В то же время, боголюбовцы занимались, в основном, тем, что считается математической физикой. Т. е., рассматривались разные математические задачи, которые, как предполагалось, рано или поздно будут использованы в физике. При этом, как правило, никакого сравнения с экспериментом не проводилось. Мое впечатление о людях, считающих себя последователями Ландау такое, что абсолютное большинство из них никак не были доброжелательными людьми. Они были очень самоуверенными и считали, что только они понимают, где наука, а где псевдонаука.
Как-то я был на семинаре, где парень из МИАНа рассказывал свои результаты в модели Тирринга. И между Иоффе и Тер-Мартиросяном возник спор. Один из них (не помню кто) говорил, что этим вообще нельзя заниматься, а другой говорил, что можно, но только в свободное от работы время. На что парень ответил, что главное не чем человек занимается, а за сколько он это продает. А т. к. он продает недорого, то может этим заниматься.
В ИТЭФе была очень жесткая система защиты докторских диссертаций. Если кто-то хотел защищаться, то вначале надо было получить одобрение четырех главных теоретиков: Л.Б. Окуня, К.А. Тер-Мартиросяна, Б.Л. Иоффе и Ю.А. Симонова. Каждого из них надо было попросить прочитать диссертацию. Я знаю о случае, когда мой знакомый попросил Иоффе прочитать, а тот сказал, что сейчас у него нет времени. На естественный вопрос, когда можно надеяться, был ответ, что пока ничего неизвестно. Т.е., было ясно, что шансов нет.
В частности, я понимал, что у меня в ИТЭФе нет никаких шансов, да и Л.А. Кондратюк не котировался там как большой теоретик. А с И.С. Шапиро у некоторых больших теоретиков была большая вражда, и это вынудило И.С. Шапиро уйти из ИТЭФа. Иоффе был одним из главных противников И.С. Шапиро. Мне рассказали, что когда И.С. Шапиро умер и у Иоффе спросили, подпишет ли он некролог, он ответил: с удовольствием.
Выше я писал, что Иоффе не дал мне рекомендацию в аспирантуру даже зная, что она нужна мне для Ужгорода. До сих пор не могу понять, что было основным мотивом такого решения. Ясно, что институт в Ужгороде, который принадлежал школе Боголюбова, он презирал (и поэтому сказал, что они занимаются онанизмом). Но, будучи евреем, он хорошо знал и о том, что евреям очень трудно найти работу. Если бы я был в Ужгороде, то что, это было бы в противоречии с его принципами? А может все более прозаично и он просто меня не любил и не хотел ничего делать для меня?
Вспоминая все это, я не испытываю к нему ненависти и даже думаю, что, может быть, я должен быть ему благодарен? Ведь если бы он дал мне рекомендацию, моя жизнь сложилась бы совсем по другому, я бы не поехал в Хабаровск, не встретил бы свою будущую жену Наташу, наверное, у меня была бы другая жена и другие дети, я не встретил бы тех людей, которые сыграли большую роль в моем понимании квантовой теории и т. д. Так что все как в известном анекдоте про корову, кошку и воробья, что не знаешь кто твой друг и кто твой враг.
Я писал, что Л.П. Горьков помог мне дважды: он мог сразу отвергнуть меня т. к. я решил не все задачи и мог не взять меня окончательно т. к. сдал ему экзамен по статфизике не без проблем. С другой стороны, для студентов он был довольно неприступным т. к. сразу сказал, что никакой помощи от него ждать не надо. т. е. в этом он отнесся ко мне не так как В.Л. Гинзбург. Л.П. Горьков был одним из четырех авторов так наз. GLAG theory, по именам авторов: Гинзбург, Ландау, Абрикосов, Горьков. Я эту теорию никогда не учил и ничего сказать о ней не могу. Но возникает такой естественный вопрос. Ландау получил Нобелевскую премию раньше их всех, а Гинзбург и Абрикосов получили позже и как раз с формулировкой, что за эту теорию. А почему не дали премию Горькову? Он был в этой компании самым молодым и наверняка сделал не меньше остальных. Откуда нобелевский комитет знает кто какой вклад внес? Это не первый случай, когда комитет присуждает премию не из четких научных соображений. Например, пульсары открыла Bell, но премию за открытие дали руководителю ее диссертации Hewish.
Общий вывод от моих впечатлений о представителях школы Ландау такой. Они не принимают, что разные подходы имеют право на существование и правильная философия науки (например, важно или нет, чтобы математика, используемая в физике была строгой) может быть не такой как они думают. Только будущее развитие науки покажет правильна ли их философия (и, как следствие, их подход к физике) или нет. В следующем разделе хочу привести аргументы в пользу того, что, фундаментально новая физика будет построена, исходя из совершенно других представлений.
Глава 9. Мои соображения о фундаментальной физике
9.1. О классической электродинамике
Как я писал, выше, одно время меня волновал вопрос об обосновании классической электродинамики. Этот вопрос обсуждается, например, в «Теории Поля» Ландау и Лифшица и во многих других публикациях. Основная проблема здесь заключается в следующем. Т. к. принимается, что элементарные частицы существуют, то на классическом уровне такие частицы могут быть только точечными. Тогда возникает проблема, что у точечной заряженной частицы бесконечная энергия, возникают проблемы с торможением излучением и т. д. Произносятся слова, что, например, для электрона, классическая электродинамика работает только до расстояний порядка его классического радиуса, а на меньших расстояний надо уже применять квантовую теорию.
Мне кажется, что проблемы здесь вообще нет т. к. в классической теории не может быть точечного заряда. В уравнениях Максвелла вообще нет понятия заряда, есть только плотность заряда и плотность тока. Формально заряд можно определить как интеграл от плотности заряда по объему и объем не может быть нулевым т.к. интеграл по множеству меры ноль равен нулю. Когда заряд формально пишут как дельта функцию и говорят, что интеграл от нее по точечному объему конечен, то, как хорошо известно из теории обобщенных функций, такая операция определена некорректно.
Так что классическая электродинамика сама по себе не содержит никаких внутренних противоречий. Проблемы обоснования возникают искусственно, когда вводим точечные заряды и дельта функции, с которыми делаются незаконные операции. Просто надо сказать, что, как хорошо известно, классическая электродинамика не описывает все экспериментальные данные; она может быть лишь хорошим приближением в некоторых задачах.
9.2. Об ОТО
Другая знаменитая классическая (т.е., не квантовая) теория общая теория относительности (ОТО). В своем Курсе Теоретической Физики, Ландау и Лифшиц пишут, что ОТО "является, пожалуй, самой красивой из существующих физических теорий". Т.е., хотя ОТО является чисто классической теорией, они считают ее красивее чем квантовая теория. В своей градации великих ученых Ландау ставит Эйнштейна на бесспорное первое место, т.е., выше ученых создавших квантовую теорию. А уж в популярной литературе Эйнштейн изображается чуть ли не богом. Это выглядит естественно т.к. то, что сделали Гайзенберг, Дирак, Паули и другие квантовые физики, писатели, пишущие популярную литературу, не знают, а черные дыры и Биг Бэнг кажутся фундаментальными достижениями науки на фоне примитивности обычной жизни. Нет сомнения, что Эйнштейн действительно великий ученый, который внес большой вклад в разные разделы физики. Но из литературы может создаться впечатление, что создание ОТО по значению намного превосходит все остальное.
Стандартная фраза что ОТО трактует гравитацию как искривление пространства-времени. А что такое пространство и время? В математике можно придумывать разные пространства, но в физике говорить о пространствах можно только если есть принципиальная возможность измерять координаты этого пространства т.к. один из принципов физики гласит, что определение физической величины это задание способа ее измерения. Этот принцип явно положен в основу копенгагенской трактовки квантовой теории, а неявно он используется во всей физике.
Одно из явных физических противоречий ОТО такое. Кривизна пространства это формальный аппарат, чтобы описать движение тел. Поэтому, если тел нет (пустое пространство), то кривизна не имеет физического смысла, хотя математически можно рассматривать любые пространства. Левая часть уравнений Эйнштейна содержит тензор Риччи, который характеризует кривизну пространства-времени, а правая часть тензор энергии-импульса материи. Казалось бы, в пределе когда материя исчезает (формально это происходит когда тензор энергии-импульса в правой части уравнений Эйнштейна становится равным нулю), то понятие пространства должно терять смысл т. к., с точки зрения физики, пространство без материи бессмыслица. Но в ОТО пространство в этом пределе не исчезает: левая часть остается и описывает плоское пространство Минковского, если космологическая константа Λ равна нулю, пространство де Ситтера, если Λ>0 и пространство анти-де Ситтера, если Λ<0. И т.к. пустые пространства нефизические, то предел ОТО когда материя исчезает тоже не имеет физического смысла.
Думаю, что следующее замечание является важным. Пока еще не существует теории которая работает при всех условиях. Например, классическая механика хорошо работает при скоростях намного меньших скорости света, но ее нельзя экстраполировать туда где скорости сравнимы со скоростью света. Другой пример, что классическую механику нельзя экстраполировать для описания уровней атома водорода. ОТО является теорией, которая хорошо описывает некоторые явления на макроскопическом уровне где есть большие массы (звезды или планеты), но ниоткуда не следует, что ОТО можно экстраполировать к пределу когда материя исчезает. Между тем, этот предел используется в так наз. проблеме темной энергии (см. ниже).
Кроме того, с точки зрения физики, бессмысленно говорить о пустом пространстве, т.к. нельзя измерить координаты пространства, которое существует только в нашем воображении. В частности, в ОТО координаты и время могут характеризовать только измеряемые величины для реальных частиц. Проблема в том как их измерять. Ландау и Лифшиц определяют систему отсчета в ОТО как совокупность невесомых тел, снабженных тремя числами (координатами) и на каждом из этих тел есть (невесомые) часы. Конечно, с точки зрения наших представлений, невесомые тела не имеют смысла. Но т. к. ОТО чисто классическая наука, то может быть, с какой-то точностью и можно говорить о системе невесомых тел, хотя это выглядит довольно искусственно. Считается, во всех имеющихся экспериментах ОТО подтверждается с очень большой точностью. Типичная работа в mainstream литературе когда проводятся большие расчеты и делается вывод, что ОТО правильная и это еще одно подтверждение, что Эйнштейн великий. В такой литературе никаких сомнений в ОТО не допускается; единственное, что можно обсуждать (есть даже статьи с таким названием) был ли Эйнштейн прав на все 100 % или только на 99 %.
Считается, что есть два типа экспериментов, которые подтверждают ОТО: три или четыре классических теста, в которых поправки ОТО очень маленькие (мой друг, который не захотел, чтобы я назвал его имя, назвал это ловлей блох) и эксперименты, в которых эффекты ОТО сильные.
Эксперимент по красному смещению заключается в том, что с поверхности Земли посылается свет какой-то частоты, а потом измеряют его частоту на некоторой высоте. Считается, что знаменитый эксперимент Паунда и Ребки хорошо подтверждает ОТО. Но интерпретация эксперимента далеко не однозначная. Обычно считается, что фотон теряет энергию как камень, брошенный с земли вверх. Но Окунь предлагает совсем другое объяснение, что фотон энергию не теряет, а эффект объясняется тем, что атомные уровни на поверхности земли и на некоторой высоте разные. При этом у него получается тот же ответ, что в стандартной трактовке и он тоже делает вывод, что здесь ОТО верна. Он пишет, что фотон нельзя сравнивать с камнем. Он пишет для фотона волновое уравнение Вайнберга и заключает, что фотон энергию не теряет. Но фотон и камень просто разные частицы, камень нерелятивисткий а фотон релятивисткий. Так что непонятно почему фотон не должен терять энергию. С другой стороны, наблюдение Окуня, что энергии атомных уровней на земле и высоте H разные тоже кажется очевидным. Видимо, оба эффекта играют роль, так что вопрос о подтверждении ОТО зависит от того какой эффект более важен потеря энергии фотоном или изменение уровней на высоте H. Что самое странное: даже в учебниках и последних больших обзорах посвященных столетию ОТО вопрос о том, что атомные уровни на земле и высоте H разные даже не обсуждается, как будто бы нет этого вопроса, и эффект объясняется только тем, что фотон теряет энергию.
Второй знаменитый эффект отклонение фотона в поле Солнца. Эффект заключается в том, что свет от далекой звезды, который проходит мимо края Солнца, отклоняется от прямолинейной траектории. Первый результат по отклонению 0.875 секунды получил von Soldner в 1801м году и этот результат был подтвержден Эйнштейном в 1911м году. Но в 1915м, когда Эйнштейн создавал ОТО, он получил результат в два раза больший. В 1919м Эддингтон организовал несколько экспедиций для измерения полного солнечного затмения. Хотя точность экспериментов была небольшая, он заключил, что результат больше согласуется с последним расчетом Эйнштейна. Это сразу сделало Эйнштейна намного более знаменитым. После этого было проведено много экспериментов, и, хотя их точность в оптическом диапазоне не очень высокая, был сделан вывод, что результат ОТО правильный. Теперь считается, что этот результат подтверждается с точностью лучше чем 0.11 % в так наз. эксперименте, основанном на Very Long Based Interferometry (VLBI) в радиодиапазоне. Есть квазар, радиолуч от которого каждый год в октябре проходит мимо края Солнца и он регистрируется двумя радиотелескопами, один из которых в Массачузетсе, а второй в Калифорнии. Когда публике сообщают, что обработка экспериментальных данных этих двух радиотелескопов подтверждает ОТО с точностью лучше чем 0.1 %, то проверить это практически невозможно (т. к. единственный способ проверки самому проверить как были получены экспериментальные данные и самому провести численные расчеты этих данных) и остается только верить.
В этой проблеме возникает такой вопрос. Солнечная корона очень плотная, а стандартный результат описанный в учебниках получается из задачи двух тел Солнца и фотона, и корона не учитывается. Представляется довольно странным думать, что фотон проходит через солнечную корону практически не взаимодействуя с ней. Наверное, в учебниках упоминать о короне необязательно, но даже в последних больших обзорах о короне ничего не говорится, как будто бы нет ее.
Обычная практика для учета короны измерять отклонение в двух радиодиапазонах. Но это еще не гарантирует правильный учет. Авторы экспериментов по VLBI пишут, что они проводили эксперименты, когда активность короны небольшая. Но даже при этом они пишут, что "The confirmation of the result γ=1 in VLBI experiments is very difficult because corrections to the simple geometric picture of deflection should be investigated. For example, the density of the Solar atmosphere near the Solar surface is rather high and the assumption that the photon passes this atmosphere practically without interaction with the particles of the atmosphere seems to be problematic.