Помоги проекту - поделись книгой:
Наш первенец, Роберт, родился, когда мы были женаты почти два года. И уже вскоре мы взяли его на научную конференцию в Сиэтл.
Это была еще одна ошибка. Из-за прогрессирующей инвалидности я мало чем мог помочь в уходе за ребенком, и Джейн, на плечи которой легли все заботы, очень уставала. К этому добавилось еще и долгое путешествие по Соединенным Штатам, которое мы предприняли после Сиэтла. Роберт теперь живет в Сиэтле со своей женой Катриной и детьми Джорджем и Роуз. Очевидно, тот первый опыт его не испугал.
Люси, наш второй ребенок, родилась три года спустя в здании бывшего работного дома, приспособленного позже под родильный дом.
Пока Джейн была беременна, мы жили в коттедже с соломенной крышей, принадлежащем нашим друзьям, потому что наш собственный дом расширялся. Мы вернулись в него всего за несколько дней до родов.
5. Гравитационные волны
В 1969 году Джозеф Вебер сообщил о наблюдении всплесков гравитационных волн при помощи детекторов, представляющих собой два подвешенных в вакууме алюминиевых цилиндра. Когда приходит гравитационная волна, она растягивает предметы в одном направлении (перпендикулярном направлению распространения волны) и сжимает их в другом направлении (перпендикулярном первому). Это могло заставить цилиндр колебаться на своей резонансной частоте – 1660 циклов в секунду, а эти колебания могли регистрировать кристаллы, прилепленные к цилиндру. В 1970 году я посетил Вебера и осмотрел его оборудование, установленное неподалеку от Принстона. Своим нетренированным взглядом я не заметил ничего подозрительного, но результаты, о которых заявлял Вебер, были поистине удивительными.
Единственным возможным источником всплесков гравитационных волн, достаточно мощных, чтобы возбудить веберовские цилиндры, был коллапс массивной звезды в черную дыру или столкновение и слияние двух черных дыр. Причем эти источники должны были находиться поблизости – в пределах нашей Галактики. Согласно прежним оценкам, такие события происходят раз в столетие, однако Вебер заявлял, что видит один-два всплеска в сутки. Это должно было означать, что Галактика теряет массу в таком темпе, который не может поддерживаться на протяжении всей ее жизни, иначе бы от Галактики уже ничего не осталось.
Вернувшись в Англию, я решил, что поразительные утверждения Вебера нуждаются в независимой верификации. Вместе со своим студентом Гэри Гиббонсом я написал статью по теории детектирования всплесков гравитационных волн, в которой предложил конструкцию более чувствительного детектора. Когда оказалось, что никто не пытается построить такой детектор, мы с Гэри предприняли отчаянный для теоретиков шаг и обратились в Научно-исследовательский совет [12] за грантом на постройку двух детекторов. (Необходимо следить за совпадениями как минимум между двумя детекторами, чтобы избавиться от шума и вибраций Земли.) Гэри рыскал по распродажам военного имущества в поисках декомпрессионных камер, чтобы создавать в них вакуум, а я присматривал подходящее место для сооружения.
Со временем мы встретились с другими группами, заинтересованными в проверке заявлений Вебера, в Научно-исследовательском совете на тринадцатом этаже высотного здания в Лондоне. (Научно-исследовательский совет не мог позволить себе быть суеверным. Это место дешево стоило.) Поскольку проектом занялись другие группы, мы с Гэри отозвали свою заявку. Это было чудесное спасение! При моей все возрастающей физической немощи я был безнадежен как экспериментатор. Тем более что в экспериментальной сфере очень трудно сделать что-то единолично. Каждый обычно является частью большой команды, а на постановку эксперимента уходят годы. Теоретик же может поймать идею в одиночку, например после обеда или, как в моем случае, укладываясь в постель, а затем написать статью самостоятельно или с одним-двумя коллегами, чтобы сделать себе имя.
С 1970-х годов детекторы гравитационных волн стали значительно более чувствительными. В современных детекторах применяются лазерные дальномеры, чтобы сравнивать длины двух плеч, расположенных под прямым углом друг к другу. В США имеется два детектора LIGO. Хотя они в десять миллионов раз чувствительнее веберовского, они до сих пор не смогли уверенно зарегистрировать гравитационные волны. Я очень рад, что остался теоретиком.
6. Большой взрыв
Главный вопрос космологии в начале 1960-х годов – было ли у Вселенной начало? Многие ученые инстинктивно отвергали эту идею, а с ней и теорию Большого взрыва, поскольку чувствовали, что точка сотворения должна быть местом, где наука перестает работать. Кое-кто при этом апеллировал к религии и руке Бога, определившего, так сказать, способ запуска Вселенной.
В связи с этим в ходу было два основных сценария. Один из них – стационарная теория, согласно которой по мере расширения Вселенной постоянно создавалась новая материя, так что плотность в среднем оставалась постоянной. У модели стационарной вселенной никогда не было сильной теоретической базы, поскольку она требовала существования поля отрицательной энергии, чтобы порождать материю. Оно сделало бы модель неустойчивой, склонной к тому, чтобы пойти вразнос, порождая материю и отрицательную энергию. Но она заслуживала уважения, ибо сделала определенные предсказания, которые можно было проверить путем наблюдений.
В 1963 году теория стационарной вселенной уже испытывала трудности. Группа радиоастрономов Мартина Райла из Кавендишской лаборатории выполнила обзор слабых радиоисточников и обнаружила, что они распределены по всему небу совершенно равномерно. Это указывало на то, что они, вероятно, находятся за пределами нашей Галактики, поскольку в противном случае они концентрировались бы вдоль Млечного Пути. Но график зависимости числа источников от их яркости не согласовывался с предсказаниями теории стационарной вселенной. Было слишком много слабых источников, а значит, плотность этих источников в далеком прошлом была выше.
Хойл и его сторонники придумывали все более изощренные объяснения этих наблюдений, но последний гвоздь в крышку гроба теории стационарной вселенной был забит в 1965 году, после открытия слабого фонового микроволнового излучения. (Оно подобно излучению в микроволновой печи, но имеет намного более низкую температуру – всего 2,7 кельвина, чуть выше абсолютного нуля.) Это излучение нельзя было объяснить в теории стационарной вселенной, хотя Хойл с Нарликаром отчаянно пытались это сделать. Как же хорошо, что я не был студентом Хойла, поскольку в таком случае мне пришлось бы защищать теорию стационарной вселенной.
Первые строки Введения: Представление о том, что Вселенная расширяется, появилось недавно. Все прежние космологии были по сути своей стационарными, и даже Эйнштейн, чья теория относительности лежит в основе всех современных исследований в космологии, считал естественным предложить статическую модель Вселенной. Однако со статическими моделями, подобными эйнштейновской, которые, как предполагается, существуют бесконечное время, связаны очень серьезные трудности...
Микроволновый фон говорил о том, что Вселенная в прошлом прошла горячую плотную стадию. Но он не доказывал, что эта стадия была началом Вселенной. Можно было представить себе, что Вселенная ранее находилась в фазе сжатия, а затем при высокой, но конечной плотности испытала отскок и перешла от сжатия к расширению. Имел ли этот факт место на самом деле – чисто фундаментальный вопрос, и это было как раз то, что требовалось для завершения моей диссертации.
Гравитация стягивает материю, а вращение разрывает ее на части. Поэтому первым делом я задался вопросом: не могло ли вращение вызвать отскок Вселенной? Вместе с Джорджем Эллисом я смог показать, что ответ на этот вопрос отрицательный, если Вселенная пространственно однородна, то есть если она одинакова во всех точках пространства. Однако двое русских ученых, Евгений Лифшиц и Исаак Халатников, утверждали, что им удалось доказать, будто в общем случае сжатие без точной симметрии всегда будет приводить к отскоку при достижении конечной плотности. Этот результат был очень удобен для марксистско-ленинского диалектического материализма, поскольку позволял обойти неприятный вопрос о сотворении Вселенной. И поэтому он стал догматом для советских ученых.
Лифшиц и Халатников были представителями старой школы в общей теории относительности, то есть записывали огромные системы уравнений и пытались найти решения. Но было не очевидно, что найденные ими решения являются наиболее общими. Роджер Пенроуз предложил новый подход, который не требовал в явном виде решать эйнштейновские уравнения поля, а работал лишь с некоторыми общими свойствами, например с тем, что энергия положительна, а гравитация притягивает. В январе 1965 года Пенроуз провел по этой теме семинар в Лондонском Королевском колледже. Я не был на этом семинаре, но слышал о нем от Брэндона Картера, с которым мы делили кабинет в Кембридже, в новом отделении прикладной математики и теоретической физики на Силвер-стрит.
Поначалу я не мог понять, в чем суть. Пенроуз показал, что стоит только умирающей звезде сжаться до определенного радиуса, неизбежно возникает сингулярность – точка, где пространству и времени приходит конец. Естественно, я подумал, что мы уже знаем о невозможности воспрепятствовать коллапсу массивной холодной звезды под действием собственной гравитации, пока она не достигнет сингулярности с бесконечной плотностью. Но в действительности уравнения были решены только для случая коллапса идеально сферической звезды, а реальные звезды, конечно же, не были в точности сферическими. Если Лифшиц и Халатников правы, отклонения от сферической симметрии будут увеличиваться по ходу коллапса звезды и приведут к тому, что разные части звезды промахнутся относительно друг друга, избежав тем самым сингулярности с бесконечной плотностью. Но Пенроуз показал, что они ошибались: небольшие отклонения от сферической симметрии не будут препятствовать появлению сингулярности.
Я понял, что подобные рассуждения можно применить и к расширению Вселенной. В этом случае я мог доказать, что существовали сингулярности, в которых берет начало пространство-время. Так что Лифшиц и Халатников опять оказались неправы. Общая теория относительности предсказывает, что Вселенная должна иметь начало, – результат, который не избежал внимания церкви.
Обе первоначальные теоремы о сингулярностях – пенроузовская и моя – требовали допустить, что Вселенная обладает горизонтом Коши, то есть поверхностью, которую траектория каждой частицы пересекает один, и только один, раз. Поэтому могло оказаться, что наши первые теоремы о сингулярности просто доказывали, что Вселенная не имеет горизонта Коши. Хотя это интересная возможность, но она была несравнима по важности с тем, что время может иметь начало или конец. Поэтому я озадачился такими доказательствами теорем о сингулярности, которые не требовали бы допущений относительно горизонтов Коши.
В течение следующих пяти лет мы с Роджером Пенроузом и Бобом Герочем разработали теорию причинностной структуры в общей теории относительности. Какое это было замечательное ощущение – получить в свое полное распоряжение целое поле для исследований!
Как не похоже это было на физику элементарных частиц, где люди буквально дрались друг с другом, чтобы застолбить свежие идеи! Там и по сей день всё по-прежнему.
Я изложил кое-что из этого в эссе, которое в 1966 году получило в Кембридже премию Адамса [13] . Оно легло в основу книги «Крупномасштабная структура пространства-времени», которую я написал совместно с Джоном Эллисом и опубликовал в Cambridge University Press в 1973 году[14] . Книга все еще переиздается, поскольку это фактически последнее слово в вопросе о причинностной структуре пространства-времени, то есть о том, какие точки пространства-времени могут влиять на события в других точках. Я хочу предостеречь широкую аудиторию от попыток обратиться к этой книге, поскольку она сугубо специальная и написана в то время, когда я пытался придерживаться того же уровня строгости, что и чистые математики. Сегодня я больше обеспокоен тем, чтобы быть правым, чем праведным.
Как бы то ни было, почти невозможно быть ригористом в квантовой физике, поскольку вся эта область покоится на очень шаткой математической почве.
7. Черные дыры
Сама мысль о некоем объекте, который мы ныне именуем черными дырами, насчитывает уже более двух столетий. В 1783 году кембриджский преподаватель Джон Мичелл опубликовал в «Философских трудах Лондонского Королевского общества» статью об объектах, которые он называл «темными звездами». Он отмечал, что достаточно массивная и компактная звезда могла бы обладать столь сильным гравитационным полем, что удерживала бы испускаемый ею свет. Любой свет, испущенный с поверхности этой звезды, будет возвращен обратно ее гравитационным полем, не сумев значительно от нее отдалиться.
Мичелл предположил, что таких звезд может быть много. Хотя их нельзя увидеть, поскольку свет от них до нас не доходит, можно почувствовать их гравитационное притяжение. Такие объекты мы называем теперь черными дырами, поскольку это отражает их сущность – черные пустоты в космосе. Похожее предположение было сделано спустя несколько лет французским ученым маркизом де Лапласом, по- видимому независимо от Мичелла. Весьма интересно, что Лаплас включил эту гипотезу лишь в первое издание своей книги «Изложение системы мира»[15] , в последующих изданиях ее уже нет. Возможно, он решил, что это безумная идея.
Как Мичелл, так и Лаплас считали, что свет состоит из частиц, подобных пушечным ядрам, которые могут замедляться гравитацией и падать обратно на звезду. Это было несовместимо с результатами проведенного в 1887 году эксперимента Майкельсона – Морли, который показал, что свет всегда распространяется с одинаковой скоростью. Совместимой теории воздействия гравитации на свет не было вплоть до 1915 года, когда Эйнштейн сформулировал общую теорию относительности. На ее основе Роберт Оппенгеймер и его студенты Джордж
Волков и Хартланд Снайдер в 1939 году показали, что звезда, исчерпавшая свое ядерное топливо, не сможет противостоять гравитации, если ее масса превышает некий предел, сравнимый по порядку величины с массой Солнца. Выгоревшие звезды с большей массой должны коллапсировать внутрь самих себя, образуя черные дыры, содержащие сингулярности с бесконечной плотностью. Эйнштейн никогда не признавал черных дыр или возможности сжатия материи до бесконечной плотности, хотя это и предсказывалось его теорией.
Начавшаяся война отвлекла Оппенгеймера для работы над атомной бомбой. После войны больший интерес вызывала атомная и ядерная физика, и более двадцати лет гравитационный коллапс и черные дыры пребывали в забвении.
Интерес к гравитационному коллапсу вновь проснулся в 1960-х годах, после открытия квазаров – очень далеких объектов, которые являются чрезвычайно компактными и мощными оптическими и радиоисточниками. Материя, падающая в черную дыру, была единственным правдоподобным механизмом, который мог объяснить выработку такого большого количества энергии в столь малой области пространства. Тогда вновь вспомнили о работе Оппенгеймера, и специалисты стали заниматься теорией черных дыр.
В 1967 году Вернер Израэль получил важный результат. Он показал, что если только остаток невращающейся коллапсирующей звезды не является в точности сферически симметричным, сингулярность, которую он содержит, будет голой, то есть она будет видна внешним наблюдателям. Это означало бы нарушение общей теории относительности в сингулярности коллапсирующей звезды и лишало бы нас возможности предсказать будущее остальной Вселенной.
Поначалу многие исследователи, включая самого Израэля, считали, что если реальные звезды не идеально сферические, то это означает, что их коллапс будет порождать голые сингулярности и разрушать предсказуемость. Однако Роджер Пенроуз и Джон Уилер выдвинули иную интерпретацию, согласно которой остаток, возникший в результате гравитационного коллапса невращающейся звезды, быстро придет к сферическому состоянию. Они предположили, что имеет место космическая цензура: природа стыдлива и скрывает сингулярности в черных дырах – там, где их нельзя увидеть.
На двери моего кабинета в отделении прикладной математики и теоретической физики была огромная наклейка, гласящая: «Черные дыры не видны»[16] . Это так раздражало главу факультета, что он затеял мое избрание лукасовским профессором [17] , а это, согласно штатному расписанию, повлекло мой переезд в более хороший кабинет. Затем он лично сорвал с двери оскорбительную надпись.
Моя работа, связанная с черными дырами, началась с яркой догадки, посетившей меня в 1970 году, через несколько дней после рождения моей дочери Люси. Я уже собирался лечь спать, и вдруг меня осенило, что к черным дырам можно применить теорию причинностной структуры, разработанную мной для теорем о сингулярности. В частности, площадь горизонта – границы черной дыры – всегда должна возрастать. Когда две черные дыры сталкиваются и сливаются, площадь получившейся в результате черной дыры превышает сумму площадей горизонтов исходных дыр. Это и другие свойства, открытые Джимом Бардиным, Брэндоном Картером и мной, наводили на мысль о том, что эта площадь ведет себя как энтропия черной дыры. То есть она должна быть мерой того, сколько у черной дыры может быть внутренних состояний, одинаково выглядящих снаружи. Но площадь не могла быть энтропией, поскольку если допустить наличие у черных дыр энтропии, то они должны также иметь температуру и светиться подобно нагретым телам. Но все считали, что черные дыры абсолютно черные и не испускают ни света, ни чего-либо еще.
Это был восхитительный период, кульминацией которого стала летняя школа 1972 года в Лез-Уше [18] , где мы решили большинство серьезных проблем теории черных дыр. В частности, мы с Дэвидом Робинсоном доказали теорему о том, что «черные дыры не имеют волос», которая утверждает, что черная дыра задается указанием всего лишь двух параметров – массы и вращения. Это вновь указывало на то, что у черных дыр есть энтропия, поскольку много разных звезд при коллапсе могут породить черные дыры с одинаковыми массами и вращением.
Вся эта теория была разработана, прежде чем появились какие-либо результаты наблюдений, свидетельствующие о существовании черных дыр, что показывает, как ошибался Фейнман, когда говорил, что активная область исследований должна подпитываться экспериментально. Единственной проблемой, которую так и не удалось решить, было доказательство гипотезы космической цензуры, хотя множество попыток опровергнуть ее окончились неудачей. Эта гипотеза является фундаментальной для всех работ по черным дырам, так что я был очень заинтересован в том, чтобы она оказалась верной. Я даже заключил пари с Кипом Торном и Джоном Прескиллом. Выиграть это пари мне будет трудно, а вот проиграть вполне могу, если кто-нибудь найдет контрпример с голой сингулярностью. На самом деле я проиграл раннюю версию этого пари, потому что был недостаточно внимателен к формулировкам. Торн и Прескилл были не очень обрадованы футболкой, которую они получили от меня в качестве выигрыша.
Мы достигли таких успехов в классической общей теории относительности, что в конце 1973 года, после публикации «Крупномасштабной структуры пространства-времени», я до некоторой степени остался без дела. Моя работа с Пенроузом показала, что общая теория относительности должна нарушаться в сингулярностях. Так что следующим шагом, несомненно, должно было стать объединение общей теории относительности, описывающей очень большое, с квантовой теорией, описывающей очень малое. У меня не было подготовки в области квантовой механики, а проблема сингулярности казалась в то время слишком сложной для лобовой атаки. Так что для разогрева я рассмотрел, как частицы и поля, подчиняющиеся квантовой теории, будут вести себя вблизи черной дыры. В частности, меня интересовало, можно ли создать атомы, ядром которых будет крошечная первичная черная дыра, образовавшаяся в ранней Вселенной.
Космологический юмор, часть вторая: пари с Джоном Прескиллом (см. текст справа)
Учитывая, что Стивен Хокинг и Кип Торн твердо уверены в том, что информация, проглоченная черной дырой, навсегда скрыта от окружающей Вселенной и никогда не может быть извлечена, даже если черная дыра испарится и полностью исчезнет, и учитывая, что Джон Прескилл твердо уверен в том, что механизм для выхода информации из испаряющейся черной дыры должен быть и будет найден в корректной теории гравитации, Прескилл предлагает, а Хокинг и Торн принимают следующее пари: когда начальное чистое квантовое состояние подвергается гравитационному коллапсу с образованием черной дыры, окончательное состояние в конце испарения черной дыры всегда будет чистым квантовым состоянием.
Проигравший(ие) вознаграждает(ют) победителя(ей) энциклопедией по выбору победителя, из которой по желанию можно извлекать информацию.
Стивен У. Хокинг и Кип С. Торн
Джон П. Прескилл
Пасадена, Калифорния, 6 февраля 1997 г.
Чтобы ответить на этот вопрос, я изучил, как квантовые поля будут рассеиваться на черной дыре. Я ожидал, что часть исходной волны должна поглотиться, а часть – рассеяться. Но, к своему большому удивлению, обнаружил, что от черной дыры, по-видимому, должно идти излучение. Сначала я подумал, что ошибся в вычислениях. Но то, что это излучение было как раз таким, какое требовалось, чтобы отождествить площадь горизонта с энтропией черной дыры, заставило меня поверить в его реальность. Я свел все это к одной простой формуле:
где S – энтропия, а A – площадь горизонта. Это выражение содержит три фундаментальных постоянных: G – ньютоновскую гравитационную постоянную, ħ – постоянную Планка и с – скорость света – и раскрывает наличие глубокой, прежде не предполагавшейся, связи между гравитацией и термодинамикой – наукой о теплоте.
Излучение от черной дыры будет уносить энергию, так что черная дыра станет терять массу и сжиматься. В конце концов, по-видимому, черная дыра полностью испарится и исчезнет. Это создает проблему, которая задевает самое сердце физики. Мои вычисления предполагали, что это излучение чисто тепловое и случайное, как и должно быть, если площадь горизонта является энтропией черной дыры. Но тогда как это излучение может нести всю информацию о том, из чего создана черная дыра? Если же информация теряется, то это несовместимо с квантовой механикой.
Этот парадокс обсуждался в течение тридцати лет без особого прогресса, пока я не обнаружил то, что, как я считаю, является его решением. Информация не теряется, но она и не возвращается в каком-либо полезном виде. Это подобно сжиганию энциклопедии: информация, содержащаяся в энциклопедии, формально говоря, не пропадет, если кто-то соберет весь дым и пепел, но ее будет очень трудно прочитать. На самом-то деле мы с Кипом Торном заключили пари с Джоном Прескиллом относительно информационного парадокса. Когда Джон победил, я вручил ему энциклопедию бейсбола, но, возможно, я должен был отдать ему лишь ее пепел.
8. Калтех
В 1974 году я был избран в члены Королевского общества. Это стало неожиданностью для сотрудников моего факультета, поскольку я был молодым, всего лишь начинающим научным сотрудником. Но в течение трех лет я дорос до профессора.
После моего избрания Джейн впала в депрессию, чувствуя, что я достиг своих целей и теперь буду двигаться только вниз. Ей несколько полегчало, когда мой друг Кип Торн пригласил нас вместе с другими исследователями общей теории относительности в Калифорнийский технологический институт (Калтех).
В течение последних четырех лет я пользовался инвалидным креслом с ручным приводом; а еще у меня был голубой трехколесный электромобиль, который двигался с небольшой скоростью и на котором я иногда в нарушение всех правил перевозил пассажиров. По приезде в Калифорнию мы поселились в принадлежащем Калтеху доме в колониальном стиле, неподалеку от кампуса. Там я впервые воспользовался электрическим инвалидным креслом. Оно значительно прибавило мне самостоятельности, особенно если учесть, что здания и тротуары в Соединенных Штатах приспособлены для инвалидов гораздо лучше, чем в Британии. Вместе с нами жил также один из моих аспирантов. Он помогал мне встать утром с постели и вечером, перед отходом ко сну, а также немного с едой, все это – в обмен на жилье и мое повышенное внимание к его научной работе.
Наши дети – их на то время было двое, Роберт и Люси – полюбили Калифорнию. Школа, в которую они ходили, опасалась возможного похищения учеников, поэтому ребенка нельзя было просто, как это водится, забрать у школьных ворот. Приходилось объезжать здание и подходить к воротам по одному. Тогда ребенка вызывали по громкоговорителю. Прежде я с таким никогда не сталкивался.
В доме был цветной телевизор. В Англии у нас был только черно-белый, да и тот плохо работал. Здесь же мы часто смотрели телевизор, особенно британские сериалы «Вверх и вниз по лестнице»[19] и «Восхождение человека»[20] . И вот только мы посмотрели ту серию «Восхождения человека», в которой в Ватикане допрашивают Галилея и приговаривают его к пожизненному домашнему аресту, как я узнаю, что Папская академия наук наградила меня медалью Пия XI. Сначала я хотел с негодованием отвергнуть ее, но потом признал, что Ватикан радикально пересмотрел свое мнение относительно Галилея. Так что я полетел в Англию, чтобы встретиться с родителями, которые потом сопровождали меня в Рим. Во время визита в Ватикан я настоял на том, чтобы в Ватиканской библиотеке мне показали материалы суда над
Галилеем.
На церемонии награждения папа Павел VI сошел со своего трона и наклонился ко мне. После церемонии я встретил Поля Дирака, одного из основоположников квантовой теории, с которым я не общался, когда он был профессором в Кембридже, поскольку в то время не интересовался квантовой механикой. Он сказал мне, что сначала предложил другую кандидатуру на медаль, но потом все-таки решил, что именно я заслужил ее, и рекомендовал Академии наградить меня.
На физическом факультете Калтеха было тогда две суперзвезды – нобелевские лауреаты Ричард Фейнман и Мюррей Гелл-Манн, и они активно соперничали между собой. На первом из своих еженедельных семинаров Гелл-Манн сказал: «Я собираюсь просто повторить некоторые доклады, сделанные мною в прошлом году», – после чего Фейнман встал и вышел. Тогда Гелл-Манн сказал: «Теперь, когда он ушел, я могу сказать, о чем я в действительности намерен говорить».
Это было захватывающее время в физике элементарных частиц. Только что в Стэнфорде были открыты новые «очарованные» частицы, и это подтвердило теорию Гелл-Манна о том, что протоны и нейтроны состоят из трех более фундаментальных частиц, называемых кварками.
Находясь в Калтехе, я заключил пари с Кипом Торном о том, что двойная система Лебедь X-1 не содержит черной дыры. Лебедь X-1 – это источник рентгеновского излучения, в котором обычная звезда теряет свою внешнюю оболочку, захватываемую невидимым компактным компаньоном. Падая не него, вещество закручивается спиралью и очень сильно разогревается, испуская рентгеновское излучение. Я надеялся проиграть это пари, поскольку сделал в черные дыры крупные интеллектуальные инвестиции. Но если бы оказалось, что их не существует, я, по крайней мере, получил бы в утешение четырехгодовую подписку на сатирический журнал Private Eye. Если бы выиграл Кип, ему бы полагалась годовая подписка на эротический журнал Penthouse. В последующие годы свидетельства в пользу существования черных дыр стали настолько убедительными, что я решил сдаться и оформил для Кипа подписку на Penthouse, к большому неудовольствию его жены.
В Калифорнии я работал с аспирантом Калтеха Доном Пейджем. Дон родился и вырос в деревне на Аляске, где его родители были школьными учителями. Все население этой деревни, кроме них троих, составляли инуиты. Дон был евангельским христианином и, когда позже жил у нас в Кембридже, всеми силами старался обратить меня в свою веру. Он пытался читать мне за завтраком библейские притчи, но я сказал ему, что хорошо знаю Библию еще со времени, проведенного на Мальорке, и к тому же отец часто читал мне Библию. (Отец не был верующим, но считал, что Библия короля Якова важна в культурном плане.)
Мы с Доном работали над вопросом о том, возможно ли наблюдать предсказанное мной излучение черных дыр. Температура излучения черной дыры с массой Солнца должна быть около миллионной доли кельвина, едва отличаясь от абсолютного нуля, так что оно тонет в космическом микроволновом фоне, температура которого составляет 2,7 кельвина. Однако могут быть черные дыры меньшего размера, оставшиеся после Большого взрыва. Первичная черная дыра массой с гору должна была бы испускать гамма-лучи, приближаясь сейчас к концу своей жизни и растратив на излучение б ольшую часть своей исходной массы. Мы искали признаки такого свечения в фоновом гамма- излучении, но не обнаружили никаких его следов. Нам удалось найти верхний предел для концентрации черных дыр такой массы, значение которого говорило, что вряд ли мы находимся достаточно близко к одной из них, чтобы ее обнаружить.
9. Супружество
Возвращаясь из Калтеха в 1975 году, мы уже знали, что подъем по лестницам в нашем доме окажется для меня слишком трудным.
Колледж к тому времени ценил меня значительно выше и сдал нам квартиру на первом этаже в принадлежавшем ему большом викторианском доме. (Сегодня этот дом уже снесен и на его месте построен корпус студенческого общежития, носящий мое имя.) Дом находился посреди сада, за которым ухаживал садовник колледжа, что было очень хорошо для детей.
Первое время после возвращения в Англию я чувствовал себя несколько подавленным. Все вокруг казалось каким-то провинциальным, сковывающим, по сравнению с характерной для Америки установкой, что нет ничего невозможного. В то время вся округа была завалена деревьями, погибшими из-за голландской болезни вяза [21] , а страну охватили забастовки. Однако мое настроение поднялось, когда я увидел успехи в своей работе, а в 1979 году был избран на пост лукасовского профессора математики, который в прошлом занимали сэр Исаак Ньютон и Поль Дирак.
Наш третий ребенок, Тим, тоже родился в 1979 году, после поездки на Корсику, где я читал лекции на летней школе. Джейн была просто в подавленном состоянии. Она переживала, что я скоро умру, и хотела найти кого-то, кто бы обеспечивал ее с детьми и женился на ней после моей смерти. Так появился Джонатан Джонс, музыкант и органист местной церкви, которому она выделила комнату в нашей квартире.
Мне это не нравилось, но я тоже думал, что скоро умру, и понимал, что после меня кто-то должен позаботиться о детях.
Поделиться книгой: