У гениев тоже бывают провалы: как Альберт Эйнштейн совершил самую большую ошибку в своей жизни

Общая теория относительности Эйнштейна после ее публикации в 1915 году установила взаимосвязь между материей-энергией, которая искривляет пространство-время, и искривленным пространством-временем, которое указывает материи-энергии, как двигаться. Однако Эйнштейн также включил в свои уравнения дополнительный, ненужный элемент: космологический постоянный член с постоянной, отличной от нуля плотностью энергии, которая сохраняется повсюду. Примерно через 15 с лишним лет после его введения, считается, что Эйнштейн назвал это своей самой большой ошибкой в жизни, пишет Big Think.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Представления о Вселенной в начале 20 века

В начале 20 века ученые имели отличные от сегодняшнего представления о Вселенной. На протяжении более 200 лет физика Ньютона, казалось, управляла движением объектов, а закон всемирного тяготения Ньютона и законы движения диктовали, как двигались объекты на Земле, в нашей Солнечной системе и вообще во Вселенной. Однако ученые начали понимать, что с картиной мира Ньютона что-то не так. Поэтому появились новые вопросы, на которые нужно было найти ответы.

Альберт Эйнштейн в 1915 году представил миру общую теорию относительности, которая заменила ньютоновский закон всемирного тяготения взаимосвязью между материей и энергией, искривляющей пространство-время, и этим искривленным пространством-временем, которое сообщает материи и энергии как двигаться.

Ненужный элемент теории относительности

Но изначально Эйнштейн опубликовал версию, которая включала дополнительный специальный элемент: космологическую постоянную, которая искусственно добавляла дополнительное поле во Вселенную. Десятилетия спустя он назовет это своей самой большой ошибкой.

Размышления Эйнштейна привели его к другому пониманию гравитации: вместо того, чтобы управляться невидимой, бесконечно быстродействующей силой, действующей на всех расстояниях и во все времена, гравитация была вызвана искривлением пространства-времени, которое само было вызвано присутствием в нем материи и энергии.

Но, как любой ученый, формулирующий новую теорию, сам Эйнштейн был весьма не уверен в том, насколько верны некоторые его утверждения. В то же время возникла одна большая проблема, когда дело дошло до изучения известной Вселенной времен Эйнштейна.

Проблема Эйнштейна

Тогда еще не было известно, существуют ли где-то другие галактики или все, что можно наблюдать, содержится в самом Млечном Пути. Многие признавали, что Млечный Путь и объекты внутри него — это все, что существует. Эта идея представляла большую проблему для Эйнштейна. Ведь одна из теорем теории относительности, которую было относительно легко вывести, звучит следующим образом:

"Если вы возьмете любое начальное распределение масс и отправите их в состояние покоя, вы неизбежно обнаружите, что по прошествии конечного периода времени эти массы в конце концов сожмутся в единую точку, которую мы сегодня знаем, как черная дыра".

Но черная дыра — это сингулярность, где пространство и время заканчиваются, и нельзя сделать никаких разумных физических предсказаний. Это вызвало именно то противоречие, которое беспокоило Эйнштейна. Если бы наш галактика была просто большим скоплением масс, очень медленно движущихся относительно друг друга, эти массы неизбежно должны были бы привести к сжатию пространства-времени, в котором они находились. И все же галактика не выглядела сжимающейся.

Эйнштейн предположил, что для того, чтобы избежать такого рода противоречий, к его уравнению необходимо добавить что-то дополнительное — какой-то новый ингредиент. В противном случае нельзя было бы избежать неприемлемого последствия нестабильной Вселенной, которая должна была бы сжаться. По его собственным словам "этот термин необходим только для того, чтобы сделать возможным квазистатическое распределение материи, как того требует факт малых скоростей звезд". Единственным вариантом, который нашел Эйнштейн, был этот дополнительный член, который он мог добавить, не вводя новых изменений в свою теорию.

Теория Эйнштейна привела к другим выводам

Другие ученые взяли эти уравнения и концепции, выдвинутые Эйнштейном, и вывели из них неизбежные следствия.

• Во-первых, Виллем де Ситтер в 1917 году показал, что, если взять модель Вселенной, в которой есть только космологическая постоянная (то есть без других источников материи или энергии), то можно получить пустое четырехмерное пространство-время, которое расширяется вечно с постоянной скоростью.
• Во-вторых, в 1922 году Александр Фридман показал, что если взять за основу предположения из теории относительности Эйнштейна, что вся Вселенная равномерно заполнена некоторым типом энергии, включая материю, которые дают космологическую постоянную, тогда Вселенная не может быт статичной, и космос должен либо расширяться, либо сжиматься.
• И, в-третьих, в 1927 году Жорж Леметр пришел к выводу, что Вселенная расширяется, и не только представил статью об этом, но и написал об этом лично Эйнштейну.

Самая большая ошибка Альберта Эйнштейна

Причина, по которой космологическую постоянную часто называют самой большой ошибкой Эйнштейна, заключается не в том, почему он ее изначально сформулировал, а в том, что ученый негативно реагировал на обоснованную критику и противоположные выводы всех остальных ученых. Ученые указывали Эйнштейну на его ошибки, хотя он их долго и не признавал.

И все же в 1927 году, когда Эйнштейн узнал о работе Леметра, он заявил своему коллеге по научному цеху: "Ваши расчеты верны, но ваша физика отвратительна".

На протяжении долгого времени Эйнштейн не менял своей позиции. Он утверждал, что Вселенная должна быть статична, а космологическая постоянная обязательна. Но в 1931 году Леметр написал новую статью, в которой он указал на то, что Вселенная могла бы развиваться во времени, если бы она начиналась с меньшего, более плотного состояния и с тех пор расширялась. Только после этого Эйнштейн, наконец, признал, что, возможно, он поторопился, введя космологическую постоянную с единственной целью — сохранить Вселенную в статике.

Космологическая постоянная сейчас является очень важной частью современной космологии, поскольку это лучшее объяснение воздействия темной энергии на нашу расширяющуюся Вселенную. Но если бы Эйнштейн не ввел ее, а продолжал бы защищать и отстаивать ее так, как он это делал раньше, если бы он просто следовал уравнениям, он мог бы вывести расширяющуюся Вселенную как следствие своих уравнений, точно так же, как это сделали другие ученые.

Небольшой ошибкой было введение Эйнштейном в его уравнения постороннего элемента, но его величайшей ошибкой было отстаивание своей ошибки перед лицом неопровержимых доказательств.

Ранее Фокус писал о самых важных открытиях ученых, которые доказали, что Эйнштейн был в основном прав в своих представлениях о Вселенной, хотя и допускал ошибки.

Также Фокус писал о том, что новая карта распределения темной материи в космосе доказала, что Альберт Эйнштейн был прав в своих утверждениях.