© сайт "Знания-сила".
Читайте начало, часть 1

Научное наследие Эйнштейна

Ревизионисты

После того, как Эйнштейн умер, пришёл черед ревизионистов. Они стали утверждать, что Эйнштейн был упрямым старым чудаком, потратившим впустую последние двадцать пять лет жизни в погоне за несбыточной мечтой. Именно так выразился в 1965 году, на праздновании пятидесятой годовщины общей теории относительности, Дж. Роберт Оппенгеймер. В попытке рассеять миф и выставить на всеобщее обозрение человека Оппенгеймер согласился, что "его ранние статьи парализующе красивы" - даже при том, что в них "имеется много опечаток. Позже не было ни единой". Затем, как сказал Оппенгеймер, Эйнштейн ввязался в "благородную и яростную", но в конечном итоге бесплодную борьбу с Бором, "стремясь доказать, что в квантовой теории имеются внутренние противоречия". Мало того, продолжал Оппенгеймер, Эйнштейн поставил перед собой "честолюбивую задачу объединить понимание электричества и тяготения [построить единую теорию поля]… не учитывая слишком многое из того, что было известно физикам, но не было достаточно широко известно в студенческие годы Эйнштейна". Выражаясь по-простому, этот Эйнштейн был или упрям, или глуп. Леопольд Инфельд встал на его защиту, назвав Оппенгеймера ни больше ни меньше как дураком: "Какие это ошибки [опечатки] Оппенгеймер имеет в виду? Ни я, ни какой-либо другой физик из тех, с кем я говорил, не понимаем этого предложения. Работа каждого физика может быть разделена на этапы. На каждом этапе он думает, что закончил своё исследование на той золотой жиле, которую вскрыл. Затем оказывается, что это - всего лишь поверхностное ответвление намного более мощной жилы и что ему следует рыть глубже. С этой точки зрения работа каждого физика - это постепенный, поэтапный поиск истины. Законы Ньютона истинны также и сегодня, но только для малых скоростей. Дурак мог бы сказать, что работа Ньютона полна ошибок, так как она не распространяется на высокие скорости, приближающиеся к световой. Мне неизвестно ни о каких ошибках Эйнштейна, кроме обычных типографских опечаток, а также тех, о которых сам Эйнштейн хорошо знал, поскольку в последующей работе они выводили его ближе к истине".

Альберт Эйнштейн
(1879-1955)

Экспериментальные подтверждения ОТО

По иронии судьбы, в том же году, когда Оппенгеймер подверг нападкам научную репутацию Эйнштейна (1965), астрофизики Арно Пензиас и Роберт Вильсон "поймали" пронизывающее всю Вселенную микроволновое фоновое излучение, которое предполагается остаточным после большого взрыва, или, как говорят учёные, реликтовым. Указанное открытие - которое отмечено Нобелевской премией - подтверждает эйнштейновскую теорию сотворения мира. Несмотря на научные свидетельства, подтверждающие правильность большинства работ Эйнштейна, при появлении на свет в 1971 году первой крупной биографии Эйнштейна, называвшейся «Эйнштейн: его жизнь и время», автор этой книги Рональд Кларк вторил мрачной оценке Оппенгеймера: "Теория Эйнштейна о едином поле остаётся необоснованной, и современная научная мысль отгораживается от Вселенной, построенной таким образом". В 1976 году лазерные эксперименты, проводившиеся между Землей и Луной, стали новым обоснованием общей теории относительности Эйнштейна. Таким же её подтверждением явилась работа Мартина Ливайна и Роберта Вессота из Смитсоновской астрофизической обсерватории. Они запустили на десять тысяч километров в пространство ракету, в которой были установлены чрезвычайно точные часы, а затем сверили показание её часов и идентичных часов, оставшихся на Земле. Согласно теории Эйнштейна, часы, побывавшие в космосе, должны были идти быстрее тех, которые остались на Земле, примерно в 43 стомиллиардных раза. В течение года это дало бы опережение приблизительно на одну сотую секунды. Экспериментальный результат подтвердил число, приведенное Эйнштейном. В 1983 году благодаря его теории физики высчитали историю Вселенной в обратном направлении вплоть до крошечной доли секунды после большого взрыва. Эта доля секунды выражается числом, в котором после десятичной запятой следуют сорок два нуля, а за ними единица, или, иначе говоря, это 10^-43. Десятью годами позже новое подтверждение общей теории относительности поступило от приборов, установленных на спутнике НАСА, который назывался "Исследователь космического фона". Этот спутник зафиксировал результаты сотен миллионов замеров в пространстве, показывающих, что значения реликтовой температуры, оказавшиеся в космосе, лишь чуть-чуть выше абсолютного нуля, распределены однородно. Именно такое состояние и ожидалось от послесвечения большого взрыва - с которого, согласно Эйнштейну, началась Вселенная.

Совсем недавно, в июле 1995 года, было объявлено о новом триумфе идей Эйнштейна. Охлаждая атомный газ до температуры, близкой к абсолютному нулю, ученые в Боулдере, штат Колорадо, произвели новую форму материи. Приблизительно за семьдесят лет до этого Эйнштейн применив к атомному газу статистику, ранее придуманную Шатьендранатом Бозе для фотонов предсказал это как возможность.

Единая теория поля Эйнштейна

Итак, жизнь не стои́т на месте. Физик Ричард Фейнман полагает, что Эйнштейн потерпел неудачу в последних работах, поскольку прекратил думать в конкретных физических образах и стал манипулировать с уравнениями. Джон Кемени не соглашается: "Прежде всего, нам неизвестно, что Эйнштейн потерпел неудачу. Уравнения не решены, и поэтому никто не знает, правильны ли они. А если Эйнштейн и потерпел неудачу, то, вероятно, потому, что проблема, которую он пробовал решать, была слишком трудна для того состояния физики". В 1994 году двенадцать ведущих экспертов по Эйнштейну объявили, что он был ещё более велик, чем сам полагал, разработав свою общую теорию относительности ещё в 1912 году, то есть даже на три года раньше, чем он думал; это лишний раз подтверждает точку зрения Эйнштейна, что сами ученые – не лучшие судьи для оценки эволюции их идей.

Указанное открытие состоялось, когда после трёх лет усилий ученые, занимающиеся работами Эйнштейна, смогли наконец расшифровывать уравнения, имеющиеся в записной книжке Эйнштейна, которую он вёл в 1912 году. Эти уравнения находились в хаотическом состоянии, мало чем отличаясь от состояния кабинета Эйнштейна. Он начал писать с одного конца своей записной книжки, затем перевернул её наоборот и начал снова; на некоторых страницах он начинал и с верхнего, и с нижнего края. Многие страницы этой книжки вообще пусты; часть была вырвана. Не помогает разобраться и то, что этикетка на передней стороне переплета была наклеена в конце книжки. Похоже, случилось вот что: Эйнштейн правильно сформулировал свою теорию ещё в 1912 году, но отверг её как немыслимую, поскольку она противоречила ньютоновской физике. Он изменил точку зрения три года спустя, в ноябре 1915 года, когда направил ряд статей в Берлинскую академию наук.

Идея Калу́зы-Клейна

С недавнего времени наблюдается всплеск интереса к попыткам найти в природе некую единую силу. Растущее число ученых – достаточно назвать одного Стивена Хо́кинга – убеждено, что Эйнштейн не гонялся за несбыточной мечтой, что вполне может существовать объединяющий принцип, который связывает гравитацию с электромагнетизмом, а также с сильными и слабыми ядерными взаимодействиями. Как утверждает нобелевский лауреат Ян Чжэньнин, попытка объединения является сегодня в физике главной темой, как в то и верил Эйнштейн.

При́нстонский физик Джон Уилер – тоже среди энтузиастов: "В последнем десятилетии единая теория поля Эйнштейна явилась на свет в совершенно захватывающей форме – в виде теории суперструн. Её идея состоит в том, что вдобавок к тем измерениям, которые мы с вами видим и с которыми работаем: три пространственных и одно временно́е, - существуют дополнительные измерения, геометрия которых, однако, всюду, в каждой точке, искривлена в очень тугую крохотную сферу".

"Каждая такая сфера в некотором смысле подобна органной трубе. В каждой трубе орга́на находится воздух, вибрирующий внутри нее, что порождает музыкальный тон, зависящий от длины данной трубы и ее диаметра. Каждая небольшая сфера в указанной геометрии обладает своими собственными колебаниями, более многочисленными, чем у трубы органа. И эти колебания описывают различные силовые поля, дающие начало всем частицам, которые нам известны".

"Начало этой теории положили сотрудник Эйнштейна Теодор Калуза и сотрудник Нильса Бора Оскар Клейн: это так называемая пятимерная теория Калу́зы-Клейна, появившаяся в 1926 году. В настоящее время указанная идея гласит, что имеются еще и дополнительные измерения. В данный момент одобряемая размерность - четыре плюс шесть. Думаю, что Эйнштейн нашел бы её очень привлекательной. Сегодня идея Калу́зы-Клейна обобщена совершенно замечательным способом. Так что мечта Эйнштейна, его надежда, его цель – свести различные силы в физике к чистой геометрии – обретает жизнь. Она сегодня невероятно актуальна".