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

Телепараллелизм, с его дополнительной «коробчатой» структурой, позволяет указать относительное направление двух любых прямых линий и расстояние между ними. Он добавляет во Вселенную навигационную систему, дополняющую базовый комплект дорожных карт, поставляемый вместе со стандартной общей теорией относительности. По этой причине Эйнштейн счел свою новую теорию более всеобъемлющей.

В каждой очередной попытке создания единой теории поля Эйнштейн прежде всего стремился воспроизвести уравнения Максвелла геометрическим способом, объединив их под одной крышей с общей теории относительности. Он был рад, что смог достичь этого при помощи телепараллелизма, по крайней мере, для случая пустого пространства. Однако Эйнштейн не сделал никаких новых экспериментально проверяемых предсказаний, как это было ранее для общей теории относительности.

Он также не добился другой своей цели — воспроизвести квантовые правила. Начиная с конца 1920-х годов, при каждой попытке объединения Эйнштейн надеялся, что уравнения его новой теории будут переопределены, то есть количество уравнений будет больше, чем количество независимых переменных. Такая избыточность, как он надеялся, приведет к решениям, описывающим дискретное поведение, к чему-то наподобие квантовых уровней.

Примером переопределения может служить запись уравнения движения бейсбольного мяча с добавлением дополнительного условия, что высота его полета должна иметь определенное значение. Без этого условия мяч будет двигаться, описывая в воздухе кривую линию, а введение дополнительного условия ограничит его положение только двумя возможными дискретными значениями. Мяч достигнет этой высоты один раз на пути вверх и один раз — на пути вниз. Таким образом, непрерывные уравнения, в тандеме друг с другом, будут задавать дискретные значения. Аналогично, как надеялся Эйнштейн, переопределенные единые теории поля заставят электроны двигаться по особым орбитам, схожим с собственными состояниями модели Бора — Зоммерфельда и найденным с помощью уравнения Шрёдингера. Однако у него это не получилось.

В общем, как ни старался Эйнштейн, ему не удалось воспроизвести с помощью телепараллелизма ни классическое, ни квантовое поведение частиц. Поэтому его идея оказалась скорее математическим упражнением, чем строгой физической теорией.

Даже математический аппарат его теории не был оригинален. Как Эйнштейн с опозданием узнал, французский математик Эли Картан и австрийский математик Роланд Вайценбёк уже опубликовали работы по этой теме. Картан напомнил Эйнштейну, что они однажды уже обсуждали идею телепараллелизма на семинаре в 1922 году — на встрече, о которой Эйнштейн, видимо, забыл. В конечном итоге Эйнштейн отдал должное Картану за работу над математическим аппаратом, лежащим в основе его теории.

Как оказалось, относительно легко подправить общую теорию относительности и включить в нее версию уравнений Максвелла, модифицировав правила определения длин, направлений, размерностей и других параметров. Эйнштейн думал, что телепараллелизм является одной из рационально обоснованных модификаций такого типа. Его главными критериями были простота, логичность и математическая стройность. Однако, как указал Паули и другие ученые, отказ от таких успешных предсказаний общей теории относительности, как искривление света звезд вблизи Солнца, был слишком радикальным шагом, на который не следовало идти сгоряча. Коллеги сильно удивились растущему интересу Эйнштейна к абстрактным представлениям и его нежеланию согласовывать теорию с экспериментальными данными.

В январе 1929 года Эйнштейн подготовил к публикации короткую статью с описанием новой схемы унификации. Несмотря на отсутствие экспериментальных подтверждений, он сделал короткое заявление для прессы, отметив ее научную ценность и подчеркнув ее превосходство над стандартной формулировкой общей теории относительности {79} 79 “Einstein Extends Relativity Theory,” New YorkTimes, January 12, 1929, 1. . Как только международная пресса узнала о планирующейся публикации, более ста журналистов осадили Эйнштейна с требованием дать интервью, в котором тот рассказал бы о новой идее просто и внятно. Не понимая, насколько абстрактна и далека от физики статья, они ожидали прорыва такого же масштаба, какой совершила теория относительности. Сначала Эйнштейн отказался от дальнейших комментариев, скрывшись от репортеров {80} 80 Albert Einstein, цит. по “Einstein I s Amazed at Stir over Theory; Holds 100 Journalists at Bay for a Week,” New York Times, January 19,1929. . Но в конце концов дал достаточно популярное и подробное объяснение, которое появилось в лондонской Times, New York Times, Nature и других изданиях. Журнал Nature процитировал фрагмент его заявления: «Только сейчас мы узнали, что сила, которая заставляет электроны двигаться по их эллиптическим орбитам вокруг ядер атомов, — это та же сила, которая удерживает нашу Землю в ее длящемся год путешествии вокруг Солнца, и эта же сила является источником света и тепла, которые делают возможной жизнь на этой планете» {81} 81 Albert Einstein, цит. по “News and Views,” Nature, February 2,1929, reprinted in Hubert Goenner, “On the History of Unified Field Theories,” in Proceedings of the Sir Arthur Eddington Centenary Symposium, edited by V. de SabbataandT.M.Karade, 1:176–196 (Singapore: World Scientific, 1984). .