10 заповедей нестабильности

Лишь однажды Эйнштейн изменил своей твердой позиции и отказался от собственных интуитивных предвидений, о чем впоследствии вспоминал как о «главной ошибке жизни». Напомним, что великие теории Эйнштейна были предложены задолго до открытия Хабблом процесса расширения Вселенной, узнав о которых, Эйнштейн впервые в жизни не смог преодолеть внутреннее «чувство очевидности» и попытался спасти статичную картину мироздания. В его уравнениях была использована так называемая «космологическая постоянная», связанная с еще неизвестным взаимодействием (некий вариант антигравитации) и позволяющая Вселенной сохранять неизменным свой размер. Открытия Хаббла сделали эту «уловку» излишней, и Эйнштейн убрал поправку из уравнений, о чем впоследствии неоднократно сожалел.

Позднее оказалось, что его теория гравитации вполне подходит именно к такой динамичной (расширяющейся или сжимающейся) модели строения мира. Дело в том, что скорость разбегания галактик, вычисляемая по уравнениям теории относительности, никак не удавалось связать ни с общим количеством известного нам вещества Вселенной, ни со временем образования новых галактик, вследствие чего ученым позднее пришлось вытащить из архивов запыленные старые публикации, посвященные космологической постоянной, и внимательно перечитать их заново. К удивлению многих, эта величина (введенная Эйнштейном для удобства решения конкретной задачи) через десятилетия вновь оказалась в центре внимания теоретиков, а ее использование перестало считаться ошибкой гения (по крайней мере, ошибкой в обычном значении этого слова). Биография Эйнштейна еще раз продемонстрировала, как трудно в жизни великого человека отделить его достижения от его личности (поэт Йитс когда-то писал, что «танцор и танец неразделимы!»).

Хаббл обнаружил разбегание галактик в пространстве, а Эйнштейн доказал, что в кажущемся стабильным мире не сохраняются даже самые фундаментальные представления о пространстве и времени, так что мы можем определить лишь наше собственное, «домашнее» время и описывать лишь близкие нам события. Наблюдая за космическими объектами, мы буквально вглядываемся в «прошлое», в то время как во Вселенной какие-то неведомые нам, мощные и невидимые силы непрерывно преобразуют пространство-время, создавая на нем новые складки и необычные формы.

Отсутствие понятия одновременности в окружающем нас мире, возможно, станет ближе и понятнее читателю, если вспомнить, что даже обычное человеческое общение осуществляется только через физическую среду или посредством технических устройств (например, с использованием электромагнитных волн), т. е. всегда происходит с какой-то, может, очень незначительной, но неизбежной задержкой. Философски настроенный читатель может уловить в этом даже некий символ вечного одиночества любого индивидуального человеческого существования.

Несмотря на все сказанное, большинство физиков поколения Эйнштейна довольно быстро свыклись с необычными приемами и выводами теории относительности, поскольку полученные Эйнштейном уравнения широко использовались, приобретали новый смысл и приводили к новым, хотя и внешне парадоксальным результатам. В каком-то смысле теория относительности оказалась более приемлемой и «понятной», чем описываемая в следующей главе квантовая теория Бора, постулирующая принципиальную нестабильность мира и непредсказуемость поведения атомов, составляющих основу воспринимаемого нами мира. Эйнштейн твердо верил в существование строгих законов природы, определяющих «правила существования» вещества, и ему была глубоко чужда сама мысль о том, что при изучении атома можно столкнуться с изменением свойств вещества, с неким переходом от материи к набору вероятностей.

Как будет показано ниже, в квантовой физике поведение субатомных частиц (даже тех, которые составляют наше собственное тело) совершенно не согласуется с представлениями о «здравом смысле» и может быть описано лишь исключительно сложным математическим аппаратом. Размышляя о законах природы и личной роли ученых в формулировке «правил поведения» вещества, лауреат Нобелевской премии Роберт Лофлин пишет: «Развитие физики доказывает нам, что правила и законы, выводимые без какого-то интуитивного угадывания, почти всегда оказываются ошибочными, из чего можно сделать вывод, что законы природы должны быть скорее угаданы, чем изобретены или придуманы». По-видимому, это справедливо и по отношению к законам квантовой физики, хотя в ней граница между открытием и угадыванием законов до сих пор остается зыбкой и неопределенной.

Глава 3

Нильс Бор и загадочная квантовая механика