c ∙ G ∙ h = ?

70 лет -- решения нет. И не будет?

 

(Знание-Сила, 2005, № 11) 

Геннадий Горелик

 

Покушение на чисто-английское убийство. 1

Кто старое забудет, с того талер. 4

Внутреннее совершенство без внешнего оправдания?! 13

 

 

Покушение на чисто-английское убийство

 

В прошлом году человечество проворонило сенсацию.

Если такого не может быть – просто по смыслу слова «сенсация», готов уточнить: научное человечество не заметило научно-криминальную сенсацию -- покушение на убийство, или даже действительное убийство.   Впрочем, человечество можно понять, -- сенсация случилась в малоподходящем месте – в «Нью-йоркском книжном обозрении». Журнал этот, конечно, возвышается в книжном мире, но в мире науки он мало заметен. Зато все остальные элементы сенсации – высшего научного уровня. Покушение совершил знаменитый физик-теоретик Фримен Дайсон, а его жертва – знаменитая теория  квантовой гравитации. То есть теории пока нет, -- ее ищут не первый год и не первое десятилетие, и уже поэтому она заслуживает звание самого проклятого вопроса современной физики. Но Дайсон заявил, что на самом деле и вопроса нет, точнее, вопрос неправильный, потому что «квантовая гравитация физически бессмысленна». А значит, многолетние  поиски следует прекратить, за отсутствием предмета поисков. И теория квантовой гравитации мертва, или, на сдержанном английском, --  скорее мертва, чем жива.  Обосновал он свое мнение следующим образом:

«Любая теория квантовой гравитации предполагает частицу ‘гравитон’ --  квант гравитации, точно так же как фотон – квант света.  Наличие фотонов легко обнаружить, как показал Эйнштейн,  по электронам, выбитым с поверхности металла под действием света. Но гравитационное взаимодействие неимоверно слабее электромагнитного, и, чтобы обнаружить гравитон по электрону, выбитому с поверхности металла под действием гравитационных волн, пришлось бы ждать дольше, чем позволяет возраст Вселенной. Но если отдельные гравитоны невозможно наблюдать в эксперименте, значит они не имеют никакой физической реальности. Можно считать их несуществующими, подобно эфиру 19 века. И тогда гравитационное поле, описываемое теорией Эйнштейна, -- это чисто классическое поле безо всякого квантового поведения.»

Две убийственные аналогии как два кинжальных удара.

Весь 19 век физики верили, что все сущее погружено в вездесущий эфир, и мучились над все более проклятым вопросом, каким законам подчиняется эта универсальная, но неуловимая среда, -- в одних отношениях похожая на твердое тело, в других – на сверх-разряженный газ. Мучения прекратил Эйнштейн, сказав, что неуловимость эфира означает, что ловить просто нечего, и объяснив коллегам, что без понятия эфира можно прекрасно обойтись. Дайсон предложил последовать примеру Эйнштейна и повторить его успех.

Есть, правда, важное отличие. Неуловимый эфир был просто пережитком с древнегреческих времен, пусть даже и воспетым Пушкиным: «Ночной зефир/Струит эфир» (зефиру в этом смысле повезло больше, -- каждый школьник знает его вкус).  А гравитон – это, скорее, «недожиток». И причину неуловимости гравитона вполне может уловить даже школьник, если у него по физике больше тройки.

Такой школьник в упомянутом «выбивании электронов с поверхности металла под действием света» легко узнает фотоэффект. Ведь этот эффект не только принес нобелевскую премию Эйнштейну, но и прочно вошел в обыденную жизнь. Каждый пассажир метро, проходя через турникет, участвует в этом явлении, точнее – в прерывании его. Поэтому школьник легко поверит, что обнаружить фотон – минутное дело. Он может сам подсчитать во сколько раз гравитационные силы в микромире слабее электрических, если вспомнит закон Кулона F= e2/r2,   ньютоновский закон всемирного тяготения F= GmM/r2 и возьмет из учебника величины заряда и массы электрона и протона. Если у школьника и с математикой благополучно, то он получит ~  1039, то есть 39-значное число.  Так что,  если обнаружить фотон – минутное дело, то для обнаружения гравитона понадобится, грубо говоря,  1039  минут, или 1033 лет. Напомним, что возраст Вселенной всего-навсего  ~ 1010  (или, прописью, десяток миллиардов) лет, ничтожная величина по сравнению  с 1033. И принципиально ничего не изменится, если обнаружить фотон –  дело не минутное, а секундное или даже микросекундное, или если вместо электрона и протона взять какие-то иные элементарные частицы. Так школьник может убедиться, что гравитону не найти применения в народном хозяйстве просто потому, что самого гравитона не найти, даже если его искать днем с огнем.

Использованные здесь физические константы знали еще до того, как слова «гравитация» и «квант» соединились в одном предложении. И соединил их впервые сам Эйнштейн, в 1916 году,  через несколько месяцев после  создания своей теории гравитации  и спустя 11 лет после того, как ввел в физику понятие фотона. Предложение его звучало так: «квантовая теория должна модифицировать не только максвелловскую электродинамику, но также и новую теорию гравитации».

Дайсон прекрасно знал, на что поднял руку. Ведь сделал он это в рецензии на книгу, автор которой – Б. Грин -- профессионально занимается квантованием гравитации как физик и литератор,  своей книгой  побив кассовые рекорды научно-популярности. И на ниве квантовой гравитации кроме Грина, трудятся еще многие и многие профессионалы . Чтобы как-то оценить их число, я воспользовался интернетным каталогом Гарвардской библиотеки. Оказалось, что за последние тридцать лет издано более 90 книги, в аннотациях  которых фигурирует выражение «квантовая гравитация», а  у шести десятков книг оно входит прямо в название.  В прошлом году, прямо для нас,  итог подвели две солидные монографии с одинаковым лаконичным названием «Quantum Gravity», изданные крупнейшими научными издательствами. Там много чего написано о струнах, клавишах и прочих физ-мат-инструментах, но общий итог всей этой музыки таков: проблема квантовой гравитации остается широко открытой.

Не слишком ли много книг для теории, которой пока еще нет? Так, видно, подумал Дайсон. А вслух смиренно признал, что перестал следить за неустанными усилиями своих молодых коллег. Он допускает, что кажется им старой вешалкой, отставшей от скоростного поезда научного прогресса. Но это его не очень беспокоит,-- ему самому когда-то такими вешалками казались пожилые Эйнштейн и Дирак. И он не ставит под вопрос хитроумные формулы в тех многочисленных книгах. А ставит свой простой вопрос, в котором гравитон зажат между фотоном и эфиром. И сам же дает простой ответ.

Откуда у него такая смелая независимость от столь внушительного общественного мнения?

Одна из причин в том, что о фотоне он знает больше многих других. Ведь фотон от рождения до смерти подчиняется квантовой электродинамике, а Дайсон – один из создателей этой теории,  вместе с Р. Фейнманом, Ю. Швингером и С. Томонагой. Прихоть Альфреда Нобеля, решившего, что одной премией можно награждать не больше трех человек, сделала Дайсона четвертым лишним  на Нобелевской церемонии 1965 года,  но, не беспокойтесь, -- он получил многие другие награды, включая российскую премию им. И.Я.Померанчука.

Вторую причину смелой независимости Дайсона можно усмотреть в его анкетной особенности, которую в советские времена называли пятым пунктом. Дайсон живет в Америке, но он не американец. Он – англичанин. Учиться в американскую аспирантуру он приехал из страны, в которой родилась идея прав личности. Великая Хартия вольностей и Билль о правах способствовали развитию смело-независимого национального характера британцев. Во всяком случае -- Дайсона, которому к тому же родители дали еще и имя Freeman (что означает "свободный человек"). С таким именем, с такой национальностью, и, наконец,  с такой научной биографией он и решился на чисто-английское убийство. Дефис здесь употреблен, чтобы подчеркнуть: речь идет о бескровном убийстве в сфере самой что ни на есть чистой науки. Из квантовой гравитации не то что бомбу, даже и мухобойку не сделаешь, то есть и муху не обидишь.

Обидеться могут лишь узкие специалисты  в области квантовой гравитации. Но это их дело. Истина дороже.

Означает ли это призыв ко всем присоединиться к мнению Дайсона о том, что «квантовая гравитация физически бессмысленна»? Ни в коем случае.

 

Кто старое забудет, с того талер

 

Но что нового можно сказать наперекор Дайсону?

Не буду банальничать, что «новое – это хорошо забытое старое». Во-первых, потому, что забывать старое нехорошо. А во-вторых, я-то лично не забыл, а Дайсон, подозреваю, и не знал, -- по молодости и по отдаленности от российской физики.

Дайсон пришел в науку и наводил порядок в квантовой электродинамике в конце 40-х годов. А я говорю об истории, начавшейся на рубеже 20-30-х годов, когда состояние квантовой электродинамики внушало глубокую озабоченность. В то время квантовая теория электромагнитного поля считалась составляющей «релятивистской теории квант», или ch-теории, в которой надлежало соединить специальную теорию относительности с ее фундаментальной константой c   (скорость света) и квантовую механику с ее фундаментальной постоянной Планка h. Тогда не было и намека на какие-то иные, кроме электромагнетизма, силы микромира, а все, что знали об электромагнетизме, не могло объяснить, как  удерживается положительный заряд ядра. В ту -- до-нейтронную -- пору ядра предполагались составленными из протонов и «внутриядерных» электронов, которые должны были двигаться с большими скоростями – близкими  к c . 

От «релятивистской теории квант» ожидали разгадку целой грозди загадок околоядерной физики (бесконечность собственной энергии, ядерные спины, спектр бета-распада).  Ожидалась революционная перестройка, сравнимая с релятивистской и квантовой. Лидер таких настроений Нильс Бор за успех перестройки  готов был пожертвовать законом сохранения энергии. Так же думал и Ландау, в то самое время познакомившийся с Бором и на всю жизнь «записавший себя» в его ученики.

Одно дело – общие ожидания, другое – конкретный революционный результат, который в 1931 году получил  Ландау совместно c Р. Пайерлсом:  квантовая теория электромагнитного поля невозможна из-за ущербности основного понятия «поле в точке».

Квантовая механика с ее принципом неопределенности уже приучила к ограниченной применимости понятий, унаследованных от классической физики. Эти «h-ограничения»  касались совместной измеримости некоторых величин, например, координаты и импульса,  но оставалась возможность говорить о сколь угодно точном значении каждой величины в отдельности, что обосновывало их применение в h-теории.

Ландау и Пайерлс свою статью 1931 года назвали «Распространение принципа неопределенности на релятивистскую теорию». Анализируя мысленные эксперименты в ch-области, они пришли к выводу, что там неизбежны уже не только парные, но и  индивидуальные неопределенности. Физика нового ограничения связана с тем, что при измерении «поля в точке» надо как можно точнее измерить положение пробного заряда, что возможно лишь при достаточно большом импульсе измеряющей частицы, но тогда большой импульс отдачи пробного заряда порождает дополнительное поле,  искажая само измеряемое поле. Отсюда следовал вывод -- понятие «поле в точке» неопределимо.  На этом основании авторы предсказали, что «в правильной релятивистской квантовой теории, которая пока не существует, не будет ни физических величин, ни измерений в смысле волновой механики». 

Авторы статьи явно считали, что развивают идеи Бора и, в частности, обосновывают его гипотезу о несохранении энергии в ch-физике: «Следуя красивой идее проф. Нильса Бора, можно думать, что излучение звезд обязано просто нарушению закона сохранения энергии, который, как впервые указал Бор, не справедлив в релятивистской квантовой теории…». Однако вместо благодарности своим последователям Бор  принял их результат в штыки. Жаркое обсуждение запечатлел шарж Г. Гамова и воспоминание тогдашнего ассистента Бора – Леона Розенфельда: 

"Я прибыл в Институт в последний день февраля 1931 года, и первым, кого я увидел, был Гамов.  Когда я спросил, что новенького, он в ответ протянул рисунок. Там был изображен Ландау, привязанным к стулу и с кляпом во рту. Перед ним стоял Бор и говорил: 'Ландау, ну, пожалуйста! Дайте же мне хоть слово сказать!' Оказалось, что Ландау и Пайерлс приехали за несколько дней до того и привезли с собой какую-то статью, которую хотели показать Бору. 'Но', – добавил Гамов весело, – 'похоже, он не согласен с их доводами — и такие вот дебаты идут всё время. ' "

Ландау, однако, остался при своем мнении, и  статью опубликовал.

Около двух лет Бор работал (совместно с Розенфельдом) над тем, чтобы его устные возражения превратились в статью, устрашающую и своим объемом (более 60 страниц) и обилием немыслимой лабораторной техники в проведении мысленных экспериментов: пробные тела, способные вдвигаться одно в другое,  бесчисленные маленькие зеркала у каждой части пробного тела, жесткие крепления к твердому каркасу, гибкие магнитные нити и т.п.

Но исходная идея Бора была физически ясной. Он увидел слабое место в рассуждениях Ландау-Пайерлса:  для измерения поля они использовали точечный электрон, который нельзя считать вполне законным понятием  классической теории. А по мнению Бора, измерительный прибор должен быть принципиально макроскопическим – как и сам физик-измеритель, и измерять следует среднее поле в какой-то конечной области пространства. Если это можно делать с любой наперед заданной точностью, значит, все в порядке. И Бор показал, что так оно и есть, если для измерения поля с заданной точностью брать заряженное пробное тело с достаточно большой массой, чтобы импульс отдачи не порождал слишком большого поля.

Можно пояснить и на школьно-математическом языке. Если существует некий минимальный пространственный масштаб, на котором измерение поля уже невозможно, то величина этого масштаба должна определяться фундаментальными константами электродинамики. Таких констант всего две:  c и  h, и школьнику под силу убедиться, что как бы эти константы ни перемножать или делить, длину не получишь.

Бор был доволен. Даже узнав из письма, что Ландау опроверг его гипотезу несохранения энергии с помощью теории гравитации, он не особенно огорчился и постарался смягчить свою новость о спасении квантовой электродинамики: «Надеюсь, некоторым утешением для Ландау и Пайерлса будет то, что глупости, которые они совершили в этом отношении, не хуже тех, в которых повинны все мы, включая Гейзенберга и Паули, по этому противоречивому вопросу.»

Историк физики может сказать, что в матче Бор-Ландау счет стал 1:1 в пользу науки, после того как Бор обезвредил радикализм вывода Ландау относительно ch-теории, а Ландау обезвредил радикальную гипотезу Бора о несохранении энергии с помощью cG-теории, или неквантовой теории гравитации.

Сам Ландау, похоже,  думал, что счет 1,5:0,5 в его пользу, -- он так и не признал свою с работу глупой. Он не опровергал рассуждения Бора, но, вероятно, считал его мысленные измерения слишком мысленными, не реализуемыми.

Если историю  физики перевести на юридический язык, то можно сказать, что Ландау приговорил квантовую электродинамику к смерти, а Бор ее оправдал. Такой поворот в ch-истории стал бы гораздо большей сенсацией, если бы как раз в те годы, 1932-1933, на физику не сваливались сенсационные открытия обычных (а не мысленных) экспериментаторов. За считанные месяцы в физической картине мира появились нейтрон, позитрон и нейтрино. В результате гордиев узел ядерных проблем не пришлось разрубать.  Многие нити развязались почти сами собой, превратив вчерашние проблемы в триумфы.

Но проблема квантовой электродинамики оставалась. И оставался вопрос, где поставить запятую во фразе: «Казнить нельзя помиловать!»

Это взялся сделать Матвей Бронштейн. Он дружил с Ландау с университетских лет, высоко его ценил, но в данном случае стал не на его сторону. Бронштейн не просто понял результат Бора-Розенфельда, он понял его лучше самих авторов. Весной 1934  года в Докладах Академии наук он опубликовал заметку, в которой усовершенствовал логику мысленных экспериментов Бора-Розенфельда,  изложив ее на трех страницах вместо шестидесяти. Бронштейн прояснил физическую природу Боровского вывода, -- мысленный экспериментатор должен с неограниченной свободой выбирать заряд и массу пробного тела.

История дала возможность подсмотреть, как, вскоре после этой заметки, встретились за круглым столом все заинтересованные в ch-теории лица. Это произошло в Харькове, куда в мае 1934 году они съехались на конференцию по теоретической физике. На газетном фото – слева направо – Ландау, Бор, Розенфельд и Бронштейн.

 

 

Неограниченная свобода в выборе заряда и массы…?   Такой недосказанный вопрос, вероятно, и привел Бронштейна к его докторской диссертации  1935 года и двум статьям 1936 года  о квантовой гравитации и к важнейшему до сего дня физическому результату в этой области. Он был из очень немногих физиков, кто чувствовал себя как дома и в микрофизике, где  квантовая теория играет первую скрипку, и в астрофизике, где на первой виолончели играет гравитация. И потому он вполне мог заметить, что в гравитации подобной неограниченной свободы быть не может. Во-первых, гравитационный заряд и масса – это одно и то же,  а, во-вторых, произвольно увеличивая массу пробного тела, непроизвольно натыкаешься на гравитационный радиус, когда образуется черная дыра, и пробное тело, можно сказать, теряется из виду. А, значит, в квантовой гравитации не сработает логика Бора-Розенфельда?

К 1935 году, надо сказать, квантовая гравитация находилась в состоянии весенней спячки. Считалось, что гравитацию можно проквантовать тем же макаром, что электродинамику, просто сам этот «макар» надо довести до ума. Но если квантовая электродинамика была совершенно необходима для понимания реальных явлений атомной и ядерной физики, то причинами для квантования гравитации были лишь возвышенные «общие соображения».

Бронштейн прекрасно понимал (и был первым в этом понимании),  что главные физические задачи, которые требовали  квантовой гравитации, не меньше требовали сильного поля – конец жизни звезды и начало жизни Вселенной. Но прежде всего он построил квантовую теорию слабого гравитационного поля, когда искривление пространства-времени очень мало. В этом приближении он получил два первых физических результата – не удивительные, но совершенно необходимые для здоровой теории и требуемые принципом соответствия.  Представляя гравитационное взаимо­действие материальных тел посредством «промежуточного агента— ‘гравитационных квантов’», он из cGh-теории слабого поля получил в неквантовом пределе эйнштейновский cG-закон гравитационного излучения, а в классическом пределе --  ньютоновский G-закон всемирного тяготения.

 

М. П. Бронштейн во время лекций по теории гравитации и по квантовой теории.

 

    Дружеский шарж выражает отношение М.П. Бронштейна к научно-социалистическому планированию науки (когда на эту тему проводились Всесоюзные конференции): «Всякий план есть предсказание».  Однако предсказание о теории квантовой гравитации он сделал без помощи гадальных карт, лишь силой научной логики.

 

 

Единственным способом пощупать сильно-квантовый случай был анализ измеримости в cGh-теории.  Именно проводя этот анализ, Бронштейн обнару­жил  «принципиальное различие между квантовой электродинамикой и кван­товой теорией гравитационного поля». Различие это коренится в физическом свойстве гравитации, открытом еще Галилеем и ставшим основой Эйнштейновской теории гравитации: движение тела в гравитационном поле не зависит от его массы:  движение брошенного камня зависит только от его начальной скорости. Другими словами, гравитационный заряд и масса тела в сущности одно и то же. Поэтому в гравитации и неприменим метод, указанный Бором для электродинамики.

В результате этого различия,  как показал Бронштейн, гравитация измерима лишь с ограниченной точностью,  рубеж измеримости определяют константы c, G и h, из которых уже можно составить длину lPl = (hG/c3)1/2 = 10-33 см,  – знаменитую планковскую длину[1].  Но поскольку, благодаря Эйнштейну, гравитация – это геометрия пространства-времени, то значит, включение в игру квантов делает и саму геометрию неопределимой. На этом основании, семьдесят лет назад, ленинградской осенью в 1935 года, Бронштейн сделал такое предсказание:

 «Устранение связанных с этим логи­ческих противоречий требует радикальной перестройки теории и, в частности, отказа от римановой геометрии, оперирующей, как мы здесь видим, принци­пиально не наблюдаемыми величинами — а может быть и отказа от обычных пред­ставлений о пространстве и времени и замены их какими-то гораздо более глубокими и лишенными наглядности понятиями. Wer's nicht glaubt, bezahlt einen Thaler.»

Вывод сформулирован решительно и с полным пониманием его радикальности. Об этом говорит и немецкая фраза, заменяющая восклицательный знак и означающая «Кто этому не верит, с того талер».  Этой фразой завершается – после невероятных приключений – сказка братьев Гримм «О находчивом портняжке».  В 1936 году, когда статья Бронштейна была опубликована,  радикальное предсказание слишком напоминало  приговор Ландау пятилетней давности, отмененный Бором, и поэтому пафос предсказания просто необходимо было смягчить – и, одновременно, подчеркнуть.

 

 Последнее фото М.П.Бронштейна

 

А в 1937 году Матвея Петровича Бронштейна арестовали. Ему было 30 лет. При аресте от него потребовали сдать оружие и отравляющие вещества, -- он рассмеялся… Спустя полгода его казнили в Ленинградской тюрьме.

 

 

Внутреннее совершенство без внешнего оправдания?!

 

Эйнштейн говорил о двух критериях в оценке физической теории: ее «внешнее оправдание» -- соответствие с опытом, и «внутреннее совершенство» -- логическая простота теории. Критерии эти естественны, и даже тривиальны, для всей истории физики… за исключением проблемы квантовой гравитации.

«Внешнему оправданию» не дает работать астрономическое число 1039. Теоретически справиться с таким числом можно было бы, переходя от физического опыта  к астрономическим наблюдениям, но практического пути к cGh-объектам наблюдения не известно.

Говорить же о «внутреннем совершенстве» применительно к попыткам квантования гравитации неловко, когда просматриваешь накопленные за десятилетия безуспешные теоретические конструкции и видишь авторский пыл, так и не воплотившийся во что-то нетленное. Кладбище этих физ-мат-конструкций напоминает о заброшенных кладбищах проектов вечного двигателя. А приливы пионерского оптимизма легче объяснить «полу-критерием внешней привлекательности»  -- внешней привлекательности очередной кандидатки в теорию. И к этому добавим популярную у студентов-физиков уверенность, что «математика умнее человека»:  надо аккуратно проводить выкладки, а там, глядишь, и физический результат сам собой прояснится.  О первом полу-критерии Эйнштейн, правда, не говорил, но тут и говорить особенно нечего, поскольку «мятеж никогда не кончался удачей, иначе бы он назывался иначе». А по поводу второго сказал когда-то, что математика – лучший способ водить самого себя за нос.

Анализ измеримости поля, которым занимались в 30-е годы,  можно -- в добавление к критериям Эйнштейна -- назвать «внутренним  оправданием» теории. Это в сущности был анализ границ применимости теории, проводимый изнутри самой теории, -- до создания более общей теории. Разумеется, такой анализ не может быть абсолютно строгим и не ведет к непосредственно проверяемым  в опыте физическим следствиям. Следствия есть лишь историко-физические, отдаленные многими годами и не столь убедительные, как прямой эксперимент. Но все же анализ измеримости поля – это анализ физический, а не формально-математический.

Несогласие инициатора анализа  -- Ландау -- с результатами его расширенно-углубленной версии --  факт хотя и странный, но имевший свои резоны. Та мысленно-зкспериментальная свобода, которую Бор считал допустимой, поскольку она не запрещена известными законами природы, для Ландау была немыслимой, вероятно потому, что он не видел средств эту свободу реализовать в опыте: как можно в микрофизике рассматривать пробное тело с произвольной величиной массы и заряда, когда реально известных пробных тел – элементарных частиц – раз-два-и-обчелся?!

И тем не менее гарантия, которую дали в 1933 году Бор и Розенфельд строителям квантовой электродинамики, оправдалась пятнадцать лет спустя, когда – при участии Дайсона – была создана эта самая точная из физических теорий.

Предсказание Бронштейна 1935 года относительно квантовой гравитации имело характер не разрешения, а запрета -- запрета на решение проблемы «малой кровью», с сохранением римановой геометрии эйнштейновской теории гравитации. Само по себе это нисколько не принижает его. Великие законы физики имеют такой характер – запрет на существование вечных двигателей первого и второго рода. И теорию относительности можно основать на невозможности определить скорость источника света по измерению скорости света.

В 1935 году Бронштейн не решил проблему квантовой гравитации, но он впервые осознал ее во всей глубине. И спустя 70 лет его осознание помогает  защитить квантовую гравитацию от одного из создателей квантовой электродинамики, -- помогает увидеть слабый пункт в самом начале рассуждения Дайсона. Как бы ни была привычна аналогия между фотоном и гравитоном, как бы ни рифмовались эти два слова и как бы ни был похож закон Кулона на закон всемирного тяготения, между двумя взаимодействиями имеется «принципиальное различие», подчеркнутое Бронштейном и разрушающее статус понятия «гравитон», как самостоятельного и равноправного с понятием «фотон». Бронштейн в сущности обнаружил, что обычное понятие «квант поля», в применении к гравитации, является принципиально приближенным, как приближенны – ограничены в своей применимости – другие важные и работоспособные понятия физики: одновременность, луч света, температура, и т.д.  Можно сказать, что Бор оправдал понятие фотона в пределах электродинамики, а Бронштейн обнаружил ущербность понятия гравитона уже в пределах теории гравитации (он не пользовался термином «гравитон», хотя само слово уже употреблялось).  И это принципиальное различие основано на опытном факте, который иногда называют первым великим открытием современной науки и который стал основой одной из самых великих теорий – эйнштейновской теории гравитации: равенство инертной массы и гравитационной.

Так что гравитон вовсе не является столь же органическим элементом еще несозданной  теории квантовой гравитации, как фотон -  частью квантовой электродинамики.  А связывать всякую волну с неким квантом – подход слишком поверхностный. К слову сказать, вряд ли кто свяжет волну на поверхностности моря  с квантом волнения -- частицей «поверхон», чтобы исследовать поведение таких волн.

К тому же Дайсон никак не объяснил, что делать с двумя принципиальными физическими явлениями -- с началом космологического расширения и с завершением коллапса звезды. Какой теории, если не квантовой гравитации, эти явления можно поручить?  В обоих случаях потребность в новой теории характеризуется планковским рубежом. И эта количественная характеристика, как впервые обнаружил Бронштейн, отражет физическую суть дела. 

Но все же, мне кажется, есть за что поблагодарить Фримена Дайсона. Его отважное сомнение в самом предмете шести десятков книг и много большего числа статей подчеркивает исключительность проблемы квантовой гравитации в истории физики и ее  кризисное нынешнее положение.  

Узкий специалист, который не отвлекаясь ни на какие кризисные размышления, занят выкладками для очередной статьи,  напоминает мне ученого соседа, к которому пришел за советом его сосед неученый. У неученого дохнут куры, и он просит ученую рекомендацию. И получает: сыпать куриный корм в нарисованный на полу зеленый квадрат. Куры, к сожалению, продолжают дохнуть. Тогда ученый предлагает красный круг. И т.д., пока все куры не передохли. «Как жаль, -- восклицает ученый сосед, -- у меня еще столько  вариантов!»

Но куры в данном случае – это «внешнее оправдание», которого в квантовой гравитации так сильно не хватает. Неужели -- впервые в истории физики – для успеха хватит одного лишь «внутреннего совершенства»? Или удастся найти какие-то способы «внутреннего оправдания», подобно измеримости. Есть над чем поразмышлять…

Если же поразмыслить над историей квантования гравитации, то можно заметить, что большая часть публикаций не возникла бы, если бы их авторы знали и всерьез восприняли анализ проблемы квантовой гравитации, проделанный Бронштейном.  Тем самым, как минимум, удалось бы сберечь изрядное количество бумаги и человеко-дней.

Ну а мог ли сам Матвей Брон­штейн ускорить появление теории квантовой гравитации, если бы российская история не погубила его в 30-летнем возрасте? На такие вопросы, к сожалению,  историк науки ответить не может. Может лишь предложить свой исторический талер тому, кто ответит. 

 

 


[1] Г. Горелик. c • G • h = ? (На пути к теории квантовой гравитации) // Знание - Сила. 1988. № 2.