Стивен Хокинг. Непобедимый разум  - Китти Фергюсон

Фаччо и его сотрудники наблюдали именно такие частицы – в данном случае фотоны, – стараясь определить, втягивает ли в себя горизонт событий одну частицу из пары, когда импульс проходит через стекло, давая таким образом возможность второй частице ускользнуть в виде излучения Хокинга. Они установили камеру, направили ее на стеклянный блок и 3600 раз выстрелили в него лазером. Камера зафиксировала слабое излучение как раз в том спектре частот, который предсказан излучением Хокинга. Тщательно исключив другие источники сияния, исследователи пришли к выводу, что они в самом деле наблюдали излучение Хокинга.

Получит ли за это Хокинг Нобелевскую премию, которую, как правило, не присуждают даже за самые интересные гипотезы, если те не подтверждаются данными экспериментов или наблюдений? В ноябре 2010 года, вскоре после эксперимента в Комо, я спросила Хокинга: как, на его взгляд, Фаччо с командой в самом деле получили излучение Хокинга? Он ответил намеком: “Нобелевскую премию мне не присудят”.

Книга Хокинга “Высший замысел”, написанная в соавторстве с Леонардом Млодиновым, вышла осенью 2010 года. Подзаголовок звучал не по-хокинговски: “Новые ответы на главные вопросы жизни”. Прежние подзаголовки отличались суховатым юмором – тут и “краткая” история времени, и вселенная “в ореховой скорлупке”. Неужели мы дождались разговора всерьез?

“Высший замысел” подводил итоги трудов и размышлений Хокинга на протяжении полувека и давал читателю полное представление о современном состоянии поисков теории всего. Тут и “суммы историй” Фейнмана, и антропный принцип, и “модели” и “реальность”, и гипотеза об отсутствии граничных условий, и информационный парадокс, и разоблачение современной философии (на сей раз Хокинг предпочел начать с философии, а не закончить ею), и битва с Богом. И с самого начала бросается в глаза по меньшей мере одна существенная перемена: поиски теории всего сворачиваются.

Айзек Азимов когда-то писал: “Из всех стереотипов, преследовавших людей науки, один оказался наиболее вредоносным. Ученых клеймили “злодеями”, “безумцами”, их называли “холодными”, “эгоистичными”, “рассеянными” и даже “консерваторами”, и все это они могли без особых потерь пережить. К несчастью, их считают “правыми”, и это непоправимо искажает самую суть науки”. Стивен Хокинг поколебал этот стереотип – он, как мы не раз описывали в этой книге, порой радикально менял прежнее свое мнение. Как озорной мальчишка, он выдергивал коврик из-под ног гипотезы, которую сам же помогал создавать. Но мы также видели, что эти отступления на самом деле не были отступлением и тем более отречением. Хокинг играл по собственным правилам, никогда не упуская из виду главную цель. Если он сходил с намеченного пути, то лишь потому, что другая дорога оказывалась ближе. Но отказаться от надежды найти теорию всего – это уж слишком большая жертва, на такую Хокинг не пошел бы, если б не получил неопровержимое доказательство: этот шаг необходим, только он ведет вперед.

И еще кое-что бросалось в глаза на первых же страницах “Высшего замысла”: Хокинг избавился от прежней подозрительности в отношении теории струн. Трудно в точности установить, когда именно он успел переменить мнение. Большинство сообщений – не его собственных, но со стороны – указывает, что почти до конца 1990-х Хокинг оставался противником этой теории. Сам же Хокинг уже в 1991 году говорил мне (см. главу 13), что, на его взгляд, теория струн превращается в наиболее перспективный путь к теории всего. Он оказался прав, но… как всегда, с поворотцем.

Новым кандидатом – и, пожалуй, финалистом в гонке за звание “окончательной теории вселенной” – стала М-теория. В качестве теории всего – такой, как мы себе ее представляли – М-теория несколько разочаровывает. На футболке она не уместится и стихотворению Уилера отнюдь не соответствует. Не подпадает она и под золотое пифагорейское требование сочетать истину с ясностью и простотой. Значит ли это, что М-теория неверна? Хокинг полагает, что тут не приходится говорить о верной или окончательной теории – главное, что на лучшее мы уже не можем рассчитывать.

М-теория представляет собой не единую формулу, а целый ворох, “семейство теорий”, по выражению Хокинга. Каждый член семейства точно описывает наблюдения в определенной группе физических явлений, но ни одна из этих теорий не может считаться пригодным описанием всех физических ситуаций. Ни одна не отвечает за “все”. При этом они очень разные, но все работают на одном уровне и все можно рассматривать как аспекты единой, лежащей в их основе теории[454]. Однако сформулировать эту лежащую в основе глубинную теорию в виде единого набора уравнений не получается – и, вполне вероятно, никогда не получится.

Хокинг и Млодинов сравнивают эту ситуацию с изображением Земли на плоской карте. Поскольку проекция Меркатора, применяемая для таких карт, увеличивает северную и южную оконечности Земли пропорционально к другим регионам планеты, и искажение усиливается по мере продвижения к полюсам, а сами полюса на карте не представлены, Земля в целом изображается на карте с меньшей точностью, чем отдельные ее части на специальных картах. При совмещении региональных карт местами районы накладываются друг на друга, но при этом изображения не приходят в противоречие: одно и то же место выглядит одинаково на всех картах, любая карта вполне надежна и достоверно представляет конкретную область. Но единая плоская карта не может точно передать поверхность Земли. И точно так же ни одна теория не может полностью отобразить все наблюдения[455].

Ныне теоретики рассматривают пять разных теорий струн и супергравитацию, на которую Хокинг возлагал в 1980-х большие надежды, как семейство приблизительных выражений фундаментальной М-теории. Эти шесть приближений – словно шесть меньших карт в придуманной Хокингом аналогии.

Не очень-то это соответствует идеалу: мы-то надеялись достичь полного понимания устройства вселенной. Но мы же не будем сидеть тут и горевать о том, что не дается нам в руки фундаментальная и всеохватывающая теория. Кое-что нам все же известно. Существует десять или одиннадцать измерений пространства и времени. Существуют точечные частицы, вибрирующие струны, двухмерные мембраны, трехмерные объекты и другие объекты, разворачивающиеся в большем количестве измерений (до девяти или, по некоторым мнениям, до десяти измерений пространства), – эти объекты физики называют p-бранами.

Мы уже обсуждали предположение, что мы не замечаем других измерений пространства помимо известных нам трех, потому что они туго свернуты. Немыслимое число вариантов их сворачивания поначалу обескураживало тех, кто надеялся превратить теорию струн в единую теорию всего. Как происходит сворачивание, мы проиллюстрировали на примере садового шланга, но Хокинг и Млодинов придумали аналогию получше.

Они предложили читателям вообразить двухмерную плоскость – скажем, лист бумаги. Плоскость двухмерна – требуется зафиксировать лишь два числа, координаты по горизонтали и по вертикали, чтобы определить положение любой точки на листе. Но приходило ли вам в голову, что двухмерна и соломинка, через которую вы пьете сок? Для определения координат точки достаточно измерить расстояние от одного из концов соломинки плюс указать положение на окружности. Но представим себе очень, очень тонкую соломинку: в такой едва ли понадобится указывать положение точки на окружности. Если соломинка будет очень тонкой – одна миллионная миллионной миллионной доли сантиметра в диаметре, – измерение по окружности фактически исчезнет. Именно так теория струн предлагает нам понимать дополнительные измерения – они свернуты или искривлены, и оттого масштаб их столь мал, что мы их вовсе не замечаем. Принято говорить, что они свернуты “во внутреннее пространство”.