Единая теория поля

Приводимая ниже с небольшими сокращениями глава «Единая теория поля» из книги Вернера Гейзенберга «Физика и философия. Часть и целое» когда-то взволновала меня. Наш мир совсем не таков, каким мы его привыкли видеть и понимать и что нам впихивают, вдалбливают с самого детства. Существуют тайные знания. Которые оберегают определённые силы. Если конкретный человек подбирается к ним ближе разрешённого ему изначально по жизни расстояния – ответ следует незамедлительно, очень жёсткий, вплоть до физической смерти. Подобных случаев в разных, к слову, областях знаний можно найти достаточно много. О них не принято говорить. Многие, которые не удалось замолчать, на официальном уровне пытаются объяснить какими-то обычными, без мистики, вполне приемлемыми для обывателя причинами. Но некоторые объяснить трудно. Как, на мой взгляд, историю с выдающимся физиком Вольфгангом Паули. Что он увидел, с чем столкнулся, что с ним произошло на самом деле? Что послужило причиной внезапного внутреннего слома, а затем болезни и скорой смерти?

ГЛАВА 19 «ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ»

… Нас всех занимало одно открытие молодых американских физиков китайского происхождения Ли и Янга. Оба эти теоретика пришли к мысли, что симметрия между левым и правым, до того считавшаяся чуть ли не самоочевидной составной частью природных законов, может нарушаться при слабых взаимодействиях такого рода, какими вызываются явления радиоактивности. Действительно, опыты Ву позднее показали, что при радиоактивном Р-распаде имеет место сильное отклонение от симметрии правого— левого. Похоже было, что излучаемые при р-распаде частицы с нулевой массой, так называемые нейтрино, существуют лишь в одной, скажем, левой форме, тогда как антинейтрино обнаруживают у себя правую форму. Свойства нейтрино интересовали особенно Вольфганга, уже потому, что он первым 20 лет назад предсказал существование нейтрино. Эти частицы давно уже были с тех пор обнаружены, однако новое открытие характерным и интригующим образом изменяло прежний образ нейтрино.

Мы, то есть Вольфганг и я, всегда держались мнения, что свойства симметрии, обнаруживаемые этими простейшими частицами с нулевой массой, одновременно являются, по-видимому, свойствами симметрии фундаментальных природных законов. И если у этих частиц отсутствует симметрия правого и левого, то следует учитывать возможность того, что и в фундаментальных законах природы симметрия правого и левого тоже принципиально отсутствует и привходит в природные законы лишь вторично, — например косвенным путем через взаимодействие и массу как его следствие. Симметрию тогда можно было бы считать результатом последующего удвоения, что поддавалось математическому описанию в виде, скажем, двух равноправных решений одного уравнения. Эта возможность особенно привлекала нас тем, что вела к упрощению фундаментальных законов природы. Наш прежний опыт в физической науке давно уже научил нас, что там, где эксперименты обнаруживают неожиданную простоту, необходима крайняя внимательность; ибо это означает, что мы, возможно, достигли ступени, когда перед нами раскрываются широкие взаимосвязи.
Итак, у нас было чувство, что за открытием Ли—Янга могут скрываться закономерности решающего значения.

Вольфганг смотрел вперед с большим оптимизмом, отчасти потому, что он особенно хорошо разбирался в математических структурах, относящихся к нейтрино, отчасти же потому, что черпал из результатов наших дискуссий надежду на возможность математически непротиворечивого построения релятивистской квантовой теории поля. Его особенно захватывал вышеупомянутый процесс удвоения, или раздвоения, которым, по мнению Вольфганга, представлялась возможность объяснить возникновение симметрии правого и левого, хотя пока еще не удавалось дать ему никакой математической формулировки. Раздвоение, считал он, каким-то еще не исследованным образом задним числом позволило природе ввести новое свойство — симметрии. О том, как после этого возникает нарушение симметрии, мы имели тогда еще менее ясное представление, чем о раздвоении. Но в ходе наших бесед иногда всплывала та идея, что мир в целом, т. е. космос, не обязательно должен быть симметричен по отношению к операциям, при которых природные законы остаются инвариантными, и, следовательно, наблюдаемое у нейтрино уменьшение симметричности можно, вероятно, объяснить несимметрией космоса. Все эти идеи были тогда в наших головах наверняка еще менее ясными, чем как они описаны здесь. Однако от них исходила какая-то притягательность, против которой, однажды задумавшись в этом направлении, было уже трудно устоять. Здесь заключалась их важность для будущего развития. Как-то я спросил Вольфганга, почему он придает столь большое значение процессу раздвоения, и получил примерно следующий ответ:

— В прежней физике оболочки атома еще можно было опираться на наглядные образы, заимствованные из репертуара классической физики. Принцип соответствия Бора фиксировал как раз пусть ограниченную, но применимость подобных образов. Однако уже в том, что касается оболочки атома, математическое описание происходящих в ней процессов значительно превосходило эти образы по степени своей абстрактности. Можно было даже соотносить с одним и тем же реальным положением вещей два различных и противоречащих друг другу образа, а именно корпускулярное и волновое представления. В физике же элементарных частиц эти образы уже, по существу, совсем непригодны. Эта физика еще более абстрактна. Для формулировки природных законов здесь не остается поэтому никакой иной отправной точки, кроме свойств симметрии, воплощенных в природе, или, выражаясь иначе, преобразований симметрии (например, смещений или поворотов), которые изначально организуют пространство природы. Но тогда мы неизбежно приходим к вопросу о том, почему существуют именно такие, а не иные преобразования симметрии. Процесс раздвоения, или двуделения, как я его себе представляю, мог бы нам здесь многое объяснить, потому что он каким-то очень естественным образом расширяет пространство природы, создавая тем самым возможность новых симметрий. В идеальном случае можно было бы думать, что все реальные симметрии возникли как следствие подобных раздвоений.

… Я сосредоточил свои усилия в Геттингене на том, чтобы найти такое уравнение поля, которое описывало бы поле материи с его внутренними взаимодействиями и в компактной форме включало бы по возможности все наблюдаемые в природе свойства симметрии. В качестве модели я взял взаимодействие, которое эмпирически наблюдается при р-распаде и которое получило свою простейшую и, по-видимому, окончательную формулировку благодаря открытию Ли и Янга.

Поздней осенью 1957 года мне довелось делать доклад в Женеве о вопросах подобного рода, а на обратном пути я ненадолго остановился в Цюрихе, чтобы поговорить с Вольфгангом о своих попытках. Вольфганг поощрил меня продолжать в том же духе. Его одобрение было мне очень дорого, и в последующие недели я снова и снова исследовал различные формы, при помощи которых можно было бы представить внутреннее взаимодействие материального поля. Внезапно среди колеблющихся расплывчатых образов возникло уравнение поля с необычно высокой степенью симметрии. По своей форме оно было едва ли сложнее, чем старое уравнение Дирака для электрона, однако наряду с пространственно-временной структурой теории относительности оно включало и ту симметрию между протоном и нейтроном, которая играла столь важную роль еще в моих размышлениях на альпийском лугу Штайлер Альм в Баварии,— или, говоря математическим языком, кроме группы Лоренца содержало также группу изоспина и тем самым, похоже, действительно изображало большую часть встречающихся в природе симметрических свойств. Вольфганг, которому я написал о нем, сразу очень заинтересовался; ибо впервые было похоже на то, что здесь, пожалуй, найдены рамки, достаточно широкие, чтобы охватить весь сложный спектр элементарных частиц и их взаимодействий, и вместе с тем достаточно тесные, чтобы фиксировать в этой области все, что приходилось рассматривать не просто как случайность. И мы решили вместе исследовать вопрос о том, нельзя ли это уравнение положить в основу единой теории поля элементарных частиц. У Вольфганга была кроме того надежда, что немногие недостающие симметрии можно будет ввести дополнительно, опираясь на процесс раздвоения.

С каждым своим шагом в этом направлении Вольфганг приходил в состояние все большего воодушевления. Никогда раньше и никогда позже в жизни не видел я Вольфганга в таком возбуждении от событий в нашей науке. Если в предшествовавшие годы он критически и скептически противостоял всем попыткам теоретизирования, относившимся, правда, лишь к частичному упорядочению физики элементарных частиц, а не к связи целого, то теперь он был полон решимости с помощью нового уравнения поля сформулировать саму универсальную взаимосвязь. У него появилась твердая надежда, что это уравнение, являющееся по своей простоте и высокой симметрии уникальным образованием, должно стать верной отправной точкой для единой теории поля элементарных частиц. Я тоже был захвачен новой возможностью, которая походила на давно искомый ключик к двери, закрывавший до тех пор доступ в мир элементарных частиц. Я видел, правда, и то, сколько еще трудностей нужно преодолеть до достижения желанной цели. Незадолго перед рождественскими праздниками 1957 года я получил от Вольфганга письмо, содержащее много математических частностей, но вместе с тем и выражавшее приподнятость его настроения в те дни:

«...Раздвоение и уменьшение симметрии, вот где зарыт фаустов пудель. Раздвоение — очень старый атрибут черта (недаром он всегда морочит нас раздвоенностью сомнения). В одной пьесе Бернарда Шоу епископ говорит: «A fair play for the devil please»(«Будем порядочны(честны) в обращении с дьяволом»). Поэтому ему не следует отсутствовать и на рождественских праздниках. Оба божественных мироправителя — Христос и черт — должны только заметить, что они за последнее время стали намного симметричнее. Не говори, пожалуйста, этих ересей своим детям, но барону фон Вейцзеккеру можешь их рассказать. Теперь-то мы напали на след. С самым сердечным приветом, Вольфганг Паули».

В письме, написанном около восьми дней спустя, сразу вслед за приветствием стоит:
«Всего доброго тебе и твоей семье в Новом году, который, надеюсь, принесет с собой полное прояснение физики элементарных частиц». И далее Вольфганг пишет:

«Картина меняется с каждым днем. Все движется. Пока еще нельзя публиковать, но это будет нечто прекрасное. Нельзя пока даже и предвидеть, чтО тут может обнаружиться. Пожелай мне успешно научиться ходить». И он цитирует: «Вновь разума мы слышим слово, опять цветет надежда нам, к ключам живым мы рвемся снова, ах, к жизни плещущим ручьям...»( Гёте «Фауст»). Приветствуй рассвет, когда начнется 1958 год, до восхода солнца... На сегодня кончаю. Материал тут много чего дает. Ты сам теперь многое разыщешь... Ты заметишь, что пудель сорвался с цепи. Он показал, где он был зарыт: раздвоение и уменьшение симметрии. Я тогда встретил его своей антисимметрией — обошелся с ним по правилам fair play — после чего он тихонько растворился в облаках... Громкие тосты к Новому году. Мы зашагаем к нему навстречу. С сердечнейшим, твой Вольфганг Паули».

Эти письма содержали, конечно, и много физических и математических подробностей, но здесь не место их воспроизводить.

Через несколько недель Вольфганг был вынужден отправиться в Америку, где он обязался читать лекции в течение трех месяцев. Мы успели еще подготовить проект совместной публикации, который, по обыкновению, был послан нескольким близким и особенно заинтересованным в этом предмете физикам. Но потом между нами пролег довольно-таки широкий Атлантический океан, и письма от Вольфганга стали приходить реже. Мне казалось, что я слышу в них отзвук усталости и отрешенности, но в существе дела Вольфганг придерживался взятого курса. Вдруг он написал мне довольно резковато, что решил впредь не участвовать ни в разработке темы, ни в публикации и что он уже сообщил физикам, получившим текст нашей готовящейся статьи, о своем теперешнем несогласии с ее содержанием. Мне он предоставлял полную свободу делать с достигнутыми до сих пор результатами все, что мне угодно. Затем переписка на долгое время прекратилась, и мне не удалось получить от Вольфганга более подробных сведений об изменении его взглядов. Я полагал, что решимость Вольфганга надломилась из-за туманности всей нашей мыслительной постройки. Но в его поведении для меня оставалось много прямо-таки непонятного. Все неясности мною, разумеется, осознавались; но ведь мы и в прежние времена не раз искали вместе путь в тумане, и мне такие ситуации в исследовании всегда казались как раз самыми интересными.

Снова я встретился с Вольфгангом на одной конференции, которая состоялась в 1958 году в Женеве и на которой мне пришлось делать сообщение о тогдашнем состоянии нашего анализа единого уравнения поля. Вольфганг почти враждебно напал на меня. Он критиковал отдельные детали нашего анализа даже там, где его критика казалась мне неоправданной, а на принципиальный разговор о нашей проблеме он упорно не хотел идти. Несколькими неделями спустя у нас была новая встреча, несколько более длительная, в Варенне на озере Комо. Там на одной вилле, из поднимающегося террасами сада которой можно обозревать большую часть озера в его средней части, регулярно проводятся летние школы, и поскольку в данном случае их тема касалась физики элементарных частиц, мы с Вольфгангом входили в число приглашенных гостей. Теперь Вольфганг снова встретил меня по-дружески, почти как раньше. Но он стал как бы другим человеком. Мы часто ходили взад и вперед по обсаженному розами каменному парапету, отделявшему парк от озера, или сидели на скамье среди цветов, глядя поверх голубой глади вод на гребни противолежащих гор. Вольфганг еще раз заговорил о наших общих надеждах.

— По-моему, хорошо— сказал он, — что ты продолжаешь работать над этими вопросами. Ты сам знаешь, сколько здесь надо еще сделать, но с течением лет дело продвинется. Может быть, все точно так, как мы надеялись, может быть, ты совершенно прав со своим оптимизмом. Но я уже тебе не попутчик. Моих сил больше не хватает. В прошедшее Рождество я еще верил, что как прежде могу со всей энергией вступить в этот мир совершенно нового рода проблем. Но уже не получается. Возможно, это удастся тебе, возможно, лишь твоим молодым сотрудникам. Похоже, в Геттингене у тебя в институте есть несколько замечательных молодых физиков. Мне теперь это слишком трудно, и я должен мириться с таким положением дела.

Я пытался утешить Вольфганга. Возможно, он просто немного разочарован тем, что дело продвигается не так быстро, как ему мечталось на Рождество, но глаза страшатся, а руки делают. Однако он мне не верил.

— Нет, со мной теперь все иначе, чем прежде — только и мог он сказать.

Элизабет, поехавшая со мной в Варенну, однажды очень озабоченно высказалась о состоянии здоровья Вольфганга. У нее было впечатление, что он тяжело болен. Но я этого не сумел разглядеть. Совместные прогулки в вареннском парке так и остались последней моей встречей с Вольфгангом. В конце 1958 года я получил ужасное сообщение, что Вольфганг умер после операции, которая оказалась внезапно совершенно необходимой. У меня нет никакого сомнения, что начало его заболевания пришлось на те недели, когда он отказался от надежды на скорое завершение теории элементарных частиц. Но что здесь было причиной и что следствием, об этом я судить не смею.

Для справки:

Вернер Гейзенберг (1901-1976) - немецкий физик-теоретик. Один из создателей квантовой механики и общей теории поля. Лауреат Нобелевской премии по физике за 1932 год.

Вольфганг Паули (1900 – 1958) - австро-швейцарский физик-теоретик, работавший в области физики элементарных частиц и квантовой механики. Лауреат Нобелевской премии по физике за 1945 год.

Другие статьи в литературном дневнике:

• 26.09.2026. Единая теория поля
• 05.09.2026. Любовь и секс в Тонком Мире