философии в середине 1930-х делали отношения Эйнштейна и Шрёдингера с годами все более близкими и дружескими. Переписка о единой теории поля в начале 1940-х годов обозначила общие интересы, которые объединили их еще сильнее. Однако временем наибольшего единства их теоретических интересов и методов исследования стал период с января 1946-го по январь 1947 года. В это время каждый из них пытался создать расширенную общую теорию относительности, исключив условия симметрии. Они практически в унисон искали единство. Их идеи отличались лишь незначительными деталями. В течение этого года они практически во всех смыслах были коллегами, за исключением того, что не публиковали совместных статей. Но очень скоро их сотрудничество резко оборвалось, когда Шрёдингер, находясь отчасти под давлением необходимости поддержать Дэва, заявил о победе над Эйнштейном на своем впечатляющем докладе в Ирландской королевской академии.

Почему Шрёдингер внезапно вышел из дуэта и стал работать самостоятельно? Хотя их теоретические интересы были одинаковыми, в жизненных ситуациях Эйнштейна и Шрёдингера в то время наблюдалась явная асимметрия. Эйнштейна мало волновало одобрение начальства. К тому моменту руководство принстонского Института перспективных исследований и физическое сообщество в целом относились к нему как к реликвии (больше для шоу, чем для научных исследований), и он сам это хорошо понимал. Ему также не приходилось беспокоиться о своей научной продуктивности и обеспечении семьи, поскольку Эльза давно умерла. Скорее, это был его собственный «внутренний контролер», который вел бесконечную борьбу, не давая ни минуты покоя.

Шрёдингер, в свою очередь, чувствовал, что ему все еще нужно проявить себя, оправдать жалованье и, может быть, заработать еще больше. Его известная лекция «Что такое жизнь?», упоминавшаяся в международной прессе, укрепила его авторитет. Если бы он сделал что-то подобное тому, что делал Эйнштейн, это помогло бы еще больше. Поэтому он сосредоточился на том, что делал Эйнштейн, и на том, может ли он это сделать лучше. Он стал кем-то вроде ученика мастера боевых искусств, внимательно наблюдающим за каждым его движением, пытающимся повторить каждый его шаг и страстно мечтающим однажды его превзойти.

Не то чтобы Шрёдингер был абсолютно беспринципным человеком. Он был искренне заинтересован в этом проекте, который хорошо сочетался с его математическим талантом. Последнее, чего бы он хотел, — это подвести Эйнштейна или предать его. Он думал, что сможет каким-то образом произвести впечатление на Д эва и покровителей института, не навредив лично Эйнштейну. До самого последнего момента он не понимал, что его заявление об успехе поставит в неловкое положение и даже оскорбит его лучшего друга.

Из переписки обоих ученых мы можем проследить, как развивались их идеи. 22 января 1946 года Эйнштейн отправил Шрёдингеру письмо со своими соображениями насчет того, как можно обобщить теорию относительности, сохранив несимметричные компоненты метрического тензора. Это была работа, которую он только что завершил в сотрудничестве со Штраусом. Напомним, что метрический тензор задает способ измерения расстояний в пространстве-времени, то есть расширение теоремы Пифагора для искривленных пространств. Его можно записать в виде матрицы размером 4x4 с шестнадцатью компонентами. Как правило, из-за симметрии этой матрицы только десять ее компонент являются независимыми. Однако Эйнштейн решил отказаться от требования симметричности метрического тензора, восстановив оставшиеся шесть компонент в статусе независимых величин. Он полагал, что дополнительные независимые компоненты метрического тензора можно будет использовать для описания электромагнитного поля, аналогично тому, как он раньше пытался это сделать с помощью введения дополнительных измерений.

Эйнштейн указал Шрёдингеру на то, что Паули выдвинул возражения по поводу его нового метода. Паули вообще не нравилась идея смешивания симметричных и несимметричных компонент. Он полагал, что система не будет преобразовываться должным образом и поэтому будет нефизичной. Вторя библейскому стиху, Паули однажды сказал Вейлю: «Что Бог соединил, человек да не разъединяет» {165} 165 Wolfgang Pauli, цит. по Vladimir Vizgin, Unified Field Theories: In the First Third of the 20th Century, trans.J. B. Barbour (Boston: Birkhauser, 1994), 218. .

«Паули показал мне язык», — пожаловался Эйнштейн Шрёдингеру {166} 166 Albert Einstein to Erwin Schrödinger, January 22, 1946, Albert Einstein Duplicate Archive, Princeton, NJ, 22–093. .

Что в этом было нового? Паули реагировал критикой на каждую новую гипотезу Эйнштейна. К глубокому сожалению Эйнштейна, каждый раз Паули оказывался прав. Но, может, в этом случае «Бич Божнй» каким-то образом что-то упустил? Эйнштейн хотел получить от Шрёдингера консультацию по этому вопросу.

19 февраля Шрёдингер написал ответное письмо с некоторыми предложениями. Он показал, как выразить метрический тензор таким образом, чтобы «Паули прекратил показывать язык» {167} 167 Erwin Sehrodinger to Albert Einstein, February 19, 1946, Albert Einstein Duplicate Archive, 22–094. . Он также предложил Эйнштейну включить мезонные поля (поля сильного взаимодействия), сделав тем самым объединение фундаментальных взаимодействий более полным.

Мезонное поле оказалось для них камнем преткновения. Эйнштейн не хотел усложнять теорию дополнительным взаимодействием. Он считал, что достаточно будет найти математически обоснованную теорию гравитации и электромагнетизма, в которой бы отсутствовали уже успевшие всем надоесть сингулярности. Для Шрёдингера объединения всего двух из трех фундаментальных взаимодействий было недостаточно. Он хотел сделать хет-трик, чтобы победить все известные силы природы. Всю весну они много спорили об этой проблеме, но каждый был упрям и несгибаем.

С другой стороны, в один прекрасный момент Шрёдингер почувствовал, что попытка Эйнштейна разработать теорию без сингулярностей, которая бы полностью описывала поведение электронов, слишком амбициозна. Верный своему стилю, он обратился к метафоре для описания своих чувств. «Вы затеяли охоту на крупную дичь, как говорят англичане, — писал он Эйнштейну 24 марта. — Вы охотитесь на льва, а я же пока говорю о кроликах» {168} 168 Erwin Schrödinger to Albert Einstein, March 24,1946, Albert Einstein Duplicate Archive, 22–102. .

Несмотря на различия в подходах, Эйнштейн и Шрёдингер продолжали сближаться. Седьмого апреля Эйнштейн начал свое письмо с возвышенного комплимента: «Эта переписка приносит мне большое удовольствие, потому что Вы мой ближайший брат и Ваш мозг устроен так же, как и мой» {169} 169 Albert Einstein to Erwin Schrödinger, April 7,1946, Albert Einstein Duplicate Archive, 22–103. .