Справа от книги Стивена я заметил «Гравитационное излучение и гравитационный коллапс» Гэри Гиббонса. Он был первым докторантом Стивена, и было это в начале 1970-х, когда американский физик Джо Вебер объявил, что регистрирует частые всплески гравитационных волн, идущие из центра Млечного Пути. Измеренная им интенсивность гравитационного излучения была огромной: выходило, что Галактика теряет массу со скоростью, которая никак не могла бы сохраняться на протяжении длительного времени. Будь это так, очень скоро от Галактики не осталось бы ничего. Захваченные решением этого парадокса, Стивен и Гэри тешились идеей постройки своего собственного приемника гравитационных волн на базе DAMTP. От этой затеи их спасло чудо: слухи о гравитационных волнах в тот раз оказались ложными. Должно было пройти еще сорок лет, пока лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO не добьется наконец успеха и не зарегистрирует эти неуловимые вибрации, рябь в океане пространства-времени.
Обычно Стивен брал по одному новому аспиранту каждый год. Они работали с ним над одним из его очень рискованных, но и необыкновенно многообещающих проектов: либо в области черных дыр звезд, сколлапсировавших под горизонт событий, либо с тем, что касалось Большого взрыва. Стивен старался чередовать эти темы, поручая одному студенту работать над черными дырами, а следующему над Большим взрывом, чтобы в любое время интересы его аспирантов покрывали оба главных направления исследований. Для Стивена черные дыры и Большой взрыв образовывали как бы инь и ян противоположные, но переходящие друг в друга начала. Многие из его ключевых идей, касавшихся Большого взрыва, впервые возникли именно в контексте исследований черных дыр.
И в недрах черных дыр, и в ходе Большого взрыва макромир гравитации буквально сливается с микромиром атомов и частиц. В этих экстремальных условиях релятивистская теория тяготения Эйнштейна и квантовая теория должны работать в сочетании друг с другом. Беда в том, что объединить их не получается и это, по общему мнению, остается одной из главных нерешенных задач физики. Взять, например, радикально различный подход этих теорий к причинности и детерминизму. Теория Эйнштейна придерживается старого детерминизма Ньютона и Лапласа; квантовая теория содержит фундаментальный элемент неопределенности и случайности. Понятие детерминизма сохраняется в ней лишь в усеченной форме в нем не более половины того содержания, которое вкладывал в него Лаплас. За прошедшие годы «гравитационная группа» Стивена и ее рассеянная по всему миру диаспора сделали больше, чем какой-либо другой исследовательский коллектив в мире для демонстрации глубоких концептуальных вопросов, которые возникают, когда кто-то пытается сочетать очевидно противоречащие друг другу принципы этих двух физических теорий в рамках единой гармоничной концепции.
Тем временем со Стивеном «разобрались», как называла эту процедуру его сиделка, и снова раздалось пощелкивание клавиатуры. (В тот день наша беседа еще раз прервалась на контрольный просмотр эпизода «Симпсонов», который должен был выйти с участием Стивена.)
«Я хочу, чтобы вы поработали со мной над квантовой теорией Большого взрыва»
Ага, значит, я, по всей видимости, появился в поле зрения Стивена в «год Большого взрыва».
«и разобрались с этой мультивселенной».
Он поднял на меня глаза и широко улыбнулся. Глаза снова блеснули. Все было ясно. Нам предстояло «разобраться» с проблемой мультивселенной не философствованием и не привлечением антропного принципа, а глубоким внедрением квантовой теории в космологию. Его предложение прозвучало как обыденная тема домашнего задания. Но, хотя по выражению его лица я понимал, что мы, по сути, уже начали работать, у меня не было ни малейшего представления о том, каким курсом отправится в полет космический корабль «Хокинг».
«Я умираю»
Прочитав это на экране, я похолодел и бросил отчаянный взгляд на сиделку, тихо примостившуюся с книгой в руках в уголке кабинета. Потом опять взглянул на Стивена. Насколько я мог судить, он выглядел как обычно. Щелканье возобновилось.
«очень хочется чашечку чаю».
Дело происходило в Британии. Было четыре часа дня.
Вселенная или мультивселенная? Задуманная (кем?) или нет? Ответу на этот роковой вопрос нам предстояло посвятить двадцать лет. Одно «домашнее задание» влекло за собой другое, и вскоре Стивен и я оказались в эпицентре самого жаркого спора в теоретической физике первой части XXI века. Хотя почти у каждого ученого было свое мнение о мультивселенной, никто даже примерно не представлял, что из него можно извлечь. То, что началось как тема моей докторской диссертации под научным руководством Стивена Хокинга, превратилось в увлекательное интенсивное сотрудничество, закончившееся только с уходом Стивена 14 марта 2018 года.
В нашей работе на кону была не только природа Большого взрыва загадки, лежащей в сердце всего сущего, но и более глубокий смысл самих законов природы. Что в конечном счете космология рассказывает нам о мире? Как в этот мир вписываемся мы сами? Такие размышления выводят физику далеко за пределы ее «зоны комфорта». Но именно в такие дела Стивен и любил ввязываться. Именно здесь его несравненная интуиция, закаленная десятилетиями глубочайших космологических исследований, оказывалась пророческой.
Ранний Хокинг, как множество ученых до него, рассматривал фундаментальные физические законы как вечные и неизменные истины. «Если мы сумеем построить полную теорию мы будем знать мысли Бога», писал он в «Краткой истории времени». Однако с тех пор миновало больше десяти лет, и во время нашей первой встречи а в затылок нам дышала мультивселенная Линде я почувствовал, что в этой его уверенности появилась трещинка. Действительно ли физика дает нам основания свыше для описания начала времени в момент Большого взрыва? И нужны ли нам эти основания?
Нам еще предстояло понять, что платоновский маятник в теоретической физике к тому времени качнулся слишком далеко. Когда мы прослеживаем историю Вселенной назад, до самого ее начала, мы натыкаемся на более глубокий уровень эволюции, уровень, на котором сами физические законы начинают изменяться и эволюционировать, это можно назвать метаэволюцией. В первичной Вселенной происходит трансмутация физических законов в процессе случайных изменений и отбора, похожего на дарвиновскую эволюцию: частицы, силы и, утверждаем мы, даже время постепенно растворяются в горниле Большого взрыва. Стивен и я пришли к тому, что стали воспринимать Большой взрыв не только как начало времени, но и как источник физических законов. В центре нашей космогонии лежит новая физическая теория происхождения Большого взрыва, которое, как мы осознали, в свою очередь содержит в себе происхождение теории.
Работа со Стивеном была путешествием не только к пределам пространства и времени, но также и вглубь его сознания вглубь того, что делало Стивена Стивеном. Совместный поиск сближал нас. Он был настоящим искателем. Никому рядом с ним не удавалось избежать воздействия его стальной настойчивости и оптимистической уверенности в том, что мы сможем решить все эти окруженные тайной космические вопросы. Со Стивеном мы чувствовали себя так, как будто пишем историю нашего собственного сотворения, что в некотором смысле мы и делали.
И физика превратилась в настоящий карнавал! Со Стивеном невозможно было понять, где кончается работа и начинаются развлечения. Его ненасытная страсть к пониманию могла сравниться только с его жаждой жизни и любовью к приключениям. В апреле 2007 года, через пару месяцев после своего шестидесятипятилетия, он отправился в полет на «Боинге-727», специально оборудованном для создания невесомости на борту. Он рассматривал это как прелюдию к полету в космос! А его врачи паниковали, когда он пересек Ла-Манш в скоростном поезде «Евростар», чтобы погостить у меня в Бельгии.
Он окончательно потерял голос и был так слаб, что едва мог пошевелить пальцем, и при этом сделался крупнейшим популяризатором и просветителем нашего времени. Его вдохновляло глубокое ощущение, что мы часть грандиозной схемы, зашифрованной в строении мироздания и как будто ждущей, когда мы ее откроем; и свою радость открытий он разделил с аудиторией всего мира. В самый разгар нашей совместной работы он написал книгу «Великий замысел», которая отражала владевшее нами тогда замешательство. В ней Стивен по косточкам разбирает антропный принцип, концепцию мультивселенной и идею «окончательной теории всего», вплоть до ее соперничества с божественным сотворением Вселенной. Но в «Великом замысле» есть и первые очертания новой космологической парадигмы, которая окончательно кристаллизуется в нашей работе спустя несколько лет.
Незадолго до смерти Стивен сказал мне, что пора писать новую книгу. Вот эта книга. В следующих главах я опишу наше путешествие к Большому взрыву и внутрь него. Я расскажу, как это путешествие в конце концов привело Хокинга к опровержению концепции мультивселенной, к замене ее новым поразительным взглядом на происхождение времени, глубоко дарвинистским по духу и природе, и к предложению радикально нового понимания великого космического замысла.
В путешествии нас часто будет сопровождать американский физик Джим Хартл, давний сотрудник Стивена, с которым в начале 1980-х они заложили основы квантовой космологии. За годы совместной работы друзья приобрели особую способность видеть Вселенную сквозь квантовый объектив. Квантовое мышление оказало влияние даже на язык их общения как будто между ними установилась отдельная от прочих вербальная связь. Например, говоря «Вселенная», космологи обычно подразумевают звезды, галактики и огромное пространство вокруг нас. Когда слово «Вселенная» употребляли Джим или Стивен, они имели в виду абстрактную квантовую Вселенную, погруженную в океан неопределенности, со всеми ее возможными историями, сосуществующими в форме некоей суперпозиции. Но именно это насквозь квантовое видение физической реальности в конечном счете и сделало возможной дарвинистскую революцию в космологии. Поздний Хокинг относился к квантовой теории серьезно и даже очень серьезно. Он решил, что именно ее следует придерживаться при пересмотре картины Вселенной на самых больших масштабах. Именно квантовая космология станет тем полем исследований, на переднем крае которого Стивен оставался до конца жизни.
В период нашего сотрудничества в какой-то момент Стивен утратил остатки сил, еще позволявших его руке нажимать на кликер, при помощи которого он поддерживал разговор. Тогда он перешел на инфракрасный датчик, вмонтированный в оправу его очков и приводимый в действие легким подергиванием щеки. Но скоро и это стало ему не под силу. Темп общения замедлился от нескольких слов в минуту до нескольких минут на одно слово, а потом и вовсе сошел на нет именно тогда, когда потребность в его слове стремительно выросла[4]. Самый прославленный апостол науки во всем мире лишился речи. Но Стивен не желал сдаваться. Наша интеллектуальная связь настолько углубилась за годы тесного сотрудничества, что мы с ним все дальше выходили за пределы словесного общения. Забыв об «Эквалайзере», датчиках и кликерах, я устраивался перед ним так, чтобы наверняка оказаться в его поле зрения, и начинал бомбардировать вопросами. Глаза Стивена ярко вспыхивали, когда мои аргументы резонировали с его интуицией. Тогда мы развивали найденную тему, продвигаясь вперед при помощи общего языка и взаимопонимания, сформировавшихся за годы сотрудничества. Именно в этих «беседах» медленно, но неуклонно рождалась последняя и окончательная созданная Стивеном теория Вселенной.
В науке бывают критические распутья, когда на первый план нравится нам это или нет выходят метафизические соображения. На таких путевых развилках мы постигаем что-то очень глубокое и фундаментальное, что имеет отношение не только к путям Природы, но и к условиям, которые делают наши занятия наукой возможными и имеющими какую-то ценность, и к мировоззрению, к которому наши открытия могут привести. Поиск физических факторов, которые делают Вселенную пригодной для жизни, привели нас к такой критической развилке. Ведь в основе своей это гуманистический вопрос, далеко выходящий за пределы науки, вопрос о нашем происхождении. Стержень последней созданной Стивеном теории Вселенной небывало глубокое осознание того, что значит быть человеком в этом приспособленном для жизни космосе, управлять планетой Земля и нести ответственность за нее. И уже по одной этой причине эта теория может в конечном счете оказаться его главным научным наследием.
СТЕРЖЕНЬ ПОСЛЕДНЕЙ СОЗДАННОЙ СТИВЕНОМ ТЕОРИИ ВСЕЛЕННОЙ НЕБЫВАЛО ГЛУБОКОЕ ОСОЗНАНИЕ ТОГО, ЧТО ЗНАЧИТ БЫТЬ ЧЕЛОВЕКОМ В ЭТОМ ПРИСПОСОБЛЕННОМ ДЛЯ ЖИЗНИ КОСМОСЕ, УПРАВЛЯТЬ ПЛАНЕТОЙ ЗЕМЛЯ И НЕСТИ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА НЕЕ.
Глава 1
Парадокс
Любопытная аналогия кроется в том, что даже у самого большого телескопа размер окуляра не больше человеческого глаза.
Людвиг Витгенштейн, «Культура и ценность»
Конец 1990-х стал кульминацией «золотого десятилетия» космологических открытий. Космология, невероятная наука, изучающая ни много ни мало происхождение, эволюцию и судьбу Вселенной в целом и долго считавшаяся царством неограниченных спекуляций, достигла, наконец, зрелости. Мировое научное сообщество кипело от возбуждения, вызванного ошеломляющими данными наблюдений как с борта оснащенных сложнейшим оборудованием спутников, так и при помощи наземных инструментов. Эти данные изменили нашу картину Вселенной до полной неузнаваемости. Казалось, Вселенная заговорила с нами. Теоретикам был брошен вызов теперь они могли доказать справедливость своих абстрактных моделей и вытекающих из них предсказаний или признать свою неправоту.
В космологии мы исследуем прошлое Вселенной. Космологов можно назвать путешественниками во времени, а телескопы их транспортным средством: заглядывая в глубины пространства, мы видим далекое прошлое. Ведь прежде чем достичь нас, свет далеких звезд и галактик шел миллионы или даже миллиарды лет. Еще в 1927 году бельгийский аббат и астроном Жорж Леметр предсказал, что пространство, если рассматривать его на таких больших временных периодах, расширяется. Но только в 1990-х передовая техника телескопических наблюдений позволила проследить историю расширения Вселенной.
Эта история таила в себе неожиданности. Например, в 1998 году астрономы обнаружили, что примерно пять миллиардов лет назад расширение пространства начало ускоряться хотя во всех своих известных формах материя обладает свойством притяжения, и, следовательно, расширение должно замедляться. С тех пор физики пытаются понять, не связано ли это странное космическое ускорение с эйнштейновской космологической постоянной и не является ли оно чем-то вроде невидимой эфироподобной «темной энергии», из-за которой у гравитации появляется свойство отталкивания вместо притяжения? «Похоже, Вселенная может оказаться похожей на Лос-Анжелес, пошутил один астроном, в ней на треть субстанции и на две трети энергии».