Человек, который пережил собственную революцию

ПРОДОЛЖЕНИЕ. ПРЕДЫДУЩЕЕ ЗДЕСЬ. НАЧАЛО ЗДЕСЬ

Довольно редкая судьба для учёного: совершить научную революцию в молодости, дожить до времени, когда она станет частью учебников, — и обнаружить, что новая физика уже ушла куда-то дальше, причём не совсем туда, куда тебе хотелось бы. Именно это и произошло с Альбертом Эйнштейном...

В начале XX века он был человеком, разрушавшим привычные представления о пространстве, времени-массе, энергии-гравитации. К середине столетия собственные идеи уже превратились в фундамент физики, а сам он оказался в необычном положении патриарха, продолжавшего спорить с новым поколением революционеров. Когда-то Эйнштейн заставил физиков отказаться от абсолютного времени. Теперь молодые физики предлагали ему отказаться ещё и от привычного представления о причинности. И вот этого он принять уже не мог.

Бог не играет в кости    

Квантовая механика росла стремительно! Нильс Бор, Вернер Гейзенберг, Макс Борн и другие физики создавали картину микромира, в которой нельзя было одномоментно совершенно точно определить некоторые физические величины, а результат эксперимента часто описывался не как заранее известное событие, а — как набор вероятностей. Для Эйнштейна то было не просто неудобно. Его раздражала сама философия происходящего. Физическая теория, считал он, должна описывать объективную реальность независимо от наблюдателя. Вероятность может означать недостаток нашего знания, но не отсутствие определённости в самой природе. Отсюда и появилась знаменитая фраза о том, что, дескать, Бог не играет в кости. Бор отвечал приблизительно в том духе, что не Эйнштейну указывать Богу, как управлять миром. Спор был куда серьёзнее остроумных реплик.
В 1935 году Эйнштейн вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном опубликовал работу, которая должна была показать неполноту квантовой механики. В историю она вошла под сокращением ЭПР — Эйнштейн, Подольский, Розен. Авторы предложили мысленный эксперимент с двумя частицами, состояния которых оказываются связанными меж собой. Если квантовая теория верна буквально, измерение одной частицы словно немедленно сообщает нечто о другой — даже если между ними огромное расстояние. Эйнштейн насмешливо называл подобное взаимодействие «жутким дальнодействием». Он считал, что за квантовыми вероятностями должна скрываться более глубокая реальность. Но история приготовила ему довольно ироничный ответ. Через десятилетия эксперименты показали: квантовые корреляции действительно существуют. При этом использовать их для передачи информации быстрее света невозможно, а специальная теория относительности остаётся в силе. Эйнштейн проиграл конкретный спор — и одновременно поставил один из самых глубоких вопросов физики XX века. Из сего вопроса впоследствии выросла огромная область исследований, включая квантовую информацию и квантовые вычисления. Иногда даже ошибка великого учёного оказывается продуктивнее десятков правильных ответов.

Из Европы — навсегда. Последняя великая охота

Но в начале 1930-х годов научные споры внезапно перестали быть главной проблемой. Германия менялась. В январе 1933 года к власти пришёл Адольф Гитлер. Эйнштейн в это время находился в США. Возвращаться он уже не стал. Для нацистской пропаганды он был почти идеальным врагом: еврей, пацифист, интернационально известный интеллектуал и автор теории, которую некоторые идеологи режима объявляли примером «еврейской физики». Его имущество в Германии было конфисковано. Эйнштейн отказался от членства в Прусской академии наук и окончательно разорвал отношения с германскими государственными учреждениями. Европейская часть его жизни завершилась. Новым домом стал американский Принстон. Здесь в 1933 году он начал работать в недавно созданном Институте перспективных исследований. У него больше не было обязательных лекционных курсов и привычной университетской суеты. Казалось бы, идеальные условия для человека, который хочет думать. Эйнштейн именно этим и занимался. Он гулял по Принстону, играл на скрипке, разговаривал с коллегами, писал формулы и продолжал искать то, что всё больше напоминало физический философский камень: «Единую теорию поля».
После создания общей теории относительности Эйнштейну всё сильнее хотелось сделать следующий шаг… Гравитация была описана как геометрия пространства-времени. Но существовал ещё электромагнетизм. Нельзя ли представить обе силы как проявления какой-то одной, более фундаментальной структуры? Сегодня идея объединения взаимодействий кажется естественной. Значительная часть современной теоретической физики именно этим и занимается. Но Эйнштейн начал такую охоту задолго до появления Стандартной модели элементарных частиц. Проблема заключалась в том, что он практически игнорировал одно из величайших открытий эпохи — квантовую механику. Эйнштейн хотел построить красивую, логически завершённую классическую теорию. Природа упорно отказывалась быть классической. Он создавал одну математическую конструкцию за другой:

Проверял.
Переделывал.
Отбрасывал.
Начинал заново.

Иногда газетчики сообщали, что Эйнштейн наконец создал «теорию всего». Оказывалось — нет. И снова расчёты. К концу жизни молодой бунтарь физики превратился в одинокого исследователя, пытавшегося продолжить революцию собственным способом. Окружающая наука тем временем двигалась совсем другим маршрутом. Появлялась квантовая электродинамика. Развивалась ядерная физика. Открывались новые частицы. Физики всё глубже проникали внутрь атомного ядра. Именно атом должен был привести Эйнштейна к одному из самых тяжёлых эпизодов его жизни.

Антиядерное исьмо президенту. Последняя великая охота

Эйнштейн не создавал атомную бомбу, не участвовал в Манхэттенском проекте. Но — его имя оказалось связано с началом американской атомной программы. Причина — письмо Франклину Рузвельту. Летом 1939 года физики Лео Силард и Юджин Вигнер опасались, что нацистская Германия может попытаться создать оружие на основе деления урана. Для обращения к американскому президенту требовалось имя, которое невозможно было проигнорировать. Таким именем был Эйнштейн. 2 августа 1939 г. он подписал письмо Рузвельту, предупреждавшее о возможности создания чрезвычайно мощных бомб нового типа и о вероятном интересе Германии к урановым исследованиям. Корреспонденция не содержала проекта атомной бомбы. Став одним из факторов, подтолкнувших американское руководство к более серьёзному вниманию к ядерным исследованиям. Дальнейшую работу выполняли уже другие. Эйнштейна к Манхэттенскому проекту даже не допустили. Атомные бомбы появились без него. После Хиросимы и Нагасаки он тяжело переживал случившееся и участвовал в движении учёных, предупреждавших об опасности ядерной гонки. Здесь возникал исторический парадокс. Формула E = mc² стала едва ли не визуальным символом атомного века.
Хотя сама по себе она не была инструкцией по изготовлению ядерного оружия. Эйнштейн показал эквивалентность массы и энергии. Военные технологии выросли из огромного комплекса последующих открытий — ядерной физики, исследований деления атомных ядер, цепных реакций, нейтронов (электрически нейтральных частиц, вместе с протонами образующих ядра атомов). Но символом всё равно остался именно он. Человек, всю жизнь тяготевший к пацифизму, оказался на плакатах эпохи атомной бомбы. История любит подобные насмешки.
К тому времени Эйнштейн был уже не просто физиком. Он превратился в мировую знаменитость. Его узнавали на улицах, фотографировали журналисты. Его причёска стала почти таким же символом науки, как формула относительности. В 1952 г. после смерти первого президента Израиля Хаима Вейцмана премьер-министр Давид Бен-Гурион через израильского посла предложил Эйнштейну стать президентом страны. Предложение было совершенно реальным. Эйнштейн отказался. Он объяснил, что обладает некоторым опытом общения с объективной реальностью, но не имеет необходимых способностей и опыта для работы с людьми и выполнения государственных обязанностей: кстати, весь и весьма эйнштейновский ответ. Учёный предпочёл остаться учёным. Последние годы его жизни внешне выглядели почти буднично:

Принстон.
Дом на Мерсер-стрит.
Рабочий кабинет.
Бумаги.
Формулы.
Прогулки.
Разговоры.

Посетители вспоминали простую одежду, отсутствие церемоний и знаменитое нежелание носить носки. Но за этой почти анекдотической внешностью продолжалась невероятно упрямая работа. Эйнштейн всё ещё искал единую теорию. Ему было за семьдесят. Квантовая механика давно победила. Новое поколение физиков работало над совершенно другими проблемами. Он понимал это… Но отказаться от собственного представления о физической реальности не мог. Наверное, именно здесь особенно хорошо видна одна из черт Эйнштейна: никогда не поклоняться авторитетам. Даже когда главным авторитетом стал он сам.

Последняя ночь. Что осталось…

Весной 1955 года состояние его здоровья резко ухудшилось. Причиной стала аневризма брюшной аорты. Операцию Эйнштейн делать не захотел. Ему приписывают слова о том, что искусственно продлевать жизнь безвкусно: свою долю он получил и готов уйти достойно. 18 апреля 1955 года Альберт Эйнштейн умер в Принстонской больнице. Ему было 76 лет. На прикроватном столике остались листы с вычислениями. Он работал над единой теорией поля практически до последних дней. Формулы остались незавершёнными. Но, возможно, более символического финала для его жизни придумать невозможно. Человек, изменивший пространство и время, умер, продолжая искать ещё более глубокий порядок природы. Что осталось после него:

Специальная теория относительности.
Общая теория относительности.
Объяснение фотоэффекта.
Идея квантов света.
Броуновское движение.
Эквивалентность массы и энергии.
Космология.
Гравитационные линзы.
Гравитационные волны.
Чёрные дыры.
Даже GPS невозможно рассчитывать с необходимой точностью без поправок, связанных с эффектами относительности.

Притом часть вопросов, которыми занимался Эйнштейн, остаётся открытой до сих пор. 

Как соединить гравитацию и квантовую механику?
Что происходит внутри чёрной дыры?
Что представляет собой пространство-время на самых малых масштабах?
Существует ли окончательная единая теория природы?

Эйнштейн ответа не нашёл. Не нашли его и мы. Оттого история Альберта Эйнштейна на самом деле не заканчивается 18 апреля 1955 года. Продолжаясь всякий раз, когда физик пишет уравнение гравитационного поля, астроном наблюдает искривлённый свет далёкой галактики, детектор фиксирует гравитационную волну или теоретики пытаются понять, что происходит там, где встречаются квантовая механика и общая теория относительности. То есть именно там, куда мы уже заглядывали в нашей истории с невероятной чёрной дырой массой всего около сорока тонн. Получается почти замкнутый круг.

Эйнштейн начинал с вопроса о свете. Пришёл к пространству и времени. Из пространства-времени выросли чёрные дыры. Чёрные дыры привели физиков к квантовой теории. Квантовая теория снова поставила тот самый вопрос, который преследовал Эйнштейна до конца жизни: «Что же на самом деле представляет собой реальность?» Прошло больше века после его первых великих работ. А — окончательного ответа всё ещё нет…

​