Мирон Я. Амусья,
профессор физики
Услышал, и вспомнил
(О Нобелевской премии по физике 2020 и Симпозиуме 2005 годов)
‘
6 октября в строгом, соответствующем торжественности
момента, уже давно вошедшем в историю науки зале Шведской академии[i] (Фиг. 1) появились члены
Нобелевского комитета. И его председатель объявил, что Нобелевская премия по физике за 2020 присуждена
профессору Сэру Роджеру
Пенроузу (Великобритания, р. 1931), физику-теоретику и математику «за
открытие того, что образование черной дыры является надежным предсказанием
общей теории относительности». Ему идёт половина премии. А вторая половина
премии по физике пошла астрофизикам-экспериментаторам, точнее – наблюдателям [ii], профессорам Райнхарду
Генцелю (ФРГ, р. 1952) и Андреа
Гез (США, р. 1965) «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре
нашей Галактики». На экране появились портреты лауреатов и формулировки
оснований для их награждения (Фиг. 2), О Пенроузе скажу чуть далее. А наблюдатели,
общими многолетними усилиями, но независимо друг от друга, обнаружили в центре
Галактики гигантский объект – «черную
дыру» (см. ниже) с массой в 4 миллиона раз больше, чем у Солнца. Подобные
объекты существуют не только в центре нашей Галактики, но и в других тоже. Эти «черные
дыры» вероятно являются, если можно так сказать, гравитационными скрепами
для Вселенной.
Приветствую благожелательное внимание, которое Нобелевский комитет уделяет последнее
время астрофизике, объекту научных исследований, пленяющему и пугающему своей
бесконечностью во всех, а не только во времени и пространстве, смыслах этого
слова.
Р. Пенроуз – известнейший учёный, лауреат многих премий, включая израильскую
премию
Вольфа (1988, вместе с С.
Хокингом) с формулировкой «За блестящее развитие общей теории относительности, в
котором они показали неизбежность космологических сингулярностей, и объяснили физику чёрных дыр. В своей работе они значительно
углубили наше понимание происхождения и возможной судьбы Вселенной». Своим награждением в 1988, премия Вольфа подтвердила
репутацию эдакого предшественника премии Нобелевской[iii], при условии, конечно, что
лауреат премии Вольфа не будет торопиться покинуть наш бренный мир.
Полезно, наверное, попытаться объяснить, за что, собственно, Пенроуз
получил упомянутые награды. Это тем более уместно, что А. Эйнштейн, автор общей
теории относительности, или, как рекомендовал её называть В. Фок, «Теории
пространства, времени и тяготения», созданной им в 1915, за эту теорию ни Нобелевской
премии, ни премии Вольфа, которой при его жизни и не было, не получал. Сообщая
Эйнштейну о присуждении ему Нобелевской премии за 1921 в ноябре 1922, секретарь
Шведской Академии наук писал, что Комитет отмечает его «работы по теоретической физике, в
частности открытие закона фотоэлектрического эффекта, не учитывая при этом
работы по теории относительности и теории гравитации, которые будут оценены
после их подтверждения в будущем».
Но вот как-то потом к этой теме серьёзно не вернулись,
хотя экспериментальных подтверждений теории относительности, частной и общей,
во всяком случае, в низших порядках разложения её уравнений по степеням отношения
характерных скоростей рассматриваемых тел к скорости света, было предостаточно.
Стоит помнить, что и общая картина расширяющейся Вселенной, появившаяся на
основе решения А. Фридманом уравнений Эйнштейна, т.е. идеи Большого взрыва,
возникли ещё при жизни Эйнштейна. Тем не менее, время для второй Нобелевской
премии Эйнштейну по физике до конца его жизни, т.е. до 1955, явно не пришло.
Скорее всего, намеченная им и во многом созданная на основе решения его
уравнений общая картина строения Вселенной не привлекала такого внимания, как
сегодня, притом не только теоретиков, но и экспериментаторов, точнее сказать,
наблюдателей космических природных процессов, да и всей научной общественности.
Про «чёрные дыры» как объекты невидимые, поскольку
сила притяжения к ним настолько велика, что ни одна частица, включая частицу
света – фотон – не может их покинуть, рассказывает своим студентам уже не
первое поколение преподавателей- физиков во множестве университетов и
институтов всего мира. Притом для понимания возможности образования «чёрной
дыры» вовсе не обязательно знание общей теории относительности. Для этого
достаточно механики Ньютона, и тогда легко вычислить, какова должна быть масса
«Земли», чтобы космическая скорость её «спутника» была бы равна скорости
света.
Первое описание такого объекта появилось ещё в 1784, в
письме Д. Мичелла. Однако осознание, что
скорость света есть предельная скорость движения материального объекта, и бóльшие
скорости в природе просто невозможны, пришло много позже, в результате создания
Эйнштейном в 1905 частной теории относительности. Поэтому ничто из такой «Земли»
вылететь не могло, и она бы стала не светящейся, т.е. «чёрной дырой» – в
неё влететь можно, а вылететь – нет. Вопрос о невозможности вылета из «чёрной
дыры» был переформулирован в вопрос о том, «имеет ли чёрная дыра волосы»,
ну а отсюда рукой подать и до заборной или матерной терминологии, которой
совсем не чужды великие учёные, прославившиеся и в данной области науки.
Естественен вопрос о внутреннем строении такого, уже
теперь совсем не уникального и экзотического объекта, как «чёрная дыра».
Интересно понять, до каких пор он будет «стягиваться», становясь в итоге
объектом нулевого размера с бесконечной плотностью материи, т.е. некоторой
сингулярностью. Противоестественно, когда сингулярность в простом
математическом смысле становится следствием решения уравнений, которые
претендуют на то, чтобы аккуратно описывать строение реального природного
объекта. Понятно, конечно, что при изучении малых объектов необходимо учитывать
эффекты квантовой механики, что требует объединения общей теории
относительности с квантовой механикой. Это даже по постановке вопроса исключительно
трудная задача, под силу только гениям калибра Эйнштейна. Однако возможно
достичь понимания проблем сингулярности, не сводя её ликвидацию к задаче
вмешательства квантово-механических соображений. И здесь, в достижении
приемлемого понимания этих сингулярностей очень значителен вклад Р. Пенроуза.
Объекты типа «чёрной дыры» появляются не только в
рамках теории тяготения Ньютона и обобщающей её теории Эйнштейна – есть и
альтернативные модели. Поэтому крайне важно понять, является ли существование «чёрной
дыры», сейчас отнюдь не редкого объекта наблюдения во Вселенной,
подтверждением общей теории относительности Эйнштейна, или нет. На сегодняшний
день именно эта теории есть основа понимания и описания Вселенной человеком, и
её проверка – дело исключительной важности. Притом имеется в виду проверка
уравнений во всей их сложности, а не только для слабых полей гравитационного
притяжения. Для такой проверки «чёрная дыра», к которой гравитационное
поле очень сильно, есть особо удачный объект.
Стоит помнить, что именно интерпретация в рамках общей
теории относительности данных наблюдений привела к фундаментальным изменениям
представлений современной науки о строении Вселенной, в которой появились «тёмная
материя» и «тёмная энергия», имеющие совершенно необычные, отличные
от знакомой нам материи и энергии, свойства. Однако, чтобы объяснить
наблюдаемые факты, приходится принять, что неизвестных человеку «тёмной материи»
и «тёмной энергии» очень много, а известной – сравнительно мало, что
иллюстрируется Фиг. 3, где представлено сегодняшнее представление о
распределении материи во Вселенной. Хорошо, что есть столь много непознанного –
«И вот нашли большое поле: Есть разгуляться где на воле!». Однако
слишком уж поле оказалось большое. Неуютно сознавать, что понимает человек
свойства лишь примерно 4% материи. А остальные 96% - не познаны. Отсюда и
попытки подправить уравнения Эйнштейна так, чтобы можно было обойтись без антигравитирующей
«тёмной энергии». Самой многообещающей в этом направлении многим, и мне
в том числе, казалась попытка израильского теоретика Я.
Бекенштейна. Пока все такие
попытки кончались неудачей.
С Р. Пенроузом у меня связаны некие личные воспоминания, которые считаю
уместным здесь привести. Они относятся к 2005, и в некоторой части отражены в
нашей с покойным профессором М. Перельманом статье Уроки
Эйнштейна, написанной в конце апреля и опубликованной в июне 2005 в «Заметках
по еврейской истории» Е. Берковича. Напомню, что 2005 был провозглашён ООН
Годом Физики в память об эпохальных открытиях, совершенных в 1905г.
Альбертом Эйнштейном. Этот год в Израиле был отмечен проведением израильской
Академией наук и искусств Симпозиума «Наследие Альберта Эйнштейна. Столетняя
перспектива», который проходил 10-13 апреля в Иерусалиме. Симпозиум собрал
выдающихся учёных как из-за рубежа – нобелевских лауреатов по физике Д.
Гросса (США) и К.
Коэна-Тануджи (Франция), Сэра Р. Пенроуза (Великобритания), так и
крупнейших израильских учёных Юваля
Неэмана, Я. Бекенштейна, М.
Яммера (ему, близкому к Эйнштейну человеку, тогда было уже 90 лет!),
физиков, историков науки и философов. Оказался в этой компании и я. Тогда
неупомянутое, вовсе не из-за его незначимости, считаю возможным и нужным
описать сейчас, по прошествии 15-ти лет.
Научная
программа была Симпозиума насыщенна до предела. После каждого доклада шла
дискуссия с острыми вопросами, обсуждением ещё нерешённых проблем. Тон
дискуссиям задавал неутомимый в свои восемьдесят Неэман. Многие, и я в том
числе, старались не отстать. Помню доклад об обнаруженном недавно (по отношению
к 2005) небольшом, но очень важном для теории, ускорении расширения Вселенной. Именно
для его объяснения была предложена антигравитирующая «тёмная энергия»,
которая не притягивает обычные тела, а расталкивает их. Я спросил докладчика, а
почему не предположить, что наш мир возник, и расширяется внутри уже возникшего
много ранее другого мира-пузыря, и материя этого наружного пузыря, аналогичная
нашей, просто тянет нас за собой, отчего мы и немножко ускоряемся. В перерыве
ко мне подошёл участник конференции, и спросил, где я опубликовал идею. Узнав,
что нигде, он заметил, что я рискую – «Идеи в астрофизике разбираются быстро».
Не знаю, «разобрал» ли меня кто-то, или нет, но для меня обсуждение, да и
последующее обдумывание проблемы было очень интересно и увлекательно.
Объектом
острой полемики на Симпозиуме стали не столько научные, сколько политические,
религиозные и философские взгляды Эйнштейна, его отношение к своему еврейскому
происхождению, к Холокосту, сионизму и государству Израиль. Дело в том, что
вырванные из контекста, его высказывания нередко служат целям, противоречащим
тем, к которым стремился А. Эйнштейн. Симпозиум, о котором рассказываю, дал
этому много примеров и подтверждений.
Помимо
выступления с докладом на Симпозиуме, Р. Пенроуз приехал получить премию имени
Эйнштейна от Академии наук Израиля. Примечательно, что я этой награды в списке
ряда примерно таких же наград, упомянутых в его биографии даже в английской
версии Википедии, не нашёл. Пенроуз в своём докладе «Перспектива Эйнштейна»
упомянул о его пацифизме, и привёл его слова: «Мир не cохранить силой, но лишь взаимопониманием», а также «Я не вижу разницы между просто убийством и убийством на
войне». Это Пенроуз сообщил во время ещё идущей в Израиле интифады Осло, и без
упоминания того, что мысль была высказана Эйнштейном после очевидно вредной,
приведшей в итоге к катастрофическим последствиям для почти всех её участников Первой
мировой войны. Поэтому сказанное звучало для меня оскорбительно. Да и весь
доклад в этом смысле был лучшей иллюстрацией слов В. Высоцкого «Всё
относительно, всё, всё», что вызывало моё острое несогласие.
В ходе доклада
Пенроуз несколько раз показывал рисунок, на котором крест распятия
представлялся совершенно по-разному с различных точек зрения. Например, при взгляде
в анфас, каждый видел этот крест, а помещённый параллельно столу лист выглядел
как узенький прямоугольник без рисунка или просто одномерный отрезок. Выходило,
будто даже физика полагает различие правых и виноватых не объективным, а
целиком зависящим от точки зрения. Привязка сказанного к сегодняшнему арабо-израильскому
конфликту не вызывала особых сомнений аудитории. Да и сам докладчик оказался
вполне осведомлён о попытке многих людей из академических учреждений
Великобритании организовать бойкот своих израильских коллег «за их отказ
осудить политику израильского правительства», о чём он высказался
совершенно прямо, и без всякого осуждения бойкотчиков, а, как мне показалось,
проявив даже явное со-понимание по отношению к ним.
Я ждал отпора
со стороны аудитории, но его не последовало. Были заданы некие технические
вопросы, а политическая часть манифестации оказалась пропущенной. Я сказал себе
нечто вроде «Теперь, парень, твой черёд», и поднял руку, попросив слово
для комментария. Получив разрешение, я сказал, что вижу в докладе давно
раскритикованную ещё Р. Фейнманом в его «Курсе лекций по физике» неуместную
тривиализацию понятия относительности. Я напомнил приведенное у Фейнмана: «То,
что женщина спереди и сзади выглядит по-разному, к теории относительности
никакого отношения не имеет». «Равно как и путаница бандита и его
жертвы, из за различия их собственных систем координат»,- добавил я уже от
себя. Меня не перебили, не осудили, но и не поддержали. Признаюсь, я знал, что
уже тогда Пенроуз был заслуженным и известным специалистом по теории
относительности – и частной, и общей. Но я считал необходимым ему ответить
публично и резко.
Председатель
объявил перерыв. Я весь кипел, и подошёл к Ю. Неэману, чтобы «поплакаться в
жилетку». А он сказал, что ещё хорошо, что присутствующие, где, как он
полагал, большинство левых, не набросились на меня, а вовсе не на Пенроуза.
Немного поговорив, мы разошлись. И тут неожиданно ко мне подошёл Пенроуз. Он
сказал: «Я прошу прощения. Моя аналогия была неуместной, особенно в такое
время, и в таком собрании». Я человек отходчивый, и быстро принимаю
извинения. Однако у меня остался какой-то неясный, но определённо неприятный
осадок. Мы немножко поговорили, но беседу прервало объявление о начале
следующего заседания. Некоторое время подумав, я понял, что стало причиной
неприятного осадка, оставшегося у меня от извинения. Ведь поношения в адрес
Израиля были публичны, а извинение за них оказалось даже не келейным, а просто
личным. Выскочили из памяти очень бывшие тогда к месту слова: «И ты мне лазаря
не пой, я учёная, Ты людям всё расскажи на собрании!». Эх, как сильны мы «задним
умом»! Кстати, я не знал в то время, что Пенроуз в некотором смысле еврей,
поскольку его бабушка по материнской линии, как выяснилось, была еврейка, Софья
Натансон, приехавшая в 1880х в Англию из Петербурга.
Эйнштейн был
убеждённым сторонником тесного сотрудничества учёных разных стран и осознания их
ответственности за судьбы своего народа и всего человечества. Весьма
прискорбно, что при столь авторитетном составе Симпозиума, он не закончился
обсуждением и принятием резолюции, осуждающей тогда только поднимавшее голову,
но уже вполне приметное движение, призывающее к бойкоту израильской науки,
видными инициаторами которого были профессор-биолог Стивен Роуз и его жена, социолог
Хиллари из Великобритании, оба, увы, евреи.
В той ситуации
антибойкотная резолюция, инициированная приезжими учёными, да и хозяевами
встречи была бы вполне в духе тех моральных стандартов, которым следовал
Эйнштейн в своей научной и общественной деятельности. Увы, инициатива заглохла
в кулуарах из опасения того, что её отвергнут прилюдно. А жаль. Совсем неплохо было
бы увидеть сторонников бойкота на Симпозиуме в открытую, и высказать им всё,
что о них думаем. Вообще, врага полезно знать в лицо. Но опасения были, что
врагов окажется слишком много. Думаю, однако, что такие опасения были несколько
преувеличены, и являлись следствием воспоминания о той травле, которой столь
часто подвергались ещё по следам убийства И. Рабина научные работники правых,
патриотических политических взглядов.
Местные,
однако, ссылались на опасения отказа гостей подписать про-израильскую
резолюцию. Я же корил себя за то, что вовремя сам не подготовил текста. А о
своей готовности подписать его мне уже в самом конце Симпозиума, прямо отвечая
на мой вопрос, сказали оба присутствующих Нобелевских лауреата – Гросс и
Коэн-Тануджи. Странно, что Неэман, знавший их как будто лучше, чем я, априори
был уверен, что они, в первую очередь, Д. Гросс, подписывать подобный документ
откажутся. Он, однако, ошибался. Если
добавить к этим двоим Неэмана и Бекенштейна, двух Лауреатов государственной
премии Израиля, академиков, авторитетнейших в мире физиков-теоретиков, то список
подписей уже делал бы резолюцию вполне весомым для прессы документом. А к этой
четвёрке ещё добавилось бы немало подписей людей менее знаменитых, но тоже
вполне в научном мире известных. Для меня это был урок – не давай себя унизить,
ни лично себя, ни своё государство, коль считаешь его своим. И не жди, когда
кто-то сделает за тебя то, что ты должен,
и можешь сделать сам.
Иерусалим
ПС Впервые опубликовано в http://club.berkovich-zametki.com/?p=58277#respond
[i] Отмечу
необычайное волнение, которое испытываешь в этом зале, невольно вспоминая,
какой ряд имён прозвучал здесь, констатируя вклад лучших из лучших в науку.
[ii]
Уточнение здесь уместно, поскольку влиять на изучаемый объект в астрофизике,
как и в астрономии, человек не может. Ему доступно лишь наблюдение
происходящего в природе независимо от его воли.
[iii] Плохо
отношусь к часто встречающейся в сегодняшних СМИ версии «Нобелевка». Особенно
странно это звучит от людей, от премии крайне далёких, которым она вовсе не
грозит.
Комментариев нет:
Отправить комментарий