Весной 1969 года И.Е. Тамм, учитель Сахарова, предложил ему вернуться в Физический институт Академии наук, где он начинал свой путь в науке. В заявлении директору ФИАНа Сахаров пояснил:
В настоящее время я фактически не работаю по линии Министерства Среднего Машиностроения на работе, бывшей моим главным делом в 1948–68 гг. В ФИАНе предполагаю работать в области теории элементарных частиц. Мне потребуется некоторый срок для ликвидации пробелов в моих знаниях в этой области. Прошу официально запросить Министерство Среднего Машиностроения о моем переводе в ФИАН.
Сохранился и черновик его заявления в Средмаш с просьбой о переводе «в ФИАН для работы в области теории элементарных частиц». Спустя полтора месяца Средмаш отпустил столь несреднего машиностроителя. Сахаров был заместителем научного руководителя Объекта, и его перевод согласовывался на самом верху.
Изображенная на черновике зловещая змеюка отражает отношение Сахарова к военно-промышленному комплексу. Этот термин ввел в 1961 году Президент США Эйзенхауэр, в прощальной речи предостерегая своих сограждан «от чрезмерного влияния военно-промышленного комплекса».
В сентябре 1962-го Сахаров понял, что предостережение касается и его социалистической родины. Он пытался предотвратить дублирующее ядерное испытание, которое, он был уверен, не требовалось для обороноспособности страны. К тому времени он уже измерял мощность ядерного взрыва количеством будущих жертв от радиоактивного загрязнения атмосферы. Он выступил против военно-промышленных и научно-технических карьеристов, для которых еще одно испытание означало новые ордена, премии и повышения по службе. Гуманитарные тревоги «отца» советской водородной бомбы были им совершенно чужды. Он старается убедить министра, звонит Хрущеву. Но терпит поражение:
Ужасное преступление совершилось, и я не смог его предотвратить! Чувство бессилия, нестерпимой горечи, стыда и унижения охватило меня. Я упал лицом на стол и заплакал. Вероятно, это был самый страшный урок за всю мою жизнь: нельзя сидеть на двух стульях!
Его представление о советском государстве дало трещину. Это была не первая трещина, но кое-что важное ему удавалось делать. Так, например, он способствовал заключению Договора 1963 года о запрещении ядерных испытаний в атмосфере и этим гордился.
Даже после «Размышлений» 1968 года Сахаров, уже противостоя руководителям советского государства, «по мироощущению все еще был в этом государстве — не во всем с ним согласный, резко осуждающий что-то в прошлом и настоящем и дающий советы относительно будущего — но изнутри и с сознанием того, что государство это мое».
Размышляя о противоракетном фронте «холодной войны», Сахаров открыл «экспериментальный» факт, который определял судьбы страны и мира. Неустойчивое стратегическое равновесие угрожало превратить «холодную войну» в мировое самоубийство. Решение проблемы он нашел, соединив прогресс, международную безопасность и интеллектуальную свободу. Включение прав отдельной личности в решение мировых проблем многим казалось наивным прекраснодушием, но Сахаров изобретательно расширил средства, чтобы достичь желаемую цель — уменьшить и обезвредить слагаемое НЕДОВЕРИЕ в уравнении стратегического равновесия. Он осознал, что главная опасность не в самом по себе сверхмощном оружии, а именно в НЕДОВЕРИИ, которое и запускает оружие в действие.
Он понял, что в ядерно-ракетный век единственная надежная основа международной безопасности — права личности, включая интеллектуальную свободу. А уменьшить недоверие к данному правительству можно, лишь если это правительство станет доверять своим гражданам, обеспечит их права. Права, сформулированные в Декларации прав человека, принятой ООН еще в 1948 году, когда Сахаров изобретал первую советскую термоядерную бомбу. Двадцать лет спустя он обосновал связь между сверхмощным оружием, надежным миром и правами личности: само наличие сверхмощного оружия и стремление к миру вынуждает претворять Декларацию прав человека в жизнь.
Найдя такое изобретательно-теоретическое решение важнейшей мировой проблемы, Сахаров приступил к его осуществлению практическими действиями, чему посвятил последнее двадцатилетие своей жизни.
Теперь от чистой науки его отвлекало не бремя разработчика термоядерного оружия, а взятое на себя новое бремя — защита прав человека. Неужели это было ему столь же интересно, как теоретическая физика? Дело не в интересе, а в личном чувстве ответственности человека, который смотрит на мир взглядом фундаментального теоретика, а действует как практичный изобретатель. Сахаров осознавал, что его «отцовство» советской водородной бомбы защищает его более других, придает его мнению больший вес и, значит, возлагает на него особую ответственность.
В одном человеке таланты теоретика и изобретателя сходятся очень редко, поскольку требуют разных типов мышления и даже противоречат друг другу. Сочетание это удивляло близких коллег Сахарова. Виталий Гинзбург, например, говорил, что Сахаров «был сделан из материала, из которого делаются великие физики», но «просто… у него всегда был такой изобретательский дух», подразумевая, что изобретательство отвлекало Сахарова от фундаментальной физики.
Если говорить о взаимодействии двух талантов Сахарова, то его стиль жизни можно назвать «теоретик-изобретатель». Это выражение он применил, говоря о своей военно-технической работе, но оно годится и к его теоретической физике, и к его общественной деятельности.
Теоретики различаются не только интуицией, но и способом работы. Одни начинают с какой-то общей идеи и ищут путь к ее конкретному оформлению. Другие начинают с упрощенной теории конкретного явления. Третьи — с самой общей физической теории, которую они пытаются применить к данной проблеме.
В теоретике Сахарове жил изобретатель. Инженер-изобретатель исходит из уже изученных готовых элементов, которые можно комбинировать. Теоретик-изобретатель придумывает и сами элементы, которые не противоречат фундаментальным законам. Изобретательность проявляется в том, насколько необычные элементы берутся для конструкции. Однако, прежде чем взяться за изобретательство, теоретику первым делом надо выявить и поставить перед собой загадку природы (или проблему общества, если это теоретик гуманитарного профиля). В этом ему никто не поможет, даже историк науки.
Но кое-чему история учит. Один из ее уроков Сахаров выразил в загадочно-зеркальной форме:
«Сто загадок — одна отгадка» можно назвать формулой научного триумфа в истории фундаментальной физике. Другой урок этой истории состоит в том, что обычно в сердцевине отгадки крылись новые загадки.
Фундаментальная загадка, занимавшая Сахарова более всего, — происхождение наблюдаемой Вселенной, нацелена на самое далекое прошлое, а ее разгадка связана с вопросом о будущем физики.
Послесловие
Три вопроса о прошлом и будущем
13,7?
В наше время культурный человек, претендующий на знакомство с наукой, должен знать число 13,7. Иначе сайт Общественного радио США, посвященный науке и культуре, не сделал бы это число своим названием: www.npr.org/13.7/ (русская десятичная запятая переводится английской точкой).
Впервые увидев это название, хочется проверить, действительно ли научно-культурные люди сразу поймут, что это — возраст Вселенной, выраженный в миллиардах лет. Проверить это в наше время легче всего, прогуглив «13.7». И получив почти четыре миллиона подтверждений плюс сотню тысяч уточнений:
«13.7 billion years» результатов примерно 3 920 000
«13.72 billion years» результатов примерно 113 000
Легко представить себе фаната науки, который, видя уточнение даты важнейшего события в истории Вселенной, ожидает, что вскоре наука выяснит эту дату вплоть до дня, чтобы затем отмечать день рождения Вселенной (только бы не 29 февраля). Долю таких фанатов среди просто научно-культурных людей оценим, разделив одно число результатов на другое. Получим, что доля эта — примерно один из тридцати человек, точнее, согласно моему калькулятору, один из 34,69026548672566.
Если читатель, не проверяя, заподозрит неладное в этой сверхточной оценке, значит, у него с научной культурой все в порядке. Действительно, из чисел, округленных до процента, не получишь результат с большей точностью. А если калькулятор получил, то лишь потому, что не умел проводить приближенные вычисления, фактически предполагая, что числа в него закладывают абсолютно точные.
Тот калькулятор, который впервые получил число 13,7, тоже не знал всех предпосылок своих арифметических действий. Предпосылки эти описаны в научных статьях и книгах. Их авторы, как обычно в науке, различаются во мнениях о точности исходных измерений — своих и чужих — и о роли других, более хитрых, предпосылок, но, уверен, сходятся в том, что уточнение величины «13,7» для науки не имеет особого значения. Знания о Вселенной, добытые с помощью космических и земных приборов, вовсе не сводятся к одному числу. Если какая-то предпосылка изменится и вместо 13,7 появится, скажем, 17,3, наука это легко переживет. Вот если появится величина, существенно меньшая, чем 13,7, — скажем, 7,13, то возникнет проблема. Дело в том, что известны звездные скопления, возраст которых больше 11 миллиардов лет.
Тот калькулятор, который впервые получил число 13,7, тоже не знал всех предпосылок своих арифметических действий. Предпосылки эти описаны в научных статьях и книгах. Их авторы, как обычно в науке, различаются во мнениях о точности исходных измерений — своих и чужих — и о роли других, более хитрых, предпосылок, но, уверен, сходятся в том, что уточнение величины «13,7» для науки не имеет особого значения. Знания о Вселенной, добытые с помощью космических и земных приборов, вовсе не сводятся к одному числу. Если какая-то предпосылка изменится и вместо 13,7 появится, скажем, 17,3, наука это легко переживет. Вот если появится величина, существенно меньшая, чем 13,7, — скажем, 7,13, то возникнет проблема. Дело в том, что известны звездные скопления, возраст которых больше 11 миллиардов лет.
Все это объясняется на сайте Космического агентства США (NASA), спутники которого собрали основные наблюдательные данные о Вселенной. Там же сказано, что нынешняя точность определения числа 13,7 составляет от 1 до 2 %, в зависимости от предпосылок. Отсюда следует, что говорить о величине 13,72, то есть о точности 0,1 %, и не научно, и не культурно.
А вот обсудить смысл понятия «возраст Вселенной» стоит. Определяют эту величину примерно так, как криминалист определяет, откуда стрелял пистолет, изучая отверстие в стене и пулю. Зная марку пистолета и, стало быть, начальную скорость пули, он рассчитает ее траекторию. Криминалисту гораздо труднее, если пистолет — уникальный, ручной работы, или если пуля вообще вылетела не из пистолета, а была, скажем, последней ступенью маленькой ракеты.
Аналогично астрофизик, измерив нынешнюю скорость расширения Вселенной, то есть скорость разлета галактик, пытается выяснить, когда расширение началось — когда произошел «выстрел», названный Большим взрывом. Роль пистолета выполняет уравнение гравитации Эйнштейна, которое описывает разлет галактик, если известны все формы вещества и энергии, заполняющие пространство. На сегодняшний день астрофизики имеют представление о веществе, составляющем, как считается, лишь около 5 % всей начинки Вселенной. Остальные 95 %, так называемые «темная материя» и «темная энергия», — дело темное. Сама же теория гравитации Эйнштейна, хорошо проверенная в масштабах Солнечной системы, предполагается применимой и в масштабах, в миллиарды раз больших.
Уже отсюда ясно, что за числом 13,7 кроются многие предпосылки. В одних астрофизики уверены на 99 %, в других меньше, о третьих спорят на конференциях. Так почему же число 13,7 (с точностью до процента!) вошло в сознание научно-культурной публики? Это случилось не так давно.
Оценки «возраста Вселенной» утряслись к ныне принятой величине еще в 1960-е годы, однако в публичную культуру научное число 13,7 вошло много позже благодаря С. Хокингу, автору самых популярных в истории физики книг, в одной из которых читаем:
При наблюдаемом количестве вещества во Вселенной решения уравнения Эйнштейна имеют одно очень важное общее свойство: некогда в прошлом (около 13,7 миллиарда лет назад) расстояние между соседними галактиками должно было равняться нулю. Другими словами, вся Вселенная была сжата в одну точку нулевого размера, в сферу нулевого радиуса. В тот момент плотность Вселенной и кривизна пространства-времени были бесконечны. Этот момент мы называем Большим взрывом.
Величина 13,7 здесь выглядит вполне научно-культурно, но ее объяснение, как сказал бы Ландау, — «обман трудящихся». Во-первых, «точка нулевого размера» — понятие чисто математическое, а не физическое. А во-вторых, и в самых главных, вместо исчезающе малой точки следовало бы поставить огромный вопросительный знак. Дело в том, что теория гравитации Эйнштейна, как обнаружил он сам еще в 1916 году, нуждается в квантовой доработке. Поэтому для физика и «решение уравнения Эйнштейна» осмысленно лишь тогда, когда имеет смысл само уравнение.
Квантовые границы нынешней теории гравитации и «обессмысливают» слова Хокинга о начальной точке. Уходя во все более давнее прошлое Вселенной, ее плотность, прежде чем стать формально бесконечной, приблизится к пограничной величине
ΡcGh = c5/G2h ≈ 1094 г/см3.
Дальше необходима теория квантовой гравитации, или cGh‑теория. В физике пока нет понятий, с помощью которых можно говорить о явлениях за этой границей. И значит, слова о «Вселенной, сжатой в точку нулевого размера», и о моменте времени этого нулевого события — слова пустые. Речь должна идти не о точке, а о вопросительном знаке, поставленном в 1936 году Матвеем Бронштейном, который предсказал необходимость «отказа от обычных представлений о пространстве и времени и замены их какими-то гораздо более глубокими и лишенными наглядности понятиями». Если за cGh-границей не работает понятие времени, то нет и смысла говорить о моментах времени «за-граничного».
На языке нынешней физики можно говорить о моменте, когда излучение в расширяющейся и остывающей Вселенной расцепилось с веществом и стало реликтовым. Можно говорить о более раннем времени, когда еще сцепленное с веществом излучение остыло настолько, что средней энергии фотона уже не хватало на образование пары барион-антибарион, то есть о моменте, когда закончилось накопление барионной асимметрии. Можно говорить о времени, прошедшем с тех пор до наших дней, близком к 13,7 миллиардам лет. Однако в физике нет пока слов, чтобы описать самый первый момент в истории Вселенной — ее «рождение». Поэтому начало отсчета времени — там, где «до н. э.» становится «н. э.», — можно связать с любым событием, кроме «рождения Вселенной», о котором науке ничего не известно.
Говорить же о «рождении Вселенной» на языке научно-популярном лучше всего, объясняя смысл самого выражения. Тогда не случился бы казус популярно-музыкальный и поучительный для научно-культурной публики. Несколько лет назад юная британская певица спела такую песенку:
There are nine million bicycles in Beijing
That’s a fact,
It’s a thing we can’t deny
Like the fact that I will love you till I die.
We are twelve billion light years from the edge,
That’s a guess,
No one can ever say it’s true
But I know that I will always be with you.
В Пекине 9 миллионов велосипедов,
это — факт, который мы не можем отрицать,
как и тот факт, что я буду любить тебя,
пока не умру.
Мы — в 12 миллиардах световых лет от края,
это — догадка,
и никто никогда не сможет сказать, так ли это.
Но я знаю, что с тобой я навсегда.
Некий научный слушатель обиделся на непочтительную замену точного числа 13,7 на сомнительную догадку — 12 и выразил свою обиду в газете «Гардиан». В защиту песни высказались несколько читателей, в том числе и продвинутые в науке. Никто, правда, не сказал о проблеме cGh-края Вселенной, но и так свобода лирического слова победила.
Будь я читателем «Гардиан», я бы поддержал британскую певицу яблоком, помня его заслуги перед британской физикой. И сделал бы это примерно так.
Уподобим Вселенную яблоку в июле, когда оно еще растет в размерах. Предыдущие месяцы жизни яблока уподобим миллиардам лет жизни Вселенной, а на поверхности яблока разместим аналог земной цивилизации, соответственно уменьшенной. За века яблочной научной эры — занявшие пять — десять земных секунд — яблоко изменится так же мало, как и наша Вселенная за время от Архимеда до Хокинга. Но все же изменится, хоть тамошним ученым заметить это будет непросто. Сперва тамошний Гаусс решит проверить Евклидову геометрию, измерив углы в реальном треугольнике на поверхности яблока. И с удивлением обнаружит, что, если измерять с высокой точностью, то сумма углов окажется больше 180°! Из такого рода измерений яблочные ученые сделают вывод, что их Вселенная — поверхность яблока — не плоская, а подобна сфере, и вычислят ее радиус. Спустя некоторое время, увеличив точность измерений, физики обнаружат, что радиус этот увеличивается со временем. Теоретики установят закон расширения их Яблочной вселенной, а продолжая этот закон в прошлое, тамошний Хокинг заявит, что когда-то — пару земных месяцев назад — вся Яблочная вселенная была сжата в одну точку нулевого размера, в сферу нулевого радиуса.
Сумеют ли тамошние физики догадаться, что яблоко начинается не с нулевой точки, а с цветка, внешне совершенно не похожего на яблоко? Для этого им понадобятся гораздо более глубокие понятия, чем обычные поверхностные представления… о яблоке.
В нашей земной цивилизации подобную догадку высказал три четверти века назад Матвей Бронштейн. Но до сих пор физики не придумали, как описать «цветок» квантовой гравитации в физике рождения Вселенной.