Почему Альберт Эйнштейн пытался «закрыть» гравитационные волны
Зарегистрированные на прошлой неделе гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном еще сто лет назад — в 1916 году. В то время легендарный физик работал в Германии и публиковался исключительно в местных научных журналах, в том числе в Annalen der Physik. Именно в нем он опубликовал в 1905 году три важных статьи: «К электродинамике движущихся тел», «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света» и «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты».
В 1933 году Эйнштейн покинул нацистскую Германию и переехал в США. С тех пор он отдавал предпочтение исключительно англоязычным журналам. Одним из самых престижных научных изданий того времени считался Physical Review, который возглавлял знаменитый физик Джон Тейт-старший (John Tate Sr.). Впервые в этом журнале Эйнштейн опубликовался в 1931 году, когда приехал в Штаты по приглашению Калифорнийского технологического института.
Впоследствии легендарный ученый продолжил публиковаться в Physical Review. Так, в 1935 году увидела свет публикация, описывавшая парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена. Еще через год Эйнштейн вместе с физиком Натаном Розеном (Nathan Rosen), который к тому моменту стал его постоянным ассистентом, опубликовали статью, в которой впервые описали «червоточины» — туннели сквозь пространство-время. После этого публиковаться в Physical Review физик перестал. Исключением явилось лишь письмо Эйнштейна главному редактору этого журнала, написанное в 1952 году в ответ на критику единой теории поля, появившейся в одном из номеров.
Причиной размолвки между ученым и редколлегией журнала явилась статья, которую Physical Review отказался публиковать. В ней Эйнштейн ни много ни мало пытался откреститься от гравитационных волн. А помогал ему в этом Натан Розен. По крайней мере, именно это следует из письма, которое немецкий физик написал своему товарищу — физику-теоретику Максу Борну. В частности, Эйнштейн пишет, что молодой ассистент помог ему понять, что «гравитационных волн не существует, а общая теория относительности и сформулированные в свете нее уравнения имеют еще больше ограничений, чем казалось».
Статья с подобными выводами получила название «Существуют ли гравитационные волны?». Она была написана в соавторстве с Розеном и отправлена в Physical Review. Эйнштейн настаивал на немедленной публикации своей статьи, однако главный редактор журнала Джон Тейт-старший решил отправить ее на рецензирование. Вскоре был получен негативный отзыв, и статью не опубликовали.
Эйнштейн пришел в бешенство и написал от себя и Розена (который находился в Советском Союзе) гневную отповедь, в которой указал, что не давал разрешения показывать свою статью до публикации другим ученым и что мнение рецензента является ошибочным. Заканчивалось письмо обещанием опубликовать статью в другом издании. Переписка продолжилась: Тейт-старший написал, что сожалеет о решении Эйнштейна, но не готов пренебречь правилами рецензирования даже ради одной хорошей статьи. Ответа от Эйнштейна он так и не получил.
К выводу о том, что гравитационные волны не существуют, Эйнштейна и Розена привела попытка описать плоские гравитационные волны, оказавшаяся невозможной без применения сингулярностей. Вместо того чтобы сделать это, ученые пошли от противного, попытавшись доказать, что гравитационные волны не существуют в принципе. Главная проблема заключалась в том, что Эйнштейн до конца не осознавал, что координатную сингулярность можно устранить путем преобразования координат, однако не рисковал делать этого.
Через год место Розена в качестве ассистента немецкого исследователя занял другой физик-теоретик — Леопольд Инфельд. Эйнштейн смог убедить его, что гравитационные волны существуют. А существенно переработанная статья с обратными предыдущей итерации выводами была опубликована в журнале Journal of the Franklin Institute в соавторстве все с тем же Розеном. Примечательно, что к публикации в журнале была принята та же версия статьи, которую до этого отправляли в Physical Review. Однако Эйнштейн настоял на публикации с «фундаментальными правками», которые объяснил новыми подходами к старым уравнениям.
Изменить свое мнение Эйнштейна заставил космолог Говард П. Робертсон (Howard P. Robertson), который летом подружился с ассистентом Эйнштейна Инфельдом. Другом Робертсон был довольно странным: он обладал редким свойством настраивать людей против себя. Вступив в спор с Инфельдом, Робертсон обнаружил в одном из уравнений готовившейся к выходу статьи ошибку, о чем не преминул сообщить Эйнштейну.
Немецкий физик признал, что в доказательство закралась ошибка, но заявил, что обнаружил ее за сутки до этого самостоятельно. Тем не менее это не приблизило Эйнштейна к тому, чтобы вновь поверить в существование гравитационных волн. Это вновь сделал Робертсон, показавший именитому исследователю, что с проблемой сингулярности можно разобраться посредством преобразования координат. Эйнштейн переделал статью и даже дал ей новое название: «О гравитационных волнах».
Легендарный ученый мог бы заметить ошибку гораздо раньше, если бы прочитал рецензию на статью, которую ему прислали из Physical Review. Более того, рецензент нашел и решение — применение цилиндрической системы координат. Впоследствии стало известно, что такое же решение на 11 лет раньше — в 1925 году — предложил немецкий физик Гвидо Бек (Guido Beck), однако его работа осталась незамеченной. А «злополучным» рецензентом статьи Эйнштейна оказался сам Робертсон.
Перед Эйнштейном возникла более трудная проблема: на следующий день после разговора с Робертсоном у него была запланирована лекция, заявленной темой которой как раз и было ошибочное доказательство. Знаменитый физик не пал духом и провел лекцию, рассказав о своей ошибке и объяснив правильное решение.
Эйнштейн закончил лекцию фразой: «Если вы спросите меня, существуют ли гравитационные волны, я отвечу, что не знаю. Но это довольно интересная проблема».
Натан Розен, уехавший в СССР, уже оттуда писал Эйнштейну об ошибках в их совместной работе. Однако с финальной версией статьи исследователь не согласился и опубликовал в одном из советских научных журналов статью, в которой пытался доказать невозможность существования плоских гравитационных волн. После Второй мировой войны постулаты Розена опровергли.
Комментарии 0
