Стивен Хокинг. Непобедимый разум

Джейн вспоминала, как Стивена огорчало, что он не может помочь ей в уходе за детьми или поиграть с ними. Она сама научила Роберта, а потом и Люси, и Тимми играть в крикет (“Я всегда их побью”, – хвасталась она) и поддразнивала мужа: уж ей-то, в отличие от большинства жен, не приходится удивляться тому, что от супруга нет проку ни по дому, ни с детьми.

На самом деле домашняя “бесполезность” Хокинга оказалась одним из благих последствий недуга. Он долго возился, укладываясь спать и совершая утренний туалет, зато его не посылали за покупками, не поручали ему мелкий ремонт, уход за газоном, покупку билетов. Ему не приходилось самому себе собирать чемодан, составлять план лекций, выполнять отнимающие много времени административные обязанности в DAMPT или в Гонвилл-энд-Киз – все это делали за него коллеги, ассистенты и жена. Стивен мог посвятить размышлениям о физике все свое время – подобной привилегии многие коллеги завидовали.

Джейн понимала, что повседневные обязанности лягут на нее. Еще до того, как Хокинги вступили в брак, она пришла к выводу, что карьеру удастся сделать лишь одному из них, и это, разумеется, будет Стивен. Но то было в шестидесятых, а в семидесятые, когда стали меняться представления о месте женщины в обществе, ей уже труднее было пойти на такую жертву. Когда-то Джейн думала, что обретет смысл жизни, обеспечив Стивену помощь и поддержку, в которых он отчаянно нуждался. Но саму себя Джейн в этом не обрела, и материнство тоже не принесло ей полного удовлетворения. Как объясняла Джейн, хотя она обожала своих малышей и “не хотела бы перепоручить их кому-то, очень нелегко жить в Кембридже, когда не представляешь из себя ничего, кроме матери семейства”[125].

Справедливости ради нужно сказать, что где бы ни заходила в Кембридже речь о Хокингах, как правило, можно было услышать, что Джейн Хокинг еще более замечательный человек, чем Стивен. Вот только Джейн, похоже, об этом не подозревала. Она видела другое: “В Кембридже на каждого давят, ждут от него академической карьеры”[126]. Именно поэтому она решила взяться за докторскую, но работу над диссертацией слишком часто приходилось откладывать.

Казалось бы, в 1970-х у Джейн появилось множество причин гордиться собой. Роберт и Люси благополучно подрастали, Стивен стремительно поднимался к вершинам научной славы, а репутация мужественного человека, не теряющего чувства юмора в тяжелейших обстоятельствах, превратила Стивена в легенду. Мало того – Джейн и сама вернулась к академической карьере. В то же время она с обидой осознавала, что ее роль в успехе Стивена – роль огромная и очень нелегкая – остается незамеченной. Джейн попалась в ловушку, в которую часто попадают люди с талантом не обременять других своими трудностями: всем вокруг кажется, будто никаких трудностей и нет, никто не ценит по достоинству их усилия и жертвы. И Джейн, и ее муж понимали, что без нее Стивен не только не достиг бы подобных высот, но едва ли вообще выжил бы, однако в его триумфе она своей доли не имела. Из общих фотографий ее, стоящую за инвалидным креслом, репортеры порой вырезали, приняв за сиделку. Проследить за полетом мысли Стивена, разделить его радость от построения уравнений она не могла. И все же “успехам Стивена я безумно радовалась”[127], вспоминала она. Джейн никогда не сожалела о своем решении вступить в брак, но все счастливые моменты “не облегчали мучительных ежедневных тягот, вызванных дегенеративным заболеванием двигательной системы”[128].

Несмотря на трудности, было у Хокингов и немало приятных минут. Оба охотно общались со своими малышами, оба любили классическую музыку, вместе посещали театр и концерты, водили Роберта и Люси на рождественские пантомимы. Любили они и принимать гостей. Молодой исследователь Дон Пейдж, которому предстояло прожить у Хокингов три года в качестве ассистента Стивена, впоследствии вспоминал, какой приветливой была Джейн Хокинг – “это немало помогало ее мужу и в профессиональных делах”[129]. Порой она отправлялась на рынок закупать продукты для обеда на шестьдесят человек. Ко всему прочему Хокинги прославились и гостеприимством.

Оба супруга приняли участие в ширившемся общественном движении за права инвалидов. Обществу пора было осмыслить, в чем нуждаются тяжелобольные люди, и помочь им сохранить нормальную, даже активную жизнь, реализоваться. В 1970-х эта мысль еще не укрепилась в нашей культуре так, как сейчас. В 1970 году в Англии был принят Закон о хронически больных и инвалидах, но претворялся в жизнь этот закон очень неспешно. Джейн негодовала и выступала с открытым протестом. Когда при посещении Аббатства Англси, музейной усадьбы под Кембриджем, Хокингов отправили парковаться за километр от основного здания, не разрешив высадить Стивена поближе, Джейн обратилась с письмом в Национальный совет по охране памятников[130]. Так почти незаметно к огромному списку ее обязанностей прибавилось участие в борьбе за права инвалидов.

Несколько битв за равные возможности для колясочников Хокинги выиграли. После долгих бюрократических споров о том, кто будет за это платить, задний вход в DAMPT оснастили пандусом, а в местном театре отвели место для инвалидных кресел. Появились такие места и в кинотеатре. Переоборудовались с учетом нужд колясочников и культурные учреждения за пределами Кембриджа, например, Английская национальная опера. Если же Стивен отправлялся туда, где еще не додумались выстроить пандус, всегда удавалось завербовать помощников, соглашавшихся поднять Стивена вместе с его креслом по лестнице. В Клэр-холле – кембриджском колледже для аспирантов – эту повинность обычно исполняли члены кружка астрономов до и после встречи. Это был не такой уж безопасный трюк: служители Королевского оперного театра Ковент-Гарден ухитрились уронить Стивена, когда тащили его вверх по лестнице[131].

Вера в Бога и законы физики

Оглядываясь на те времена из конца 1980-х, на вопрос о том, как она выдерживала столь необычную, полную трудностей супружескую жизнь – тем более не имея надежды на долгое и счастливое будущее, – Джейн отвечала, что ей помогала вера в Бога. Без веры, говорила она, “я бы не справилась с ситуацией. Я бы даже не оказалась в ней, потому что не решилась бы выйти замуж за Стивена: мне бы не хватило оптимизма, чтобы вступить в этот брак, и сил, чтобы сохранить его”[132].

Эту веру, дававшую Джейн неиссякаемые силы, ее супруг не разделял. Некоторые из его коллег-физиков считали себя верующими, но с ними Джейн на подобные темы не беседовала. Если Стивен как-то и осмыслял свою борьбу с инвалидностью и угрозой безвременной смерти в религиозном ключе, вслух он никогда об этом не заговаривал. Правда, при чтении его книг “Краткая история времени” и “Высший замысел” складывается впечатление, будто Стивен отнюдь не вычеркивал Бога из своей картины вселенной. В одном из интервью 1980-х он пояснил: “Обсуждая начало вселенной, трудно обойти концепцию Бога. Исследуя происхождение вселенной, я оказываюсь на границе между наукой и религией, но стараюсь удержаться [на научной] стороне. Вполне возможно, что деяния Бога не поддаются описанию с точки зрения законов физики, но это уж вопрос личной веры каждого”[133]. На вопрос, считает ли он физику соперницей религии, Хокинг ответил: “В таком случае Ньютон [человек глубоко верующий] не открыл бы закон всемирного тяготения”[134].

О себе Хокинг говорил, что, не будучи атеистом, предпочитает “использовать понятие “Бога” как персонификацию законов физики”[135]. “Нет надобности апеллировать к Богу, чтобы задать граничные условия вселенной, однако из этого отнюдь не следует, что Бога нет, – следует лишь, что Он действует через посредство законов физики”[136]. В личного Бога, заботящегося о людях, вступающего с ними в отношения, творящего чудеса, преобразующего души, Хокинг, безусловно, отказывался верить. “Мы – ничтожные существа на маленькой планете при незначительной звезде где-то на периферии одной из ста тысяч миллионов галактик. Трудно поверить, чтобы Господь не то чтобы пекся о нас – хотя бы помнил о нашем существовании”[137]. Такова была и позиция Эйнштейна. Иные из ближайших коллег Хокинга разделяли веру Джейн, упрекали Стивена в ограниченности и напоминали, что еще труднее поверить, будто множество умных и образованных людей (среди которых числилось и немало ученых) переживали не опыт личного общения с Богом, как они утверждали, а иллюзию или галлюцинацию. Расхождение между Стивеном и Джейн по столь принципиальному вопросу становилось все очевиднее – и Джейн переживала его все болезненнее.

“Меня больно задевали постоянно повторявшиеся слова Стивена, что он не верит в Бога как в личность”[138], – вспоминала Джейн. В 1988 году она сказала интервьюеру: “Он проникает в те области знания, которые важны каждому думающему человеку, и то, что он делает, может привести умы в смятение. С одной особенностью его мировоззрения мне все труднее мириться и уживаться: ему мнится, будто все нужно свести к рациональным математическим формулам, и это будет истина”[139]. Джейн казалось, что ее муж не оставляет места для других истин помимо своей математики. Год спустя она слегка смягчилась и уточнила: “С возрастом начинаешь шире смотреть на вещи. Думаю, его мировоззрение не может не отличаться от мировоззрения других людей уже в силу его состояния, обстоятельств его жизни… гений, заключенный в почти неподвижное тело… никто не может знать, каковы его представления о Боге, каковы его отношения с Богом”[140].

Истина, возможно, и сводилась для Хокинга к математике, и все же его жизнь отнюдь не сводилась к науке. “Физика – штука холодная, – признавался он интервьюеру. – Я бы не вынес, не имей я в жизни ничего, кроме физики. Я нуждаюсь в тепле, в любви и привязанности”[141].

Украшение университета

В конце 1960-х, приглашая Хокинга на работу, колледж Гонвилл-энд-Киз и другие отделения университета считали, будто они поступают великодушно, платя зарплату молодому ученому, который долго не проживет и от которого не приходится ожидать большой отдачи в виде лекций и работы со студентами. DAMPT с самого начала освободил Хокинга от преподавательской нагрузки на общем отделении, разрешив ему целиком сосредоточиться на исследовательской работе и немногочисленных семинарах с аспирантами. Однако к середине 1970-х колледж и университет в целом осознали, что облагодетельствовали они в первую очередь самих себя: Хокинг сделался украшением университета, пусть и несколько необычным.

Кембриджу не привыкать к великим умам и незаурядным личностям. Они то и дело появляются то в одном колледже, то в другом. Прекрасная среда для развития гения, тем более что, хотя внешний мир взирает на светило с почтительным изумлением, в университетском братстве гений считается в порядке вещей. Даже под конец 1970-х, когда Хокинг сделался уже скорее мифом, чем обычным человеком, он со всем своим оборудованием – с аппаратом для переворачивания страниц, с подсоединенным к компьютеру проектором, который он использовал вместо обычной классной доски, – по-прежнему ютился в тесном кабинете вместе с коллегой.

На первый план вышла проблема общения, передачи рождавшихся в его мозгу открытий. В начале 1970-х Хокинг еще мог поддерживать обычную беседу, но к концу десятилетия его речь сделалась настолько невнятной, что ее понимали только родные и ближайшие друзья. Тогда в качестве “переводчиков” стали привлекать аспирантов. Майкл Харвуд, бравший впоследствии у Хокинга интервью для The New York Times, подробно описал этот процесс: “Дон Пейдж сидел рядом с ним, наклоняясь к самому его лицу, чтобы разобрать невнятную речь, повторяя губами каждое слово, дабы увериться, что понял его правильно, зачастую останавливался и просил повторить, сам произносил ту же фразу, чтобы Хокинг ее подтвердил, порой вносил исправления”[142]. Другой интервьюер вспоминает, что ему часто казалось, будто Хокинг произнес целую фразу, но “в переводе” это сводилось к одному лишь слову. Научные работы Хокинг таким же тягомотным способом диктовал секретарю. Зато он учился выражать свои мысли как можно короче и быстро добираться до сути как в статьях, так и в научных беседах.

Каждое его слово подхватывали ученые всего мира. Вскоре после открытия взрывающихся черных дыр на Хокинга посыпались награды и почетные звания. Весной 1974 года он был принят в Королевскую академию, едва ли не самое уважаемое в мире сообщество ученых. Ему было всего тридцать два года. По традиции, восходящей к XVII веку, новый собрат должен подняться на подиум и внести свое имя в книгу, на первой странице которой красуется подпись Исаака Ньютона. Те, кто присутствовал на торжественном собрании, когда в члены Академии принимали Хокинга, запомнили, как председательствующий, лауреат Нобелевской премии по биологии сэр Алан Ходжкин, в нарушение освященного столетиями правила вынес книгу к Хокингу, сидевшему в первом ряду. Тогда Стивен еще мог написать свое имя, хотя и с большим трудом и это заняло много времени. Почтенные ученые терпеливо ждали. Он расписался и оглядел все собрание, широко улыбаясь. Разразилась овация.

Той же весной Хокинги с радостью приняли приглашение Калифорнийского технологического института, где работал Кип Торн: Хокингу предлагалась годичная стипендия имени Шермана Фэрчайлда за выдающиеся научные заслуги. Большие деньги, дом, машина и даже новенькое инвалидное кресло с электромотором. Все медицинские расходы оплачивал институт (британская страховка не распространялась на другие страны). Покрывались и затраты на обучение Роберта и Люси.

К тому времени Хокинги почти четыре года прожили в своем доме на Литтл-Сент-Мэри-лейн. Какое-то время Стивен еще ухитрялся подниматься на второй этаж, используя только силу рук, хватаясь за столбы перил и подтягиваясь, – неплохая физиотерапия, но теперь уже он и с этим перестал справляться. На сей раз Гонвилл-энд-Киз проявил большее участие, чем в то время, когда Хокинги-молодожены просили помочь им в поисках жилья. Новый казначей предложил Хокингам переселиться в просторную квартиру на первом этаже кирпичного особняка на Уэст-роуд. Здание поблизости от задних ворот Кингс-колледжа принадлежало колледжу, и само по себе такое размещение, когда на первых этажах в элегантном, хотя и несколько обшарпанном жилье поселялась профессорская семья, а выше – аспиранты, было вполне обычным для Кембриджа того времени. В помещении с высокими потолками и широкими окнами требовалось произвести лишь небольшой ремонт, чтобы оно стало вполне удобным для всей семьи и доступным для человека в инвалидной коляске. Ремонт решили сделать в отсутствие Хокингов, а когда они вернутся из Калифорнии, все будет готово. За исключением гравиевой дорожки и парковки перед домом здание было со всех сторон окружено садом, также принадлежавшим колледжу, и садовники охотно прислушивались к советам и указаниям Джейн. Какой дивный дом, как счастливо будут расти в нем дети!

Хотя Стивен не мог больше сам подниматься по лестнице, он ел, укладывался в постель и поднимался утром самостоятельно, хотя и это становилось все затруднительнее. Джейн все еще обходилась без помощников, трудилась на пределе сил, чтобы Стивен жил, насколько это возможно с его прогрессирующим недугом, нормальной жизнью, чтобы он продолжал научную работу, чтобы Роберт и Люси не были лишены обычного детства. Порой Джейн ухитрялась даже урвать время для своей докторской диссертации, но и она сама, и Стивен понимали: перемены неотвратимы.

Заранее обдумывая план поездки в Калифорнию, Джейн в пасхальные каникулы изобрела новый способ обеспечить Стивену уход – так, чтобы ее муж не воспринял это как очередное поражение, бесславную капитуляцию перед недугом. Отныне Хокинги будут приглашать к себе на постоянное проживание и в поездки кого-нибудь из ближайших учеников Стивена. Молодой ученый получит бесплатное жилье и сможет работать с самим Хокингом, а за это будет помогать ему укладываться и совершать утренний туалет. В Калифорнию, надумала Джейн, их будет сопровождать один из аспирантов Хокинга – Бернард Карр.

Она забронировала билеты, упаковала вещи и с помощью Бернарда переправила на другой конец света двух малышей, мужа и груду специального оборудования. Друзья не уставали удивляться, как она со всем справляется.

Место под солнцем

В августе 1974 года Кип Торн встречал Хокингов в Лос-Анджелесе в сверкающем новом американском автомобиле, который на все время пребывания в стране переходил в распоряжение Хокингов.

Перелет из Лондона был долгий, через Северный полюс, но теплый воздух Южной Калифорнии быстро взбодрил путешественников, и они с интересом следили за тем, как Кип маневрирует по разросшемуся городу, мимо небоскребов и ошеломительно высоких пальм, пробираясь в Пасадену, в двадцати километрах к северо-востоку от Лос-Анджелеса[143].

На закате они добрались до отведенного им дома – нарядного, обшитого белыми досками, все окна гостеприимно светились. Из дома открывался вид на горы и на кампус Калтеха через дорогу. В первый же день Джейн рассказала об этом доме в письме родителям: “Внутри он столь же элегантен, как хорош снаружи. Эти люди, видимо, думают, что мы привыкли к астрономическому уровню жизни. Когда б они знали!”[144]

Стивену, Джейн и детям достались в распоряжение патио, где порхали колибри, огромный калифорнийский дуб во дворе (дети на него лазили), телевизор, несколько ванных комнат. В кампусе поблизости имелся бассейн. До Диснейленда рукой подать. Стивена дожидалось электрическое инвалидное кресло, оснащенное по последнему слову техники. Стивен уселся в него и, словно гонщик, опробующий новую, более быструю и маневренную модель, принялся рассекать по двору, останавливаясь лишь затем, чтобы техники могли что-то в его кресле отладить.

Помимо многих других необычностей калифорнийской жизни Хокингам предстояло привыкнуть к несколько пугающему явлению: порой они чувствовали под ногами толчки, а то и вполне ощутимое колебание земли. Соседи и коллеги Хокинга по Калтеху давно к этому приспособились и уверяли даже, что частые колебания – лучшая гарантия против огромного и разрушительного землетрясения. Во всяком случае, тот год в Америке обошелся без катастроф.

Роберт и Люси посещали городскую школу и детский сад Пасадены. Трехлетняя Люси с первого же дня так полюбила сад, что решила остаться там на полный день, хотя ее привели только на утренние часы. Когда Джейн пришла за дочерью, девочку не сумели отыскать. Сбившиеся с ног воспитатели наконец обнаружили Люси в столовой, где она преспокойно угощалась ланчем вместе со старшими детьми. У Роберта появилась новая обязанность: помогать матери сориентироваться на улицах Лос-Анджелеса. В его семилетнюю головку словно был встроен автонавигатор. Бернард Карр с восторгом окунулся в молодежную жизнь кампуса и чуть ли не каждый вечер, уложив Стивена в постель, отправлялся на очередную вечеринку. После вечеринки он просиживал ночь напролет перед телевизором, смотрел ужастики. Хорошо еще, что Стивен не любил рано вставать.

Джейн тоже оказалась вовлечена в светскую жизнь – Хокинги беспрерывно принимали гостей. В Кембридже (за исключением Клэр-холла) супруги сотрудников обычно не играют столь заметной роли в обществе, и эти новые обязанности в Калтехе, пусть и несколько утомительные, были Джейн в радость. Помимо друзей, которыми они обзавелись в Калифорнии, к ним приезжали близкие из Англии, в том числе родители Джейн, мать и тетя Стивена. Сестра Стивена Филиппа жила в Нью-Йорке и оттуда наведалась в Калифорнию. Дом Хокингов, удачно расположенный прямо у кампуса, стал местом частых встреч Калтехского кружка по относительности.

Искренность и прямота калифорнийцев составляли отрадный контраст тому равнодушию, а порой даже пренебрежению, с которыми Джейн и ее муж нередко сталкивались в Англии. Тем, кто не был издавна знаком со Стивеном, нелегко было поддерживать с ним разговор из-за его расстройства речи, но калифорнийцы, по крайней мере, пытались. В Калифорнийский технологический институт Стивен прибыл уже в качестве светила мирового класса, с ним и обращались как со знаменитостью. Справедливости ради предположим, что если бы в Кембридж Стивен изначально явился в таком статусе, то и на родине ему и Джейн уделили бы то повышенное внимание, которое досталось им в Пасадене.

Когда ученый отправляется на год работать в другую страну, стажировка вдали от дома не только ему самому придает новые силы и интеллектуальную энергию. Для остальных членов семьи этот год нередко становится судьбоносным. Так случилось и с Хокингами. Одержимый компьютерами американский ровесник увлек Роберта предметом, который со временем станет его профессией: информационными технологиями. Жена коллеги пригласила Джейн в хор, еженедельно собиравшийся разучивать и исполнять мировую классику. Так и Джейн обрела увлечение, которое превратится в любимое дело на много лет.

Хокингу отвели кабинет с кондиционером, пандусы были обустроены по всей территории университета. Стивен интенсивно общался с другими крупными учеными, в его честь устраивали ужины в студенческих “Домах”. Калифорнийский технологический институт был и остается одним из крупнейших мировых центров изучения теоретической физики. Уступая размерами Кембриджу и Оксфорду, этот университет, однако, может похвалиться множеством выдающихся сотрудников, признанных лидеров в своих областях науки. Хокинг наслаждался общением, обилием идей, возможностью разобраться в вопросах, которыми он прежде не занимался, и с новой стороны подойти к тем проблемам, над которыми давно уже работал. В Калтехе он познакомился с Доном Пейджем, в ту пору аспирантом, в будущем – одним из самых близких друзей семьи Хокингов. В тот год Стивен и Дон вместе написали работу, в которой сформулировали гипотезу: взрыв первичных черных дыр мог наблюдаться в виде извержения гамма-лучей[145]. Великие соперники Ричард Фейнман и Марри Гелл-Манн также находились в Калтехе, и Хокинг посещал их лекции. Они оба работали на переднем крае физики элементарных частиц, а не в области космологии, но Хокингу для построения теории черных дыр все больше требовались знания об элементарных частицах, и такую возможность он, конечно же, упускать не стал. Вскоре он научится оригинальным образом применять идею Фейнмана о “сумме всех историй”, исследуя различные варианты происхождения вселенной[146]. В тот год в Калтехе побывал и Джим Хартл, знакомый Хокингу по Кембриджу сотрудник Университета Санта-Барбары, и они вместе с Хокингом составили описание излучения Хокинга (о нем рассказано в главе 6)[147].

Этот год Хокинг не безотлучно провел в Пасадене. Перед Рождеством он ездил с коллегой и другом Джорджем Эллисом на конференцию в Даллас, а в апреле его пригласил в Рим папа Павел VI, чтобы вручить ему медаль папы Пия XII, которой награждались “молодые ученые за выдающийся вклад в науку”. Хокингу очень хотелось своими глазами увидеть хранившийся в Ватиканской библиотеке документ – отречение Галилея, под нажимом и угрозой пыток, от своего гениального открытия: Земля вращается вокруг Солнца. Заодно Хокинг посоветовал главе католической церкви принести извинения Галилею, с которым Церковь столь несправедливо обошлась три с половиной столетия назад, и вскоре в самом деле последовали оправдание ученого и официальные извинения.

В Калифорнии Хокинг впервые всерьез задумался над проблемой, которой суждено было на долгие годы развести его кое с кем из коллег: над проблемой потери информации в черных дырах. Позднее мы разберемся точнее, о какой “информации” идет речь, а пока просто представьте себе информацию, связанную со всем веществом, из которого была сформирована черная дыра, и со всем тем, которое провалилось в нее с тех пор, как черная дыра возникла. До какой степени эта потеря невосполнима? Как она отражается на возможности постичь вселенную и делать научные предсказания? В самом ли деле здесь прекращается нормальная работа науки? Написанную в тот год статью Хокинг с вызовом озаглавил: “Сбой физической теории в гравитационном коллапсе”. В окончательном варианте, опубликованном в ноябре 1976 года, Хокинг подобрал вроде бы не столь шокирующее название – пока не вдумаешься: “Сбой предсказуемости в гравитационном коллапсе”[148].

И все время рядом со Стивеном был Кип Торн, коллега и близкий друг, благодаря которому и состоялась эта поездка. В тот год Торн и Хокинг подписали первое свое знаменитое пари (вместо подписи Хокинга – отпечаток большого пальца): они поспорили о том, находится ли в системе двойной звезды Лебедь Х-1 черная дыра.

Ставка: Penthouse против Private Eye

Предыстория этого пари восходит к 1964 году. Тогда Джон Уилер впервые придумал термин “черная дыра”. В тот год Яков Зельдович и его аспирант Октай Гусейнов из московского Института прикладной математики начали прочесывать списки сотен систем двойных звезд, найденных и описанных к тому времени астрономами. Они искали звезды такой массы и плотности, в которых можно было заподозрить черные дыры. Так начался поиск кандидатов на звание черной дыры, очень непростая работа, ведь по природе своей черная дыра остается невидимой для смотрящего в телескоп.

Что такое система двойной звезды и почему именно там решили искать черные дыры? Джон Уилер объяснял это с помощью наглядного сравнения. Представьте себе тускло освещенный бальный зал, все женщины в белых платьях, а мужчины – кто в белом костюме, кто в черном. Глядя сверху на бальный зал и слушая мелодию вальса, мы догадываемся, что все танцуют в парах, но в иных парах различаем только одного из танцоров – одетую в белое женщину.

Двойная система состоит из двух звезд, которые кружатся вместе, как партнеры в вальсе. В некоторых двойных системах удается разглядеть лишь одну звезду. Откуда мы знаем, что их две? В бальном зале по движениям, перемещениям женщины нетрудно угадать, что она танцует с партнером. Так и изучая движение звезд, ученые приходят к выводу, что звезда тут не одинока.

Если видна одна звезда, а движется она так, словно рядом есть и вторая, это еще не значит, что мы имеем дело с черной дырой. Невидимым спутником может оказаться маленькая, тусклая звезда с низкой температурой поверхности – белый карлик или нейтронная звезда. Вычислить массу такой звезды сложно, а не зная массу, трудно судить, является ли объект черной дырой. И опять-таки в 1960-е годы астрономы стали изобретать хитроумные способы получить эти сведения, присматриваясь к движениям видимой звезды.

В 1966 году Зельдович с другим своим коллегой Игорем Новиковым решил, что поиск кандидатов на роль черной дыры нужно вести с помощью и оптического телескопа, и детектора рентгеновских лучей. Рентгеновское излучение указывает на присутствие мощного источника энергии, а один из самых эффективных способов высвободить энергию – “уронить” вещество в черную дыру или на нейтронную звезду. В системе двойных звезд очень плотная звезда или черная дыра притягивает к себе материю от своего партнера. Итак, астрономы пытались отыскать такие пары, в которых одна звезда ярко светит в видимой части спектра, а в спектре рентгеновского излучения остается темной, а другая, напротив, остается темной в видимой части спектра, зато испускает яркие рентгеновские лучи.

Лебедь Х-1 оказалась одной из самых перспективных кандидатур. В этой двойной системе оптически яркая, но не имеющая рентгеновского излучения звезда “вальсирует” вместе с оптически темной, но имеющей сильное рентгеновское излучение звездой. Система находится в нашей галактике, примерно в 6000 световых лет от Земли. Звезды совершают полный оборот друг вокруг друга за 5,6 суток. В оптический телескоп можно увидеть голубой гигант (свет слишком тусклый, чтобы разглядеть его невооруженным глазом). Допплерово смещение спектра указывает на присутствие второй звезды – Лебедь Х-1. Эту звезду невозможно увидеть в оптический телескоп, но на рентгеновском небосводе она одна из самых ярких. Рентгеновское излучение сильно и непредсказуемо колеблется, что обычно происходит, когда вещество падает в черную дыру или на нейтронную звезду. Масса Лебедь Х-1 составляет не менее трех солярных масс; возможно, она превышает семь солярных масс, а наиболее вероятная оценка – 16 солярных масс. Именно эта неточность в оценке массы позволила Хокингу и Торну заключить в декабре 1974 года пари: Лебедь Х-1 казалась вполне вероятным кандидатом на роль черной дыры, но эксперты оценивали эту вероятность лишь в 80 %, допуская, что там может находиться и нейтронная звезда, а не черная дыра.

Условия пари были сформулированы так: если Лебедь Х-1 окажется черной дырой, Хокинг оплатит Торну годичную подписку на Penthouse, если же там нет черной дыры, Торн четыре года будет оплачивать подписку Хокинга на Private Eye. Свою несколько странную позицию в этом споре – он ставил против черной дыры – Хокинг называл “страховкой”: “Я столько трудился, изучая черные дыры, и все зря, если окажется, что они не существуют. Но в таком случае я бы хоть пари выиграл”. Договор поместили в рамочку и повесили на стену в кабинете Торна в Калтехе – дожидаться новых успехов науки, которые прояснят дело.

Увы, по мере того как год в Калифорнии приближался к концу, на Джейн вновь нахлынули неудовлетворенность, депрессия, переживания из-за своей второстепенной роли, которые преследовали ее в Кембридже. Задним числом она пересмотрела свою светскую жизнь в Пасадене и сочла, что бурный вихрь встреч и общения был лишь попыткой заглушить эти проблемы. По мнению Джейн, она слишком легко поддалась лейтмотиву движения за равноправие женщин: мол, каждая дама, не имеющая иного дела, кроме как быть супругой и домохозяйкой, неудачница, ничего не достигшая в жизни[149]. Среди сидевших без работы жен ученых – а именно они и составляли основной ее круг общения – подобные настроения явно давали себя знать. Все эти экскурсии в музеи и галереи, посещения театров показались Джейн теперь лишь жалкими, пусть и из самых добрых побуждений, усилиями как-то компенсировать пустоту их жизни, а заодно и гостью поразвлечь. Одна добрая и внимательная подруга, разглядевшая незаурядную сущность Джейн и, возможно, догадавшаяся о ее заниженной самооценке, подарила ей жемчужную брошь в тот день, когда Стивену вручали Папскую медаль, объяснив, что и Джейн должна получить заслуженную награду[150].

Глава 8

Ученые обычно исходят из предположения, что между прошлым и будущим, причиной и следствием существует одна-единственная цепочка связи. Если информация может быть утрачена, то подобной цепочки нет

Вернувшись в Кембридж после проведенного в Калифорнии года, Хокинги поселились в своем новом доме на Уэст-роуд. Опробовав кресло с электромотором, в котором он мог ездить на приличной скорости как в доме, так и по улице, Стивен не желал вновь смириться с примитивной английской моделью. Министерство здравоохранения Великобритании отказалось снабдить его инвалидной коляской наподобие той, какой он пользовался в Америке. Сбережения Хокингов пошли на самостоятельную покупку высокотехнологичного кресла.

На этом своем новом средстве передвижения Стивен ежедневно добирался до DAMPT всего за десять минут, причем не самой короткой дорогой, а наиболее приятной, не загруженной транспортом. Он проезжал через Кингс-колледж по изогнутой, окаймленной деревьями пешеходной дорожке и попадал на “зады” Кембриджа, где аккуратно подстриженные газоны чередовались с лужайками, на которых паслись коровы, а затем по горбатому каменному мостику позади часовни Кингс-колледжа пересекал реку Кем. Далее Стивену предоставлялось на выбор – либо выехать из Кингс-колледжа через боковую калитку и по достаточно свободному проулку Квинс-лейн добраться до Силвер-стрит, либо воспользоваться главным выездом и попасть на Кингс-парейд, где проезжало много машин, и уже оттуда свернуть на Силвер-стрит. С какой бы стороны Стивен ни подбирался к Силвер-стрит, переезд через эту узкую, забитую автомобилями дорогу добавлял чуточку риска, азарта, завершая на бодрящей ноте в целом вполне безопасное путешествие. К задней двери нужного Стивену здания вел пандус. Обычно рабочий день начинался примерно в 11.00. Иногда Стивена сопровождал от дома до работы новый аспирант, Алан Лападес, но чаще Стивен проделывал весь путь сам – замечательное кресло с электромотором обеспечивало ему желанную самостоятельность.

К осени 1975 года у Хокинга заканчивался шестилетний грант за выдающийся вклад в науку, на основании которого он занимал место научного сотрудника в Гонвилл-энд-Киз. Хотя Стивен не мог читать лекции, он сумел стать прекрасным наставником и уделял молодежи столько времени, что иные коллеги дивились, когда же он собственными-то исследованиями занимается. Кембриджский университет решительно положил конец слухам о том, что Стивен может перебраться в Америку, предложив ему должность старшего преподавателя и наняв для него в секретари Джуди Феллу. Джуди – очень живую, даже чересчур “гламурную” по меркам DAMPT – Стивену и Джейн не иначе как Бог послал. Теперь, когда у Стивена появился личный секретарь, миссис Хокинг освободилась от обязанности составлять за него расписание, бронировать билеты и организовывать поездки. Она вернулась к давно заброшенной докторской и, верная обретенному в Америке интересу к музыке, начала брать уроки пения.

Летом 1975 года во двор дома на Уэст-роуд въехали фургоны Би-би-си, протянули кабель в дом и принялись снимать Стивена для документального фильма “Ключ ко вселенной”. Затем съемочная команда отправилась в DAMPT снимать семинар. Такого рода вторжения со временем участятся, телевидение не станет особо церемониться с расписанием коллег, учеников, помощников и близких Стивена. Тогда это превратится в досадную помеху, но первый раз – первые разы – это был, конечно, сплошной восторг.

Идея Джейн поселить в доме ученика Стивена, который помогал бы ему в быту, успешно воплощалась в жизнь. Хокинг хотел пригласить на эту роль Дона Пейджа из Калифорнийского технологического. Пейдж не только стал для Хокингов близким другом, он был также талантливым, многообещающим молодым ученым. Он как раз заканчивал диссертацию и обдумывал дальнейшие планы. Стивен выхлопотал ему трехлетний грант по научной программе НАТО, и на Рождество 1975 года этот великан с гулким голосом присоединился к семейству на Уэст-роуд.

Интересный выбор сделал склонявшийся к атеизму агностик Хокинг: блестяще одаренный физик, Дон был также человеком исключительной нравственности и глубокой веры, которую он отнюдь не собирался держать при себе. Сопровождая Хокинга на Силвер-стрит и обратно, он запросто мог отклониться от разговора о науке и вместо этого поделиться открытиями, сделанными поутру при чтении Библии. Стивен парировал эту “проповедь” добродушно-ироническими репликами, однако уважал позицию Дона и его веру. Дружба и сотрудничество этих двух столь непохожих людей продолжались еще много лет после того, как закончилась стажировка Дона.

Теперь, когда в DAMPT Стивену помогала Джуди Фелла, а дома Дон Пейдж, Джейн уже не должна была ежеминутно печься о своем супруге. Впервые за много лет Стивен отправился в путешествие без нее – летом 1977 года он вместе с Доном на несколько недель вернулся в Калтех.

Примерно тогда же Хокингов и других сотрудников университета пригласили в Лондон на церемонию принятия принца Чарльза в члены Королевской академии. Принц заинтересовался устройством инвалидной коляски, и Хокинг, кружа вокруг особы королевской крови, дабы продемонстрировать особе все возможности своего кресла, проехался по ноге принца. Пронесся слух, что это не было случайностью, а затем и другой: мол, больше всего на свете Хокингу хотелось бы наехать на Маргарет Тэтчер. И вообще, всякому, против кого ополчится Стивен, следует опасаться его кресла. “Злостная клевета, – возмущался Стивен. – Всякому, кто станет ее распространять, я отдавлю ногу”[151].

Осенью 1977 года, через два года после того, как Стивен получил должность старшего преподавателя, Кембриджский университет передал ему кафедру гравитационной физики, существенно повысив при этом оклад. Отныне Стивен сделался профессором – в Кембридже, как и в большинстве английских университетов, это звание присваивается гораздо реже, чем в Америке.

В декабре 1977 года, разучивая с хором при церкви Святого Марка на Бартон-роуд рождественские мелодии, Джейн познакомилась с органистом той же церкви Джонатаном Хелльером Джонсом. Джонатан, талантливый музыкант, был несколькими годами младше. Недавно он потерял жену – лейкемия унесла ее через год после свадьбы. Дом Хокингов стал для него отрадным прибежищем. И Стивен, и Джейн были щедры на эмоциональную поддержку, но и Джонатан не оставался в долгу: он давал семилетней Люси уроки игры на пианино и охотно помогал Стивену в быту. Джейн сделалась постоянной прихожанкой общины Святого Марка и наконец-то взялась за последнюю главу диссертации.

Вряд ли стоит удивляться тому, что молодой человек, так прочно вошедший в жизнь ее семьи, помогавший Джейн справиться с уже непосильным грузом обязанностей – сиделки, домохозяйки, аспиранта и матери, – человек, разделявший ее веру и ее любовь к музыке, стал для нее не только добрым и надежным другом. С присущей ей честностью Джейн не смогла утаить свои чувства от Стивена: их с Джонатаном соединяет романтическая привязанность. Стивен, по всей видимости, не возражал, сказав лишь, как записала Джейн, что “не будет против, если только я не перестану любить его”[152]. Больше супруги к этому вопросу не возвращались, а отношения Джейн и Джонатана долгое время оставались сугубо платоническими. Они решили “соблюдать приличия перед Стивеном и детьми, не давая воли чувствам”. И уж тем более они не думали съезжаться. “Мы с Джонатаном вняли голосу совести и поняли, что ради высшего блага – сохранения семьи, возможности для Стивена жить дома с семьей, ради детей – придется пожертвовать нашими отношениями”[153]. Они столь ревностно оберегали свою тайну, что лишь ближайшие друзья и родственники были посвящены в нее. Причинял ли этот роман боль Стивену? Стивен хранил на сей счет полное молчание.

Осенью 1978 года Джейн вновь забеременела. Теперь, когда ей помогали Дон Пейдж, Джуди Фелла да еще и Джонатан, она решила установить себе крайний срок и закончить диссертацию до весны, до рождения третьего ребенка. Она понимала: теперь или никогда. И лишь ненадолго прервала работу зимой, чтобы организовать благотворительный концерт и сбор средств в пользу только что созданной Ассоциации пациентов с заболеваниями двигательных нейронов под покровительством Стивена Хокинга. Кембриджские музыкальные мероприятия теперь, как правило, не обходились без участия Джейн.

Третий ребенок Хокингов, Тимоти, родился в апреле, в пасхальное воскресенье. В честь другого дня рождения – столетнего юбилея Альберта Эйнштейна, родившегося 14 марта 1879 года, – Хокинг и Вернер Израэль предложили коллегам составить сборник статей по современному состоянию исследований в области общей теории относительности. Во вступлении к сборнику уже просматривались основные идеи, которые Хокинг включит в Лукасовскую лекцию: он говорит о “мечте Эйнштейна создать полную и последовательную теорию, объединяющую все законы физики”[154].

Во второй половине 1970-х годов Стивен Хокинг получил несколько серьезных международных наград, в том числе медаль Хьюза от Королевской академии за “оригинальный подход к изучению физики” и “выдающийся вклад в применение общей теории относительности к астрофизике”, а в 1978 году Мемориальный фонд Льюиса и Розы Штраус вручил ему одну из самых желанных наград: премию имени Альберта Эйнштейна. Эта премия присуждается отнюдь не каждый год и в США считается самой престижной наградой для физика. К университетам, отметившим Хокинга почетной докторской степенью honoris causa, летом 1978 года присоединился и его родной Оксфорд. И, что особенно важно для дальнейшей карьеры ученого, осенью 1979 года Кембриджский университет присвоил Хокингу почетное звание Лукасовского профессора математики. Наконец-то ему предоставили отдельный кабинет. Годом позже в этот кабинет принесли внушительных размеров том, в котором каждый университетский преподаватель должен расписаться при занятии должности. Почему-то эту формальность забыли осуществить вовремя. “Я расписался с огромным трудом. То был последний раз, когда я сумел поставить свою подпись”[155].

К 1980 году болезнь грозила окончательно лишить Стивена самостоятельности. Его друг и покровитель Мартин Рис занимал в это время другую не менее почетную кафедру в Кембридже – он получил звание Плумианского профессора астрономии. Рис был знаком со Стивеном и Джейн еще до того, как они поженились, он вблизи наблюдал и поразительный взлет Стивена-ученого, и его мучительное физическое угасание. В начале 1980 года Рис пригласил Джейн к себе в Институт физики на важный разговор. Ранее, зимой, сильная простуда вызвала у Стивена тяжелое осложнение, а Джейн тоже заболела и оправлялась с трудом. Тогда по рекомендации семейного врача Стивена ненадолго – до полного выздоровления – поместили в частную лечебницу. Рис опасался, что это лишь начало, в дальнейшем Хокингам все чаще придется прибегать к посторонней помощи. Он предложил поискать средства, на которые можно было бы нанять Стивену приходящую сиделку.

Сначала Стивен возмутился. Он не хотел признавать себя больным, впускать в свою жизнь чужих, равнодушных людей. Не хотел превращаться в пациента. Но, хорошенько все обдумав, он переменил мнение: в этой идее обнаружилось немало плюсов. Например, можно будет больше путешествовать, не доставляя лишних хлопот жене, друзьям и студентам. Его свобода не будет ограничена – напротив, он даже выиграет.

Супергравитация n=8

Лукасовская лекция Хокинга “Приближается ли конец теоретической физики?”, с рассказа о которой мы начали эту книгу, состоялась 29 апреля 1980 года. В этой лекции он выбрал теорию супергравитации N=8 в качестве основного кандидата на звание теории всего. К созданию этой гипотезы Хокинг не имел отношения, но ему, как и многим другим ученым, она казалась весьма многообещающей. Теория супергравитации выросла из теории суперсимметрии, согласно которой все известные частицы обладают сверхсимметричными парами – частицами с такой же массой, но другим спином.

В “Краткой истории времени” Хокинг предлагает представлять себе спин как “внешний вид” вращающейся частицы: если спин равен нулю, частица подобна точке – она выглядит одинаково, с какой стороны ни взгляни и как ее ни вращай. Частица со спином 1 похожа на стрелу: нужно повернуть ее на полный оборот (360 градусов), чтобы ее вид совпал с изначальным. Спин 2 – частица выглядит как стрела с двумя наконечниками, и ее нужно повернуть на пол-оборота (180 градусов), чтобы вернуть в прежнее положение. Пока все не так уж запутано, однако попадаются и более удивительные случаи: частицы со спином 1/2. Им требуется два полных оборота, чтобы вернуться к первоначальному виду.

В главе 2 мы обсудили тот факт, что каждая частица во вселенной представляет собой либо фермион (частицы вещества), либо бозон (частицы-вестники). У всех известных нам фермионов спин равен 1/2. Электрону, к примеру, требуется два полных оборота, чтобы вернуться в первоначальное положение. Напротив, у всех бозонов спин равен целому числу. У фотонов, бозонов W и Z, глюонов спин равен 1, то есть они восстанавливают свой первоначальный вид за один оборот (стрела с одним наконечником). Гравитоны теоретически имеют спин 2 (стрела с двумя наконечниками) и возвращаются к первоначальному виду за пол-оборота.

Теория суперсимметрии пытается объединить материю и силы природы, предполагая для каждой частицы наличие “суперсимметричных пар”, то есть каждому фермиону соответствует бозон и каждому бозону – фермион. Эдакая процессия на свадьбе, примирившей два долго враждовавших семейства – подружки невесты из одного клана сопровождают невесту к алтарю, и каждая опирается на руку юноши из другого клана. Партнерам бозонов подобрали имена на итальянский манер: для фотона – фотино, для гравитона – гравитино. Что касается фермионов, названия их гипотетических спутников образованы присоединением буквы “c” к началу слова – сэлектрон и скварк.

К тому моменту, когда Хокинг выступил со своей Лукасовской лекцией, существовало несколько версий теории супергравитации. Среди них N=8 имела некоторые преимущества: она охватывала четыре измерения (три измерения пространства и одно времени) и хотя и предусматривала довольно большое количество еще не открытых частиц, но, по крайней мере, не бесконечное их множество, как некоторые разновидности квантовой теории. Название “N=8” связано с тем, что в этой теории гравитону приписывалось сразу восемь суперсимметричных партнеров. На пути к алтарю вместо стройной процессии вышло бы столпотворение, но умозрительно смотрелось не так уж плохо.

Вскоре после Лукасовской лекции Хокинг и его коллеги поняли, что эта многообещающая теория до ужаса затрудняет вычисления. Всего, с гравитоном и восемью гравитино, набиралось 154 частицы. Выходило, что любой расчет, даже с помощью компьютера, займет года четыре – чтобы учесть движение всех частиц, проверить наличие еще каких-нибудь бесконечно малых и ничего не перепутать!

И более существенная проблема: никто этих гипотетических частиц в глаза не видел, и надежды обнаружить их таяли. Теория наделяла их одинаковой с “нормальными” партнерами массой, но, дескать, в видимом мире эта симметрия “нарушается” и суперсимметричные партнеры оказываются в сотни, в тысячу раз тяжелее. В таком случае, чтобы засечь их в лабораторных условиях, понадобится невероятное количество энергии. О “нарушении симметрии” мы потом еще поговорим в связи с другой темой.

В 1964 году Питер Хиггс из Эдинбургского университета выдвинул гипотезу, названную в его честь “полем Хиггса”: это поле, согласно теории, проникает повсюду во вселенной, и именно оно вызывает нарушение симметрии, в результате которого суперсимметричные частицы невозможно обнаружить экспериментально. Это же поле ответственно за массы привычных нам частиц. Если эта теория верна, поле Хиггса должно проявляться в виде “частиц Хиггса” со спином равным 0. Частица Хиггса при этом будет чрезвычайно тяжелой, обнаружить ее до сих пор не удалось, разве что – если она в самом деле существует – получится засечь ее в Большом адронном коллайдере, построенном под Женевой, на франко-швейцарской границе. По этому поводу Хокинг тоже заключил одно из своих легендарных пари: побился об заклад, что частицу Хиггса так и не увидят. Когда началось строительство Большого адронного коллайдера, Хокинг заинтересовался возможностью обнаружить суперсимметричные частицы или создать черную дыру в миниатюре.

Весной 1980 года, когда была прочитана Лукасовская лекция Стивена, Джейн готовилась к устному собеседованию перед защитой диссертации. Собеседование было назначено на июнь и прошло успешно, как, впрочем, все и ожидали. Официальное присуждение степени должно было состояться в апреле 1981 года, но за это Джейн уже была спокойна и начала заниматься с соседскими детьми французским языком, а потом получила должность на полставки в кембриджском подготовительном центре – помогала школьникам готовиться к выпускным экзаменам[156]. Такое начало профессиональной карьеры немного разочаровывало после стольких лет работы над диссертацией. Получить степень доктора наук – немалое достижение, однако оно меркло на фоне куда более яркой славы ее супруга. И все же: “Мне удалось реализовать ту сторону моей личности, которую долгое время приходилось подавлять, – решила Джейн. – И замечательно, что работа вполне совмещалась с домашними обязанностями”[157].

Тим уже научился ходить, Роберту нравилось в школе Перс, Люси стала всеобщей любимицей в начальной школе. Имя Хокингов я впервые услышала от учительницы в Ньюнхэм-Крофт: дескать, моя шестилетняя дочка похожа на Люси Хокинг. Судя по интонации, я приняла это сравнение за комплимент, а когда познакомилась с Люси, убедилась, что все поняла правильно. Ко времени нашего знакомства Люси давно переросла начальную школу, но заглядывала в гости к своим учителям, помогала присматривать за малышами на игровой площадке. Опрятная, жизнерадостная шестнадцатилетняя блондинка обладала и умом, и незаурядной личностью. Ее чуткости и умению держать себя могли бы позавидовать и люди намного старше. Она сказала мне, что ее отец – физик и сотрудник Кембриджа, но сама она собирается учиться в Оксфорде, поскольку всю свою жизнь провела в Кембридже и пора повидать новые места. Журналистам Люси упорно повторяла, что ничуть не похожа на отца. “Точные науки – это не мое. Я даже математику вечно заваливала, что уже как-то и стыдно”[158]. По другим предметам она прекрасно успевала и вдобавок играла на виолончели. Никто не сомневался в ее успехах, как и в успехах ее братьев.

Переполох в мансарде

Год в Калифорнии (1974–1975) оказался настолько плодотворным и в глазах Хокинга, и в глазах принимавшей стороны, что ежегодные поездки на месяц или около того вошли в привычку. Калифорнийский технологический продлевал для Хокинга стипендию имени Шермана Фэрчайлда, чтобы он мог возвращаться вновь и вновь.

В 1980 году Кип Торн заметил некоторую перемену в подходе Хокинга к научной работе. Сам Хокинг сформулировал это так: “Мне важнее правота, чем точность”. Несколько загадочное высказывание Стивена подразумевало, что математики обычно не удовлетворяются ничем, кроме строгого математического доказательства, и сам он того же требовал от себя в 1960-х и 1970-х. Теперь же он счел, что “точность” не всегда ведет к “правоте”: порой за деревьями не видишь леса. Отныне Стивен позволял себе бо́льшую свободу – скажем, достичь уверенности на 95 % и развивать мысль дальше. “Закоренелым интуитивщиком” обозвал его журналист из The New York Times Деннис Овербай[159]. Интуиция редко подводила Стивена, и поиск точности сменился погоней за “максимальной вероятностью, чтобы как можно скорее двигаться дальше, к конечной цели: постичь природу вселенной”[160].

В Калифорнии Хокинг освоил и другие места помимо Лос-Анджелеса и Пасадены. Ему полюбились крутые улицы Сан-Франциско – а как здорово было носиться по ним в моторизованном инвалидном кресле! Стивен оставался все тем же бесшабашным водителем, который напугал Джейн Уайлд в 1963 году по дороге в Тринити-холл на Майский бал. Его коллега Леонард Сасскинд запомнил, как Стивен останавливался на вершине высокого, крутого холма – настолько обрывистого, что автомобилисты опасались развивать на таком склоне скорость, боясь, как бы не отказали тормоза. Замерев на миг, Хокинг одарял спутников лукавой, во весь рот, усмешкой и пропадал с глаз, разгоняясь под гору и чуть не падая с нее. Когда спутники бегом спускались вниз, Хокинг уже поджидал их, еще шире улыбался, довольный собой, и просил отвезти его на горку покруче[161].

В один из таких визитов в Сан-Франциско, в 1980 году, Хокинг сделал заявление, встревожившее его коллег посильнее, чем полеты с опасных круч. Для этого ему пришлось вновь забраться повыше – в мансарду некоего Вернера Эрхарда, основателя популярного направления в психологии, известного под названием “тренинговые семинары Эрхарда” (EST). Семинары предназначались для людей, страдавших от недостатка уверенности в себе и готовых платить сотни долларов за любую помощь. Тысячи таких пациентов собирались на двухнедельные тренинги в конференц-залах гостиниц и подвергались терапии – авторитарной, унизительной, порой не только грубой, но и с рукоприкладством. Предполагалось, что таким образом должно свершиться преображение и в результате родится просвещенная, уверенная в себе и коммуникабельная личность. Кому-то это и впрямь помогало.

Эрхард нажил на своем методе миллионы. Будучи страстным поклонником науки, он не жалел денег, стараясь свести знакомство с ведущими физиками-теоретиками, хотя они вроде бы не нуждались в психологической помощи – уж Ричард Фейнман точно не нуждался. Эрхард приглашал ученых на изысканные гурманские обеды, за собственный счет оборудовал у себя в доме мансарду для проведения конференций по физике среди избранных. И хотя методы Эрхарда критики называли фальшивкой, поп-психологией, да еще и с насилием над личностью, сам по себе он был человек очень умный, интересный и приятный собеседник. Элита теоретической физики закрывала глаза на первую его ипостась, охотно общаясь со второй и принимая ее дары[162].

На конференции в мансарде Эрхарда Хокинг еще мог говорить сам, но к тому времени его вот уже несколько лет не понимал никто, кроме самых близких. На сей раз в роли переводчика выступал Мартин Рочек, в ту пору младший научный сотрудник DAMPT (впоследствии он добился заметных успехов в области теории струн и суперсимметрии). Рочек сопровождал Хокинга в той американской поездке, научился более-менее понимать его и повторять его слова во всеуслышание. Сохранились видеозаписи, показывающие, насколько непрост был этот процесс. В большинстве случаев, как и на Лукасовской лекции, выступает, собственно, аспирант Хокинга, а Хокинг “сидит рядом и добавляет краткие реплики, если аспирант сбивается”[163]. Но при всей сложности этого “византийского ритуала” заявление Хокинга в мансарде Эрхарда прозвучало более чем отчетливо.

Он уже пятнадцать лет вдумывался в природу черных дыр и вывел уравнения столь прозрачные, столь изящно-простые, что уверился в их правильности. Эти результаты, настаивал он, свидетельствуют о глубочайшей гармонии, лежащей в основе мироздания[164]. К 1981 году едва ли кто-нибудь сомневался в существовании излучения Хокинга. Но сам Хокинг еще в пору первой стажировки в Пасадене в 1974–1975 годах начал понимать, что в основе уравнений, подтверждающих это его открытие, таится парадокс, который грозит перевернуть всю науку физику. Парадокс этот связан с утратой информации, попавшей в черную дыру: нарушается один из фундаментальных законов физики, закон сохранения информации, – согласно этому закону, никакая информация не теряется во вселенной.

Важно понять значение слова “информация” в данном контексте. Для нас информация – это сведения обо всей материи, которая понадобилась при формировании черной дыры и которая попала в нее в дальнейшем. Но что такое информация в глазах физика-теоретика? Если сформулировать кратко, то это “информация, закодированная в частицах, составляющих вселенную”.

Приведем пример из истории изучения черных дыр. Этот пример поможет понять, что такое информация для физика-теоретика. В книге “Война черных дыр” Леонард Сасскинд рассказывает о том, как Бекенштейн провел мысленный эксперимент, подобный тем, которые проводил Альберт Эйнштейн. (Как вы помните, гипотезу Бекенштейна Хокинг в 1972 году принял как вызов.) Один-единственный фотон, падая в черную дыру, уносит с собой абсолютный минимум информации, но даже и это не так уж мало. С точки зрения Бекенштейна, главная информация – куда именно падает этот фотон.

Для своего эксперимента Бекенштейн попытался представить себе еще меньше информации, свести ее к одному биту, к предложенной Джоном Уилером единице. Бит обладает наименьшим возможным размером во вселенной – квантовым расстоянием, которое вычислил в начале ХХ века Макс Планк. Чтобы представить себе это, Бекенштейн прибег к принципу неопределенности Гейзенберга и принялся “размывать” место падения фотона. Он вообразил фотон с такой длиной волны, что местом его вхождения в черную дыру с равной вероятностью оказался бы весь горизонт событий. Точка входа, таким образом, становилась максимально неопределенной, и вся информация действительно сводилась к одному биту – фотон вошел в черную дыру. С появлением этого фотона масса черной дыры увеличивается, и, соответственно, горизонт событий расширяется – на самую “малость”, которую Бекенштейн и хотел вычислить.

Очевидно, здесь слово “информация” употребляется не совсем так, как мы с вами употребляем его повседневно. Физиков интересует не только вопрос о том, на какую передачу был настроен телевизор Джона Уилера, когда падал в черную дыру.

Сама мысль, что информация исчезает в черной дыре и становится недоступной для тех, кто остался снаружи, ученых, собравшихся в мансарде, нисколько не удивляла. Они привыкли к ней, и существование такого рода “закрытой” информации отнюдь не нарушало закона о сохранении. Пусть информация о черной дыре недоступна внешнему миру, но она никуда не делась из вселенной. Хокинг же додумался до чего-то куда более поразительного. Наступит миг, когда черная дыра излучит наконец всю свою массу и исчезнет. Что тогда произойдет со всем тем, что участвовало в формировании черной дыры или попало в нее позже?

Если до сих пор вы внимательно читали эту книгу, вы уже готовы поднять руку и напомнить, что “все это” превратилось в излучение Хокинга. Разумеется, внешне это излучение мало похоже на того злосчастного астронавта, который упал в черную дыру, но разве оно не решает проблему? В конце концов, закон сохранения информации предполагает, что информация, закодированная в частицах, из которых состоит вся вселенная, может дробиться, перекомбинироваться, уничтожаться, но – если верны известные нам фундаментальные законы физики – эта информация всегда может быть восстановлена из частиц, которые ее составляли. Иными словами, была бы информация, а восстановление всегда возможно[165].

Например, вы бросили эту книгу в огонь. Значит, ее уже никто не сможет прочесть? Теоретически, если изучить процесс горения с такой точностью, чтобы проследить все молекулярные взаимодействия, в результате которых книга превратилась в пепел, то можно бы восстановить и саму книгу. Легче, пожалуй, сходить в магазин и купить другой экземпляр – намного легче, но теоретически такая реконструкция возможна[166].

Хокинг с этим допущением не согласился. Он утверждал, что с помощью излучения Хокинга информация, попавшая в черную дыру, вернуться во вселенную уже не сможет. Если бросить эту книгу в черную дыру, восстановить ее и прочесть будет невозможно – даже теоретически. Излучение Хокинга непохоже на пепел, на размолотые, перемешанные остатки того, что упало в черную дыру. Припомните, что “спасшийся” партнер в паре частиц (мы объясняли этот феномен излучения Хокинга в главе 6) является не изнутри черной дыры, а непосредственно с ее наружной границы. В таком случае частицы, “выходящие” с излучением, не несут никакой информации о содержимом черной дыры – будь там астронавты, непарные носки или горшочек с медом, доставшийся Винни-Пуху от прабабушки. Эти частицы ничего не “знают”. Излучение Хокинга не имеет прямой связи с тем веществом, которое участвовало в формировании черной дыры или попало в нее с тех пор. Некоторые физики все еще надеялись, что каким-то образом эта информация сохранилась в излучении Хокинга, но сам Хокинг подобных иллюзий не питал. Он считал, что никакая информация из черной дыры обратно не просачивается, а когда черная дыра полностью испаряется, содержавшаяся в ней информация исчезает безвозвратно. Ее нельзя восстановить даже теоретически. Обнаруженную им неразрешимую проблему Хокинг окрестил “парадоксом информации”.

Возникали опасения, что проблема эта не сводится лишь к черным дырам. В 2005 году в интервью для программы Би-би-си Horizon Леонард Сасскинд, тоже побывавший на той чердачной конференции у Эрхарда, припомнил, какое потрясение он испытал, услышав заявление Хокинга и осознав, что, если Хокинг прав, если в черных дырах информация теряется бесследно, значит, она теряется не только там. Безвозвратно пропадают какие-то части вселенной. Забудьте о предсказуемости. Забудьте о надежной связи между причиной и следствием. Ни на что в науке больше нельзя положиться[167].

Хокинг понимал, что из всех присутствовавших, пожалуй, один только Сасскинд вполне осознал значение его слов. “Леонард Сасскинд сильно расстроился”, – вспоминал он. Ученые, да и все люди, привыкли верить в связь между прошлым и будущим, между причиной и следствием. Если пропадает информация, утрачивается и эта связь. “Мы не можем предсказывать будущее. Мы не можем быть уверены и в своем прошлом. Исторические книги и личные воспоминания – вероятно, всего лишь иллюзия. Прошлое подсказывает нам, кто мы есть. Без него мы теряем себя”[168].

Кип Торн напомнил, что уже обсуждалась вероятность существования черных дыр диаметром меньше размеров атома: такие дыры могут быть где угодно, повсюду, крадут информацию по биту[169].

Мне или вам эта проблема может показаться не такой уж чудовищной. Ну хорошо, падает что-то в черную дыру и уносит с собой информацию. Какую? О цвете и размере чьих-то непарных носков? О росте и массе несчастного астронавта? Вряд ли мы с вами сочтем эту информацию такой уж ценной. Но без этой информации научное предсказание – даже в ограниченных рамках, допускаемых квантовой механикой, – сделается невозможным.

Родоначальником спора о возможности предсказывать будущее (или восстанавливать прошлое) Хокинг назвал Пьера-Симона Лапласа, математика, жившего на рубеже XVIII и XIX веков. Знаменитая гипотеза Лапласа предполагала, что существо, обладающее всеведением и не ограниченное в своих вычислительных возможностях, знающее законы вселенной и состояние всего, что пребывает в ней (то есть позиции и движение всех составляющих вселенную частиц) на данный момент, сумеет рассчитать положение всех составляющих вселенную частиц на любой момент в прошлом или в будущем. Разумеется, с практической точки зрения приобрести подобные знания и обработать их математически едва ли кому-нибудь под силу, но такого рода научный детерминизм оставался безусловной догмой на протяжении XIX века и начала ХХ. В Кембридже я присутствовала на лекции, когда Хокинг процитировал Лапласа на французском и сказал, что нас – кембриджцев! – он не станет обижать переводом этого текста. Тем не менее вскоре на экране появился слайд с английским вариантом.

Всеведущему существу Лапласа требовались сведения обо всех частицах вселенной и их положении. Нельзя исключить ни одной частички, даже в старом носке. А если носок упадет в черную дыру, эта информация исчезнет из доступной нам области вселенной. Если черные дыры существуют вечно, никуда не деваются, то и утраченная информация утрачена не совсем. Она недоступна, но она все еще тут. Но если черные дыры испаряются и исчезают… плохо дело.

Хокинг, как и все собравшиеся в мансарде Эрхарда, знал, что “парадокс информации” – не первая проблема, с которой столкнулся научный детерминизм продолжателей Лапласа. В середине 1920-х, когда Вернер Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности, показалось, что на том все споры кончатся… но пауза длилась недолго. Уточнения формулировки, истолкования и последствий принципа неопределенности длились годами, и в этом процессе участвовали лучшие умы науки, но к тому времени, когда за черные дыры взялся Хокинг, установилось общее мнение: всеведущий гений Лапласа не смог бы одновременно точно установить и положение частицы, и ее движение.

Однако даже принципу неопределенности оказалось не под силу подорвать веру в научный детерминизм. Вскоре стало ясно, что законы, управляющие вселенной на квантовом уровне, тоже вполне детерминистские, хотя и на иной лад. Можно предсказать так называемое “квантовое состояние”, исходя из которого позиция и движение частиц рассчитываются с определенной степенью точности. Зная квантовое состояние вселенной на какой-то момент времени и владея законами физики, всеведущее существо Лапласа смогло бы предсказать квантовое состояние вселенной на любой другой момент, в прошлом или в будущем[170][171].

Хокинг нащупал новую проблему, и немалую. В более ранних своих работах он доказал, что черные дыры не вечны. Благодаря излучению Хокинга черная дыра постепенно уменьшается в размерах и – исчезает. То есть информация обо всем, что участвовало в формировании черной дыры и что попало в нее впоследствии, утрачивается безвозвратно.