Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности - Педро Феррейра

После войны Александр Фридман обосновался в Петрограде (позднее переименованном в Ленинград), работая преподавателем. «Релятивистский цирк», как его называл Эйнштейн, докатился и до России. Заинтригованный странными и чарующими математическими выкладками, Фридман решил бросить все свои грандиозные способности на решение Уравнений Эйнштейна. Как и Эйнштейн, Фридман разрубил сложный узел уравнений предположением, что в большом Масштабе Вселенная проста, материя в ней распространена Равномерно, а геометрия пространства может быть описана всего одним числом — его кривизной. Эйнштейн утверждал, что это число раз и навсегда зафиксировано, обеспечивая тонкую грань между введенной им космологической постоянной и плотностью распределенной в пространстве материи в виде звезд и планет.

Полученные Эйнштейном результаты Фридман проигнорировал и начал все с нуля. Изучая влияние материи и космологической постоянной на геометрию Вселенной, он столкнулся с удивительным фактом: кривизна пространства меняется со временем. Разбросанная по Вселенной в виде звезд и галактик материя может привести к тому, что пространство свернется в ноль. Выраженная положительным числом космологическая постоянная призвана раздвигать пространство, заставляя его расширяться. Эйнштейн сбалансировал оба этих эффекта — сжатие и растяжение — таким образом, чтобы пространство стало статичным. Но с точки зрения Фридмана, подобное решение представляло собой частный случай. Общее же решение сводилось к тому, что Вселенной приходилось меняться, сжимаясь или расширяясь в зависимости от того, что именно — материя или космологическая постоянная — играло ведущую роль.

В 1922 году Фридман опубликовал статью «О кривизне пространства», в которой демонстрировалось, что Вселенные Эйнштейна и де Ситтера представляют собой частные случаи широкого диапазона доступных вариантов поведения. Собственно, наиболее общие решения были представлены для сжимающих или расширяющихся Вселенных. У моделей определенного класса расширение могло сменяться сжатием, приводя к бесконечной последовательности циклов. Результаты Фридмана освободили космологическую постоянную от обязанности сохранять статичность Вселенной. В отличие от исходной модели Эйнштейна теперь данную константу стало невозможно связать с каким-то определенным значением. 3 заключение Фридман снисходительно написал: «Космологическая постоянная не определена… так как это произвольная константа». Отказавшись от выдвинутого Эйнштейном требования статичности Вселенной, Фридман продемонстрировал, что космологическая постоянная не оказывает никакого влияния на различные явления. Если Вселенная меняется, нет нужды усложнять теорию вводом дополнительного случайного фактора.

Эта статья стала большой неожиданностью. Фридман ничего не обсуждал с Эйнштейном, не слушал его лекций в Прусской академии наук. Он был человеком со стороны, захваченным поднявшейся после экспедиции Эддингтона волной всеобщей эйфории. Как специалист в первую очередь в области математической физики, Фридман везде применял те же самые навыки, при помощи которых он изучал падение бомб и изменения погоды. И получил результат, вступивший в противоречие с интуитивными озарениями Эйнштейна.

Эйнштейну возможность меняющейся Вселенной представлялась абсурдной. При первом чтении работы Фридмана он отказывался признавать, что его теория может поддерживать подобные вещи. Эйнштейн загорелся идеей доказать неправоту Фридмана. Он тщательно изучил его работы и нашел, как ему показалось, фундаментальную ошибку. После ее исправления расчеты Фридмана стали показывать картину статической Вселенной, в точности в соответствии с предсказаниями Эйнштейна. И Эйнштейн поторопился опубликовать заметку, в которой утверждал, что работа Фридмана «значима» как подтверждение постоянства и неизменности Вселенной.

Заметка сильно обидела Фридмана. Он был уверен в правильности своих выкладок и в том, что Эйнштейн сам ошибся в расчетах. Он написал письмо, разъясняющее Эйнштейну его ошибку, которое заканчивалось так: «Если вы сочтете представленные здесь вычисления корректными, будьте так добры, сообщите это редакторам журнала Zeitschrift für Physik». Отправив свое послание в Берлин, Фридман надеялся на быструю реакцию Эйнштейна.

Эйнштейн мог вообще не получить это письмо. Его слава привела к бесконечной цепи семинаров и конференций, заставляя путешествовать по всему миру от Голландии и Швейцарии до Палестины и Японии и препятствуя возвращению в Берлин, где пылилось письмо Фридмана. И только случайная встреча в Лейденской обсерватории с коллегой Фридмана позволила Эйнштейну узнать о том, что в Берлине его ждет письмо. И только спустя шесть месяцев Эйнштейн опубликовал поправку к своим исправлениям статьи Фридмана, признав правомерность основных результатов и согласившись, что для Вселенной «возможны меняющиеся со временем решения». И в самом деле, в общей теории относительности развитие Вселенной вполне допустимо. Тем не менее, по мнению Эйнштейна, все сделанное Фридманом лишь показало наличие в теории Эйнштейна решений, приводящих к меняющейся Вселенной. Эйнштейн считал, что это были не более чем математически расчеты на базе его теории. И предвзято продолжал верить в статичность Вселенной.

Фридман получил известность как человек, внесший поправки в результаты великого ученого. Несмотря на наличие аспирантов, способных развить его идеи, и на то, что сам он продолжал предавать работы Эйнштейна гласности на территории Советского Союза, Фридман вернулся к метеорологии. В 1925 году в возрасте тридцати семи лет он умер от брюшного тифа, которым заразился в Крыму. На несколько лет его модель развивающейся Вселенной была позабыта.

С математикой и религией Жорж Леметр познакомился в юном возрасте. Он хорошо решал уравнения и изобретал новые красивые разгадки предлагаемых в школе математических головоломок. Поступив в иезуитский колледж в Брюсселе, он начал изучать горное дело и занимался этим до призыва на фронт в 1914 году. В момент вторжения немцев в Бельгию, когда Эйнштейн и Эддингтон вовсю агитировали за мир, Жорж Леметр воевал на передовой. Немцы разрушили город Лувен, возмутив своим поступком международное сообщество, что привело к печально известному «Манифесту девяносто трех», сильно навредившему научным связям между Англией и Германией. Леметр был образцовым солдатом, прошедшим по карьерной лестнице от простого артиллериста до офицера. Как и Александр Фридман, он применял свои способности для решения сложных задач в области баллистики. После окончания войны Леметр был награжден орденом за храбрость.

Бойня, свидетелем которой он стал на фронте, разрушительное действие газообразного хлора и окружающая жестокость оказали на него сильное влияние. После действительной военной службы Леметр не только возвращается к изучению физики и математики, но и поступает в 1920 году в семинарию Святого Румольда в Малине, а в 1923 году принимает сан священника. До конца своих дней Леметр будет очарован математикой и останется верным служителем католической Церкви, увенчав свою карьеру президентством в Папской академии наук. Священник-ученый, занявшийся решением Уравнений Вселенной.

Еще в университете Лувена Леметра привлекала общая теория относительности Эйнштейна, по которой он проводил семинары и писал небольшие обзоры. Часть 1923 года он провел в Англии, в Кембридже, в доме для католических духовных лиц, сотрудничая с Эддингтоном. Последний познакомил Леметра с основами теории относительности, предоставив место в первом ряду в разворачивающемся поиске истинной теории Вселенной. Эддингтон считал Леметра «крайне одаренным студентом, быстро схватывающим и проницательным, обладающим недюжинными математическими способностями». После переезда в 1924 году в Кембридж в штате Массачусетс Леметра в основном заботила нерешенная проблема точного моделирования Вселенной. Он углубился в нее с таким же рвением, как и в работу над своей докторской диссертацией в Массачусетском технологическом институте.