Курьезы науки: Эйнштейн был прав, ошибаясь

Если человек является научным гением, то даже его ошибки могут приводить к выдающимся открытиям. Так, однажды Альберт Эйнштейн посчитал, что ошибся в своем знаменитом уравнении и упустил свой шанс обнаружить темную энергию, которую открыли значительно позже. Он даже не обратил внимания на одну маленькую подсказку, которую дал ему Эрвин Шредингер.

Фото:

Даже ошибка ученого может быть настоящим открытием или предвестницей оного. Особенно часто такое происходит, когда речь идет о гениях. Даже когда они ошибаются, то в итоге оказывается, что все равно за этой ошибкой кроется неизвестный прежде науке феномен. Именно это в свое время произошло с создателем теории относительности Альбертом Эйнштейном и одним из основателей современной квантовой физики Эрвином Шредингером.

Как мы помним, Эйнштейн мечтал создать уравнение, которое точно бы описывало максимальное количество параметров Вселенной. Каждое решение такого уравнения давало бы ответ на каждый неизученный физиками вопрос, то есть это было бы универсальное "уравнение всего на свете". И вот он попытался вывести нечто подобное при работе над Общей теорией относительности.

Вы, наверное, сразу догадались, что речь идет об уравнении кривизны пространства-времени, которое, собственно говоря, и стало математическим выражением смысла самой теории. Мы не будем останавливаться на разборе самого уравнения (желающие могут ознакомиться с этим здесь), а лишь расскажем о его смысле. Уравнение Эйнштейна связывает геометрию пространства Вселенной с находящейся в ней энергией. Причем все, что касается геометрии, находится в левой его части, а энергии — в правой.

Однако это лишь математическое объяснение уравнения, ну а каков его физический смысл? Он весьма прост — под кривизной Эйнштейн подразумевал гравитацию, а все остальное — электроны и кварки, из которых состоят атомы, из которых, в свою очередь, складываются материя, электромагнитное излучение, а также каждая частица, являющаяся переносчиком взаимодействий (кроме гравитационного) - просто существуют в этом искривленном пространстве-времени и в то же самое время определяют эту кривизну. Проще говоря, в левой части уравнения дано описание пространства нашей Вселенной, а в правой — ее "двигателя", то есть источника энергии.

Так вот, когда Эйнштейн закончил первый вариант своего уравнения, то обнаружил одну вещь, которая ему очень и очень не понравилась. Дело в том, что великий физик был сторонником гипотезы стационарной Вселенной, которая существует в определенных временно-пространственных пределах и за них не выходит. Но, согласно его же собственному уравнению, получалось, что Вселенная, заполненная обычной материей, должна расширяться.

Увидев это "безобразие", Эйнштейн решил, что он ошибся и не учел какого-то важного параметра (на самом деле великий ученый в этом случае не заблуждался — но об этом чуть позже). И вот он добавил в свое уравнение некую космологическую постоянную — параметр, который при добавлении к плотности энергии обычного вещества и излучения не позволял бы Вселенной ни расширяться, ни сжиматься. Теперь все встало на свои места — мироздание обрело устойчивость и осталось стационарным.

Эйнштейн остался весьма доволен результатом своей работы, однако это длилось недолго — в 1922 году физик Александр Фридман предложил решение для уравнения Эйнштейна, из которого следовало, что Вселенная все-таки расширяется. Эйнштейн сначала ожесточенно спорил с Фридманом, но в конце концов все же признал его правоту. А в 1929 году Эдвин Хаббл, изучая эффект "Красного смещения", окончательно доказал эту гипотезу уже на практике. Таким образом идея стационарной Вселенной была отвергнута, а та самая космологическая постоянная стала весьма неопределенным параметром, непонятно что означающим.

Следует заметить, что Эйнштейн остро переживал крах своей попытки создать "уравнение всего". Более того, когда он понял, что Вселенная и в самом деле расширяется, то назвал космологическую константу самой большой ошибкой в своей жизни. Однако время показало, что никакой ошибки не было — просто во времена великого физика про нашу Вселенную знали далеко не все.

Интересно, что истинный смысл космологической постоянной попытался подсказать Эйнштейну… Эрвин Шредингер. Не так давно историк Алекс Харви из Нью-Йоркского университета (США), анализируя работы физиков, опубликованные в 1918 году, обнаружил, что в одной из них основоположник квантовой механики "поиграл" с уравнениями Эйнштейна весьма любопытным образом. Он передвинув постоянную из левой стороны в правую, и это превратило космологическую константу ни во что иное, как в источник энергии Вселенной.

Эйнштейн отнесся к преобразованиям Шредингера весьма скептически. Он написал последнему в письме, что если рассматривать космологическую постоянную как источник энергии, то "эта новая энергия должна либо быть ничем, либо требовать наличия ненаблюдаемой отрицательной плотности в межзвездном пространстве". Ну, а поскольку ничем, как мы знаем, энергия быть не может, то остается остановиться на втором варианте трактовки.

Надеюсь, вы уже догадались, что это за такая "отрицательная плотность", которую нельзя наблюдать? Правильно, это та самая темная энергия, за обнаружение которой в 2011 году физики Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Риссу получили Нобелевскую премию. Правда, если быть совсем точными, награду им дали за то, что они доказали, что Вселенная расширяется с ускорением. Но, сами понимаете, такое возможно лишь при допущении существования этой самой темной энергии.

Читайте также:Драмы науки: ученому не верили 40 лет

Как видите, ее мог открыть и сам Эйнштейн, однако он сразу же отверг даже саму возможность существования во Вселенной чего-то важного, что нельзя наблюдать. "Курс, взятый герром Шредингером, не представляется мне возможным, поскольку чересчур глубоко уводит в чащу гипотез", — писал великий физик, который весьма не одобрял подобные математические игры. А вот если бы он не стал сразу отрицать возможность подобного преобразования, а проанализировал его, то вполне возможно, что премию три выдающихся космолога не получили бы — ведь ее не дают за то, что уже и так открыто…