К 140-летней годовщине со дня рождения Альберта Эйнштейна

14 марта исполнилось 140 лет со дня рождения величайшего физика и мыслителя ХХ века Альберта Эйнштейна. Это был уникальный человек, которому посчастливилось оказаться ключевым участником трех великих научных открытий: создания квантовой механики, за что ему в 1921 году была присуждена Нобелевская премия, создания специальной теории относительности и, что особенно важно, — создания общей теории относительности.

Как известно, научные открытия возникают лишь тогда, когда созревают все необходимые для этого условия, причем зачастую они зреют в течение многих десятилетий, а то и столетий. И, как правило, в момент их созревания открытия делаются в близкие сроки сразу несколькими авторами. Так было в начале XIX столетия, когда К. Гауссом (1777-1855), Н.И. Лобачевским (1792-1856) и Я. Бояи (1802-1860) была открыта первая неевклидова геометрия. Так случилось и в самом начале ХХ века, когда к созданию специальной теории относительности пришли Х. Лоренц (1853-1928), А. Эйнштейн (1879-1955), А. Пуанкаре (1854-1912), а также внес важный вклад Г. Минковский (1864-1909).

После открытия сначала первой неевклидовой геометрии, затем произвольных неевклидовых геометрий Римана (1826-1866) и трудов В. Клиффорда (1845-1879), сложились необходимые предпосылки для следующего открытия. Но этого еще было недостаточно, и лишь после осуществленного в рамках специальной теории относительности объединения пространства и времени в единое 4-мерное многообразие сложились все необходимые условия для создания общей теории относительности. Замечу, что идеологическая база этого открытия была заложена В. Клиффордом, скончавшимся в год рождения Эйнштейна, а необходимый для этого математический аппарат дифференциальной геометрии был подсказан Эйнштейну в 1913 году Марселем Гроссманом. Дальнейшее уже имело чисто технический характер, — уравнения Эйнштейна были записаны на рубеже 1915-1916 годов практически одновременно Д. Гильбертом (1862-1943) и А. Эйнштейном, причем разными методами: Гильберт, будучи великим математиком, применил строгий вариационный метод, а Эйнштейн действовал методом проб и ошибок, придя к окончательному виду уравнений после нескольких неудачных вариантов.

После создания общей теории относительности Эйнштейн до конца своих дней бился над проблемой геометризации не только гравитации, но и всех других видов материи. В связи с этим следует отметить важное обстоятельство. Эта идея была выдвинута В. Клиффордом, который еще до рождения Эйнштейна писал: «Не окажется ли, что все или некоторые из причин, которые мы называем физическими, свое начало ведут от геометрического строения нашего пространства?» Или еще более определенно: «… изменение кривизны пространства и есть то, что реально происходит в явлении, которое мы называем движением материи, будь она весомая или эфирная. Что в физическом мире не происходит ничего, кроме таких изменений». Историки науки отмечают, что Эйнштейн ознакомился с книгой Клиффорда «Здравый смысл точных наук», где были изложены его идеи, в бернский период своей жизни (примерно в 1904 году). Однако в этот и в последующие полтора десятка лет Эйнштейн был увлечен реляционными идеями Э. Маха. И лишь после создания общей теории относительности осознал ее несоответствие идеям Маха и до конца своей жизни был убежденным приверженцем идей Клиффорда.

Наибольшее внимание (вслед за Д. Гильбертом и Г. Вейлем) Эйнштейн уделил попыткам геометризовать электромагнетизм. Автору этих строк во время посещения Иены (ГДР), где работала самая активная группа немецких физиков-гравитационистов под руководством профессора Э. Шмутцера, была подарена ранее не публиковавшаяся фотография А. Эйнштейна, под которой было короткое его стихотворение, адресованное одному из коллег. В переводе на русский язык оно звучит так:

«И я, как курица, квохчу,

С тобой еще одно яйцо

Снести хочу».

Однако уже в четвертый раз Эйнштейну так и не повезло, — по-своему геометризовать электромагнетизм ему не удалось. Как сейчас стало ясно, это фактически уже было сделано Т. Калуцей. Эйнштейн несколько раз обращался к его идеям, но так и не решился окончательно согласиться с идеями 5-мерной теории Калуцы.

Автору этих строк пришлось особо внимательно ознакомиться с творчеством А. Эйнштейна в 1976-1979 годах, когда двумя гравитационными комиссиями (секции гравитации Минвуза СССР и Академии наук) был назначен главным редактором и составителем сборника «Альберт Эйнштейн и теория гравитации», выпуск которого был приурочен к 100-летней годовщине со дня рождения А. Эйнштейна. Сборник был составлен из оригинальных трудов предшественников общей теории относительности (Н.И. Лобачевского, Б. Римана, В. Клиффорда, Э. Маха, А. Пуанкаре), самого Эйнштейна, а также физиков, внесших важный вклад в развитие общей теории относительности (К. Шварцшильда, А.А. Фидмана, В.А. Фока, А.З. Петрова и др.). В сборник были включены также работы авторов, предложивших главные обобщения римановой геометрии: Г. Вейля, Т. Калуцы, Э. Картана и др. Сборник был опубликован точно к 100-летнему юбилею А. Эйнштейна.

Материал этого сборника, а также книга автора «Природа пространства-времени. Антология идей» (2015 г., второе издание 2019 г.) позволяют более внимательно отнестись к высказыванию В.И. Вернадского: «Процесс научного творчества, озаренный сознанием отдельных великих личностей, есть вместе с тем медленный процесс общечеловеческого развития… Корни великого открытия лежат далеко в глубине, и, как волны, бьющиеся с разбега о берег, много раз плещется человеческая мысль около подготавливаемого открытия, пока не придет девятый вал».

Автору этих строк посчастливилось участвовать в работе 3-й Международной гравитационной конференции в Варшаве (1962 г.), на которой выступал Л. Инфельд, сотрудник и соавтор книги с Эйнштейном «Эволюция физики». В своем выступлении он поделился воспоминаниями об Эйнштейне 30-х годов и об отношении тогда физиков к ОТО: «В 1936 году, когда у меня были непосредственные связи с Эйнштейном в Принстоне, я мог наблюдать почти полное исчезновение этого интереса. Количество физиков, которые в Принстоне занимались проблематикой поля, можно было без труда пересчитать по пальцам одной руки. Я помню, что очень немногие из нас встречались в кабинете профессора Робертсона, а потом и эти встречи прекратились. На нас, работавших в области поля, физики других специальностей смотрели исподлобья. Сам Эйнштейн часто мне говорил: «Здесь в Принстоне меня считают старым дураком». Это положение оставалось неизменным почти до смерти Эйнштейна. Теория относительности была не в очень высокой цене на «Западе», на нее кривились и на «Востоке»».

Нашему поколению, входившему в большую науку в 50-е годы, запомнилось, мягко говоря, настороженное отношение в нашей стране к общей теории относительности. А чуть раньше на нашем физическом факультете проходили методологические семинары, где высказывались остро критические суждения как об общей теории относительности, так и о ее авторе.

Ситуация существенно изменилась в самом начале 60-х годов, когда на Западе возникли ожидания того, что дальнейшие серьезных практические результаты в физике будут связаны с общей теорией относительности. Этому способствовала важность в развитии технологий принципов специальной теории относительности, а также тот факт, что письмо американскому президенту в пользу развития атомного проекта в свое время было подписано Эйнштейном. После проведения двух международных конференций (в Америке и во Франции) и настойчивых писем профессора Д.Д. Иваненко к высокому начальству отношение в нашей стране к ОТО стало меняться. В 1961 году на физическом факультете МГУ была проведена Первая советская гравитационная конференция, была образована секция гравитации научно-технического совета Минвуза СССР для координации исследований по гравитации в масштабах всей страны. Тогда же в Казанском университете была создана кафедра теории относительности и гравитации под руководством профессора А.З. Петрова и гравитационная группа на физфаке МГУ (в ГАИШ) под руководством профессора Д.Д. Иваненко. Исследования, начатые тогда, продолжаются по настоящее время уже на кафедре теоретической физики, где продолжает действовать семинар «Геометрия и физика», являющийся преемником гравитационного семинара, основанного Д.Д. Иваненко.

Следует отметить, что за прошедшие с тех пор более полувека так и не было достигнуто ожидаемых грандиозных практических следствий от ОТО. (Замечу, что об окончательном обнаружении гравитационных волн пока говорить преждевременно. Автор уже пережил историю с открытие гравитационных волн Дж. Вебером, когда при встрече с ним Иваненко предлагал нам кричать: «Ура Веберу, открывателю гравитационных волн!») Это уже стало ощущаться в 80-х годах, когда, например, академиком А.А. Логуновым и некоторыми другими физиками стали предприниматься попытки замены или обобщений принципов ОТО. В частности, в те годы уже было показано, что к выводам общей теории относительности можно было прийти, не отрекаясь от реляционных идей Э. Маха.

В связи со 140-й годовщиной со дня рождения А. Эйнштейна хотелось бы обратить внимание на недавно переведенную на русский язык и у нас изданную книгу Дэвида Боданиса «Самая большая ошибка Эйнштейна». В ней такой ошибкой называют настороженное отношение Эйнштейна к квантовой теории. По нашему мнению, в какой-то степени Эйнштейн все-таки был прав, считая квантовую теорию еще не понятой до конца. Он писал: «Своеобразие современной ситуации в квантовой механике состоит, по-моему, в том, что сомнениям подвергается не математический аппарат теории, а физическая интерпретация ее утверждений». До сих пор продолжаются дискуссии о физической интерпретации квантовой механики. Обсуждается порядка десятка вариантов. Эйнштейн считал, что поскольку квантовая механика имеет вероятностный характер, то должен быть четко указан физический ансамбль, ответственный за ее вероятностный характер. Пока еще не достигнуто согласия о его природе.

На наш взгляд, самой большой ошибкой Эйнштейна следует считать иное — отказ от реляционных идей Э. Маха и Г. Лейбница, фактически послуживших «повивальной бабкой» при создании общей теории относительности. Последовательный взгляд на физическую реальность с позиций реляционного подхода позволяет под иным углом зрения взглянуть на суть ряда ключевых проблем современной фундаментальной физики, в том числе на природу гравитационных взаимодействий, на проблему квантования гравитации, на интерпретацию квантовой механики и на ряд вопросов современной космологии.

Профессор кафедры теоретической физики Ю.С. Владимиров