Стал ли Эйнштейн к старости консерватором?
«Заплесневелый Альберт»
В 1999 году журнал Time назвал Альберта Эйнштейна «человеком века», уточнив, что «он был выдающимся учёным столетия, в котором безраздельно господствовала наука». И физики, и люди, далёкие от этой науки, в подавляющем большинстве связывают заслуги Эйнштейна с открытием теории относительности, радикально изменившей наши представления о пространстве и времени. Именно за этот научный подвиг Эйнштейна многократно выдвигали на Нобелевскую премию по физике лучшие учёные того времени. Например, только в 1921 году его имя стояло в четырнадцати номинациях на премию, а 1922-м — в семнадцати. В качестве основания для номинации чаще всего указывали теорию относительности. Но шведские академики из Нобелевского комитета оказались под слишком сильным влиянием их националистически настроенных немецких коллег, занятых в начале 1920-х годов форменной травлей Эйнштейна в основном из-за его еврейского происхождения. Только дипломатическое искусство Карла Вильгельма Озеена, ставшего членом Нобелевского комитета в 1922 году, позволило найти выход из скандального положения, в которое загнала себя Шведская академия: каждый отказ дать премию Эйнштейну — это удар по репутации Нобелевского комитета и Шведской королевской академии в целом. Научный мир всё настойчивее требовал от Шведской академии по заслугам оценить достижения автора теории относительности. Но два авторитетнейших члена Нобелевского комитета — Аррениус и Гульстранд — были настроены не допустить этого. Озеен должен был обойти это препятствие, и он нашёл, как это сделать: вместо премии за теорию относительности Эйнштейну дали Нобелевскую премию по физике за 1921 год за открытие закона фотоэлектрического эффекта (подробности этой неприглядной для Нобелевского комитета истории описаны в моей книге «Заметки об Альберте Эйнштейне. Время, наука, жизнь»1, а также в статье «Нобелевские премии по физике в контексте истории. Первая четверть XX века», опубликованной в журнале «Наука и жизнь» — см. №№ 6—8, 2024 г.).
1. Беркович Евгений. Заметки об Альберте Эйнштейне. Время, наука, жизнь. — М.: Товарищество научных издательств КМК, 2025.
Что касается квантовой механики, то мнение большинства специалистов о роли Эйнштейна в развитии этой ветви физики, во многом определившей лицо современной цивилизации, далеко не такое восторженное. Да, говорят они, Эйнштейн первым ввёл понятие кванта света, обратил внимание на корпускулярно-волновой дуализм, исследовал с позиции квантовой физики теплопроводность твёрдых тел, ввёл случайность в теорию микромира, построив теорию вынужденных и спонтанных излучений, из которой родились современные лазеры, заложил основы статистики Бозе — Эйнштейна, играющей важную роль в теории элементарных частиц… Всё это так, но он до конца жизни не мог принять и признать полноту и законченность новой науки о микромире — квантовой механики, родившейся буквально на его глазах в удивительно короткий срок, в 1925—1927 годах.
Вот как объясняет позицию автора теории относительности в отношении квантовой механики один из отцов-основателей новой науки Вернер Гейзенберг. В предисловии к сборнику писем между Альбертом Эйнштейном и Максом Борном он ставит Эйнштейну неутешительный диагноз: «Большинство учёных готовы принять новые эмпирические данные и признать новые результаты, при условии, что они вписываются в их философские рамки. Но в ходе научного прогресса может случиться так, что новый диапазон эмпирических данных может быть полностью понят только тогда, когда прилагаются огромные усилия для расширения этих рамок и изменения самой структуры мыслительного процесса. В случае квантовой механики Эйнштейн, по-видимому, больше не был готов сделать этот шаг, или, возможно, больше не мог этого сделать»2.
Примерно в том же ключе оценивает способности немолодого Эйнштейна его близкий друг Макс Борн: «Первоначально даже среди серьёзных учёных были такие, которые ничего не хотели и знать о теории относительности, эдакие консервативные умы, неспособные порвать с философскими принципами своего времени. Пока они вели свою полемику, оставаясь в рамках приличий, им нельзя было предъявлять претензий. Сам Эйнштейн в последующие годы относился к этой группе. Он не хотел соглашаться с определёнными новыми идеями в физике, которые противоречили его твёрдым философским убеждениям»3.
2. Albert Einstein, Max Born. Briefwechsel 1916—1955. — München: nymphenburger, 1991. S. 12—13.
3. Там же. S. 103. Русский перевод: Переписка А. Эйнштейна и М. Борна. Составитель У. И. Франкфурт. Эйнштейновский сборник 1971. — М.: Наука, 1972. С. 39.
Эти оценки, на первый взгляд, подтверждает сам Эйнштейн, который в заметке «Памяти Пауля Эренфеста» написал: «К этому добавлялась всё возрастающая трудность приспосабливаться к новым идеям, трудность, которая всегда подстерегает человека, перешагнувшего за пятьдесят лет. Не знаю, сколько читателей этих строк способны понять эту трагедию»4.
4. Eins te in Albe r t . In memor i am Paul Ehrenfest (1934). Aus meinen späten Jahren. — Stuttgart: Deutsche Verlags-Anstalt, 1953. S. 239— 242. Русский перевод: Эйнштейн Альберт. Памяти Пауля Эренфеста. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том IV. — М.: Наука, 1967. С. 191—193.
Но не стоит механически переносить суждение об Эренфесте на автора этого некролога. Эйнштейн прекрасно понимал, кем он выглядит в глазах своих более молодых оппонентов. В сентябре 1944-го Эйнштейн, которому в том году исполнилось 65 лет, писал Максу Борну: «Большие первоначальные успехи квантовой теории не заставят меня поверить в фундаментальность игры в кости, хотя я хорошо знаю, что более молодые коллеги считают это следствием моего склероза»5.
5. Albert Einstein, Max Born. Briefwechsel 1916— 1955. — München: nymphenburger, 1991. S. 199. Русский перевод: Переписка А. Эйнштейна и М. Борна. Составитель У. И. Франкфурт. Эйнштейновский сборник 1972. — М.: Наука, 1974. С. 34.
О том, как Эйнштейн воспринимал подобные мнения о себе, хорошо говорит его письмо другу Морису Соловину, написанное 28 марта 1949 года, через две недели после собственного семидесятилетия: «Современники же видят во мне еретика и реакционера, который, так сказать, пережил самого себя. Всё это, конечно, вопрос моды и объясняется их недомыслием, но чувство неудовлетворённости поднимается во мне и изнутри. Впрочем, иначе и быть не может, если ты критически относишься к себе, честен, а чувство юмора и скромность позволяют сохранять внутреннее равновесие, несмотря на все внешние воздействия»6.
6. Einstein Albert. Briefe an Maurice Solovine. — Paris: Gauthier-Villars, 1956. S. 94. Русский перевод: Эйнштейн Альберт. Письма к Морису Соловину. 1906—1955. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том IV. — М.: Наука, 1967. С. 561—562.
А однажды острый на язык Эйнштейн выразился о себе ещё более сильно. Письмо своему давнему другу Микеле Бессо от 17 июля 1952 года он подписал так: «Твой уже тоже порядочно заплесневелый Альберт»7.
7. Переписка А. Эйнштейна и М. Бессо, 1903—1955. Составитель У. И. Франкфурт. Эйнштейновский сборник 1977. — М.: Наука, 1980. С. 46.
Забавно отметить: в своём письме Эйнштейн использовал слово Verkalkung (дословно «обызвествление», «окостенение»), что на русский удачно перевели словом «склероз». В английском издании переписки Эйнштейна и Борна это слово переведено более резко — как senility, что означает старческое слабоумие, старческая дряхлость, старческий маразм [The Born–Einstein Letters, 1916—1955. Translation Irene Born. — London and Basingstoke: MACMILLAN, 1971. P. 149].
«Он не держится за классические принципы»
Мне кажется, что современные физики и историки науки проявляют то же «недомыслие», когда считают Эйнштейна отставшим от прогресса науки консерватором, неспособным понять и принять основные положения квантовой механики. Внимательное чтение статей и писем Эйнштейна, изучение его аргументов в нескончаемом споре с Нильсом Бором о физическом реализме и полноте новой науки показывают, что именно Эйнштейн был готов решительно порвать с устоявшимися представлениями и предложить абсолютно новую теорию, в то время как большинство его современников цепко держались за классические представления, перестающие быть верными в новых условиях микромира. Эту черту Эйнштейна раньше других отметил великий математик и в чём-то его соперник по созданию теории относительности Анри Пуанкаре. Когда в 1911 году по просьбе Альберта его друг со студенческой скамьи Марсель Гроссман, в то время профессор математики цюрихского Политехникума, предложил принять Эйнштейна профессором теоретической физики в их родную альма-матер, институт запросил характеристику кандидата у некоторых выдающихся учёных. Одним из них оказался Анри Пуанкаре, который высказался об Эйнштейне так: «Г-н Эйнштейн — один из самых оригинальных умов, которые я встречал, — несмотря на свою молодость, он уже занял весьма почётное место среди виднейших учёных нашего времени. Больше всего нас восхищает лёгкость, с какой он принимает новые концепции, и его умение делать из них все выводы. Он не держится за классические принципы, и если перед ним возникает физическая проблема, быстро рассматривает все варианты её решения. В его мозгу это выливается в предвидение новых явлений, которые когда-нибудь можно будет проверить экспериментально»8.
8. Зелиг Карл. Альберт Эйнштейн. — М.: Атомиздат, 1964. С. 111—112.
Сам Эйнштейн тоже не скрывает своего отношения к классическим понятиям, которые перестали отвечать новым требованиям. В некрологе «Эрнст Мах», опубликованном в 1916 году, он утверждает: «Понятия, которые оказываются полезными при упорядочении вещей, легко завоёвывают у нас такой авторитет, что мы забываем об их земном происхождении и воспринимаем их как нечто неизменно данное. В этом случае их называют „логически необходимыми”, „априорно данными” и т. д. Подобные заблуждения часто надолго преграждают путь научному прогрессу. Поэтому анализ давно используемых нами понятий и выявление обстоятельств, от которых зависит их обоснованность, пригодность, и того, как они возникают из данных опыта, не является праздной забавой. Такой анализ позволяет подорвать излишне большой авторитет этих понятий. Они будут отброшены, если их не удастся узаконить должным образом, исправлены, если они не вполне точно соответствуют данным вещам, заменены другими, если необходимо создать какую-нибудь новую, в каких-то отношениях более предпочтительную систему»9.
9. Эйнштейн Альберт. Эрнст Мах. Собрание научных трудов в четырёх томах. Том IV, с. 27— 32. — М.: Наука, 1967. С. 28—29.
Здесь Эйнштейн фактически описал свой научный метод логического, или концептуального, уточнения основных физических понятий, которые принято было считать классическими. Этому методу Эйнштейн следовал всю жизнь, начиная с самой первой работы о квантах света, написанной и опубликованной в 1905 году, которую он сам назвал «революционной». В ней он решительно пошёл против устоявшихся взглядов классической физики. Его подход не разделяли крупнейшие физики того времени. «Простительной ошибкой» назвали его прусские академики Планк, Нернст, Рубенс и Варбург, представляя Эйнштейна общему собранию Прусской академии наук в 1913 году перед приёмом его в члены Академии: «Его порой чрезмерные спекуляции не следует слишком сильно ставить ему в вину; ведь, не осмеливаясь рисковать, как, например, в своей гипотезе о квантах света, он неизбежно сталкивался с этим риском. В настоящее время он интенсивно работает над новой теорией гравитации; даже в самых точных естественных науках невозможно достичь подлинных инноваций. Особый талант Эйнштейна быстро добираться до сути своих новых взглядов и утверждений и с удивительной уверенностью оценивать их взаимосвязь друг с другом и с опытом уравновешивается его продуктивностью»10.
10. Grundmann Siegfried. Einsteins Akte. — Berlin: Springer, 1998. S. 26.
Макс Планк не верил в гипотезу Эйнштейна примерно до 1909 года, а Нильс Бор — вплоть до начала 1920-х годов!
Таким образом, буквально с самого начала работы с квантовыми явлениями и процессами Эйнштейн применил метод исследования, названный выше «методом логического, или концептуального, уточнения», который приводил к противоречиям с классическими теориями. Эйнштейн смело исследовал пределы применения классических понятий, а затем предлагал новые теории для их уточнения. Вряд ли это похоже на образ старика, цепко держащегося за неизменные физические идеи. На этом фоне оппоненты Эйнштейна выглядят куда более консервативными людьми, чем он сам. И этот метод привёл в конце концов к конфликту автора гипотезы квантов света с отцами-основателями квантовой механики.
Удачная ошибка памяти
Конечно, идея квантов света принадлежит молодому Эйнштейну. Но важно отметить, что эта готовность пересмотреть сложившиеся понятия классической физики и заменить их новыми осталась у Эйнштейна до конца его жизни. Показательна в этом отношении переписка его с Эрвином Шрёдингером в 1926 году — по горячим следам недавно открытого уравнения Шрёдингера, ставшего важнейшим уравнением современной физики.
С этим уравнением Эйнштейна познакомил, скорее всего, Макс Планк. По крайней мере, так пишет Эйнштейн Эрвину Шрёдингеру 16 апреля 1926 года. Но, по-видимому, память подвела Эйнштейна, и он обсуждает в этом письме другое уравнение, к уравнению Шрёдингера отношения не имевшее. Эйнштейн утверждал, что рассматриваемое им уравнение не учитывает аддитивности энергии частей системы, так что он внёс в него поправку, фактически выведя стационарное уравнение Шрёдингера. На полях письма, как видно, после его окончания, Эйнштейн сделал приписку: «Идея вашей статьи показывает настоящего гения»11. Через шесть дней Эйнштейн заметил свою ошибку и 22 апреля снова написал автору волновой механики письмо, указав, что выведенное им в предыдущем письме уравнение совпадает с уравнением Шрёдингера, признав свою первоначальную ошибку в авторстве рассматриваемого в письме уравнения12.
Ещё не получив второго письма от Эйнштейна, Шрёдингер сам написал 23 апреля ответное письмо, в котором стоят такие важные строки признательности: «Выражаю сердечную благодарность за ваше чрезвычайно любезное письмо от 16-го числа. Ваше одобрение и одобрение Планка значат для меня больше, чем одобрение половины мира. Кроме того, всё это, безусловно, ещё не возникло бы и, возможно, никогда бы не возникло (я имею в виду, не от меня), если бы я не осознал важность идей де Бройля, по-настоящему поняв их благодаря вашей второй статье о вырождении газа»13.
Дальше Эрвин сообщает старшему коллеге, что приведённое последним уравнение не есть уравнение Шрёдингера, это ошибка памяти, а его собственное уравнение работает точно так же, как то, которое выписал Эйнштейн «от руки, исходя из двух требований: „аддитивности” квантовых уровней и отсутствия абсолютного значения энергии»14.
После чего Шрёдингер делает важное признание: «Таким образом, ваши самые основные требования удовлетворены. Более того, я очень благодарен за эту погрешность памяти, потому что именно благодаря вашему замечанию я впервые осознанно понял важное свойство формального аппарата. Кроме того, уверенность в формулировке всегда возрастает, если человек — и особенно если — строит то же самое заново, исходя из нескольких фундаментальных требований»15.
11. Einstein Albert. Letters on Wave Mechanics. Correspondence with H. A. Lorentz, Max Planck, and Erwin Schrödinger. Edited by K. Przibram. — New York: Philosophical Library, 1934. P. 26.