На чём основана теория единого поля А. Эйнштейна

Среди многочисленных идей, которые разрабатывал Эйнштейн в связи с общей теорией относительности, фигурирует гипотеза о возможности единой теории поля. Эта идея возбудила живой интерес из-за ее философского значения. Эйнштейн предположил, что, в конечном счете, можно описать все различные феномены, как-то: гравитацию, электромагнетизм, а также и материальные тела — фундаментальным полем или системой полей, что все различные эмпирические законы природы могут быть выражены системой нелинейных уравнений, которым подчиняются компоненты данных полей. С философской точки зрения такая возможность кажется весьма заманчивой. В самом деле, нельзя разобщать такие феномены, как гравитация и электричество. Они обладают способностью взаимно влиять друг на друга так, что законы природы не могут быть совершенно независимыми. Отсюда единая теория поля охватывала бы эти различные законы и они стали бы частными случаями; одновременно эта теория определяла бы их отношения и, следовательно, структуру природы.

Эйнштейн не смог идти очень далеко в осуществлении этой программы. Его отправной точкой было гравитационное поле, полевые уравнения которого давала общая теория относительности. Поэтому он хотел открыть структуру поля, которая была бы естественным обобщением симметрического тензора (метрического) , представляющего гравитацию, и одновременно систему полевых уравнений, соответствующих этой структуре, и представляющую естественное обобщение уравнений чистой гравитации. Прежде всего он попытался охватить ими законы электромагнетизма; что касается материальных тел, то он надеялся, что на последующей стадии разработки теории элементарные частицы могли бы рассматриваться как сингулярности пространства этого универсального поля. Эта надежда основывалась на нелинейном характере полевых уравнений, допускающих такие сингулярности. Но на этом этапе он игнорировал, можно сказать почти намеренно, квантовую природу элементарных частиц; поэтому оказалось невозможным найти корректное математическое описание их поведения.

До изложения деталей этого вопроса следует упомянуть другую капитальную проблему: связь между системой полевых уравнений и космологической моделью Вселенной. Эйнштейн видел эту связь в свете воззрений Маха. Согласно последнему нет никакого смысла говорить о вращении изолированного тела в пустом пространстве. Следовательно, центробежная сила может появиться лишь тогда, когда пространство не пусто, когда отдаленные массы обусловливают эту силу. Итак, реакция изолированного тела на движение зависит от распределения материи во Вселенной. Это распределение и соответствующая структура пространства-времени не определены однозначно полевыми уравнениями. Но они также не совсем произвольны: они лимитируются полевыми уравнениями и должны соответствовать одному из многочисленных решений этих уравнений. Поведение изолированной частицы под влиянием местных полей может в известной степени, зависеть от структуры Вселенной. Верно то, что принцип Маха не связан с полевыми уравнениями столь тесно, как это думал Эйнштейн. Но связь между космологической моделью и полевыми уравнениями, применимость этой космологической модели к поведению тел, даже малых, остается существенной чертой любой единой теории поля.

Возвращаясь к квантовой природе элементарных частиц, нужно прежде всего заметить, что сингулярности пространства, обусловленные нелинейным уравнением классического поля, вели бы себя совершенно иначе, чем элементарные частицы в заданном поле сил. Все характеристики, связанные в квантовой теории с кажущимся дуализмом волны-частицы и выражающиеся математической моделью квантовой механики (или волновой механики) , не проявлялись бы в поведении сингулярностей. Было бы нереалистично в наше время связывать различные группы естественных феноменов, не учитывая с самого начала квантовую теорию. Более того, многочисленные эксперименты, осуществленные за последние годы с помощью больших ускорителей, сообщили нам множество сведений об элементарных частицах, еще не