Черные дыры и молодые вселенные

Автор: Стивен Хокинг
                     

Серия книг: Мир Стивена Хокинга

Жанр: научно-популярная литература,зарубежная образовательная литература,физика,астрономия

Издатель: АСТ

Дата выхода: 1980

Возрастное ограничение: 12+

Тип: книга

ISBN: 978-5-17-102303-4

Цена: 276 Руб




Впервые лекция под названием «Черные дыры и молодые вселенные» была прочитана в Калифорнийском университете в Беркли.Дополненная размышлениями Стивена Хокинга на эту и смежные темы,она стала частью настоящего сборника,составленного из 13 эссе и развернутого интервью. На этих страницах самый известный астрофизик современности толкует наиболее вероятные модели устройства Вселенной.Это продолжение диалога с читателем,начатого в книге «Краткая история времени».Автор рассуждает о воображаемом времени,о том,каким образом черные дыры могут дать жизнь молодым вселенным,и о попытках ученых,начатых Альбертом Эйнштейном,найти единую теорию поля,которая смогла бы сделать макрокосмос предсказуемым.!

Черные дыры и молодые вселенные
Стивен Уильям Хокинг
Мир Стивена Хокинга
Впервые лекция под названием «Черные дыры и молодые вселенные» была прочитана в Калифорнийском университете в Беркли. Дополненная размышлениями Стивена Хокинга на эту и смежные темы, она стала частью настоящего сборника, составленного из 13 эссе и развернутого интервью.
На этих страницах самый известный астрофизик современности толкует наиболее вероятные модели устройства Вселенной. Это продолжение диалога с читателем, начатого в книге «Краткая история времени». Автор рассуждает о воображаемом времени, о том, каким образом черные дыры могут дать жизнь молодым вселенным, и о попытках ученых, начатых Альбертом Эйнштейном, найти единую теорию поля, которая смогла бы сделать макрокосмос предсказуемым.
Стивен Хокинг
Черные дыры и молодые вселенные
© Stephen Hawking, 1980
© ООО «Издательство АСТ», 2017
В этой книге собраны эссе, которые я написал в период с 1976 по 1992 год. Самые разные: от автобиографических заметок и размышлений о философии науки до хвалебных слов в адрес Вселенной[1 - Слово «Вселенная» пишут с заглавной буквы, если речь идет о нашей Вселенной – в отличие от многочисленных вселенных, которые могут существовать в других измерениях пространства-времени. – Прим. ред.], к которой я испытываю самые возвышенные чувства. Книга заканчивается стенограммой моего интервью на BBC – в рамках программы «Пластинки для необитаемого острова»[2 - Desert Island Discs – программа на BBC Radio 4. – Прим. ред.]. Это замечательная передача, в которой гостю предлагается вообразить себя отшельником, заброшенным на самый край света, и ответить на вопрос: какие восемь пластинок он взял бы с собой, чтобы скоротать время до своего спасения? Мне повезло: авторы программы позволили мне вернуться в цивилизацию достаточно быстро.
Эти заметки писались в течение шестнадцати лет, и приведенные рассуждения отражают глубину моих знаний на тот или иной период. Надеюсь, что мои знания значительно приумножились за прошедшие годы. Поэтому я привожу точную дату и обстоятельства, подтолкнувшие к созданию каждого эссе. Поскольку каждое задумывалось как самодостаточный научно-популярный опус, в книге неизбежны повторения. Я старался сократить их число, но некоторые все же остались.
Ряд эссе предназначались для прочтения перед аудиторией. Моя речь мало приспособлена для полноценного разговора со слушателями. Поэтому обычно лекции зачитывали мои аспиранты, которые понимали меня и могли более внятно декларировать написанный мною текст. К сожалению, в 1985 году я перенес операцию, которая лишила меня способности говорить. Спустя время для меня разработали специальную компьютерную систему с хорошим звуковым синтезатором. Я с удивлением обнаружил, что могу быть прекрасным оратором, способным очаровать большую аудиторию. Я с огромным удовольствием объяснял научные теории и отвечал на вопросы. Однако я точно знаю: мне есть куда стремиться, и надеюсь, что за минувшие годы продвинулся немного в лекторском искусстве. В этом вам и предстоит убедиться.
Я не согласен с тем, что Вселенная – это тайна, к которой можно прикоснуться, но которую нельзя постичь или предугадать. Отношение ко Вселенной как к тайне идет вразрез с научной революцией, которую почти 400 лет назад провозгласил Галилей и продолжил Ньютон. Они показали, что некоторые области макрокосмоса непроизвольны, что они подчиняются строгим математическим законам. С тех пор мы пытаемся применить подход Галилея и Ньютона к остальным уголкам пространства. И сегодня все рутинные наблюдаемые явления выглядят для нас вполне логичными. Мерилом нашего успеха являются те миллиарды долларов, которые уходят на строительство гигантских умных машин. Они ускоряют частицы до таких высоких энергий, что мы бессильны предположить, что может случиться при их столкновении. В естественных условиях, на Земле, частиц с такими высокими энергиями не бывает, поэтому огромные траты на их изучение могут выглядеть непомерными. Может даже показаться, что все это делается лишь по прихоти ученых. Однако в момент возникновения Вселенной такие частицы были всюду, и мы должны изучать их, если действительно хотим узнать, как зародился наш мир и мы сами.
Мы по-прежнему очень многого не знаем и не понимаем. Но уровень прогресса, которого мы достигли за последний век, должен внушать нам веру в то, что человеку по силам осознать Вселенную во всей ее сложности. Что наш удел – это вовсе не вечное блуждание в потемках. Мы способны на рывок – к созданию всеобъемлющей теории Вселенной. И в этом случае мы станем ее полновластными хозяевами.
Эссе, вошедшие в эту книгу, написаны в полной уверенности, что Вселенная подчиняется порядку, который мы пока понимаем лишь отчасти, но в котором сможем полностью разобраться в ближайшем будущем. Возможно, эта надежда всего лишь мираж. Возможно, не существует универсальной теории или, если она и есть, то недоступна для нас. Но, бесспорно, лучше стремиться к полному пониманию, чем сложить руки, утратив веру в силу человеческого разума.
Стивен Хокинг
31 марта 1993 года
Глава первая
Детство[3 - Это и следующее за ним эссе основаны на лекции, которую я прочитал в Цюрихе в сентябре 1987 г. в пользу Международного общества по борьбе с нейромоторными заболеваниями. Позднее они были дополнены материалами, написанными в августе 1991 г.]
Я родился 8 января 1942 года, спустя ровно триста лет со дня смерти Галилея. В этот день на свет появился не только я – по моим оценкам, таких было тысяч двести. Мне доподлинно не известно, интересовался ли кто-либо из них в дальнейшем астрономией. Я родился в Оксфорде, хотя родители мои жили в Лондоне. Во время Второй мировой войны Оксфорд был самым благоприятным местом для появления на свет. У нас было соглашение с немцами: они обещали не бомбить Оксфорд и Кембридж, а мы – Гейдельберг и Гёттинген. Конечно, было бы лучше, если бы это цивилизованное соглашение распространялось и на все остальные города…
Отец мой – выходец из Йоркшира. Его дедушка – мой прадедушка – был процветающим фермером. Он приобрел слишком много ферм и обанкротился во время сельскохозяйственной депрессии начала XX века. Это было тяжелым испытанием для родителей моего отца, но они сумели изыскать средства и отправили его учиться медицине в Оксфорд. Его специализацией стали исследования в области тропической медицины. В 1937 году он отправился в Восточную Африку. Когда началась война, ему пришлось проехать через весь континент, чтобы попасть на корабль, идущий в Англию. Вернувшись на родину, отец хотел пойти добровольцем на военную службу. Однако ему сказали, что он будет гораздо полезнее на медицинском поприще.
Моя мама родилась в Шотландии, в Глазго, в семье врача. Всего у ее родителей было семь детей, она была второй. Когда ей исполнилось двенадцать лет, семья переехала на юг, в Девон. Подобно семье моего отца, мамина семья также не была зажиточной. Тем не менее ее родители сумели послать ее учиться в Оксфорд. Окончив университет, мама работала на нескольких должностях, в том числе была налоговым инспектором, что ей не очень нравилось. Из инспекторов она перешла в секретари. Так она и встретила моего отца в первые годы войны.
Мы жили в Хайгейте, на севере Лондона. Моя сестра Мэри родилась спустя восемнадцать месяцев после меня. Как мне потом рассказали, я не особенно обрадовался ее появлению. Все наше детство между нами сохранялись напряженные отношения, и соперничество подпитывала небольшая разница в возрасте. С возрастом напряженность исчезла, поскольку мы пошли по жизни разными путями. Она стала врачом, что очень нравилось моему отцу. Еще одна моя младшая сестра, Филиппа, родилась, когда мне было почти пять лет и я уже был в состоянии понимать, что происходит. Я помню, что с нетерпением ожидал ее появления. Ведь нас будет трое, а втроем играть куда интереснее! Она была очень впечатлительным и восприимчивым ребенком. Я всегда уважал ее мнения и суждения. Мой брат Эдвард родился гораздо позже, когда мне было четырнадцать. Можно сказать, что мое детство прошло без него. Он очень отличался от нас с сестрами: склонности к наукам и интеллектуальным развлечениям у него не было. Возможно, для нас это было к лучшему. Он был довольно проблемным ребенком, но не любить его было невозможно.
Мои самые первые воспоминания относятся к яслям Байрон-Хауз в Хайгейте. До сих пор помню те горючие слезы, которые я проливал там. Все дети вокруг меня играли с игрушками, которые казались мне чудесными. Я очень хотел поиграть вместе с ними, но мне было всего лишь два с половиной года и я впервые оказался в компании совершенно незнакомых мне людей. Думаю, что родители были сильно удивлены моей реакцией – я был первым ребенком, и они четко следовали рекомендациям книжек по воспитанию детей: черным по белому там было сказано, что детей нужно приучать к общению с двух лет. Но после того ужасного утра они забрали меня домой и снова отдали в Байрон-Хауз только полтора года спустя.
Хайгейт во время войны и сразу после нее был прибежищем научных сотрудников и преподавателей. В любой другой стране их бы назвали интеллигенцией, но англичане никогда не претендовали на то, чтобы иметь таковую. Все эти интеллектуалы посылали своих детей в школу Байрон-Хаус, которая в те времена считалась весьма прогрессивной. Помню, как жаловался своим родителям, что там меня ничему не учат. Тамошние учителя не были приверженцами популярной у тогдашних педагогов зубрежки. Иными словами, предполагалось, что ученики могут научиться читать, не осознавая того, что их этому учат. Читать в конце концов я научился, но к тому моменту мне исполнилось восемь лет. Мою сестру Филиппу учили читать более традиционными методами, и она начала читать в четыре года. Откровенно говоря, она с самого рождения была определенно талантливее меня.
Мы жили в высоком, похожем на башню, доме викторианского стиля, который мои родители весьма дешево купили во время войны, когда все вокруг были уверены, что Лондон разбомбят подчистую. И действительно, «Фау-2» приземлилась буквально в соседнем квартале. Меня, мамы и сестры в этот момент не было дома, а папа находился там. К счастью, его даже не задело, а дом не был сильно поврежден. Но еще много лет на улице оставалась большая воронка от бомбы. В ней мы любили играть с моим другом Говардом, который жил за три дома от нас. Знакомство с Говардом явилось для меня своего рода откровением: его родители не принадлежали к кругу интеллектуалов, в отличие от родителей всех остальных детей, которых я знал. Он ходил не в Байрон-Хаус, а в муниципальную школу и прекрасно разбирался в футболе и боксе, то есть в тех сферах, в которых мои родители вовсе не мечтали меня увидеть.
Другое детское воспоминание относится к моему первому игрушечному поезду. В годы войны игрушки не производили. Может быть, их делали только на экспорт. Но я питал страстный интерес к моделям поездов. Мой отец попытался сделать для меня деревянный поезд, но он меня не удовлетворил: мне хотелось чего-нибудь, что могло ездить. Тогда отец достал подержанную модель поезда с часовым механизмом, кое-как починил его с помощью паяльника и подарил мне на Рождество. Мне тогда было почти три года. Этот поезд работал не очень хорошо. Сразу после войны отец поехал в Америку, а когда он вернулся назад на «Королеве Мэри», то привез матери нейлон, который в Британии было не достать. Сестре Мэри досталась кукла, которая закрывала глаза, когда ее укладывали спать. А мне он привез из Америки железную дорогу с путями, уложенными в виде восьмерки, и паровозом с путеочистителем. До сих пор помню восторг, охвативший меня, когда я открыл коробку с подарком.
Поезда с часовым механизмом были, конечно, хороши, но как же мне хотелось иметь электрический поезд! Я часами созерцал модель, выставленную в витрине железнодорожного клуба в Крауч-Энде, возле Хайгейта. Я бредил электрическими поездами. В конце концов, когда родители были в отъезде, я снял со своего счета в Почтовом банке все свои скромные деньги, подаренные мне на знаменательные события моей жизни, такие как крещение. Все эти сбережения ушли на электрическую железную дорогу, но к моему ужасу она работала не очень хорошо. Теперь мы прекрасно знакомы с правами потребителей. Мне нужно было отнести игрушку обратно в магазин и потребовать заменить ее. Но в те дни подход был совсем другой: покупатель имел право лишь на покупку, а уж если с качеством ему не повезло, то это было его личное дело. Поэтому мне пришлось заплатить за ремонт электродвигателя, но все равно он работал плохо.
Позже, уже будучи подростком, я начал строить модели самолетов и кораблей. Я никогда не был мастером на все руки, но мне помогал мой школьный товарищ Джон Мак Кленахан. Он был гораздо способнее меня в техническом творчестве, а у его отца дома была мастерская. Моей целью всегда было построить управляемую модель. Внешний вид модели меня заботил мало. Стремление к конструированию управляемых моделей привело меня к созданию целой серии весьма сложных игр. Мы придумывали их вместе с Роджером Фернихоу, который тоже был моим школьным другом. Мы придумали игру в промышленное производство, включающее фабрики, на которых производились изделия различных цветов, автомобильные и железные дороги, по которым перевозились эти изделия, и биржу. Мы также придумали военную игру, действие которой происходило на доске из четырех тысяч квадратов. Была даже игра в феодалов, в которой каждый игрок представлял целую династию со своим фамильным древом. Думаю, что все эти игры, поезда, корабли, самолеты возникли из стремления узнать, как это все работает, и из желания всем этим управлять. С тех пор как я начал работать над своей диссертацией, это желание воплотилось в мои занятия космологией. Если вы понимаете, как «работает» Вселенная, вы можете управлять ею в той или иной степени.
В 1950 году учреждение, где работал отец, переехало из Хэмпстеда, что рядом с Хайгейтом, во вновь организованный Национальный институт медицинских исследований в Милл Хилле в северном пригороде Лондона. Чтобы не ездить на работу из Хайгейта, решено было переселиться из Лондона в предместье. Поэтому мои родители купили дом в Сент-Олбансе, в десяти милях к северу от Милл Хилла (в двадцати милях к северу от Лондона). Это был довольно элегантный большой дом в викторианском стиле. Благосостояние моих родителей оставляло желать лучшего в момент покупки этого дома. Прежде чем мы смогли туда переехать, над домом пришлось немало поработать. Отец мой, как истинный йоркширец, не желал вкладывать в ремонт большие деньги. Он предпочитал делать все сам, в частности, поддерживать его в надлежащем порядке и хорошо окрашенным, но дом был большой, а мастеровой из отца был весьма посредственный. Однако крепкая постройка дома способна была выдержать любые испытания. В 1985 году мои родители продали этот дом. В это время отец был уже тяжело болен (он умер в 1986 году). Недавно мне довелось увидеть наш бывший дом. Он выглядел почти по-прежнему, по-видимому, его так и не коснулись ничьи деятельные руки.
Дом был спроектирован для семьи с прислугой. В буфетной находился щиток. Глядя на него, прислуга могла понять, из какой комнаты ее вызывают звонком. Конечно, никаких слуг у нас не было. Моя первая спальня, которая по форме напоминала букву Г и была очень маленькой, когда-то, видимо, предназначалась для горничной. Я попросил, чтобы мне ее отдали, потому что так предложила моя кузина Сара. Она была немного старше меня, и я ее обожал. Она сказала, что комната просто восхитительна. Одним из преимуществ спальни было то, что можно было выбраться из окна прямо на крышу велосипедного гаража, а оттуда соскочить на землю.
Сара была дочерью старшей сестры моей матери, Джанетты, которая получила медицинское образование и была замужем за психоаналитиком. Они жили в Харпендене, в деревушке в пяти милях дальше к северу, в доме, очень похожем на наш. Кстати, это была одна из причин, по которой мы переехали в Сент-Олбанс. Я очень радовался тому, что мы оказались с Сарой соседями, и часто ездил в Харпенден на автобусе. Наш Сент-Олбанс располагался рядом с руинами древнего римского города Веруламиум, который был вторым после Лондона римским поселением в Британии. В Средние века в нем находился самый богатый британский монастырь. Он был построен на месте погребения святого великомученика Албана, римского центуриона, который, по преданию, был первым казнен за веру Христову. От аббатства остались только большая, неуклюжая церковь и старинная надвратная постройка, которая в наши дни стала частью школы в Сент-Олбансе, куда я впоследствии и пошел.
По сравнению с Хайгейтом или Харпенденом Сент-Олбанс был старомодным и консервативным местом. Моим родителям так и не довелось завести там друзей. Отчасти это была их собственная вина, так как от природы они были довольно замкнутыми людьми, особенно мой отец. Но это также объяснялось особенностью местного населения: никто из родителей моих школьных товарищей в Сент-Олбансе не блистал интеллектуальностью.
В Хайгейте наша семья выглядела вполне нормальной, но обитателям Сент-Олбанса, я думаю, мы представлялись чудаками. Это впечатление поддерживалось поведением моего отца: он уделял мало внимания своему внешнему виду, который для него был неважен, особенно если на этом внешнем виде можно было сэкономить. Его собственная семья в годы его молодости отличалась крайней бедностью, и это оставило на нем неизгладимый отпечаток. Его рука не поднималась истратить на себя лишний пенс даже тогда, когда он уже мог себе это позволить. Он так и не поставил в доме центральное отопление, несмотря на то, что плохо переносил холод. Вместо этого он предпочитал носить несколько свитеров и халат поверх обычной одежды. Однако это не мешало ему быть щедрым по отношению к другим людям.
В 50-х годах прошлого века он понял, что мы не можем позволить себе новую машину. Поэтому он купил довоенное лондонское такси, и мы с ним соорудили «хижину Ниссена»[4 - Хижина Ниссена – полукруглое быстровозводимое строение типа эллинга из гофрированной стали, изобретено в 1916 году американцем Питером Норманом Ниссеном. Эти эллинги использовались в том числе как склады и помещения для временного проживания. – Прим. ред.] в качестве гаража. Соседи негодовали, но остановить нас не смогли. Как большинство мальчиков, я хотел жить в мире и согласии с соседями и был смущен поведением родителей. Но это их мало заботило.
Когда мы приехали в Сент-Олбанс, меня определили в школу для девочек, которая вопреки своему названию принимала мальчиков в возрасте до десяти лет. Однако после первого семестра отец уехал в командировку в Африку, на это раз очень продолжительную – около четырех месяцев. Моей маме не хотелось чувствовать себя одинокой и брошенной, поэтому она взяла меня и двух моих сестер и уехала к своей школьной подруге Берил, которая была замужем за поэтом Робертом Грейвсом. Они жили в Дейе, деревне на испанском острове Майорка. После войны прошло всего пять лет, и в Испании у власти по-прежнему был диктатор Франко, пособник Гитлера и Муссолини. (Ему оставалось править еще двадцать лет.) Несмотря на это, моя мама, которая перед войной состояла в Коммунистическом союзе молодежи, с тремя маленькими детьми проделала путешествие на корабле и на поезде до Майорки. Мы сняли домик в Дейе и прекрасно проводили там время. Наставник Вильяма, сына Роберта, стал также заниматься и со мной. Этот учитель был протеже Роберта, он больше занимался сочинением пьесы для Эдинбургского фестиваля, чем учил нас. Каждый день он усаживал нас за чтение очередной главы из Библии и требовал написать по ней изложение. По идее, таким образом мы должны были приобщиться к красотам английского языка. До моего отъезда мы успели одолеть все Бытие и часть Исхода. Главное, чему я научился за это время – не начинать предложение с союза «и». Я заметил, что большинство предложений в Библии начинались с «и», но мне было сказано, что английский язык сильно изменился со времен короля Якова[5 - Речь идет о Библии короля Якова – классическом переводе священных текстов на английский язык, выполненном под покровительством короля Англии Якова I и опубликованном в 1611 г.]. По этому поводу я открыл дискуссию: зачем тогда заставлять нас читать Библию? Но вопрос повис в воздухе. Роберт Грейвс был о ту пору страстным поклонником библейского символизма и мистицизма.
Вернувшись с Майорки, я пошел в другую школу и проучился в ней целый год, после чего держал первый в жизни экзамен, так называемый «одиннадцать-плюс». Это был интеллектуальный тест, который в то время сдавали все дети, если они хотели получить государственное образование. Сейчас от него отказались, так как большое количество детей из семей, принадлежавших к среднему классу, не могли его сдать, и их приходилось направлять в школы, не дающие академического образования. Но я ухитрился сдать экзамены гораздо лучше, чем я писал курсовые, и поэтому я сдал «одиннадцать-плюс» и получил «бюджетное» место в школе Сент-Олбанса.
Когда мне исполнилось тринадцать, отец захотел, чтобы я поступил в Вестминстерскую школу. Это была одна из главных закрытых частных школ в Британии. В то время образование для выходцев из разных социальных классов сильно отличалось. Отец чувствовал, что его положение в обществе и отсутствие связей привели к тому, что его обошли менее способные, но зато умеющие себя держать в обществе ровесники. Из-за того, что родители не могли заплатить за мое обучение, мне нужно было выдержать экзамен для получения именной стипендии. Однако перед экзаменом я заболел и не пошел на него. В результате я остался в школе Сент-Олбанса. Там я получил образование ничуть не хуже, если не лучше, чем если бы учился в Вестминстере. Никогда потом я не ощущал, что отсутствие светского лоска для меня является помехой.
Образование в Англии в то время было очень иерархическим. Школы разделялись не только на академические и неакадемические, но академические школы подразделялись еще на потоки A, B и C. Самое большое преимущество было у тех, кто учился на потоке A, хуже было учащимся потока B, и уж совсем обескураживающе обстояло дело на потоке C. По результатам экзамена «одиннадцать-плюс» я был взят на поток A. Но после первого года обучения все, кто еще не достиг двенадцатилетнего возраста, были автоматически понижены до потока B. Конечно, это был большой удар по самолюбию подростков, от которого многие не сумели оправиться. Первые два семестра в школе Сент-Олбанс я закончил двадцать четвертым и двадцать третьим по успеваемости, но в третьем семестре я поднялся на восемнадцатое место. Таким образом, я парировал этот удар по моему самолюбию.
Мои результаты никогда не поднимались выше средних. (В этом классе учились очень способные ребята.) Мои классные работы отличались неряшливостью, а почерк приводил учителей в отчаяние. Однако мои школьные товарищи прозвали меня Эйнштейном. Возможно, они видели, что я способен на нечто большее. Когда мне было двенадцать лет, двое моих друзей заключили из-за меня пари на кулек конфет. Один из них утверждал, что из меня никогда ничего не выйдет. Мне до сих пор неизвестно, чем закончился этот спор и кто из них выиграл.
У меня было шесть или семь близких друзей. С большинством из них я и сейчас поддерживаю контакт. Мы часами говорили и спорили обо всем на свете, начиная от радиоуправляемых моделей до религии, парапсихологии и физики. Мы обсуждали и проблему возникновения Вселенной, дискутируя о том, могла ли она возникнуть сама собой или потребовался Бог, чтобы ее создать и заставить функционировать. Я уже слышал о том, что свет от далеких галактик смещен к красному концу спектра и что это является свидетельством расширения Вселенной. (Смещение в голубую сторону означало бы, что она сжимается.) Но я был убежден, что имеется другая, не божественная причина красного смещения. Возможно, по дороге к нам свет просто устал и из-за этого покраснел. Вечная и неменяющаяся Вселенная выглядела намного более естественной. Только спустя пару лет после начала работы над диссертацией я понял, что заблуждался.
За два года до окончания школы я решил более углубленно изучать математику и физику. На это меня вдохновил мистер Тата (Tahta), учитель математики, а в школе как раз открыли новый класс, который стал классной комнатой для занятий математикой. Но отец мой был против этого. Он считал, что математик не сможет найти для себя никакой другой работы, кроме преподавательской. Он бы предпочел, чтобы я занялся медициной, но я не выказывал никакого интереса к биологии, находя ее слишком описательной и недостаточно фундаментальной. Кроме того, биология довольно низко котировалась в школе. Самые способные ребята занимались математикой и физикой, все остальные шли в биологию. Мой отец понимал, что я не буду заниматься биологией, но всячески пытался увлечь меня химией, не возражая против небольших отклонений в математику. Он считал, что таким образом оставляет мне возможность выбора. Сейчас я профессор математики, однако никакого формального математического образования я не знал с тех пор, как в возрасте семнадцати лет окончил школу в Сент-Олбансе. В дальнейшем мне постоянно приходилось пополнять свои знания в этой области. Мне доводилось курировать выпускников Кембриджа, которых я опережал всего лишь на неделю в своих математических познаниях.
Мой отец занимался изучением тропических болезней и часто приводил меня в свою лабораторию в Милл-Хилле. Мне нравились эти поездки, особенно я любил поглядеть в микроскоп. Он, бывало, пускал меня в инсектарий, где содержались москиты, зараженные тропическими болезнями. Это пугало меня, потому что все время казалось, что некоторые москиты вырвались на свободу. Отец мой был очень трудолюбив и увлечен своими исследованиями. У него был один комплекс: его постоянно подтачивало чувство, что другие люди, наделенные гораздо меньшими способностями, добились гораздо большего за счет своего происхождения и связей. Он предостерегал меня от таких людей. Но физика, по моему убеждению, это не медицина. Здесь не важно, какую школу ты окончил и с кем из сильных мира сего ты знаком. Здесь важно то, что ты реально делаешь.
Меня всегда интересовало, как устроена та или иная вещь, и я частенько разбирал различные устройства на составные части, чтобы посмотреть, как они работают. А вот со сборкой часто возникали проблемы. Мои практические способности часто отставали от моих теоретических запросов. Отец поощрял мои занятия математикой и иногда даже играл роль учителя до тех пор, пока мой уровень математических знаний не превзошел его уровень. В моей голове скапливалось все больше знаний, и кроме прочего, мой отец серьезно занимался наукой, а потому было само собой разумеющимся, что и мне предстоит посвятить себя научным исследованиям. В детстве я не делал особых различий между областями науки. Но к четырнадцати годам я понял, что хочу заниматься именно физикой, потому что она представлялась мне самой фундаментальной наукой. И это несмотря на то, что физика была самым скучным предметом в школе из-за ее простоты и очевидности. Другое дело – химия. Тут все было гораздо веселее: то что-нибудь вспыхнет, то взорвется. Но физика и астрономия давали надежду понять, откуда мы пришли сюда и зачем мы здесь находимся. Я мечтал взором своего разума пронзить глубины Вселенной. Может быть, я слегка и продвинулся на этом пути. Но остается еще много такого, что я хотел бы узнать.
Глава вторая
Оксфорд и Кембридж
Мой отец очень хотел, чтобы я поступил в Оксфорд или Кембридж. Сам он окончил Университетский колледж в Оксфорде и полагал, что мне следует стремиться именно туда, потому что у меня куда больше шансов попасть в это, без сомнения, престижное учебное заведение, чем поступить в Кембридж. В то время Университетский колледж не выделял стипендии студентам-математикам, и это была еще одна причина, по которой отец упорно подталкивал меня к выбору химического факультета: я скорее добился бы стипендии как студент-естественник.
Вся семья в это время уехала на год в Индию, а я остался дома, чтобы сдать экзамены на аттестат зрелости и вступительные в университет. Директор моей школы считал, что я еще слишком юн для Оксфорда. Однако в марте 1959 года вместе с двумя другими мальчиками из старших классов я отправился в этот университетский городок, чтобы добиться своей цели – стипендии. Я был уверен, что экзамены я провалил: во время практического экзамена университетские преподаватели разговаривали с кем угодно, только не со мной. Но через несколько дней после моего возвращения из Оксфорда я получил телеграмму, в которой меня уведомляли о выделении мне стипендии.
Мне было всего семнадцать лет. Большинство студентов моего курса были куда старше и уже отслужили в армии. В течение первых полутора лет моей учебы я был довольно одинок. И только на третьем курсе я ощутил себя счастливым. В то время в Оксфорде считалось не очень модным учиться. Были две категории студентов: первым все давалось легко и они считались успешными, другие должны были признать, что звезд с неба не хватают и их устраивает диплом бакалавра с невзрачным набором оценок. Усердно работать, чтобы получить диплом с отличием, считалось зазорным, и такого студента считали серостью, что было худшим ругательством в лексиконе оксфордских студентов.
В те годы курс физики в Оксфорде был устроен таким образом, что его можно было одолеть, не особенно напрягаясь. Я сдал один вступительный экзамен, а затем обходился без них вплоть до выпускных экзаменов в конце третьего курса. Как-то я подсчитал, что за три года учебы я работал порядка тысячи часов, то есть всего около часа в день. Но я вовсе не горжусь таким малым количеством затраченных усилий. Я всего лишь описываю мое – и большинства моих сокурсников – отношение к учебе: ощущение безнадежной скуки и отсутствие всякого желания прилагать дополнительные усилия. Одним из результатов моей болезни стало изменение этой точки зрения: если вы постоянно находитесь под угрозой ранней смерти, вы начинаете понимать, что жизнь – штука стоящая и что существует еще много вещей, которые вам хочется успеть сделать.
Поскольку мои знания хромали из-за недостаточного усердия, на выпускном экзамене я решил сделать упор на задачи по теоретической физике и избегать вопросов, которые требовали фактологических знаний. Я не спал последнюю ночь перед экзаменом из-за нервного напряжения и не смог хорошо сдать его. Я оказался на тонкой грани между дипломом с отличием первого класса и дипломом с отличием второго класса. Потому мне пришлось отвечать на дополнительные вопросы экзаменаторов. Среди прочего они поинтересовались о моих дальнейших планах. Я ответил, что хочу заниматься исследовательской работой. Отличие первой степени открывало мне дорогу в Кембридж. Отличие второй степени оставляло меня в Оксфорде. Мне присудили первую.
Мне представлялось, что в теоретической физике есть две фундаментальные области, в которых я мог бы себя попробовать. Одна из них – космология, наука о макромире. Другая – элементарные частицы[6 - Мельчайшие элементы материи. Когда-то, в начале исследования атома, были известны три элементарные частицы: протон, нейтрон и электрон. В настоящее время известно более 300 элементарных частиц (вместе с античастицами), и физики-ядерщики продолжают открывать новые. – Прим. ред.], наука о микромире. Элементарные частицы меня привлекали меньше. Хотя ученые все время открывали новые, никакой особой теории в физике элементарных частиц не существовало. Все, что удалось сделать в этой области – это разделить частицы по семействам, как в ботанике[7 - Когда Энрико Ферми спросили о названии одной элементарной частицы, он ответил: «Если бы я мог упомнить названия всех элементарных частиц, я бы стал ботаником». – Прим. ред.]. С другой стороны, в космологии существовала прекрасно разработанная теория, общая теория относительности Эйнштейна.
В Оксфорде никто космологией не занимался, тогда как в Кембридже работал Фред Хойл, выдающийся британский астроном. Мне хотелось работать над диссертацией под руководством Хойла, и я письменно попросил об этом. Благодаря моему диплому с отличием первой степени мое прошение о работе в Кембридже было удовлетворено, но, к моему разочарованию, моим руководителем назначили некоего Денниса Сиаму, о котором я ровно ничего не слышал. Правда, со временем оказалось, что это было к лучшему. Хойл все время проводил в заграничных командировках и едва ли смог бы уделять мне внимание. А Сиама всегда был на месте, всегда помогал мне, хотя я не всегда разделял его идеи.
Поскольку я не слишком прилежно изучал математику в школе и в Оксфорде, вначале общая теория относительности показалась мне очень сложной и успехи мои были весьма скромными. К тому же на последнем курсе Оксфорда я стал замечать, что мне трудно двигаться. Вскоре после того, как я поступил в Кембридж, мне поставили диагноз: боковой амиотрофический склероз (БАС), или болезнь моторных нейронов, как принято говорить в Англии. (В США этот недуг называют болезнью Лу Герига.) К сожалению, врачи не умеют ее лечить.
Сначала болезнь прогрессировала очень быстро. Мне стало казаться, что нет смысла заниматься своими изысканиями, что мне просто не хватит времени закончить диссертацию. Однако со временем течение болезни замедлилось. Более того, мне стала более понятной общая теория относительности и исследования мои ускорились. Но самые большие изменения в мою жизнь внесла помолвка с девушкой по имени Джейн Уайлд, с которой я познакомился примерно в то же самое время, как мне диагностировали болезнь. У меня появилась цель в жизни.
Чтобы мы могли пожениться, я должен был найти место, а для этого мне надо было закончить диссертацию. И вот впервые в жизни я по-настоящему взялся за работу. К моему удивлению, я обнаружил, что мне это нравится. Может быть, не совсем справедливо называть это работой. Кто-то когда-то сказал: ученым и публичным женщинам платят за то, что они делают с удовольствием.
Я подал заявку на исследовательский грант в колледже Гонвилл и Киз. Я надеялся, что Джейн напечатает мою заявку на пишущей машинке, но когда она приехала в Кембридж навестить меня, я увидел гипс на ее руке: это был перелом. Надо признаться, что я не выказал должного сострадания. Поскольку сломана была левая рука, она смогла написать заявку под мою диктовку. А мне пришлось искать другого человека, который смог ее напечатать.
В своей заявке мне нужно было указать имена двух человек, которые могли бы дать положительные отзывы о моей работе. Мой научный руководитель посоветовал мне обраться за рецензией к Герману Бонди. Бонди был в то время профессором математики в Королевском колледже в Лондоне и считался знатоком общей теории относительности. Я встречался с ним пару раз, и он даже представил мою статью к публикации в журнале Proceedings of the Royal Society[8 - Proceedings of the Royal Society («Труды Королевского общества») – официальный печатный орган британского Королевского общества. – Прим. ред.]. Я изложил ему свою просьбу после лекции, которую он прочел в Кембридже. Он посмотрел на меня рассеянным взором и пообещал, что сделает это. Очевидно, он не запомнил меня, потому что когда колледж запросил у него отзыв, он ответил, что никогда не слышал обо мне. В наши дни, когда столько людей претендуют на стипендии, если один из рецензентов говорит, что понятия не имеет, о ком идет речь, надежды соискателя рушатся. Но те времена были куда более безмятежными. Администрация колледжа сообщила мне о таком, мягко говоря, странном ответе моего рецензента, и мой научный руководитель отправился к Бонди, чтобы освежить его память. После этого Бонди написал обо мне отзыв, который был куда лучше, чем я заслуживал. Я получил стипендию и место и с тех пор являюсь научным сотрудником колледжа Гонвилл и Киз.
Получение места означало, что мы с Джейн могли пожениться. Что мы и сделали в июле 1965 года. Мы провели медовую неделю в Суффолке – все, что мы могли себе позволить. Затем мы поехали на летнюю школу по общей теории относительности в Корнеллском университете (штат Нью-Йорк). Это была ошибка. Мы остановились в общежитии, которое было переполнено молодыми родителями и кричащими младенцами, что не добавило радости нашим супружеским отношениям. Во всех остальных отношениях летняя школа оказалась весьма полезной для меня, так как я познакомился со многими ведущими учеными.
До 1970 года я занимался космологией – исследованием бескрайних просторов Вселенной. Основным объектом моих исследований в то время были сингулярности[9 - От англ. singularity – оригинальность, особенность. Слово «сингулярность» появилось в научной литературе после создания Эйнштейном общей теории относительности (ОТО). Эйнштейн, решая уравнения ОТО, показал, что должны существовать особые точки, в которых известные нам физические законы не выполняются. Примером сингулярности является пространство-время под горизонтом событий у черных дыр, которое недоступно для наблюдений извне, потому что никакой посланный внутрь сигнал или объект не возвращается обратно. Таким образом, чтобы исследовать такую сингулярность, надо в буквальном смысле слова пожертвовать собой. – Прим. ред.]. Наблюдения за далекими объектами показывают, что галактики удаляются от нас: Вселенная расширяется. Это означает, что в прошлом галактики должны были быть гораздо ближе друг к другу. Тогда возникает вопрос: был ли такой момент в прошлом, когда галактики «терлись боками», а плотность Вселенной была бесконечной? Была ли перед этим расширением стадия сжатия, при которой галактики умудрились избежать столкновения? Может быть, они пролетели мимо друг друга и стали удаляться друг от друга. Чтобы ответить на этот вопрос, требовались новые математические методы. Эти методы появились в период с 1965 по 1970 год, в основном благодаря Роджеру Пенроузу и мне. Пенроуз работал тогда в Лондоне, в Биркбекском колледже. Теперь он в Оксфорде. Мы использовали эти методы, чтобы показать, что если общая теория относительности верна, в прошлом Вселенная должна была иметь бесконечную плотность.
Это состояние бесконечной плотности называется сингулярностью Большого взрыва. В принципе, наука не может описать процессы, происходящие при возникновении Вселенной в рамках общей теории относительности (ОТО). Тем не менее одна из моих последних работ показывает, что предсказать возникновение Вселенной можно, если принять во внимание теорию квантовой физики, рассматривающую бесконечно малые величины.
ОТО также предсказывает, что массивные звезды будут коллапсировать[10 - В астрофизике так называют катастрофически быстрое сжатие звезды под действием собственных сил тяготения, в результате чего разрушаются даже атомные ядра. – Прим. ред.] («падать в себя»), когда они исчерпают запасы своего ядерного топлива. Совместно с Пенроузом мы показали, что они будут коллапсировать, пока не наступит сингулярность с бесконечной плотностью. Эта сингулярность будет концом времени, по крайней мере для этой звезды и всего того, что на ней находится. Гравитационное поле в точке сингулярности будет таким сильным, что свет не сможет преодолеть его тиски и вырваться из окрестности сингулярности. Область, из которой свет не способен выбраться, называется черной дырой, а ее граница называется горизонтом событий. Для всего и вся, что упадет в черную дыру через горизонт событий, время закончится.
В один из вечеров 1970 года, вскоре после рождения моей дочери Люси, я лег спать, размышляя о черных дырах. Внезапно я понял, что большинство методов, придуманных нами с Пенроузом для объяснения сингулярностей, вполне применимы к черным дырам. В частности, область горизонта событий (граница черной дыры) не может уменьшаться со временем. И когда две черные дыры сталкиваются, превращаясь в одну черную дыру, площадь горизонта событий новой дыры будет больше суммы площадей двух предыдущих дыр. Это ограничивает количество энергии, которое может быть выделено в результате столкновения. Я был так взволнован, что не смог заснуть в ту ночь.
В период с 1970 по 1974 год я занимался преимущественно черными дырами. А в 1974 году я сделал одно из моих самых удивительных открытий: черные дыры не совсем черные! Если принять во внимание поведение материи на очень малых масштабах, то частицы и излучение могут просачиваться из черной дыры наружу. Черная дыра излучает как нагретое тело.
Начиная с 1974 года я работаю над объединением ОТО и квантовой механики в одну стройную теорию. Одним из результатов этой работы явился вывод, сформулированный мною в 1983 году вместе с Джимом Хартлом из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре: и время, и пространство не бесконечны, но у них нет ни границы, ни края. В этом смысле они похожи на поверхность Земли, но с двумя дополнительными измерениями. Земная поверхность ограничена по площади, но не имеет никаких границ. Ни в одном из своих многочисленных путешествий я не мог зайти за край света. Если этот вывод справедлив, то никаких сингулярностей не существует и законы науки торжествуют везде и всюду, даже в той реальности, в которой зародилась Вселенная. Тогда они и укажут, как это произошло. В этом случае я вполне преуспел бы в выяснении всех обстоятельств этого процесса. Но я до сих пор не знаю, почему этот процесс был запущен.
Глава третья
Я и БАС[11 - Название доклада, сделанного на конференции Британской ассоциации по борьбе с нейромоторными заболеваниями в Бирмингеме, в октябре 1987 г. (БАС – боковой амиотрофический склероз. – Прим. ред.)]
Меня часто спрашивают: как вы воспринимаете свою болезнь? Ответ такой: воспринимаю, но не очень сильно. Я пытаюсь жить нормальной жизнью, насколько это возможно, не думать о своем состоянии и не сожалеть о тех вещах, которые мне делать не суждено и которых, кстати, не так уж много.
Конечно, для меня было сильным потрясением узнать, что у меня заболевание двигательных нейронов. Надо сказать, что и в детстве координация моих движений оставляла желать лучшего. Мне не давались игры с мячом. Наверное, поэтому я не очень любил спорт и вообще физическую активность. Но все изменилось, когда я поступил в Оксфорд. Там я увлекся греблей. Конечно, я не стал мастером спорта, но вышел на уровень межуниверситетских соревнований.
На третьем курсе Оксфорда я заметил, что становлюсь неуклюжим. Я даже несколько раз падал без всякой видимой причины. Но только через год, когда я переехал в Кембридж, моя мама забила тревогу и повела меня к семейному доктору. Он направил меня к специалисту, и вскоре после того, как я отметил свой двадцать первый день рождения, я оказался в госпитале на обследовании. В течение двух недель мне сделали множество различных анализов. У меня брали образцы мышечной ткани из руки, втыкали в меня электроды, вводили в позвоночник рентгеноконтрастную жидкость и с помощью рентгена наблюдали, как она течет туда-сюда при наклонах кровати. В результате всех этих манипуляций мне так ничего толком и не сказали, кроме того, что у меня нет рассеянного склероза и у меня нетипичный случай. Я понял, однако, что они ожидают лишь ухудшения моего состояния и не могут сделать ничего, кроме как давать мне витамины. Причем я видел, что сами они не ожидают от витаминов особого эффекта. Более подробно вникать в состояние своего здоровья я не хотел, так как не ожидал узнать ничего хорошего.
Понимание того, что я болен неизлечимой болезнью, которая, скорее всего, убьет меня через несколько лет, стало для меня шоком. Как и почему это могло случиться со мной? Когда я был в госпитале, в моей палате умер от лейкемии мальчик, которого я немного знал. Зрелище малоприятное. Я понял, что некоторым людям гораздо хуже, чем мне. В конце концов, я не чувствовал себя откровенно больным. Когда я начинаю себя жалеть, я вспоминаю этого мальчика.
Не зная, что со мной может случиться и как быстро будет прогрессировать болезнь, я потерял почву под ногами. Врачи советовали мне вернуться в Кембридж и продолжить исследования в области общей теории относительности и космологии, которые я только что начал. Но дела мои в этой области шли не очень успешно, сказывалось отсутствие систематической математической подготовки. Кроме того, отпущенного мне времени могло не хватить на написание диссертации. Я чувствовал себя, как актер-трагик на подмостках театра. Я пристрастился к Вагнеру. Я стал с жадностью читать подряд все статьи в журналах, но это только сбивало с толку. Дело в том, что как только один журнал напечатает что-нибудь сногсшибательное, другие сразу подхватывают новость и раздувают ее до размеров сенсации. А мы начинаем верить печатному слову, тем более многократно повторенному.
Мои сны в это время были очень беспокойные. Перед тем как мне поставили диагноз, я был весьма утомлен жизнью. Казалось, что в жизни нет ничего такого, ради чего стоило бы жить. Но вскоре после выписки из госпиталя я увидел во сне, что меня собираются казнить. Я внезапно понял, что есть на свете множество вещей, которые я мог бы сделать, если бы смертная казнь была отложена. Несколько раз мне снился сон, в котором я готов был пожертвовать жизнью для спасения других. В конце концов, если мне все равно суждено умереть, пусть это хоть кому-то принесет пользу.
Но я остался жить. По сути дела, хотя над моим будущим по-прежнему висел туман неизвестности, к моему удивлению я обнаружил, что стал наслаждаться жизнью гораздо сильнее, чем раньше. Моя исследовательская работа пошла на лад, я был помолвлен и женился, я получил грант в колледже Гонвилл и Киз в Кембридже.
Исследовательский грант в Гонвилл и Киз решил проблему моего трудоустройства. Я был счастлив, что избрал работу в области теоретической физики, одной из тех немногих областей, в которых мое состояние не было серьезной помехой. К счастью, моя научная репутация возрастала по мере того, как наступало ухудшение физического состояния. В частности, это означало, что мне готовы были предложить целый ряд должностей, на которых я мог заниматься чистыми исследованиями, без всякой лекционной деятельности.
Нам также повезло с жильем. Когда мы поженились, Джейн училась на выпускном курсе в Вестфилдском колледже в Лондоне и ей приходилось ездить в Лондон каждую неделю. Это означало, что нам нужно было найти жилье, в котором я мог бы обходиться без посторонней помощи и которое располагалось бы где-нибудь посередине, потому что ходить далеко я не мог. Я попросил администрацию колледжа о помощи, но заместитель по хозяйственной части разъяснил мне, что не в традициях колледжа помогать сотрудникам с жильем. Поэтому мы подали объявление о том, что хотим снять квартиру в одном из новых домов, которые строили на рыночной площади. (Несколько лет спустя я узнал, что эти квартиры фактически принадлежали колледжу, но они ничего не сказали мне об этом.) Когда мы вернулись в Кембридж после лета, проведенного в Америке, оказалось, что квартиры еще не готовы. В виде исключения и большого одолжения завхоз предложил нам комнату в общежитии для аспирантов. Он сказал: «Обычно за ночь за комнату мы берем двенадцать шиллингов и шесть пенсов. Но поскольку вас двое, с вас двадцать пять шиллингов».
Мы прожили в этой комнате всего три ночи. Потом мы нашли маленький домик примерно в сотне метров от моего факультета. Он принадлежал другому колледжу, и его снимал один из сотрудников этого колледжа. Он недавно переехал в другой дом в пригороде и уступил нам свой дом на оставшиеся три месяца, в течение которых еще действовала его аренда. В течение этих трех месяцев мы нашли еще один дом на той же улице, стоявший пустым. Сосед уведомил хозяйку дома, жившую в Дорсете, что очень нехорошо держать дом пустым, в то время как молодая пара мыкается без жилья. Хозяйка из Дорсета сдала нам дом. После того как мы прожили в доме несколько лет, мы решили купить его и отремонтировать. И мы попросили колледж о кредите. Колледж взвесил все обстоятельства и решил, что рисковать не стоит. В конце концов мы взяли кредит в строительной сберегательной кассе, а мои родители дали денег на ремонт.
Мы жили там четыре года, до тех пор, пока я еще мог подниматься по лестнице. К этому времени колледж по достоинству оценил меня и вдобавок сменил завхоза. Поэтому они предложили нам квартиру на нижнем этаже в доме, принадлежавшем колледжу. Этот дом подошел мне как нельзя лучше: в нем были большие комнаты и широкие двери. Дом находился практически на равных расстояниях между основными местами моей работы, так что мне удобно было добираться и до колледжа, и до факультета в университете на электрическом кресле. Этот дом был также хорош и для наших троих детей, потому что был окружен большим садом, за которым ухаживали садовники из колледжа.
Вплоть до 1974 года я был в состоянии сам ухаживать за собой: есть, вставать с кровати и ложиться. Джейн помогала мне и справлялась с двумя детьми без посторонней помощи. Потом дела пошли хуже и нам пришлось попросить о помощи моих аспирантов. В обмен на бесплатное проживание в нашем доме и мои консультации они помогали мне вставать и ложиться. В 1980 году мы обратились в сообщество персональных медсестер, которые приходили к нам на час-другой вечером и утром. Но в 1985 году я заболел пневмонией. Я перенес трахеостомическую операцию и после этого стал нуждаться в круглосуточной сиделке. Это стало возможным благодаря грантам от различных фондов.
До операции моя речь становилась все более невнятной, ее могли понимать только хорошо знающие меня люди. Но, по крайней мере, общение было возможно. Я диктовал секретарше свои научные статьи и проводил семинары с помощью переводчика, который переводил фразы с моего языка на английский, произнося их более тщательно. Трахеостомия полностью лишила меня способности говорить. Ассистент показывал мне карточки с разными буквами, а я мог только поднимать брови, помогая выбрать нужные буквы, чтобы сложить их в слова. Очень трудно поддерживать разговор таким образом, уж не говоря о том, чтобы писать научные статьи. Слава богу, компьютерный специалист из Калифорнии, которого звали Уолт Волтош, прослышал о моей беде. Он написал компьютерную программу, которую назвал Equalizer, и прислал ее мне. Она позволяла мне выбирать слова из серий меню, возникавших на экране, всего лишь с помощью нажатия кнопки. Программой можно было управлять также движением головы или глаз. После того, как я составлял фразу, которую я хотел сказать, я посылал ее на звуковой синтезатор.
Вначале программа Equalizer работала на моем настольном компьютере. Затем Дэвид Мэйсон из компании Кембриджской адаптивной связи приспособил маленький персональный компьютер с речевым синтезатором к моему инвалидному креслу. Эта система позволяет мне общаться гораздо свободнее, чем раньше. Теперь я достигаю скорости до пятнадцати слов в минуту. Я могу также произнести то, что я записал или сохранил на диске. Я могу затем распечатать этот материал или вновь воспроизвести его и проговорить предложение за предложением. С помощью этой системы я написал две книги и целый ряд научных статей. Я также выступил с большим числом научных и популярных докладов. Они были прекрасно приняты аудиторией. Я думаю, что этот успех был достигнут в первую очередь благодаря качеству звукового синтезатора, изготовленного компанией «Спич-плюс». «Качество» голоса докладчика очень важно. Если вы невнятно бормочете, люди могут принять вас за умственно неполноценного. Этот синтезатор – самый хороший из тех, о которых я слышал, в первую очередь благодаря тому, что он способен менять интонации и не скрипит подобно далеку[12 - Далеки – вымышленные персонажи из британского научно-фантастического телесериала «Доктор Кто». Полукиборги-полумутанты, они стремятся завоевать всю Вселенную и истребить всех непокорных. Слово «далек» стало нарицательным в английском языке и вошло даже в оксфордский словарь. Далеки не могут самостоятельно разговаривать, их скрипучий отвратительный голос рождается с помощью синтезатора, прикрепленного к броне. Под броней находится бледное существо со множеством щупалец, огромным мозгом и единственным глазом. Речь далеков всегда монотонна и лишена эмоций. – Прим. ред.]. Единственный недостаток – это то, что он говорит с американским акцентом. Как бы то ни было, теперь этот голос стал моим вторым «я». Я не хотел бы меняться, даже если бы мне предложили другой голос, с британским акцентом. Я бы тогда почувствовал себя совсем другим человеком.
Заболевание двигательных нейронов преследует меня практически всю мою взрослую жизнь. Тем не менее это заболевание не помешало мне обзавестись очень привлекательной семьей и добиться больших успехов в работе. Все это благодаря моей жене, моим детям и помощи многих других людей и организаций. Я благодарен судьбе за то, что болезнь моя прогрессировала медленнее, чем это бывает обычно. Это говорит о том, что никогда не надо терять надежду.
Глава четвертая
Взгляд общества на науку[13 - Доклад в Овьедо (Испания) на церемонии получения премии принца Астурийского за вклад в достижение гармонии и согласия (октябрь 1989 г.). Переработан для этого издания.]
Нравится нам это или нет, но за последние сто лет мир, в котором мы живем, очень сильно изменился и, скорее всего, изменится еще сильнее в ближайшие сто лет. Некоторые люди хотели бы остановить эти изменения и вернуться в то время, когда все было чище и проще. Но история свидетельствует, что прошлое вовсе не было таким замечательным. О нём приятно вспомнить лишь привилегированному меньшинству. Хотя даже оно было лишено благ современной медицины, а женщины рожали детей, рискуя собственной жизнью. Для подавляющего большинства жизнь была беспросветной, жестокой и – короткой.
Как бы то ни было, никто не может заставить стрелки часов идти вспять, как бы нам этого ни хотелось. Знания и технологии невозможно забыть по щелчку пальцев. И никто не в состоянии преградить путь прогрессу. Даже если бы правительство отменило все ассигнования на научные исследования (а современные правительства делают в этом отношении все, что в их силах), конкурентная борьба приведет к прогрессивным изменениям в технологии. Более того, невозможно заставить пытливые умы не думать об основных научных истинах. Причем эти пытливые умы будут продолжать думать вне зависимости от того, платят им за это или нет. Единственным путем для предотвращения дальнейшего развития было бы создание всемирного тоталитарного государства, которое подавляло бы все новое. Но даже такая система не могла бы вполне справиться с инициативой людей и их изобретательностью. Все, чего удалось бы достичь, – замедлить скорость изменений.
Если мы принимаем как данность то, что не в наших силах помешать науке и технологиям изменять наш мир, мы должны по крайней мере обеспечить движение этих изменений в правильном направлении. В демократическом обществе это означает, что общественность должна в общих чертах понимать цели и задачи науки, чтобы принимать обоснованные решения, не отдавая их целиком на откуп экспертов. В настоящий момент публика имеет весьма противоречивые воззрения на науку. Она активно желает постоянного роста уровня жизни, который обеспечивается развитием науки и технологий, но саму науку недолюбливает, потому что не понимает ее. Это отвращение к науке хорошо показано в мультфильме о сумасшедшем ученом, выращивающем в своей лаборатории Франкенштейна[14 - Франкенштейн – сокращенное название романа Мэри Шелли «Франкенштейн, или Современный Прометей» (1818). Распространенное ошибочное именование чудовища, созданного в лаборатории ученым Виктором Франкенштейном из неживой материи. В романе монстр не имел имени. – Прим. ред.]. Многочисленные партии «зеленых» также опираются на эту идеологию. Но общественность имеет и большой интерес к науке, особенно к астрономии. Это видно по большой аудитории таких телепередач, как «Космос», и по большой любви народа к научной фантастике.
Что можно сделать, чтобы повернуть этот интерес в правильное русло и дать обществу основы научных знаний для того, чтобы оно могло принимать обоснованные решения по поводу таких проблем, как кислотные дожди, парниковый эффект, ядерное вооружение и генная инженерия? Безусловно, основы научных знаний должны быть заложены в школе. Но к сожалению, естественные науки часто преподаются в школе в сухом и неинтересном стиле. Частенько дети просто зазубривают материал, чтобы сдать экзамены, но не видят связи между тем, чему их учат в школе, и реальной жизнью. Более того, живое изложение часто подменяется голыми уравнениями. Хотя с помощью уравнений можно точно и кратко изложить математические идеи, они пугают большинство людей. Когда я недавно писал популярную книгу, в издательстве предупредили меня, что каждая формула будет снижать продажи вдвое. Я включил в книгу единственное, знаменитое уравнение Эйнштейна: E = mс?. Возможно, без этой формулы продажи моей книги выросли бы вдвое.
Ученые и инженеры стремятся выразить свои идеи на языке формул, потому что им необходимо знать точные значения физических величин. Но для всех остальных достаточно качественного понимания общей идеи, а это можно передать с помощью слов и диаграмм, обходясь без всяких уравнений.
Науки, с которыми люди знакомятся в школе, вполне способны заложить прочный фундамент знаний. Но скорость научного прогресса ныне такова, что всегда есть много изобретений и открытий, которые произошли уже после окончания школы или университета. Я никогда не слышал в школе о молекулярной биологии или о транзисторах, но генная инженерия и компьютеры – это две области, которые, очевидно, в будущем до неузнаваемости изменят наш мир. Научно-популярные книги и научные статьи в журналах могут дать представление о новых открытиях, но даже самую удачную научно-популярную книгу прочтет очень мало людей. Только телевидение способно охватить широкие массы населения. Существует несколько очень хороших научных программ на ТВ, но в основном научные достижения подаются как некое волшебство, без объяснения того, как они укладываются в рамки основных научных концепций. Продюсеры научных программ на телевидении должны осознать, что их основная задача – просвещение людей, не только их развлечение.
По каким основным вопросам, связанным с наукой, общественность должна будет принимать решения в ближайшем будущем? Очевидно, самым актуальным является вопрос о ядерном оружии. Другие глобальные проблемы, такие как вопросы продовольственного снабжения или парниковый эффект, не такие насущные, а ядерная война сулит конец человеческой цивилизации в течение нескольких дней. Ослабление напряженности между Востоком и Западом в результате окончания холодной войны отодвинуло страх ядерной войны на задний план в сознании людей. Но опасность по-прежнему будет существовать до тех пор, пока на Земле остаются запасы вооружения, способные несколько раз уничтожить все живое на Земле. В бывшем Советском Союзе и в Америке ядерные боеголовки по-прежнему направлены на все крупные города Северного полушария Земли. Любая компьютерная ошибка или военный мятеж тех, в чьих руках находятся боезапасы, способны стать спусковым крючком глобальной ядерной войны. Еще сильнее беспокоит тот факт, что ядерным оружием обзаводятся небольшие страны, у которых его раньше не было. Большие ядерные державы более-менее предсказуемы в своем поведении, но очень трудно положиться на такие страны, как Ливия, Ирак, Пакистан или даже Азербайджан. Кроме того, большая опасность кроется в том, что ядерная война между небольшими странами может перерасти в глобальный конфликт с участием мировых держав с их громадными арсеналами.
Очень важно, чтобы все люди на Земле поняли грозящую им опасность и заставили свои правительства сократить запасы вооружений. Возможно, не получится уничтожить все запасы ядерного оружия сразу, но, сократив их объемы, мы сделаем мир более безопасным.
Если нам удастся избежать ядерной войны, останутся другие угрозы, которые сулят нам уничтожение. Существует злая шутка, которая объясняет, почему внеземные цивилизации до сих не вступили с нами в контакт. Ответ простой: эти цивилизации, достигнув аналогичного нашему уровня развития, уже успели уничтожить себя. Однако мне хочется верить в здравый смысл человечества, который докажет, что нас минует такая судьба.
Глава пятая
Краткая история «Краткой истории»[15 - Это эссе впервые было опубликовано в декабре 1988 г. в ежедневной британской газете The Independent. В течение 53 недель «Краткая история времени» значилась в списке бестселлеров американской газеты The New York Times. В Британии, по состоянию на февраль 1993 г., эта книга продержалась в приоритетном списке лондонского издания The Sunday Times 205 недель. (На 184-й неделе она вошла в Книгу рекордов Гиннесса за наиболее частое упоминание в этом списке.) 33 раза она переводилась на иностранные языки.]
Я до сих пор смущен тем приемом, который был оказан моей книге «Краткая история времени». В списке бестселлеров The New York Times она продержалась 37 недель, а в списке лондонской газеты The Sunday Times – 28 недель. (В Британии она была опубликована позже, чем в США.) На данный момент она переведена на 20 языков мира (на 21, если считать американский язык отличным от английского). Это куда больше того, что я мог ожидать, когда в 1982 году у меня впервые возникла идея написать научно-популярную книгу о Вселенной. Отчасти эта идея возникла у меня из-за желания заработать на учебу моей дочери в школе. (Надо сказать, что к моменту выхода книги в свет дочь училась уже в выпускном классе.) Но главной причиной стала моя потребность объяснить, насколько в моем понимании мы продвинулись в познании Вселенной: насколько мы близки к созданию всеобъемлющей теории поля, которая описала бы Вселенную и все ее «содержимое».
Если уж я собрался тратить время и силы на книгу, то ее идеи я хотел бы донести до максимально возможного количества читателей. Мои предыдущие, сугубо научные книги были опубликованы в университетском издательстве Кембриджа. Это издательство проделало хорошую работу, но ее строго университетский характер не давал возможности выйти на широкую аудиторию. Поэтому я заключил контракт с Элом Цукерманом, литературным агентом, который был мне представлен как родственник одного из моих коллег. Я передал ему набросок первой главы и пояснил, что хотел бы написать книгу, которая бы продавалась в киосках в аэропортах. Он ответил, что на это нет никаких шансов. Моя книга будет иметь успех среди академиков и студентов, но никогда не прорвется на территорию, занятую книгами Джеффри Арчера.
Я отдал Цукерману черновой вариант книги в 1984 году. Он послал его нескольким издательствам и рекомендовал мне принять предложение от престижного американского издательства Norton. Но я решил принять предложение от издательства Bantam Books, ориентированного на более широкие слои населения. Хотя Bantam и не специализировался на выпуске научной литературы, но его продукцию легко можно было купить на книжных прилавках всех аэропортов. Тот факт, что они приняли мою книгу, возможно, объясняется интересом к ней Питера Гуццарди, одного из редакторов издательства. Он отнесся к работе над книгой весьма серьезно и заставил меня переписать ее, чтобы сделать понятной для неспециалистов, таких, как он сам. Каждый раз, когда я посылал ему переписанную главу, он отвечал мне длинным списком возражений и вопросов, на которые он хотел бы получить от меня вразумительные ответы. Временами мне казалось, что этот процесс никогда не закончится. Но правда оказалась на его стороне: книга стала куда лучше.
Вскоре после того, как я получил предложение от издательства Bantam, я заболел воспалением легких. Мне сделали трахеостомическую операцию, в результате которой я лишился голоса. Какое-то время я мог общаться, только поднимая брови, когда кто-нибудь показывал мне буквы, изображенные на карточках. Я бы, конечно, не смог закончить книгу, если бы меня не снабдили компьютерной программой. Она работала не слишком быстро, да я и сам тогда был ужасным тугодумом, так что мы составляли прекрасную пару. С ее помощью я и переписал первый набросок книги в ответ на настоятельные просьбы Гуццарди. В этой ревизии мне помогал один из моих студентов, Брайан Витт.
Мне очень нравилась телевизионная программа Джейкоба Броновски «Восхождение человека»[16 - «Восхождение человека» (англ. The Ascent of Man) – 13-серийный документальный фильм, прослеживающий эволюцию человеческого общества через понимание им науки. – Прим. ред.]. Она давала почувствовать, насколько велики достижения человеческой расы, прошедшей путь от первобытных дикарей, которые населяли Землю всего лишь 15 000 лет назад, до нынешнего нашего состояния. Я же хотел показать, как прогресс в конечном итоге может привести к полному пониманию законов, которые управляют Вселенной. Я был уверен, что почти всех интересует, как «работает» Вселенная, но большинство людей терпеть не могут математические уравнения, и в этом смысле я от них недалеко ушел. Отчасти это происходит оттого, что мне просто трудно их писать, но в основном потому, что моя интуиция не проникает в самую их сущность. Мое мышление образное, и в книге я хотел передать эти образы словами, с помощью привычных аналогий и небольшого количества диаграмм. Я надеялся, что таким образом многие люди смогут разделить мое восхищение замечательными достижениями прогресса, достигнутого в физике за последние 25 лет.
Даже если оставить в стороне математику, есть множество необычных идей, которые трудно объяснить. Передо мной встала проблема: рискнуть ли растолковать их и тем самым изрядно запутать всех или обойти молчанием эти трудности? Некоторые необычные концепции – например, тот факт, что для наблюдателей, движущихся с различными скоростями, время между парой событий течет по-разному, – были не очень важны для моего повествования. Я чувствовал, что можно вскользь упомянуть об этом, не вдаваясь в детали. Но есть и такие сложные идеи, которые просто невозможно было упустить. Речь в первую очередь идет о двух концепциях. Первая из них – это суммирование историй, сценариев развития, суммирование по траекториям[17 - Суммирование по траекториям – это метод квантовой теории, который замещает классическую одиночную траекторию системы полной суммой (интегралом) по бесконечному множеству всевозможных траекторий. Это учет вероятностей всех возможных траекторий. С точки зрения квантовой механики, классическая траектория – просто наиболее вероятная из всех возможных. Принцип используется при разработке теории великого объединения (ТВО), теории инфляции и струнной теории. Формулировка через интеграл по траекториям принадлежит Ричарду Фейнману (см. стр. 97). – Прим. ред.]. Главная идея такова: нет единственной истории Вселенной. Скорее, существует своеобразная коллекция всех возможных историй, и все они вполне реальны (что бы это ни означало). Другая идея, необходимая для математического осмысления суммирования по траекториям, это воображаемое время. Оглядываясь назад, я понимаю, что мне надо было лучше объяснить эти два трудных понятия, особенно воображаемое, или мнимое время, с пониманием которого у читателей возникло больше всего проблем. Хотя с другой стороны, не так уж и важно точно понимать, что это за штука такая… Достаточно знать, что она отличается от привычного земного времени.
Когда книга должна была вот-вот выйти в свет, одному ученому послали сигнальный экземпляр, чтобы тот написал обзор для журнала Nature. Он пришел в ужас от того количества ляпов и неправильно размещенных и озаглавленных рисунков и диаграмм, которые обнаружил. Рецензент позвонил в издательство, представители которого также ужаснулись, и в тот же день издатели решили отозвать и забраковать весь тираж. Три недели они работали не покладая рук, внося исправления и тщательно проверяя весь набор. К назначенному на апрель сроку книга лежала на прилавках магазинов. К этому времени журнал Time поместил обо мне краткий биографический очерк. Несмотря на это, издатели были удивлены возникшим ажиотажем и спросом на книгу. Сейчас она выдерживает в Америке семнадцатое, а в Британии – десятое по счету переиздание[18 - К апрелю 1993 г. книга была переиздана в США сорок раз в твердой обложке и девятнадцать раз в мягкой обложке; в Британии переиздавалась тридцать девять раз в твердой обложке.].
Почему люди продолжают ее покупать? Мне трудно быть объективным на этот счет, поэтому я буду полагаться на мнения других. Наверное, большинство людей, которые обо мне пишут, хоть и отзываются вполне благоприятно, но уклоняются от истины. Обычно обо мне сообщают примерно следующее: «Стивен Хокинг страдает от болезни Лу Герига (в американских рецензиях), или заболеванием двигательных нейронов (в британской формулировке). Он прикован к креслу-каталке, не способен говорить и может двигать только n-ым количеством пальцев (где n меняется от одного до трех, в зависимости от того, насколько правдивой информацией располагает обо мне данный рецензент). Тем не менее он написал книгу о самом насущном: о том, откуда мы пришли и куда идем. Решение Хокинга элементарно: Вселенную нельзя создать или разрушить, она просто есть. Чтобы пояснить эту идею, Хокинг вводит концепцию мнимого времени, которую я (рецензент) нахожу сложной для понимания. Но если Хокинг прав и мы действительно найдем единую теорию[19 - Единая теория, теория великого объединения (ТВО) – здесь и далее используются эти названия для обозначения гипотетической теории, для которой в русской научной и научно-популярной литературе более употребительным является термин «единая теория поля». – Прим. ред.], мы постигнем промысл Божий». (На стадии корректуры я готов был вычеркнуть последнюю фразу – о возможном познании Божьего промысла. Если бы я это сделал, продажи могли бы упасть вдвое.)
Более проницательной (с моей точки зрения) оказалась статья в лондонской газете The Independent, в которой говорилось, что даже серьезная научная книга, такая как «Краткая история времени», может стать культовой. Моя жена была в ужасе, а я был весьма польщен, когда мое произведение стали сравнивать с книгой «Дзен и искусство ухода за мотоциклом». Я надеюсь, что мое творение, подобно «Дзену», дает людям возможность ощутить, что они и философы, и интеллектуалы.
Без сомнения, успеху книги способствовала аннотация, повествующая о том, как я ухитрился стать физиком-теоретиком, несмотря на свой недуг. Но те, кто покупал книгу на почве интереса к моей персоне, возможно, были разочарованы, так как в самой книге была лишь пара ремарок относительно моего состояния. Ведь она задумывалась как рассказ об истории Вселенной, а не обо мне. Этот аргумент не уберег издательство Bantam от обвинений в том, что оно бесстыдно эксплуатирует мою болезнь и что я вступил с ним в сговор, разрешив опубликовать свой портрет на обложке книги. В действительности в моем авторском договоре не было ни слова об обложке. Более того, мне пришлось уговаривать издательство, чтобы для британского издания они взяли более симпатичную фотографию, чем та – старая и неприглядная – с американской обложки. Но Bantam не заменило изображения, мотивируя это тем, что американская публика стала отождествлять эту обложку с самой книгой.
Говорили также, что люди покупают мою книгу, потому что о ней много пишут или потому что она вошла в список бестселлеров, хотя и не читают ее. Они просто ставят ее на полку или кладут на кофейный столик, где она требует уважения к своему владельцу, хотя тот и не пытался прочесть и понять ее. Уверен, что так и есть. Но то же самое происходит со многими другими серьезными книгами, например Библией или Шекспиром. С другой стороны, я знаю наверняка, что нашлись люди, которые прочли ее от первой до последней страницы, потому что каждый день я получаю гору писем с вопросами и подробными комментариями. И они доказывают, что адресанты думали над написанным, хотя и не поняли всего до конца. Меня иногда останавливают на улице незнакомые люди и говорят, что им нравится моя книга. Конечно, я очень отличаюсь от других авторов внешне. В этом отношении меня можно назвать даже выдающимся. И все же количество публичных выражений признательности (которые весьма смущают моего девятилетнего сынишку) убедительно доказывает, что по крайней мере часть тех, кто покупает книгу, действительно заглядывают внутрь.
Меня спрашивают, каковы мои планы на будущее. Думаю, что я едва ли стану писать продолжение «Краткой истории времени». Как бы такая книга могла назваться? «Удлиненная история времени»? «За пределами времени»? «Сын времени»? Мой агент предложил мне дать разрешение на экранизацию моей жизни. Но и я, и вся моя семья потеряем уважение к себе, если разрешим актерам играть себя в кино. То же произойдет, если я позволю постороннему писать о моей жизни. Разве что в этом случае немного самоуважения у меня все же останется. Конечно, я не могу запретить кому бы то ни было без моего согласия описывать мою жизнь, если это не будет носить клеветнический характер. Но я могу охладить их пыл, заявив, что и сам подумываю о написании автобиографии. Может быть, это случится. Но я не тороплюсь. На первом месте у меня наука.
Глава шестая
Моя позиция[20 - Первоначально это эссе было представлено как доклад в мае 1992 г. в колледже Гонвилл и Киз.]
Эта статья вовсе не о том, верю ли я в Бога. Здесь я буду обсуждать свой подход к тому, как можно понять Вселенную: каковы статус и значение единой теории, «теории всего». И здесь перед нами встает реальная проблема. Люди, которым положено по штату исследовать и обсуждать такие вопросы, то есть философы, зачастую не обладают достаточными познаниями в области точных наук, чтобы рассуждать о теоретической физике. Существует подвид философов, так называемые философы науки, которые, казалось бы, должны быть лучше «экипированы». Но многие из них, по сути, неудавшиеся физики, которые посчитали для себя слишком тяжелым занятием изобретать новые теории и вместо этого принялись писать философские статьи о физике. Они до сих пор обсуждают научные теории начала XX века, такие как теория относительности и квантовая механика. Они находятся отнюдь не в авангарде современной науки.
Может быть, я слишком строг по отношению к философам, но и они тоже недолюбливают меня. Они окрестили мой подход наивным и примитивным. В их устах я поочередно становился номиналистом, инструменталистом, позитивистом, реалистом, и прочими «истами». Техника этого подхода сводится к опровержению путем диффамации: если вы навешиваете ярлык на мои идеи, вам совершенно не обязательно понимать, что же в них, собственно, плохого. Наверняка все хорошо знакомы с фатальными ошибками всех вышеперечисленных «измов».
Люди, совершающие прорывы в теоретической физике, вовсе не мыслят в тех категориях, которые для них впоследствии выдумывают философы и историки науки. Я уверен, что Эйнштейна, Гейзенберга и Дирака не заботило то, кем они были: реалистами или инструменталистами. Их больше заботило то, что существующие теории плохо согласуются друг с другом. Для развития теоретической физики поиски логической связи всегда были важнее, чем получение экспериментальных результатов. С другой стороны, стройные и красивые теории отвергались по причине того, что они не стыковались с наблюдениями, но я не знаю ни одной крупной теории, которая была бы создана лишь на основе эксперимента. Теория всегда идет впереди, она исходит из желания получить элегантную и последовательную математическую модель. Затем теория предсказывает некоторые сценарии, которые могут быть проверены путем наблюдений. Если наблюдения согласуются со сценариями, это еще окончательно не доказывает теорию. Нужны новые прогнозы, которые нужно проверять экспериментальным путем. Если новые наблюдения не подтверждают их, эту теорию отбрасывают.
По крайней мере, так должно быть. На практике люди очень неохотно отказываются от теории, в разработку которой они вложили много времени и усилий. Обычно они начинают сомневаться в точности наблюдений. Если этот номер не проходит, они пытаются слегка подлатать теорию, чтобы она была адекватна в данном, нетипичном случае. В конце концов теория начинает напоминать трухлявый, расшатавшийся дом. Затем кто-то предлагает новую теорию, и все наблюдения, не находившие объяснения в прежней теории, изящным и естественным образом укладываются в новые рамки. Примером этого может служить эксперимент Майкельсона – Морли, поставленный в 1887 году. Он показал, что скорость света остается постоянной независимо от того, движется ли его источник или тот, кто наблюдает за ним. Это кажется курьезным. Очевидно, что наблюдатель, который движется по направлению к источнику света, должен отмечать, что свет движется с большей скоростью, нежели тот наблюдатель, который движется в том же направлении, что и свет. Однако эксперимент показал, что скорость света в обоих случаях остается одинаковой. В течение следующих восемнадцати лет ученые, в том числе Хендрик Лоренц и Джордж Фицджеральд, пытались примирить результаты этого опыта с общепринятыми представлениями о пространстве и времени. Они выдвинули для этого некоторые постулаты, предполагающие, что объекты становятся короче при движении с большой скоростью. В свете этих постулатов существующая физика превращалась в неуклюжую, неповоротливую махину. Затем в 1905 году Эйнштейн предложил куда более привлекательную точку зрения, согласно которой время не является независимой величиной и его нельзя рассматривать в отрыве от пространства. Время составляет с пространством четырехмерную субстанцию, называемую пространством-временем. Эйнштейн пришел к этой идее, не столько полагаясь на экспериментальные результаты, сколько желая объединить два теоретических направления в единое целое. Эти два теоретических направления включают в себя законы, описывающие действие электрического и магнитного полей, и законы, которым подчиняется движение тел.
Не думаю, что Эйнштейн в 1905 году, равно как и все остальные ученые в то время, отдавали себе отчет в том, насколько простой и элегантной была новая теория относительности. Она полностью перевернула наши понятия о пространстве и времени. Этот пример хорошо показывает, с какими трудностями мы можем столкнуться, желая оставаться реалистами в философии науки, потому что реальность, которой мы стараемся придерживаться, часто обусловлена теорией, которую мы поддерживаем. Думаю, Лоренц и Фицджеральд считали себя реалистами, когда интерпретировали свой эксперимент со скоростью звука в рамках ньютоновских идей об абсолютном пространстве и абсолютном времени. Эти представления о пространстве и времени соответствовали здравому смыслу и реальности. Однако в наши дни люди, хоть немного знакомые с теорией относительности, имеют совершенно другую точку зрения. Нам следует продолжать знакомить широкую публику с современными идеями о таких базовых концепциях, как пространство и время.
Если то, что нам кажется реальным, зависит от нашей теории, какую реальность должны мы положить в основу нашей философии? Что касается меня, я являюсь реалистом: я признаю, что нас окружает Вселенная, которая ждет своих исследователей и первооткрывателей. На мой взгляд, разделять позицию солипсиста, который полагает все вокруг лишь плодом своего воображения, есть пустая потеря времени. В жизни мы этим принципом не руководствуемся. Какую мы выберем реальность для нашей Вселенной, зависит от теории. Поэтому я разделяю точку зрения, которую считают примитивной и наивной, а именно: физической теорией является математическая модель, которую мы используем для описания результатов наблюдений. Та теория является хорошей, которая логично выстроена, описывает широкий круг наблюдений и предсказывает результаты новых наблюдений. По сути дела, нет никакого смысла задаваться вопросом, соответствует ли теория реальности, потому что на самом деле мы ничего не знаем о подлинной реальности. Этот взгляд на научные теории причисляет меня как к стану инструменталистов, так и к стану позитивистов – выше я уже упоминал, что меня называли и так и эдак. Человек, назвавший меня позитивистом, добавил: все прекрасно знают, что позитивизм отжил свой век. То есть он опять использовал метод опровержения путем диффамации. Может быть, позитивизм и отжил свой век как интеллектуальная прихоть вчерашнего дня, однако изложенный мною принцип позитивизма представляется единственно возможным для того, кто ищет новые законы и новые способы описания Вселенной. Нет смысла взывать к реальности, потому что у нас нет и не может быть концепции реальности, независимой от модели.
На мой взгляд, подспудная вера в некую реальность, независимую от модели, лежит в основе тех трудностей, которые испытывают философы от науки, когда они пытаются объяснить квантовую механику или принцип неопределенности. Есть такой знаменитый мысленный эксперимент: кот Шрёдингера. Кота помещают в запечатанный ящик. На кота нацеливают ружье, которое должно выстрелить, если распадется радиоактивное ядро. Вероятность этого события составляет 50 %. (Сегодня никто не отважится предложить такой эксперимент, даже и мысленный. Но во времена Шрёдингера никто и не помышлял о движении за права животных.)
Открывая ящик, приходится рассчитывать лишь на два сценария: кот либо жив, либо мертв. Но пока ящик закрыт, квантовое состояние кота – это комбинация реальностей мертвого кота и кота живого. Многие философы от науки не в состоянии этого принять. Кот не может быть наполовину живым, а наполовину застреленным. «Так же как нельзя быть наполовину беременной!» – восклицают они. Они испытывают трудности, потому что подсознательно обращаются к классической концепции, согласно которой объект имеет определенную, и только одну, историю. А вся сущность квантовой механики в том и состоит, что у нее другой взгляд на вещи. В соответствии с ним объект обладает не одной историей, а совокупностью всех возможных историй. В большинстве случаев вероятность того, что будет реализован некий сценарий, сводится на нет вероятностью того, что будет реализован сценарий, несколько отличный от первого. Но в ряде случаев вероятности близких сценариев усиливают друг друга. История объекта – это не что иное, как один из таких усиленных сценариев.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
notes
Примечания
1
Слово «Вселенная» пишут с заглавной буквы, если речь идет о нашей Вселенной – в отличие от многочисленных вселенных, которые могут существовать в других измерениях пространства-времени. – Прим. ред.
2
Desert Island Discs – программа на BBC Radio 4. – Прим. ред.
3
Это и следующее за ним эссе основаны на лекции, которую я прочитал в Цюрихе в сентябре 1987 г. в пользу Международного общества по борьбе с нейромоторными заболеваниями. Позднее они были дополнены материалами, написанными в августе 1991 г.
4
Хижина Ниссена – полукруглое быстровозводимое строение типа эллинга из гофрированной стали, изобретено в 1916 году американцем Питером Норманом Ниссеном. Эти эллинги использовались в том числе как склады и помещения для временного проживания. – Прим. ред.
5
Речь идет о Библии короля Якова – классическом переводе священных текстов на английский язык, выполненном под покровительством короля Англии Якова I и опубликованном в 1611 г.
6
Мельчайшие элементы материи. Когда-то, в начале исследования атома, были известны три элементарные частицы: протон, нейтрон и электрон. В настоящее время известно более 300 элементарных частиц (вместе с античастицами), и физики-ядерщики продолжают открывать новые. – Прим. ред.
7
Когда Энрико Ферми спросили о названии одной элементарной частицы, он ответил: «Если бы я мог упомнить названия всех элементарных частиц, я бы стал ботаником». – Прим. ред.
8
Proceedings of the Royal Society («Труды Королевского общества») – официальный печатный орган британского Королевского общества. – Прим. ред.
9
От англ. singularity – оригинальность, особенность. Слово «сингулярность» появилось в научной литературе после создания Эйнштейном общей теории относительности (ОТО). Эйнштейн, решая уравнения ОТО, показал, что должны существовать особые точки, в которых известные нам физические законы не выполняются. Примером сингулярности является пространство-время под горизонтом событий у черных дыр, которое недоступно для наблюдений извне, потому что никакой посланный внутрь сигнал или объект не возвращается обратно. Таким образом, чтобы исследовать такую сингулярность, надо в буквальном смысле слова пожертвовать собой. – Прим. ред.
10
В астрофизике так называют катастрофически быстрое сжатие звезды под действием собственных сил тяготения, в результате чего разрушаются даже атомные ядра. – Прим. ред.
11
Название доклада, сделанного на конференции Британской ассоциации по борьбе с нейромоторными заболеваниями в Бирмингеме, в октябре 1987 г. (БАС – боковой амиотрофический склероз. – Прим. ред.)
12
Далеки – вымышленные персонажи из британского научно-фантастического телесериала «Доктор Кто». Полукиборги-полумутанты, они стремятся завоевать всю Вселенную и истребить всех непокорных. Слово «далек» стало нарицательным в английском языке и вошло даже в оксфордский словарь. Далеки не могут самостоятельно разговаривать, их скрипучий отвратительный голос рождается с помощью синтезатора, прикрепленного к броне. Под броней находится бледное существо со множеством щупалец, огромным мозгом и единственным глазом. Речь далеков всегда монотонна и лишена эмоций. – Прим. ред.
13
Доклад в Овьедо (Испания) на церемонии получения премии принца Астурийского за вклад в достижение гармонии и согласия (октябрь 1989 г.). Переработан для этого издания.
14
Франкенштейн – сокращенное название романа Мэри Шелли «Франкенштейн, или Современный Прометей» (1818). Распространенное ошибочное именование чудовища, созданного в лаборатории ученым Виктором Франкенштейном из неживой материи. В романе монстр не имел имени. – Прим. ред.
15
Это эссе впервые было опубликовано в декабре 1988 г. в ежедневной британской газете The Independent. В течение 53 недель «Краткая история времени» значилась в списке бестселлеров американской газеты The New York Times. В Британии, по состоянию на февраль 1993 г., эта книга продержалась в приоритетном списке лондонского издания The Sunday Times 205 недель. (На 184-й неделе она вошла в Книгу рекордов Гиннесса за наиболее частое упоминание в этом списке.) 33 раза она переводилась на иностранные языки.
16
«Восхождение человека» (англ. The Ascent of Man) – 13-серийный документальный фильм, прослеживающий эволюцию человеческого общества через понимание им науки. – Прим. ред.
17
Суммирование по траекториям – это метод квантовой теории, который замещает классическую одиночную траекторию системы полной суммой (интегралом) по бесконечному множеству всевозможных траекторий. Это учет вероятностей всех возможных траекторий. С точки зрения квантовой механики, классическая траектория – просто наиболее вероятная из всех возможных. Принцип используется при разработке теории великого объединения (ТВО), теории инфляции и струнной теории. Формулировка через интеграл по траекториям принадлежит Ричарду Фейнману (см. стр. 97). – Прим. ред.
18
К апрелю 1993 г. книга была переиздана в США сорок раз в твердой обложке и девятнадцать раз в мягкой обложке; в Британии переиздавалась тридцать девять раз в твердой обложке.
19
Единая теория, теория великого объединения (ТВО) – здесь и далее используются эти названия для обозначения гипотетической теории, для которой в русской научной и научно-популярной литературе более употребительным является термин «единая теория поля». – Прим. ред.
20
Первоначально это эссе было представлено как доклад в мае 1992 г. в колледже Гонвилл и Киз.

      Купить на ЛитРес