Эмиссия такого излучения может быть рассчитана с использованием классических уравнений Максвелла, однако для этого нужно иметь представление о направлении времени. Именно отсюда родилась идея, что излучение может определять направление времени. Посмотрите разделы об электромагнетизме в сегодняшних учебниках физики для старших школ и колледжей. Уравнение, описывающее излучение, названо в честь человека, который впервые вывел его в 1897 году, ирландского физика Джозефа Лармора
[157]. Утверждается, что для его выведения необходим ввод принципа причинности, то есть требуется (так написано в большинстве учебников, которые я видел) признать, что колебания электронов происходят до возникновения излучения. Причинность открыто вводится включением в уравнение того, что называется запаздывающим потенциалом и пренебрежением опережающего потенциала.
Именно это заставило многих ученых уверовать, что явление классического излучения, присутствующее в физике (не только свет, но и водяные волны, звуковые и волны землетрясений), определяет направление стрелы времени. Действительно, в приведенных мной примерах уменьшения локальной энтропии (например, при изготовлении чашки или строительстве здания) эмитированное излучение тоже отвечает за уменьшение энтропии, унося ее больше, чем восстанавливая. Таким образом, излучение задает направление стреле.
Ритц понимал, что уравнения электромагнетизма, в особенности ясные примеры расчета излучения, содержали «встроенное» направление времени. Эйнштейн утверждал, что это не так. Кажется странным, что спор разгорелся вокруг математики. На самом деле проблема была не в математике, а в том, как ее интерпретировать. Спор между двумя учеными приобрел общественный характер. Он выплеснулся на страницы нескольких статей в очень известном научном журнале Physikalische Zeitschrift
[158]. Редактор попросил обоих физиков опубликовать совместное письмо, поясняющее суть спора. Ритц и Эйнштейн написали статью, которая была расценена публикой как их «согласие в несогласии друг с другом». Дискуссия шла вокруг включения в уравнения опережающего потенциала – той их части, которая, казалось, предсказывала излучению, что собирался делать колеблющийся электрон. Ритц сказал, что такое включение «не физично»; Эйнштейн же утверждал, что в качестве теории опережающий потенциал должен быть включен.
Когда я размышляю над этим спором двух ученых в ретроспективе, мне кажется, Ритц был движим прежде всего теми выводами, к которым он хотел прийти, а не убедительными математическими фактами. Он не был тогда еще убежден, что сравнительно новая по тем временам теория относительности была правильной, а имя ее автора не стало пока синонимом гениальности. До этого было еще несколько лет. Эйнштейн же оставался объективным. Кажется странным, что он не разработал математику этого вопроса. Она оставалась нетронутой до тех пор, пока молодой студент Ричард Фейнман не представил соответствующую работу Эйнштейну.
Достижения Фейнмана
В 1945 году Ричард Фейнман, начинающий молодой ученый (даже еще без степени доктора наук), только закончил работу в Манхэттенском проекте. Он утверждал, что был единственным, кто нарушил данный всем приказ и открыл глаза в момент первого испытательного атомного взрыва в Нью-Мексико (разумеется, он смотрел через затемненный фильтр). Научный руководитель диссертации Фейнмана в Принстоне, Джон Уилер
[159], предложил молодому ученому заняться изучением асимметрии в выводе уравнения излучения и выяснить, может ли излучение быть рассчитано с использованием опережающего потенциала с таким же успехом, как и потенциала запаздывающего. Тогда такое предложение было равносильно вопросу о том, может ли знание будущего быть использовано для предсказывания прошлого. Требуют ли уравнения классического излучения, чтобы время двигалось вперед, или излучение может быть даже обращено назад?
Фейнману удалось аргументировать, что уравнения работали как с опережающим, так и с запаздывающим потенциалами. Этот результат подтвердил позицию Эйнштейна. Он показал, что уравнения для излучения симметричны во времени, никакой первичной стрелы не существовало. И вывод, и доказательства стали блестящим достижением молодого докторанта и предвестником великих дел, которые Фейнман еще должен был совершить, – включая его пересмотр квантовой физики и интерпретацию антивещества как вещества, движущегося во времени в обратном направлении.
Уилер был очень доволен работой Фейнмана и попросил его выступить с сообщением на еженедельном семинаре, который организовал Юджин Вигнер
[160] – физик, чей математический гений создал основание для большей части современной теоретической физики. Для Фейнмана это было первое подобное выступление, и он согласился, хотя перспектива читать лекцию самому Вигнеру пугала. Затем Уилер сказал молодому ученому, что пригласил также Генри Рассела
[161], знаменитого своим вкладом в развитие теории звезд и теории атомов. Фейнман занервничал еще больше. Но это оказалось не все. Среди приглашенных был и Джон фон Нейман
[162], один из выдающихся гениев науки своего времени, который внес огромный вклад в развитие не только физики и математики, но и статистики, цифровой информатики и экономики. И, что было уж совсем плохо, – Уилер пригласил также Вольфганга Паули
[163], одного из основателей современной физики, великого ученого квантовой эры, создателя принципа запрета Паули, которым объяснялась стабильность атомов. Он был известен своей острой и уничижающей критикой научных работ, которые считал ошибочными, его иногда даже называли «совестью физики». Фейнман готовился к самому худшему.
