Текст книги "Думай, как Эйнштейн"

Нобелевская премия

Эйнштейн возвышается над современниками так же, как когда-то Ньютон.

Артур Эддингтон

История о присуждении Эйнштейну Нобелевской премии напоминает чудесную сказку, в которой мировое научное сообщество выступает, мягко скажем, не в лучшем виде. Скорее, она показывает, насколько революционными явились работы Эйнштейна и какой любопытный вызов тот бросил как своим научным оппонентам, так и противникам-антисемитам.

Нобелевскую премию за 1921 год Эйнштейну вручили в 1922-м. Произошло это потому, что в 1921 году Нобелевский комитет решил, что ни один из номинантов не соответствует критериям, установленным волей Альфреда Нобеля. Зачем же было назначать премию задним числом? За исследования по относительности Эйнштейн, как и ожидалось, был номинирован в 1921-м. Но члены наградного комитета не смогли прийти к согласию по вопросу, можно ли считать его теорию «открытием или изобретением», как того требовали условия Нобеля. Противники кандидатуры Эйнштейна заявляли, что его выводам недостает экспериментально-практических доказательств, а потому вся проделанная им работа – скорее «теория», которая «выдвинута», нежели «закон», который «открыт». И это несмотря на то, что результаты наблюдений Эддингтона за солнечным затмением двумя годами ранее получили широкое признание как доказательства гипотезы Эйнштейна.

Впервые Эйнштейн был номинирован на Нобелевскую премию в далеком 1910-м – его имя выдвинул Вильгельм Оствальд, профессор Лейпцигского университета, ставший лауреатом за год до того. Номинация эта была для Эйнштейна очень лестной – ведь еще десятью годами ранее Оствальд отклонил прошение Эйнштейна о работе (к чести профессора, тот признал, что слишком поторопился с оценкой способностей молодого ученого). С тех пор минуло двенадцать лет, и Нобелевский комитет просто не смог игнорировать человека, который стал известнейшим из всех живых ученых земли. Французский физик Марсель Бриллюэн, голосуя за Эйнштейна в 1922 году, написал: «Представьте себе на мгновение, что скажут через пятьдесят лет, если имени Эйнштейна не окажется в списке лауреатов Нобелевской премии». Осознав, что непризнание кандидатуры Эйнштейна может негативно сказаться на репутации самой премии, члены комитета решили найти какой-нибудь компромисс.

Ловкий выход из надвигающегося тупика придумал шведский физик Карл Вильгельм Озеен, ставший членом комитета в том же 1922 году. Поскольку те, кто возражал против награждения Эйнштейна, скептически относили к теории относительности, Озеен предложил вычеркнуть ее из списка признаваемых заслуг – и официально наградить Эйнштейна «за открытие закона фотоэффекта… и за другие работы в области теоретической физики». В результате Эйнштейн получил премию вовсе не за теорию относительности, а за свою первую работу 1905 года, «Эвристическую точку зрения касательно генерации и трансформации света».

В самом этом факте заключалась особая ирония, поскольку своей теорией фотоэффекта Эйнштейн был во многом обязан Филиппу Ленарду, также нобелевскому лауреату – и чуть ли не самому яростному из противников награждения Эйнштейна. Его позиция в большой степени базировалась на антисемитизме и сводилась к постоянному принижению заслуг Эйнштейна и проклятию того, что он называл «жидовской физикой». После награждения Эйнштейна в 1922 году Нобелевский комитет получил единственное письмо протеста, чьим автором и являлся Филипп Ленард.

Пройдя через все перипетии присуждения премии, Эйнштейн невыносимо устал. На церемонию своего награждения он не явился, так как в это время путешествовал по Японии. Но, к его чести, все-таки выполнил обещание, которое дал накануне развода, – и перевел на банковский счет своей бывшей жены Милевы сумму в 121 572 шведские кроны. Деньги эти она вложила в недвижимость, купив три дома в Цюрихе.

Плыви против течения

Что действительно ценно в суете нашей жизни… – так это эмоциональный творческий индивидуум, личность – тот, кто творит великое и благородное, пока толпа как таковая остается тупой в мыслях и бесчувственной в душе.

Альберт Эйнштейн, 1930

Характерной особенностью жизни Эйнштейна являлось то, что он редко испытывал тягу к широкому общественному признанию и, по большому счету, держался от людей в стороне. Чаще всего ему было гораздо комфортнее оставаться аутсайдером, что лишь дополняло его готовность следовать во всех направлениях только своим инстинктам, выступая против любого консенсуса. В 1953 году, оглядываясь на прожитое, он назвал себя «безнадежным нон-конформистом».

Эта особенность проявлялась в нем с самых ранних лет. Учителям в гимназии и профессорам в университете он доставлял сплошные неприятности, то и дело нарушая правила формального обучения. Его внутренняя убежденность в превосходстве личности над социумом приводила его к постоянным конфликтам с любыми официальными учреждениями – учебными или политическими, государственными или религиозными.

Свою профессиональную карьеру он построил, бесстрашно игнорируя традиционные научные представления. И даже в личной жизни для долгих отношений выбирал себе тех, кто, в отличие от большинства, не относился к нему с придыханием. Невольно вспоминается диалог из фильма «Дикарь» (1953): когда героя Марлона Брандо спросили: «Эй, Джонни, против чего вы бунтуете?», он ответил: «А что у вас есть предложить?»

Тем не менее он сдерживался в стремлении идти своим путем, соглашаясь отступить или перенаправить свой шаг, если подозревал, что ошибся. В его действиях вовсе не было осознанной цели подорвать ортодоксальные взгляды. Он просто следовал за доказательствами, полученными в результате своих размышлений, куда бы те ни вели его – не важно, принимает их общество или нет. Если новое доказательство предполагало, что ему нужно сменить ту или иную логическую установку, он делал это без колебаний. В таком подходе не было лицемерия. В конце концов, он был просто ученый и не находил ничего зазорного в том, чтобы направлять свои мысли туда, куда призывают факты.

Склонность Эйнштейна плыть против течения, несомненно, исходила из его страсти подвергать сомнениям и перепроверке все, что бы ни стояло на пути к истине и порядку. В этом смысле, он и сам был ортодоксом до мозга костей – ибо, как всякий ученый, больше всего на свете мечтал постичь законы, которым подчиняется все и вся. Уже после смерти Эйнштейна его постоянный редактор, Уильям Миллер, вспоминал, как он объяснял:

Очень важно не перестать задавать вопросы. У любопытства есть свои причины для существования. Нам не остается ничего, кроме как с благоговейным трепетом созерцать тайны вечности, жизни, мистической структуры реальности. Если каждый день пытаться постичь эти тайны хотя бы немного – этого уже достаточно.

Битва Эйнштейна с квантовой механикой

Я часто кажусь себе страусом, который прячет голову в песок, чтобы избежать приближающейся опасности.

Альберт Эйнштейн, 1954

Отношения Эйнштейна с квантовой механикой – идеальный пример битвы его собственных пристрастий с модными научными трендами. Квантовая теория являет собою чуть ли не главный парадокс его жизни: с одной стороны, Эйнштейн сыграл ключевую роль в истории ее зарождения, с другой же – потратил десятки лет на то, чтобы понаделать в ней как можно больше «дырок».

Его работа 1905 года, посвященная квантам света, вооружила Макса Планка и его сторонников доказательством, которое они искали для развития квантовой механики – раздела науки, пытающегося объяснить, как материя и энергия ведут себя на атомарном и субатомарном уровнях. Ключевой в теории квантов является идея о том, что материя может одновременно являться как частицами, так и волнами (т. н. корпускулярно-волновой дуализм). Ранее это считалось невозможным.

Исследования, приведшие к подобному открытию, поражали воображение, но результаты оказались еще грандиознее. В результате многолетних усилий армии ученых по всему миру, с 1920-х по 1930-е годы, было введено в употребление понятие квантового кода. Эйнштейн отнесся к этому с большой тревогой.

Сыграв решающую роль в описании квантового феномена, он понимал, что подобные разработки ведут к созданию принципиально новой науки. На конференции 1909 года в Зальцбурге он признал, что именно квантовая физика будет доминировать как «следующая фаза теоретической физики». Однако уже в 1911 году, выступая на знаменитом Сольвеевском конгрессе в Брюсселе – важнейшей вехе в истории развития квантовой теории, – начал отзываться о ней с определенным скептицизмом, даже несмотря на одобрительные отзывы многих его коллег. А еще через год заявил Генриху Зангеру: «Чем большим успехом квантовая теория пользуется, тем глупей она выглядит».

В то время как Эйнштейн стремился к устойчивым законам, которые объясняли бы реальное устройство вселенной, квантовая теория, похоже, намеревалась без таковых обойтись – ведь, как мы помним, одним из ее основных положений является принцип неопределенности. Эйнштейн верил в детерминированный мир, в котором любое событие имеет свою причину. Теперь же новоявленные «квантовые ортодоксы» начали утверждать, что миром правят неопределенности и вероятности и что никакой объективной реальности не существует. Возражая против этого, Эйнштейн заявил: «Бог не играет в кости». На что Нильс Бор, светоч Копенгагенской школы квантовой механики, в шутку ответил: «Не советуйте богу, что ему делать!» Эйнштейн и Бор, уважавшие друг друга профессионально и лично, вели многолетние дебаты о квантовой природе мира, которые сегодня считаются чуть ли не вершиной научных споров в истории человечества.

Столь же скептически относился Эйнштейн и к описанию в квантовой механике того, как частицы взаимодействуют друг с другом на больших расстояниях. Понятия не имея, каким образом кванты сообщаются между собой, он определил этот феномен как «сверхъестественное воздействие на расстоянии». В 1924 году в письме к Нильсу Бору, жалуясь на то, что беспокоит его в квантовой механике, он писал: «Я нахожу абсолютно недопустимым предположение, что электрон, которому предстоит быть излученным, должен самостоятельно, по собственной воле выбирать не только момент скачка, но и его направление. Если это так, я предпочел бы быть сапожником или крупье в казино, но не физиком».

При этом Эйнштейн вовсе не считал квантовую механику по сути ошибочной. Точнее сказать – он считал ее незавершенной. Свою работу по квантам от 1905 года он назвал «эвристической» – и примерно под тем же углом рассматривал квантовую физику в целом. В 1926 году он выразил эти ощущения Максу Борну в следующих словах: «Квантовая механика достойна всяческого уважения. Но внутренний голос говорит мне, что это еще не окончательное решение. Теория дает много, но не приближает нас к раскрытию тайн Старого Господина» (т. е. бога – Д.С.).

Даже когда экспериментальная база в поддержку квантовой теории начала расти, Эйнштейн настаивал на том, что «последнее слово еще не сказано». И фактически до конца жизни посвящал огромную часть своей энергии борьбе с предрассудками, то и дело возникавшими в квантовых исследованиях. И как ни парадоксально, после каждой такой атаки квантовая механика, испытанная на прочность его безжалостным интеллектом, все укрепляла свои рубежи.

Эйнштейн надеялся, что его работа 1935 года о т. н. «ЭПР-парадоксе» (написанная совместно с Борисом Подольским и Натаном Розеном и озаглавленная «Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?») станет «последним гвоздем в крышку гроба» квантовой механики на данной стадии ее развития. Работа эта посвящалась основной претензии Эйнштейна к «квантовым ортодоксам» и оспаривала утверждение о том, что никакая частица не имеет определенных координат, пока ее не подвергли наблюдению. На что Эйнштейн возражал: «Вы действительно считаете, что луны в небе нет, пока мы на нее не смотрим?» Для доказательства его позиции в работе предлагался умозрительный эксперимент, который был поставлен, чтобы развенчать принцип неопределенности, – однако не произвел особо чувствительного удара по оппонентам. Годы спустя, в 1980-х, сей аргумент был проверен на практике и опровергнут, и последнее слово – по крайней мере, в отношении данной позиции – осталось за «квантовыми ортодоксами».

В 1944 году Эйнштейн в переписке с Максом Борном подвел итоги своего конфликта с новой ветвью науки. «В наших научных ожидания мы стали антиподами, – писал он. – Ты веришь в бога, который играет в кости, а я – в абсолютные закон и порядок в объективно существующем мире». Так великий ученый остался предан собственной вере – в то, что объективная реальность все-таки существует. В 2005 году Джон Полкинхорн, британский физик-теоретик и теолог, написал в журнале «Наука и теология»:

Эйнштейн хотел, чтобы физический мир был беспроблемно объективен и детерминирован, и потому отрицал современную квантовую теорию. С такой установкой он стал скорее последним из гениев древних, чем первым из современных.

Мысли еще масштабней

Я все еще тружусь не покладая рук, хотя большинство отпрысков моего интеллекта – недоноски, завершающие свой путь на кладбище разбитых надежд.

Альберт Эйнштейн, 1937

Частично оттого, что его неудовлетворенность квантовой теорией только росла, последние тридцать лет жизни Эйнштейн провел в попытках сформулировать то, что он сам же назвал «Единой теорией поля». Если в юности он был просто влюблен в элегантность электромагнитного поля Максвелла, то теперь захотел сконструировать формулы, которые включали бы в себя очевидно несовместимые элементы как электромагнитных, так и гравитационных полей. Успех в создании подобной «теории всего» был бы равноценен умению «прочесть мысли бога».

Обвинять его в честолюбии было бы несправедливо. В своей нобелевской лекции 1923 года, «Фундаментальные идеи и проблемы теории относительности», он сформулировал свои амбиции так: «Необходимо разработать математически Единую теория поля, которая описывала бы гравитационные и электромагнитные поля всего лишь как разные компоненты, или разные проявления, общего поля с одной и той же структурой».

Однако такая задача серьезно расходилась с основными тенденциями, преобладавшими в мировой науке на тот момент. Эйнштейн всегда старался описывать свои теории настолько четко и внятно, чтобы их «мог понять даже ребенок». В 1949 году он писал: «Любая теория впечатляет тем сильнее, чем величественнее простота ее изложения, чем больше различных положений она охватывает и чем шире область ее применения». Но в квантовых исследованиях эти требования оказались невыполнимы. Эйнштейн старался применить в описании космоса правила, единые для всей науки в целом, в то время как Бор, Шрёдингер и другие проповедовали доктрину, основанную на куда менее унифицированных принципах, чем когда-либо до тех пор.

Многие в квантовом сообществе считали амбиции Эйнштейна довольно устаревшими. Дескать, можно плыть против течения – но бесполезно пытаться сдерживать это течение в одностороннем порядке. Кроме того, ему не хватало интуитивного трамплина, от которого он мог бы оттолкнуться с той же уверенностью, какую ощущал в своих предыдущих работах. Неожиданно для себя он начал «зависать» там, где раньше чувствовал инстинктивно, в каком направлении прыгать. Сама теории единого поля напоминала скорее не идею, а сгусток смутных предчувствий.

Многолетнюю битву Эйнштейна за ясность квантовой теории часто называли безрассудством, критикуя его за то, что он напрасно растрачивает свой талант. Даже сегодня можно услышать мнения о том, что его по-настоящему значимый вклад в мировую науку завершился на последнем труде по Общей теории относительности в 1935 году. Нильс Бор начал относиться к нему как к некому алхимику, вознамерившемуся разгадать научную тайну, которой на самом деле не существует, а Шрёдингер обозвал его глупцом, не способным обуздать собственное упрямство.

И все-таки описывать его на склоне лет как «упертого маразматика» было бы совершенно несправедливо. Эйнштейн свято верил: преуспей он в описании Единой теории поля – это превзошло бы все его предыдущие достижения. Но вместе с тем он понимал, что сама эта тема может превосходить даже его аналитические способности. Так, в 1934 он отметил: «Я запер себя в застенках совершенно безнадежных научных проблем». Тем не менее он чувствовал своим долгом не оставлять попыток – тем более что Общая теория относительности предоставила ему для этого как финансовую, так и профессиональную свободу. «Я больше не нуждаюсь в том, чтобы состязаться с великими умами», – признался он однажды Паулю Эренфесту. И он мог позволить себе такой риск, на который другие были попросту не способны.

В подобном смысле, его работа над «теорией всего» явилась неописуемо бесстрашным начинанием. Эти «тревожные поиски истины в темноте», несомненно, собирали свою жатву, являясь, пожалуй, самым разочаровывающим предприятием его жизни, о чем и напоминает нам печальный эпиграф этой главы. В 1951 году он заявил Морису Соловину, что Единая теория поля «списана в архив», но оказалось, что это совсем не так. Успех Общей теории относительности просто приказывал амбициям Эйнштейна расшириться до предела. Как если бы Христофор Колумб, не удовлетворившись открытием Нового Света, направил свои паруса к не открытой доселе планете. Сама эта попытка уже достойна самого искреннего восхищения, и даже ее провал ни в коем случае не отменяет ценности его предыдущих заслуг.

Конечно, за столь безрассудную охоту приходилось расплачиваться. К старости Эйнштейн все больше отдалялся от научного мира. Такова была цена за его подозрение, что квантовая теории развивается ошибочным путем. Время показало, что это подозрение было напрасным. Но хотя сегодня найдется мало желающих рассматривать Единую теорию поля так, как это делал Эйнштейн, огромная часть работы, проделанной им в этой сфере, легла в основу современной Теории струн – научной области, величайшие надежды в которой возлагаются как раз на объединении законов Эйнштейна с квантовым устройством Вселенной.

25 мая 1953 года Эйнштейн написал письмо, которое логически обосновывало его решение погнаться за очевидно недостижимой целью. «Каждый индивидуум, – подчеркивал он, – должен аккумулировать свой собственный способ мышления, если не хочет заблудиться в лабиринте вероятностей». И тут же подчеркивал, что никакие сомнения были ему не чужды: «Хотя никто не может быть уверен в том, что выбранный им путь – самый правильный. И сам я уверен в том меньше кого бы то ни было».

Такова цена по-настоящему масштабного мышления.

Интересуйся политикой

Мой страстный интерес к социальной справедливости и социальной ответственности всегда пребывал в любопытном контрасте с явным нежеланием сравнивать их с мужчиной и женщиной.

Альберт Эйнштейн, 1932

Ярко выраженным политическим мышлением Эйнштейн обладал с раннего детства, о чем говорит хотя бы его нежелание выбегать со всем классом из школы на улицу, чтобы поглазеть на военную процессию, как это случилось в Мюнхене. Слава, пришедшая к нему позже, особенно – начиная с 1919 года, снабдила его подмостками, с которых он смог высказывать свои воззрения всему миру. И хотя со временем его влияние на современников в науке ослабевало, он до конца жизни оставался гигантом мировой политической сцены.

Это, впрочем, далеко не всегда нравилось ему самому, ведь он считал, что любая политика необходима, но мимолетна, тогда как наука остается на все времена. «Политика – для настоящего, – говорил он. – А наши уравнения принадлежат самой вечности». Но как бы там ни было, в политических водоворотах первой половины XX века он чувствовал, что просто обязан высказывать свою позицию во всеуслышание. О своей мотивации он рассказывал в интервью газете «Neue Zürcher Zeitung» в 1927 году:

Разумеется, я не политик в общепринятом смысле слова; таких среди ученых почти не встретишь. Но в то же время я верю, что никто не должен отворачиваться от такого политического вопроса… как восстановление согласия между народами, которое было полностью уничтожено мировой войной, и что только неустанная забота о подлинном взаимопонимании между нациями сможет предотвратить повторение той ужасной катастрофы, которую мы пережили.

Политические убеждения Эйнштейна опирались на два неизменных столпа: свободу личности – и социальную справедливость («Борьба за социальную справедливость – главное дело в жизни», – заявил он в 1934 г). Что же касается его устремлений в науке, он мог поменять или адаптировать свою точку зрения ради свежих разработок в критических ситуациях. Как мы еще увидим, приход к власти Гитлера как раз и явился одной из ситуаций, к которым ему невольно пришлось приспосабливать свои принципы.

На его в целом либеральное мировоззрение еще в юности оказали большое влияние Йост Винтелер в Арау, а также друзья по цюрихскому Политехникуму – Густав Майер (впоследствии – еврейский банкир и основатель швейцарского отделения Общества Этической Культуры) и Фридрих Адлер, сын лидера Австрийской социал-демократической партии (в 1916 году застрелил по политическим соображениям министр-президента Австро-Венгрии Карла фон Штюргка).

По натуре пацифист, не доверяющий сверхдержавам, Эйнштейн широко (хотя и не однозначно) симпатизировал социалистам. В 1952 году он объявил Махатму Ганди «величайшим политическим гением нашего времени». В центр своих этических ценностей Эйнштейн неизменно ставил права личности, соблюдение которых считал важнейшим условием для достижения общественного блага. В 1933 году, выступая с речью в Королевском Альберт-Холле в Лондоне, он заявил: «Только в свободном обществе человек способен создавать научные и культурные ценности, которые делают жизнь современного человека стоящей того, чтобы жить». И через девятнадцать лет его мнение не изменилось:

Ради общественного блага крайне важно воспитывать в людях индивидуальность – ибо только она способна произвести новые идеи, в которых общество нуждается для постоянного самоулучшения, удовлетворения своих запросов – и, в конце концов, для того, чтобы избежать бесплодия и вырождения.

Поэтому неудивительно, что он также был и стойким защитником гражданских прав – и эта позиция порой становилась причиной его конфликтов с бывшими соотечественниками после того, как он переехал в США. Яростный противник расизма, в 1948 году он дал интервью “Cheyney Record”, студенческой газете негритянского колледжа в Пенсильвании, в котором сказал:

Расовые предрассудки – это часть традиции, которая, как сложилось исторически, без какой-либо критики передается из поколения в поколение. Исцелиться от них можно только через просвещение и образование. Это медленный и мучительный процесс, участвовать в котором должны все здравомыслящие люди.

За одиннадцать лет до этого он произвел настоящий фурор, предоставив стол и дом Мариан Андерсон, чернокожей певице-контральто, после того как местный отель отказал ей в номере, когда она прибыла в Принстон на гастроли. Это событие послужило началом их дружбы: несколько раз в течение последующих лет он принимал ее в своем доме, что само по себе служило громким посланием к общественности. Он также открыто выступал в оправдание «парней из Скоттсборо» (девяти черных подростков из Алабамы, обвинявшихся в изнасиловании в 1930 гг.), суд над которыми, полностью из белых присяжных, был позже признан явной судебной ошибкой. Кроме того, он с энтузиазмом защищал Тома Муни, белокожего активиста, отсидевшего 22 года в тюрьме по обвинению в организации взрыва бомбы в Сан-Франциско в 1916-м и выпущенного на свободу только в 1939 году.

Но, несмотря на страстный интерес к проблемам общества и отдельных людей, Эйнштейн все же чувствовал себя куда естественней в дебрях естественных наук, нежели в бурных волнах политики. Однажды – уже после того, как была сброшена ядерная бомба, – его спросили, почему открывать существование атомов оказалось проще, чем контролировать их использование. «Очень просто, друг мой, – ответил он. – Все потому, что политика куда сложнее, чем физика».