Стивен Хокинг - Черные дыры и молодые вселенные

• Название: Черные дыры и молодые вселенные
• Автор: Стивен Хокинг
• Жанр: Образовательная литература
• Год: 2017
• ISBN: 978-5-17-102303-4

Впервые лекция под названием «Черные дыры и молодые вселенные» была прочитана в Калифорнийском университете в Беркли. Дополненная размышлениями Стивена Хокинга на эту и смежные темы, она стала частью настоящего сборника, составленного из 13 эссе и развернутого интервью.

На этих страницах самый известный астрофизик современности толкует наиболее вероятные модели устройства Вселенной. Это продолжение диалога с читателем, начатого в книге «Краткая история времени». Автор рассуждает о воображаемом времени, о том, каким образом черные дыры могут дать жизнь молодым вселенным, и о попытках ученых, начатых Альбертом Эйнштейном, найти единую теорию поля, которая смогла бы сделать макрокосмос предсказуемым.

---

ОТО также предсказывает, что массивные звезды будут коллапсировать[10] («падать в себя»), когда они исчерпают запасы своего ядерного топлива. Совместно с Пенроузом мы показали, что они будут коллапсировать, пока не наступит сингулярность с бесконечной плотностью. Эта сингулярность будет концом времени, по крайней мере для этой звезды и всего того, что на ней находится. Гравитационное поле в точке сингулярности будет таким сильным, что свет не сможет преодолеть его тиски и вырваться из окрестности сингулярности. Область, из которой свет не способен выбраться, называется черной дырой, а ее граница называется горизонтом событий. Для всего и вся, что упадет в черную дыру через горизонт событий, время закончится.

В один из вечеров 1970 года, вскоре после рождения моей дочери Люси, я лег спать, размышляя о черных дырах. Внезапно я понял, что большинство методов, придуманных нами с Пенроузом для объяснения сингулярностей, вполне применимы к черным дырам. В частности, область горизонта событий (граница черной дыры) не может уменьшаться со временем. И когда две черные дыры сталкиваются, превращаясь в одну черную дыру, площадь горизонта событий новой дыры будет больше суммы площадей двух предыдущих дыр. Это ограничивает количество энергии, которое может быть выделено в результате столкновения. Я был так взволнован, что не смог заснуть в ту ночь.

В период с 1970 по 1974 год я занимался преимущественно черными дырами. А в 1974 году я сделал одно из моих самых удивительных открытий: черные дыры не совсем черные! Если принять во внимание поведение материи на очень малых масштабах, то частицы и излучение могут просачиваться из черной дыры наружу. Черная дыра излучает как нагретое тело.

Начиная с 1974 года я работаю над объединением ОТО и квантовой механики в одну стройную теорию. Одним из результатов этой работы явился вывод, сформулированный мною в 1983 году вместе с Джимом Хартлом из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре: и время, и пространство не бесконечны, но у них нет ни границы, ни края. В этом смысле они похожи на поверхность Земли, но с двумя дополнительными измерениями. Земная поверхность ограничена по площади, но не имеет никаких границ. Ни в одном из своих многочисленных путешествий я не мог зайти за край света. Если этот вывод справедлив, то никаких сингулярностей не существует и законы науки торжествуют везде и всюду, даже в той реальности, в которой зародилась Вселенная. Тогда они и укажут, как это произошло. В этом случае я вполне преуспел бы в выяснении всех обстоятельств этого процесса. Но я до сих пор не знаю, почему этот процесс был запущен.

Глава третья Я и БАС[11]

Меня часто спрашивают: как вы воспринимаете свою болезнь? Ответ такой: воспринимаю, но не очень сильно. Я пытаюсь жить нормальной жизнью, насколько это возможно, не думать о своем состоянии и не сожалеть о тех вещах, которые мне делать не суждено и которых, кстати, не так уж много.

Конечно, для меня было сильным потрясением узнать, что у меня заболевание двигательных нейронов. Надо сказать, что и в детстве координация моих движений оставляла желать лучшего. Мне не давались игры с мячом. Наверное, поэтому я не очень любил спорт и вообще физическую активность. Но все изменилось, когда я поступил в Оксфорд. Там я увлекся греблей. Конечно, я не стал мастером спорта, но вышел на уровень межуниверситетских соревнований.

На третьем курсе Оксфорда я заметил, что становлюсь неуклюжим. Я даже несколько раз падал без всякой видимой причины. Но только через год, когда я переехал в Кембридж, моя мама забила тревогу и повела меня к семейному доктору. Он направил меня к специалисту, и вскоре после того, как я отметил свой двадцать первый день рождения, я оказался в госпитале на обследовании. В течение двух недель мне сделали множество различных анализов. У меня брали образцы мышечной ткани из руки, втыкали в меня электроды, вводили в позвоночник рентгеноконтрастную жидкость и с помощью рентгена наблюдали, как она течет туда-сюда при наклонах кровати. В результате всех этих манипуляций мне так ничего толком и не сказали, кроме того, что у меня нет рассеянного склероза и у меня нетипичный случай. Я понял, однако, что они ожидают лишь ухудшения моего состояния и не могут сделать ничего, кроме как давать мне витамины. Причем я видел, что сами они не ожидают от витаминов особого эффекта. Более подробно вникать в состояние своего здоровья я не хотел, так как не ожидал узнать ничего хорошего.

Понимание того, что я болен неизлечимой болезнью, которая, скорее всего, убьет меня через несколько лет, стало для меня шоком. Как и почему это могло случиться со мной? Когда я был в госпитале, в моей палате умер от лейкемии мальчик, которого я немного знал. Зрелище малоприятное. Я понял, что некоторым людям гораздо хуже, чем мне. В конце концов, я не чувствовал себя откровенно больным. Когда я начинаю себя жалеть, я вспоминаю этого мальчика.

Не зная, что со мной может случиться и как быстро будет прогрессировать болезнь, я потерял почву под ногами. Врачи советовали мне вернуться в Кембридж и продолжить исследования в области общей теории относительности и космологии, которые я только что начал. Но дела мои в этой области шли не очень успешно, сказывалось отсутствие систематической математической подготовки. Кроме того, отпущенного мне времени могло не хватить на написание диссертации. Я чувствовал себя, как актер-трагик на подмостках театра. Я пристрастился к Вагнеру. Я стал с жадностью читать подряд все статьи в журналах, но это только сбивало с толку. Дело в том, что как только один журнал напечатает что-нибудь сногсшибательное, другие сразу подхватывают новость и раздувают ее до размеров сенсации. А мы начинаем верить печатному слову, тем более многократно повторенному.

Мои сны в это время были очень беспокойные. Перед тем как мне поставили диагноз, я был весьма утомлен жизнью. Казалось, что в жизни нет ничего такого, ради чего стоило бы жить. Но вскоре после выписки из госпиталя я увидел во сне, что меня собираются казнить. Я внезапно понял, что есть на свете множество вещей, которые я мог бы сделать, если бы смертная казнь была отложена. Несколько раз мне снился сон, в котором я готов был пожертвовать жизнью для спасения других. В конце концов, если мне все равно суждено умереть, пусть это хоть кому-то принесет пользу.

Но я остался жить. По сути дела, хотя над моим будущим по-прежнему висел туман неизвестности, к моему удивлению я обнаружил, что стал наслаждаться жизнью гораздо сильнее, чем раньше. Моя исследовательская работа пошла на лад, я был помолвлен и женился, я получил грант в колледже Гонвилл и Киз в Кембридже.

Исследовательский грант в Гонвилл и Киз решил проблему моего трудоустройства. Я был счастлив, что избрал работу в области теоретической физики, одной из тех немногих областей, в которых мое состояние не было серьезной помехой. К счастью, моя научная репутация возрастала по мере того, как наступало ухудшение физического состояния. В частности, это означало, что мне готовы были предложить целый ряд должностей, на которых я мог заниматься чистыми исследованиями, без всякой лекционной деятельности.

Нам также повезло с жильем. Когда мы поженились, Джейн училась на выпускном курсе в Вестфилдском колледже в Лондоне и ей приходилось ездить в Лондон каждую неделю. Это означало, что нам нужно было найти жилье, в котором я мог бы обходиться без посторонней помощи и которое располагалось бы где-нибудь посередине, потому что ходить далеко я не мог. Я попросил администрацию колледжа о помощи, но заместитель по хозяйственной части разъяснил мне, что не в традициях колледжа помогать сотрудникам с жильем. Поэтому мы подали объявление о том, что хотим снять квартиру в одном из новых домов, которые строили на рыночной площади. (Несколько лет спустя я узнал, что эти квартиры фактически принадлежали колледжу, но они ничего не сказали мне об этом.) Когда мы вернулись в Кембридж после лета, проведенного в Америке, оказалось, что квартиры еще не готовы. В виде исключения и большого одолжения завхоз предложил нам комнату в общежитии для аспирантов. Он сказал: «Обычно за ночь за комнату мы берем двенадцать шиллингов и шесть пенсов. Но поскольку вас двое, с вас двадцать пять шиллингов».

Мы прожили в этой комнате всего три ночи. Потом мы нашли маленький домик примерно в сотне метров от моего факультета. Он принадлежал другому колледжу, и его снимал один из сотрудников этого колледжа. Он недавно переехал в другой дом в пригороде и уступил нам свой дом на оставшиеся три месяца, в течение которых еще действовала его аренда. В течение этих трех месяцев мы нашли еще один дом на той же улице, стоявший пустым. Сосед уведомил хозяйку дома, жившую в Дорсете, что очень нехорошо держать дом пустым, в то время как молодая пара мыкается без жилья. Хозяйка из Дорсета сдала нам дом. После того как мы прожили в доме несколько лет, мы решили купить его и отремонтировать. И мы попросили колледж о кредите. Колледж взвесил все обстоятельства и решил, что рисковать не стоит. В конце концов мы взяли кредит в строительной сберегательной кассе, а мои родители дали денег на ремонт.