Наставница Эйнштейна. Как Эмми Нётер изобрела современную физику - Ли Филлипс

что его теория неимоверно прекрасна (что было верно) и что она была наилучшим – а в тот момент единственным – жизнеспособным описанием гравитации и крупномасштабной структуры космоса. Разумеется, он понимал, что подобно тому, как его теория тяготения вытеснила теорию Ньютона, однажды общая теория относительности (по крайней мере, та ее версия, что носит имя Эйнштейна) неизбежно будет заменена еще неведомой теорией. «Я уверен, что этому процессу обоснования теории не будет конца», – писал он[153]. Говоря это, Эйнштейн имеет в виду, что сформулировать окончательную теорию не удастся, а вместо этого нас ждет бесконечная вереница моделей, все лучше и лучше объясняющих природу.

Хотя его физические идеи и в самом деле были основаны на философских принципах, Эйнштейна тяготила спекулятивная философия и, возможно, метафизика в целом: «Чтение философских книг научило меня, что я подобен стоящему перед картиной слепцу. Я усвоил лишь индуктивный метод <…> но сочинения по спекулятивной философии мне недоступны»[154].

Хотя в те месяцы Эйнштейн был воодушевлен своими научными успехами и жаждал видеть, как его теория завоевывает все более широкое признание, его удручал нараставший поток ужасающих новостей о войне в Европе: «Жаль, что мы живем не на Марсе и не наблюдаем за чудовищными деяниями людей в телескоп. Нашему Иегове не нужно больше обрушивать на землю дождь из пепла и серы; мы модернизировали этот механизм, и теперь он работает автоматически»[155].

Его тревожили не только бои и разрушения, но и воздействие бездумного национализма на сознание окружающих: «С политической точки зрения все очень странно. Разговаривая с людьми, я вижу патологичность преобладающих настроений. Наши времена вызывают в памяти охоту на ведьм и другие религиозные предрассудки. И как раз ответственные и в частной жизни абсолютно бескорыстные люди зачастую оказываются самыми бешеными сторонниками догматизма. Общественные настроения пошли вразнос. Я бы не поверил, что такие люди существуют, если бы не видел их собственными глазами. Теперь остается лишь надеяться на спасение свыше»[156].

Эти чувства были предзнаменованием еще более ужасных времен – времен, напрямую повлиявших на жизнь Альберта Эйнштейна, Эмми Нётер, Давида Гильберта и всех их друзей и коллег.

* * *

Чтобы по-настоящему заинтересовать сообщество физиков общей теорией относительности, Эйнштейну нужно было показать, что речь шла именно о физике, а не о какой-то математической фантазии. Ему также нужно было доказать это себе самому.

Физика – наука эмпирическая. Ее теории не являются справедливыми, если не соответствуют тому, что мы уже наблюдаем, а также не способны сформулировать новые предсказания относительно того, чего мы еще не видели.

Существует расхожее представление об Эйнштейне как об одиноком теоретике, возможно, даже свысока взирающем на экспериментальные доказательства и пренебрегающем практическими соображениями. Будем честны, в пользу этого представления свидетельствует ряд замечаний, сделанных самим Эйнштейном – некоторые из них подлинные, а некоторые, возможно, апокрифические. Вероятно, он и в самом деле сказал, что «ему было бы жаль Бога», если бы определенные астрономические наблюдения (описанные в седьмой главе) не подтвердили предсказания общей теории относительности, поскольку «теория-то верна».

Вне зависимости от того, что вы думаете об отношении Эйнштейна к экспериментальному подтверждению теории – важно оно или не имеет значения, – найдется множество его высказываний, подтверждающих обе точки зрения. Из всего, что он на этот счет сказал, следует, что он, скорее всего, не увиливал от ответа. Вероятно, он одновременно допускал и то, и другое.

Эйнштейн был физиком, а не математиком. Он сам проводил эксперименты, и ему это нравилось. Он изобретал вещи и улавливал закономерности. Он следил за тем, что пишут о развитии экспериментальных исследований, и руководствовался тем, что узнавал.

На протяжении лет разрабатывая новые версии своей теории тяготения, он продолжал возвращаться к вычислению орбиты Меркурия для проверки состояния своей теории. Если полученные предсказания не совпадали с наблюдениями, он воспринимал это как свидетельство, что с теорией что-то не так.

В опубликованном в 1919 году письме в The London Times он рассуждал о возможной экспериментальной проверке общей теории относительности: «Наиболее привлекательное свойство этой теории в ее логической завершенности. Если хотя бы одно из выводимых из нее заключений окажется неверным, ее придется отбросить; представляется невозможным изменить теорию, не разрушая всю ее структуру»[157].

Теория всемирного тяготения Ньютона, которая, казалось, предсказывала все прочее верно, также предсказывала, что орбита Меркурия неизменно будет замкнутым эллипсом – точно так же, как и орбиты других планет. Однако, как говорилось в предыдущей главе, отклонения от этого предсказания долгое время бесили астрономов. Отклонение обычно описывалось как прецессия (или постепенное вращение) перигелия орбиты – кратчайшего расстояния от планеты до Солнца.

Большинство астрономов допускали, что причиной прецессии перигелия Меркурия было искажающее воздействие еще не открытой планеты. И в самом деле, некоторые планеты вращались по очевидно несовершенным орбитам, и было доказано, что эти несовершенства возникают вследствие воздействия других обитателей нашей Солнечной системы. Например, существование Нептуна было предсказано благодаря колебанию орбиты Урана. Но после того, как было учтено воздействие всех прочих известных планет, остаточная прецессия орбиты Меркурия сохранялась. Превосходная книга «Охота на Вулкан» (The Hunt for Vulcan), опубликованная Томасом Левенсоном в 2015 году, рассказывает о поисках причины изменений орбиты Меркурия[158]. Поиски окончились не открытием воображаемой планеты под названием Вулкан, а доказательством Эйнштейна, что в этой планете нет нужды.

Уже в 1907 году Эйнштейн размышлял о том, сможет ли только что возникшая у него идея новой теории тяготения в конечном счете объяснить, что происходит с орбитой Меркурия[159]. И когда вычисления сошлись, он торжествовал. Финальная версия теории 1915 года верно предсказала прецессию орбиты, и для него это было бесконечно важно.

В написанном в декабре 1915 года письме к великому физику и учителю Арнольду Зоммерфельду Эйнштейн говорил: «Я очень доволен результатом движения перигелия Меркурия. Сколь полезна нам здесь педантическая точность астрономии, над которой я, бывало, втайне посмеивался!»[160] А на следующий день он писал своему другу, инженеру Микеле Бессо: «Теперь исполнились самые дерзкие мечты. Общая ковариантность. Движение перигелия Меркурия восхитительно точно»[161].[162]

В этот период Карл Шварцшильд, ученый, который нашел первые точные решения уравнений гравитационного поля Эйнштейна и которому приписывают теоретическое открытие черных дыр и червоточин, в переписке с Эйнштейном обсуждал его новую теорию. Он разделял воодушевление Эйнштейна по поводу успешного вычисления орбиты Меркурия и писал ему в конце декабря 1915 года: «Удивительно, что объяснение аномалии Меркурия столь убедительно вытекает из столь абстрактной идеи». В том же письме Шварцшильд пишет о бушующей войне: «Как видите, война ко мне благосклонна, поскольку, несмотря на