Читать онлайн «Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие)». Страница 84

Скорость света, выраженная в сантиметрах, деленных на секунды, связана с этими произвольными единицами. Мы можем, по словам Эйнштейна, заменить секунду временем, в течение которого свет проходит единицу длины, а в качестве такой единицы взять вместо сантиметра, например, радиус электрона. Можно заменить грамм в качестве единицы массы массой электрона или другой частицы. Вообще можно полностью исключить из физики постоянные, выраженные в сантиметрах, граммах и секундах, целиком и полностью заменив их "естественными" единицами.

"Если представить себе это выполненным, то в основные уравнения физики будут входить только лишь "безразмерные" постоянные. Относительно этих последних мне бы хотелось высказать одно предложение, которое нельзя обосновать пока ни на чем другом, кроме веры в простоту и понятность природы. Предложение это следующее: таких произвольных постоянных не существует. Иначе говоря, природа устроена так, что ее законы в большей мере определяются уже чисто логическими требованиями настолько, что в выражения этих законов входят только постоянные, допускающие теоретическое

362

определение (т.е. такие постоянные, что их численные значения нельзя менять, не разрушая теории)" [8].

Итак, по мнению Эйнштейна, каждая безразмерная константа - отношение некоторой скорости к другой скорости, одной массы к другой массе (например, массы некоторой частицы к массе электрона), одной длины (длины волны или радиуса какой-то частицы или радиуса Вселенной) к другой длине (например, к радиусу электрона) - всегда может найти объяснение в какой-то теории, всегда в идеале можно ответить на вопрос "почему" в отношении такой константы, причем иная теория дает иное значение константы. Все это вытекает из "веры в простоту и понятность природы". Мы достаточно знакомы теперь с общими идеями Эйнштейна, чтобы понять смысл этих слов. Познание внешнего мира - это познание царящей в нем закономерности, причинной связи, охватывающей и объединяющей мир.

Эрнст Штраус, ассистент Эйнштейна в Принстоне в 1944-1948 гг., приводит в своих воспоминаниях очень важное замечание Эйнштейна. "Что меня, собственно, интересует, - говорил Эйнштейн, - это следующее: мог ли бог сотворить мир другим, оставляет ли какую-то свободу требование логической простоты?" [9].

8 Эйнштейн, 4, 281.

9 Helle Zeit, 72.

Что "бог" у Эйнштейна есть псевдоним рациональной связи процессов природы, - это нам уже известно. Что эта связь выражается в логической простоте, в наименьшем числе независимых постулатов, в естественности теории, отображающей мир с максимальной адекватностью, - это тоже известно. Вопрос состоит в том, приводит ли критерий логической простоты к однозначной картине мира? Могут ли существовать две в равной степени логически простые схемы, физически отличающиеся одна от другой? По-видимому, Эйнштейн склонялся к тому, что "бог не мог составить мир другим", что требование логической простоты определяет физическую картину мира однозначным образом. Приближаясь к объективной истине и приобретая все большую логическую простоту (за счет исключения эмпирических постоянных, не связанных логическим выведением и соответственно каузальной связью с другими постоянными), паука переходит ко все более точному описанию действительности. Сменяющие друг друга картины мира образуют сходящийся ряд.

363

Таким образом, когда Эйнштейн говорит о логических требованиях, речь идет о реальной объективной связи между законами природы. Каждый из них связан с другими, единая цепь причин - следствий охватывает космос и микромир. Именно благодаря такой связи можно логически вывести один закон из другого, причем в единую цепь входят количественные законы природы и константы. Феноменологические константы - радиусы планетных орбит, массы частиц и т.д. - не удовлетворяют критериям научной теории, выдвинутым Эйнштейном. В картине мира нет ничего чисто феноменологического, так же как ничего чисто априорного. Причинное объяснение может задержаться у границ данной теории, но оно не может остановиться, оно рано или поздно перешагнет эти границы.

Когда-то Кеплер, один из самых гениальных провозвестников каузального мышления нового времени, задал вопрос: "Почему они такие, а не иные", имея в виду количественные соотношения мироздания - расстояния между планетами Солнечной системы. Ответа на это нельзя было получить, и Кеплер погрузился в мистику чисел. Каузальное мышление, характерное для науки нового времени, достигло своей кульминации в творчестве Эйнштейна. Но и он не мог найти конкретного причинного объяснения всех физических постоянных, не мог построить теории, в которой все константы вытекают из физических условий. Исходные соотношения теории относительности остаются феноменологическими, пока они не выведены из более общих свойств движущейся материи. Такими свойствами могут быть ее дискретность, ее микроскопическая структура и количественные соотношения микромира, т.е. данные, которыми оперирует квантовая физика. Теория относительности рассматривает в качестве исходных соотношений сокращение движущихся масштабов и замедление времени в движущихся системах. С точки зрения квантовой теории масштабы и часы - это очень сложные тела.

"Они построены, - пишет Гейзенберг, - вообще говоря, из многих элементарных частиц, на них сложным образом воздействуют различные силовые поля и поэтому непонятно, почему именно их поведение должно описываться особенно простым законом" [10].

304

Эйнштейн, как мы знаем, и сам понимал, что исходные соотношения теории относительности, рисующие поведение масштабов и часов, должны быть выведены из каких-то более общих соотношений, записанных в виде уравнений. В этой книге уже упоминалось о такой чрезвычайно характерной, раскрывающей весьма существенную сторону неклассической физики оценке теории относительности ее творцом. В своей автобиографии Эйнштейн пишет:

"Сделаем теперь критическое замечание о теории в том виде, как она охарактеризована выше. Можно заметить, что теория вводит (помимо четырехмерного пространства) два рода физических предметов, а именно: 1) масштабы и часы, 2) все остальное, например электро-магнитное поле, материальную точку и т.д. Это в известном смысле не логично; собственно говоря, теорию масштабов и часов следовало бы выводить из решений основных уравнений (учитывая, что эти предметы имеют атомную структуру и движутся), а не считать ее независимой от них" [11].

10 Гейзенберг В. Замечания к эйнштейновскому наброску единой теории поля. - В сб.: Эйнштейн и развитие физико-математической мысли. М., 1962, с. 65.

11 Эйнштейн, 4, 280,

Разумеется, "теория масштабов и часов" или "поведение масштабов и часов" - фигуральные выражения. Буквальное, конкретное понимание подобных выражений существовало издавна. Быть может, во II в. до нашей эры некоторые жители Сиракуз всерьез думали, что во дворе одного из домов их родного города лежит рычаг, при помощи которого Архимед перевернет Землю, как только получит в свое распоряжение точку опоры. Быть может, иные, не веря в существование такого рычага, уличали Архимеда во лжи. Примерно в такой же мере наивно думать, что "поведение масштабов и часов" имеет смысл лишь при наличии линеек, рулеток, хронометров и пользующихся ими наблюдателей. Речь идет о вещах, существовавших за миллиарды лет до любых наблюдателей и принадлежащей им аппаратуры. Мы уже имели случай заметить, что Эйнштейн описал объективные про

365

цессы с помощью "масштабов" и "часов", т.е. жестких стержней и периодически повторяющихся движений, а также с помощью "наблюдателей", которыми могут быть приборы, регистрирующие показания часов (число оборотов или число отрезков, пройденных телом после некоторого момента) и число уложенных между двумя точками твердых стержней. Устранить подобное понимание термина "поведение масштабов и часов" очень легко. Что действительно трудно (и что не сделано и не могло быть сделано Эйнштейном), - это указать микроскопические процессы, объясняющие соотношения между пространственными и временными измерениями ("поведение масштабов и часов") в движущихся одна относительно другой системах. Мы не можем и сейчас однозначным и достоверным образом показать, как микроскопическая структура вещества (быть может, атомистическая структура пространства-времени) приводит к соотношениям теории относительности Эйнштейна. Этим соотношениям подчинены все процессы в мире галактик, планет, молекул и атомов. Подчинено ли им поведение элементарных частиц в сколь угодно малых пространственно-временных областях? Мы этого пока не знаем. Если подчинено, то объяснение поведения масштабов и часов их атомистической структурой недостижимо: мы не можем отсылать "от Понтия к Пилату" и, объясняя природу соотношений теории относительности, апеллировать к процессам, подчиненным этим же соотношениям.