Поиски объединённой теории поля

Программа после волновой механики

Имя Шрёдингера так прочно связано с волновой механикой, что поздние занятия легко выглядят приложением к уже написанной главе. В Дублине картина была иной и вполне рабочей: он занимался электромагнитной теорией, относительностью и начал публиковать исследования по объединённой теории поля. Это не досуг знаменитого физика с карандашом, а отдельная линия научной работы.

Задача объединения возникала из желания дать гравитации и электромагнетизму согласованное описание в рамках единого поля. Обе силы уже имели мощные физические теории, но их совместное теоретическое устройство оставалось трудной проблемой. Слово «объединение» здесь не означает простое размещение двух формул на одной странице: требовалось, чтобы разные явления были частями общей математической и физической конструкции.

Первая статья Шрёдингера на эту тему датирована 1943 годом. Дата важна без всякой юбилейной магии: она показывает, что программа началась в дублинский период и не была посмертной легендой, приклеенной к имени автора волнового уравнения. Исследователь обращался к проблеме, которая притягивала ведущих теоретиков и при этом упорно не давала окончательного решения.

В более широком виде единое поле обещало привести различные физические взаимодействия к общему основанию. Но обещание исследовательской программы и её результат — разные вещи. Теория становится объединённой не тогда, когда её цель красиво сформулирована, а когда конструкция действительно выдерживает проверку своих собственных требований и согласуется с физическим содержанием.

Что означала цель объединения

Гравитация связана с относительностью, электромагнетизм — с явлениями электричества, магнетизма и распространения электромагнитных воздействий. Согласовать их означало искать описание, в котором эти области не остаются соседними кабинетами с общей табличкой на двери. Для Шрёдингера эта задача относилась к фундаментальной теоретической физике, а не к прикладной настройке прибора или частному расчёту.

О характере трудности полезно говорить осторожно. Из имеющихся свидетельств следует цель программы — объединение гравитации и электромагнетизма, — но не готовая универсальная формула, которой можно было бы заменить всё последующее развитие физики. Нельзя честно заполнить этот пробел знакомой современной терминологией и выдать её за содержание дублинских статей: историческое сходство целей не делает теории одинаковыми.

Шрёдингер продолжал работу над темой и в 1946 году возобновил переписку с Эйнштейном по этой проблеме. Сам факт переписки показывает, что вопрос оставался живым предметом серьёзного обсуждения. Однако письма между выдающимися авторами не являются печатью окончательного успеха; фундаментальные задачи особенно часто требуют долгих разговоров именно потому, что быстро не сдаются.

Эта линия работы хороша тем, что не нуждается в легенде о мгновенном озарении. Теоретическая программа может состоять из публикаций, попыток изменить математическую основу, обсуждений с коллегами и возвращения к упрямому вопросу. В таких поисках результат иногда оказывается окончательной теорией, а иногда — более ясным пониманием того, насколько сложна цель.

Нерешённая задача — не пустой итог

Нобелевская биографическая справка характеризует объединение гравитации и электромагнетизма как нерешённую проблему. Поэтому дублинские работы Шрёдингера нельзя называть завершённой единой теорией поля. Подобная надпись была бы удобна для музейной таблички, но неверна для истории физики: она стирает разницу между исследованием направления и достигнутым объединением.

Это ограничение не сводит работы к курьёзу. Серьёзность научной программы определяется не только тем, оказалась ли последняя дверь открытой. Шрёдингер сформулировал и разрабатывал фундаментальную задачу в области электромагнетизма и относительности, публиковал статьи и обсуждал проблему с Эйнштейном. Всё это составляет реальную исследовательскую историю, даже если общий замысел не получил окончательной формы.

Нельзя также приписывать этим работам решение более широких вопросов просто потому, что источник упоминает притязание на единое поле. Широта замысла не заменяет доказанной полноты. Чем масштабнее обещание теории, тем строже нужно различать цель, промежуточную конструкцию и подтверждённый итог.

Поздний Шрёдингер здесь виден без лака и без снисходительности. После знаменитых ранних результатов он работал над задачей, которая оставалась открытой; первая публикация вышла в 1943 году, переписка с Эйнштейном возобновилась в 1946-м, а завершённого объединения не возникло. В науке такой путь не является сноской к успеху: это точный портрет того, как выглядит работа на переднем крае, когда ответа ещё нет.