Эйнштейнов поиск
объединенной теории поля получил не слишком активную поддержку в том
числе и потому, что конфликт между общей теорией относительности и
квантовой механикой становится очевиден лишь в областях настолько малых,
что даже в наши дни нет никакой надежды наблюдать их впрямую. Но Евклид
говорил, что пространство состоит из точек, и геометрия должна быть
применима к любой сколь угодно малой области, какую только можно
вообразить. Если же теории конфликтуют, значит, что-то не так с одной
теорией или с обеими — ну или с Евклидом. Область, в которой
возникает этот самый конфликт, часто описывают как
ультрамикроскопическую. Для приверженцев строгих цифр: это расстояние
порядка 10–33 сантиметра, и называется оно планковской длиной. Для
любителей зрительных образов: если увеличить планковскую длину до
диаметра яйцеклетки человека, обычный детский игральный шарик раздуется
до размеров наблюдаемой Вселенной. Планковская длина — о-очень
маленькая. И все же по сравнению с точкой ее размер громаден сверх
всякой меры. Как-то ночью, после работы над этой главой, битва
между Эйнштейном и Гейзенбергом явила себя во сне. Сон начался с того,
что пришел Николай в образе Эйнштейна и показал мне кое-какие
теоретические выкладки, которые он накропал цветным карандашиком в своем
школьном альбоме по рисованию: … Николай
в роли Эйнштейна: Пап, я открыл общую теорию относительности! Когда
вокруг есть материя, пространство искривляется, а в пустом пространстве
гравитационное поле равно нулю и пространство плоское. На самом деле,
если взять достаточно малую область, пространство приблизительно
плоское. (Тут я уже собираюсь сказать: «Какая замечательная теория! Можно я ее на стенку повешу?» — как входит Алексей.) Алексей в роли Гейзенберга: Пррошу пррощения. Гравитационное поле, как и любое другое, подчиняется принципу неопределенности. Николай в роли Эйнштейна: И что? Алексей
в роли Гейзенберга: А то, что в пустом пространстве поле в среднем,
может, и ноль, но на самом деле оно флуктуирует в пространстве и
времени. И в прям очень маленьких областях эти флуктуации —
мегаздоровенные. Николай
в роли Эйнштейна (ноет): Но если гравитационное поле флуктуирует, то
флуктуирует и кривизна пространства, потому что мои уравнения
показывают, что кривизна пространства связана со значением силы поля… Алексей
в роли Гейзенберга (насмехается): Ха-ха! Это означает, что пространство
крошечных областей нельзя считать плоским… На самом деле, если
приглядеться поближе — в масштабах планковской длины — возникают
крошечные черные дырочки… Некрасиво… Николай в роли Эйнштейна: Я сказал, хочу, чтобы крошечные области пространства были плоскими! Алексей в роли Гейзенберга: А вот и нет! Николай в роли Эйнштейна: А вот и да! Алексей в роли Гейзенберга: Нет. Николай в роли Эйнштейна: Да. …Диалог продолжался в том же духе, покуда я не проснулся весь дрожа. (Это знак! Не следовало ложиться спать, не дописав главу.) Одновременное
применение принципа неопределенности и общей теории относительности к
малым областям пространства приводит к фундаментальному противоречию с
теорией относительности вообще. Кто прав — Гейзенберг или Эйнштейн? Если
прав Эйнштейн, квантовая теория неверна. Но история с квантами не
похожа на ошибочную: эксперимент и теория сходятся с точностью выше
миллионной доли. Корнеллский физик Тоитиро Киносита, один из ведущих в
квантовой электродинамике ученых, называет это «самой достоверной
теорией на Земле, а может, и во всей Вселенной — в зависимости от того,
сколько в ней инопланетян». Если
квантовая теория верна, значит, ошибочна теория относительности. Да, у
теории относительности были свои поводы торжествовать. Однако есть
нюанс. Победы теории относительности связаны с наблюдением
макроскопических явлений — со светом, движущимся мимо Солнца, или с
летающими вокруг Земли часовыми механизмами. Общая теория
относительности в малых масштабах элементарных частиц пока еще не
проверена. Измерять воздействие сил тяготения на них невозможно — их
массы для этого слишком малы. Поэтому физики предпочитают ставить под
вопрос резонность теории относительности, особенно эйнштейновы допущения
о приблизительной плоскости мельчайших областей пространства. Быть
может, необходимо пересмотреть теорию Эйнштейна в отношении
ультрамикроскопических областей. Если Планк и впрямь победил в
споре с Эйнштейном, и метрика ультрамикроскопического пространства
флуктуирует в широком диапазоне значений, возникает другой вопрос,
поглубже. Какова структура пространства на ультрамикроскопическом
уровне? Ключ к ответу, похоже, — в идее, которую Фейнман и другие
проглотили с таким трудом и за которую дразнили Шварца, однако он не
считал это недостатком, а просто милой особенностью возлюбленной своей
теории. В царстве ультрамикроскопичности есть, судя по всему, другие
измерения, свернутые в себе самих, настолько малые, что, как и квант в
1899 году, остаются незамеченными. Они и есть ключевой ингредиент в
спасительном снадобье для общей теории относительности. Именно о них
размышлял, но позднее отбросил десятки лет назад сам создатель теории
относительности. |