Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие) - Б Кузнецов

Здесь мы подошли к очень существенному пункту - существенному для оценки творческого пути Эйнштейна во второй половине его жизни. Основной стержень творчества и жизни Эйнштейна - кристаллизация результатов творчества, выходящих за рамки личного. В автобиографических заметках, письмах и беседах Эйнштейна с друзьями тридцать - сорок лет, отданных единой теории поля и выступлениям против официальной квантовой механики, рисуются как очень значительный с этой точки зрения период. Эйнштейн считал его периодом, когда он приблизился к единой концепции, охватывающей все мироздание, к теории, более широкой, чем общая теория относительности. Для Эйнштейна идеи, занимавшие его почти целиком в тридцатые - пятидесятые годы, были итогом творческой жизни, обобщением всего, о чем он размышлял с юности.

Напротив, в большинстве биографий и в большинстве оценок со стороны принстонский период рассматривается как период бесплодных поисков и положительные итоги этого периода сводятся к выводу уравнений движения из уравнений поля. Из таких оценок иногда выводится и освещение самой жизни Эйнштейна. Его одиночество, которое по отношению к периоду создания теории относительности рассматривается как одиночество мыслителя, ушедшего вперед, применительно к позднейшему периоду считается одиночеством ученого, заблудившегося и отставшего от общего движения науки.

350

Новейшие успехи изучения ультрарелятивистских эффектов меняют оценку творчества и жизни Эйнштейна в тридцатые - пятидесятые годы, а значит, и итоговую оценку творчества и жизни в целом. Для Эйнштейна единственная существенная оценка состоит в ответе на вопрос, что в его личных переживаниях, мыслях, результатах стало "надличным" содержанием научного прогресса. Чтобы ответить на этот вопрос, нужно определить, в чем состоял действительный прогресс научных знаний, а это обычно можно сделать лишь ретроспективно, с позиций более общей и точной теории.

Эйнштейн почти не принимал участия в конкретных исследованиях, постепенно увеличивавших сведения об элементарных частицах и их превращениях. Теория и эксперимент должны были пройти большой путь, на котором мыслителю, стремящемуся к внутреннему совершенству, нечего было, как казалось Эйнштейну, делать. В этот период внешнее оправдание физических теорий стало чрезвычайно импозантным. В квантовой электродинамике теоретические расчеты оправдывались экспериментом до девятого знака. Но это не мешало теоретическим конструкциям быстро исчезать и уступать место новым, также недолговечным. Они конструировались ad hoc. При этом искусственность большинства теорий была настолько явной, что она начала играть очень своеобразную роль, концентрируя внимание па необходимости не наспех, ad hoc придуманной, а естественной, обладающей внутренним совершенством общей теории элементарных частиц. Все это можно проиллюстрировать на примере проблемы бесконечной энергии электронов и позитронов.

Фотоны представляют собой частицы электромагнитного излучения. Они могут излучаться и поглощаться системами заряженных частиц. Но и в вакууме, в отсутствие других частиц, заряженная частица излучает и поглощает так называемые виртуальные фотоны. Они вносят свой вклад в энергию и, следовательно, в массу электрона. Чем меньше интервалы между излучениями и поглощениями виртуальных фотонов, тем больше их вклад в энергию электрона. Время, прошедшее между излучением виртуального фотона и его поглощением, может быть сколь угодно мало и соответственно может быть сколь угодно мал пройденный им путь (он равен времени существования фотона, умноженному на скорость света).

351

Виртуальные фотоны и вообще виртуальные частицы противопоставляются "реальным". Значит ли это, что они лишены объективной реальности, что они являются субъективной конструкцией разума? Нет, они существуют, обнаруживают свое существование в эксперименте, участвуют в игре физических сил и приводят к наблюдаемым макроскопическим событиям. Вакуум, в котором заряженная частица излучает и поглощает виртуальные фотоны, взаимодействует с частицей и меняет ее энергию, массу, заряд. Но к вакуумным процессам непосредственно неприменимо пространственно-временное представление. Что здесь означает этот термин?

Исходное понятие, связанное с пространственно-временным представлением, - это понятие тождественной себе частицы. Тождественной себе не в тривиальном смысле: тождественная себе частица, взятая в данной точке в данный момент. Имеется в виду нетривиальная тождественность: частица существует в различные моменты времени и пребывает в различных точках, оставаясь тождественной самой себе. Гарантия подобной себетождественности состоит в непрерывной мировой линии частицы: в каждый момент и в каждой точке она в принципе может быть обнаружена. В такой возможности, в существовании непрерывной мировой линии - совокупности пространственно-временных локализаций частицы - состоит пространственно-временное представление о физических процессах.

В вакууме нет непрерывных мировых линий тождественных себе частиц, нет даже несколько размытых линий, фигурирующих в квантовой механике. Мы не можем проследить пространственно-временную локализацию виртуальной частицы. И все же, если бы мы на этом основании отказали ей в реальном бытии, мы, по-видимому, не могли бы присвоить предикат бытия и "реальной" частице, и ее мировой линии. Мировая линия должна быть заполнена какими-то событиями, несводимыми к простому пребыванию частицы, иначе само это пребывание теряет физический смысл и мировая линия становится не физическим, а чисто геометрическим понятием.

352

Современная ситуация в физике позволяет думать, что именно виртуальные процессы, излучение и поглощение виртуальных фотонов и других частиц, делают мировую линию частицы заполненной, физически существующей, обладающей физическим бытием.

Как уже говорилось, время, прошедшее между излучением виртуального фотона и его поглощением, может быть сколь угодно мало и соответственно вклад виртуального фотона в энергию электрона может быть сколь угодно велик. Расчеты, учитывающие взаимодействие электрона с его собственным излучением, приводят к бесконечным значениям энергии и соответственно массы электрона.

Вывод этот физически абсурден. Предположение о бесконечной энергии и массе частиц противоречит всему, что нам известно о физических явлениях. Поэтому бесконечные значения энергии и массы устраняются из расчетов. Делается это с помощью различных приемов и некоторых концепций, авторы которых не скрывают, а, напротив, подчеркивают чисто рецептурный характер этих приемов и концепций. Разрыв между "внешним оправданием" и "внутренним совершенством" физической теории сейчас принял весьма своеобразную форму. Существует много способов избавиться от бесконечных значений энергии и массы частицы. Они состоят в отбрасывании виртуальных фотонов с очень большой энергией, вносящих большой вклад в собственную энергию частицы. Такие фотоны игнорируются. Почему? Это делают "в кредит" в расчете на то, что будущая теория элементарных частиц даст необходимое обоснование рецептурных приемов устранения очень высоких энергий. Такой теорией может быть представление о наименьших расстояниях и наименьших интервалах времени, представление, которое было бы выведено из каких-то общих идей. Мы вскоре рассмотрим указанное представление. Но в современной физике не дожидаются, пока оно будет непротиворечивым образом сформулировано. Уже сейчас в расчете на ту или другую будущую теорию вводят различные приемы устранения бесконечных значений энергии частицы.

353

Какими архаичными в такой ситуации кажутся идеи "чистого описания", а также идеи условного или же априорного происхождения физических понятий! Феноменологические теории сами по себе не могут сколько-нибудь непротиворечивым образом описать ход процессов, стоящих в центре внимания современной физики. Физика ищет нефеноменологическую, но отнюдь не априорную картину этих процессов и, уверенная в возможности такой теории, уже сейчас "в кредит" вычисляет энергию электронов, устраняя бесконечные значения. Зато какой злободневной кажется сейчас эйнштейновская схема внешнего оправдания и внутреннего совершенства.

Заметим теперь, что эта схема как раз и развертывалась в тридцатые пятидесятые годы в эйнштейновских попытках построения единой теории поля и в критике квантовой механики, с одной стороны, и в развитии теории элементарных частиц в работах других физиков, с другой. Развитие теории элементарных частиц приводило к поразительно стройным и изящным отдельным концепциям Но они не укладывались в единую картину. Более того, выдвинутые в них схемы противоречили друг другу даже в пределах одной концепции. Релятивистские квантовые теории середины нашего столетия напоминают картину сотворения мира в поэме Эмпедокла, где описываются причудливые сочетания органов у животных, первоначально появившихся на Земле.