Самая большая ошибка Эйнштейна - Дэвид Боданис

Кто-то должен уступить, решил Эйнштейн. И если наблюдаемые факты касательно Вселенной не изменятся, то ему придется изменить свою теорию. Раз его уравнение 1915 года предсказывает, что Вселенная меняется, он должен исправить уравнение, чтобы оно не давало такого прогноза. При этом останется в силе все то, что оно говорит об эффектах меньшего масштаба – скажем, о том, что наше Солнце заставляет пространство прогибаться в достаточной степени, чтобы отклонять проходящий рядом свет от звезд. Но то, что говорилось о более крупномасштабных эффектах (о тех, которые характеризуют структуру Вселенной в целом), надлежит поправить. И вот в феврале 1917 года Эйнштейн написал в Берлин, в Прусскую академию наук: «Я пришел к выводу, что в гравитационные уравнения, которые я представлял ранее, следует внести поправки, дабы избежать этих фундаментальных затруднений…» Да, он хотел изменить свое изящное соотношение G = T. Но как это сделать?

Эйнштейн уже довольно долго размышлял над этой проблемой. В своем послании 1917 года он сообщил о единственной поправке, какую смог придумать. В исходное уравнение пришлось ввести еще один параметр, который как бы ослабил левую часть формулы (где описывается геометрия пространства), слегка скомпенсировав гравитационное воздействие (подобно тому, как Атлас сдерживал тяжесть небес, чтобы звезды не упали на землю). Эйнштейн обозначил этот новый параметр греческой буквой «лямбда» (Λ). Позже его назовут космологической постоянной, поскольку он представлял собой фиксированное число (константу), действующее на космическом уровне. И вместо прекрасного в своей простоте и симметричности G = T у него получилось прихрамывающее G – Λ = T.

Не станем вдаваться в подробности того, как Эйнштейн пришел к своей космологической постоянной. Упрощенно говоря, G представляет геометрию нашей Вселенной, и Вселенная так сильно искривлена, что этот параметр достаточно велик для того, чтобы заставить звезды летать – подобно громадным камням, падающим в пропасть. Но если слегка уменьшить эту силу, звезды не будут падать, они по-прежнему будут парить в пространстве более или менее неподвижно: почти все тогдашние астрономы полагали, что на самом деле звезды именно так себя всегда и ведут. Эйнштейн словно бы заново нарисовал эту пропасть, так что теперь она уже не зияла такой страшной глубиной, и камни больше не катились в нее очертя голову. Вот какое действие произвело добавление лямбды.

Ему она никогда не нравилась. «Этот параметр, – говорил он с берлинской кафедры, – необходим лишь для того, чтобы обеспечить возможность почти статичного распределения вещества, как того требуют низкие скорости, с которыми движутся звезды; такие скорости – установленный факт». Астрономы заверяли его, что все звезды, которые мы наблюдаем, движутся относительно друг друга сравнительно медленно и/или случайным образом, однако подобное «почти статичное распределение вещества» отнюдь не вытекает из его исходного уравнения. Лишь благодаря поправке, которую он скрепя сердце ввел в это соотношение, Эйнштейн мог добиться того, чтобы оно соответствовало наблюдениям – вернее, тому, что они вроде бы показывали.

Может, лямбда и казалась необходимой для приведения эйнштейновского уравнения в соответствие с реальностью, но он чувствовал, что поправка «значительно ухудшила формальную красоту» его теории. Для Эйнштейна простота и красота уравнений служили основными признаками их справедливости. Он не верил, что какое-то божество или сила природы может, создав Вселенную согласно нескольким очень простым принципам, затем неуклюже добавить в них такие вот дополнительные поправки. В исходном G = T, выведенном в 1915 году, сквозил почерк Бога, наслаждающегося простотой своего творения. Эти два символа словно бы коренились в самой природе Вселенной: параметр G отражал суть того, как искривляется пространство, а параметр T – само существование Вещей в пространстве. Введенная же громоздкая лямбда служила лишь случайным дополнением к левой части уравнения, добавкой, призванной чуть ослабить силу тяготения (то есть сделать «пропасть» нашей Вселенной менее глубокой, а ее края менее отвесными, чтобы звезды – «камни» в нашем сравнении – не падали в нее).

В струнных квартетах, которые так любил играть Эйнштейн, каждая нота занимает определенное место, каждый инструмент вносит определенный вклад в общее звучание. И так рождается гармония. Никто не стал бы втаскивать в комнату громадную тубу и в произвольный момент дуть в нее, нарушая нормальное течение мелодии. А ведь именно это проделал Эйнштейн, заменив простое и недвусмысленное G = T на неловкое G – Λ = T.

Но приговор ведущих астрономов мира был единодушен. Наше Солнце – часть звездного острова, именуемого Млечным Путем. Он не расширяется и за его пределами простирается лишь бесконечная чернота. Если бы Эйнштейн не так верил в необходимость откликаться на эмпирические доказательства, он бы, возможно, и не внес эту поправку. Но в тот период его жизни они казались ему столь же важны, как и игра интуиции. А поскольку его уравнение 1915 года предсказывало нечто противоположное тому, что демонстрируют факты, значит, уравнение неверно, поэтому следует добавить в него лямбду, разрушающую красоту.

Это стало первой крупной ошибкой Эйнштейна.

Последствия его заблуждения обнаружились лишь спустя много лет, пока же Эйнштейн пытался убедить себя, что его изначальная теория все-таки не совсем провальна. Ведь эффект, для компенсации которого потребовалась лямбда, будет заметен лишь на чрезвычайно больших пространствах. И можно задать настолько малое значение этой поправки, что на уровне нашей Солнечной системы правильно будет по-прежнему пользоваться исходным уравнением G = T. Вот почему Эддингтону и удалось доказать его справедливость.

Эйнштейн мог сколько угодно черпать утешение в результатах Эддингтона, однако примириться с тем, что его прекрасная исходная теория в основе своей неверна, было очень непросто. Особенно его мучил вопрос: зачем Вселенной вообще понадобился этот лишний параметр? Почему она должна быть устроена именно так?

Несмотря на гложившие его внутренние сомнения, он принялся защищать неуклюжее выражение G – Λ = T, признавая, что смертный человек не в силах узреть столь совершенную гармонию, какая ненадолго увиделась ему в сияющем, необычайно простом равенстве G = T, и что это слишком простое равенство не отражает работу Вселенной. Ему не нравилась эта лямбда, вторгшаяся в его прекрасное, поистине совершенное уравнение, но постепенно он стал к ней привыкать.

Результаты, полученные Эддингтоном в 1919 году, принесли Эйнштейну мировую славу, вылепив образ совершенного человека. Мир видел Эйнштейна скромным добряком, легко относящимся к тому, как повернулась его жизнь. Но в реальности все было несколько иначе, а вернее, совсем не так: его второй брак не оправдывал надежд, а сыновья, которых он так любил, все больше от него отдалялись.

Мир полагал, что Эйнштейн создал уравнения необычайной глубины, приблизившись к мудрости самого Творца. Но Эйнштейн, введя эту проклятую лямбду, знал, что это неправда: либо он пока не достиг самого высокого уровня истины, либо Вселенная лишена той простоты, в которую ему так хотелось верить.

Эйнштейн на своей любимой яхте. (Германия, 1920-е гг.)