Теодор Франц Эдуард Калуца

Биография

Калуца родился в маленьком силезском городе Ратибор, принадлежавшем тогда Германии (ныне — польский Рацибуж в 80 км к юго-западу от Катовице).

Отец Калуцы был известным лингвистом, чьи работы по фонетике немецкого языка и по анализу стихов Чосера пользовались большой популярностью у современников. Благодаря влиянию отца, Калуца стал редким знатоком лингвистики, изучив 15 языков, включая древнееврейский, арабский, венгерский, и литовский. На всю жизнь у него сохранился интерес к языкам, литературе и философии.

В 18 лет Калуца поехал учиться в Кёнигсберг, город Канта. В Кёнигсбергском университете, гордившемся своей математической школой, Калуца проучился на математическом факультете с 1903 по 1908 год. В 1909 году он защитил докторскую диссертацию по теме преобразований Чирнгауза и получил пост приват-доцента.

В апреле 1919 года Калуце удалось посредством введения «свернувшегося» пятого измерения доказать возможность объединить уравнения электромагнетизма и гравитации в обычном 4-мерном пространстве.

Кроме теории пятимерного пространства и общей теории относительности, Калуца публиковал статьи как по чистой математике, так и по вопросам математической физики; он занимался построениями моделей атомного ядра и общими вопросами энергетики. В 1929 году Калуца получил пост профессора в Киле. В 1933 году он получил ставку профессора в Гёттингене, где проработал до смерти. Калуца скоропостижно скончался 19 января 1954 года, за два месяца до получения звания «профессор-эмеритус».

Теория Калуцы—Клейна

В 1918 году немецкий математик Герман Вейль предпринял попытку создать первую единую теорию поля, или теорию всего, в которой электромагнитное и гравитационное поля являлись бы геометрическими свойствами временного пространства. Математически и эстетически эта теория была настолько элегантна, что Эйнштейн сразу же увлекся ею. Тем не менее, в том же году выяснилось, что в этой теории были существенные пробелы. Плененный красотой идей Вейля, Калуца решился предложить свой оригинальный подход к единой теории поля. В апреле 1919 году Калуце удалось посредством введения «свернувшегося» пятого измерения доказать возможность объединить уравнения электромагнетизма и гравитации в обычном 4-хмерном пространстве. Таким образом, Калуца пришел к выводу, что в 5-мерном пространстве гравитация и электромагнетизм были едины. Калуца изложил свою теорию в письме к Эйнштейну, и тот посоветовал ему продолжить занятия этой темой.

У Калуцы не было никаких доказательств того, что мир был 5-мерным, но инстинкт подсказывал Эйнштейну, что красота его математических выкладок могла свидетельствовать об их верности. В конце концов, Эйнштейн подал статью Калуцы нем. "Zum Unit?tsproblem der Physik" в Прусскую академию наук в 1921 году, и сам опубликовал работу о 5-мерном методе. Современники отнеслись к теории Калуцы как к математическому упражнению, лишенному физического смысла. Вскоре и Эйнштейну пришлось разочароваться в этой теории, потому что электрону в ней места не нашлось. В 1926 году теория Калуцы была расширена шведским физиком Оскаром Клейном и стала известна под названием теории Калуцы-Клейна. Эйнштейн вернулся к ней в 1930 году, но и на сей раз его попытки создать теорию всего оказались безуспешными.

Большинство физиков скептически отнеслись к Калуце. Его теории более 50 лет пролежали в забвении на пыльных полках истории математики. До 1980-х годов они казались лишь странным математическим казусом, пока Майкл Грин и Джон Шварц показали, что теория суперструн способна объединить как гравитацию с электромагнетизмом, так и сильные и слабые взаимодействия. Эта теория оперирует 10-мерным пространством, притом, что 6 «лишних» измерений считаются «свернутыми». Таким образом, теория Калуцы-Клейна заново возродилась. Эта судьба теории, сначала отвергнутой и высмеянной, а затем пересмотренной и возродившейся, была описана в исправленном издании книги «The New Ambidextrous Universe», написанной популяризатором науки Мартином Гарднером.