Текст книги "Черные дыры и молодые вселенные"

Автор книги: Стивен Уильям Хокинг

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 11 страниц) [доступный отрывок для чтения: 5 страниц]

2. Оксфорд и Кембридж

Мой отец очень хотел, чтобы я поступил в Оксфорд или Кембридж. Сам он учился в Юниверсити-колледже в Оксфорде и потому думал, что мне тоже стоит пойти туда, так как у меня больше шансов поступить. В то время в совете Юниверсити-колледжа не было ни одного математика, и это явилось второй причиной, по которой, как он полагал, я должен был заняться химией и попытаться получить естественно-научное образование, а не математическое.

Остальные члены семьи уехали на год в Индию, но мне пришлось остаться, чтобы закончить школу и поступить в университет. Директор школы считал меня слишком молодым для Оксфорда, но в марте 1959 года я поехал туда держать экзамен вместе с двумя ребятами, закончившими школу на год раньше. Я был убежден, что подготовлен плохо, и меня угнетало, что во время практического экзамена университетские преподаватели подходили говорить с другими, а не со мной. Однако через несколько дней после возвращения из Оксфорда я получил телеграмму с сообщением, что поступил.

Мне было семнадцать, а большинство других студентов на курсе уже прошли службу в армии и были много старше. Весь первый курс и часть второго я чувствовал себя довольно одиноко и только на третьем ощутил себя действительно счастливым. В то время в Оксфорде преобладало враждебное отношение к труду. Предполагалось, что или твои способности позволяют не прикладывать никаких усилий, или же ты признаешь свою ограниченность и получаешь «неуды». Усердно же работать, чтобы получить более высокую оценку, считалось признаком серости – страшнейший эпитет в оксфордском лексиконе.

В то время курс физики в Оксфорде был построен так, что избежать работы не представляло большой сложности. Я сдал один экзамен до приезда туда, а потом за три года пришлось сдать лишь выпускной экзамен. Однажды я подсчитал, что за три года пребывания в Оксфорде выполнил работ примерно на тысячу часов – в среднем час в день. Я не горжусь тем, что мало работал, а просто описываю свои воззрения того времени, и такие же взгляды были у большинства моих товарищей; они чувствовали только скуку и считали, что нет такой цели, для достижения которой стоит прилагать усилия. Одним из результатов моей болезни является полная перемена воззрений: зная, что можешь рано умереть, понимаешь – жизнь стоит того, чтобы ее прожить, и есть множество вещей, которые надо сделать.

Поскольку занимался я мало, то планировал сдать выпускной экзамен, рассматривая проблемы теоретической физики и избегая вопросов, требующих фактических знаний. Однако в ночь перед экзаменом из-за нервного напряжения я не мог уснуть и отвечал не блестяще. Моя оценка оказалась на грани между «хорошо» и «отлично», и, чтобы окончательно определиться, экзаменаторы задавали дополнительные вопросы. Они спросили о моих планах на будущее, и я ответил, что хотел бы заняться исследовательской работой. Если бы мне поставили «отлично», я бы отправился в Кембридж, если всего лишь «хорошо» – остался бы в Оксфорде. Мне поставили «отлично».

Я видел для себя две фундаментальные области теоретической физики, которыми мог бы заняться: одна – космология, изучение необъятного, другая – элементарные частицы, изучение бесконечно малого. Элементарные частицы казались мне менее привлекательными, потому что для них не было соответствующей теории, несмотря на то что ученые все время находили множество новых частиц. Исследователи просто разбивали их на семейства, как в ботанике. А в космологии существовала хорошо проработанная теория – общая теория относительности Эйнштейна.

Но в Оксфорде тогда никто не занимался космологией, а в Кембридже работал Фред Хойл – выдающийся астроном того времени. Я подал заявку, чтобы работать над диссертацией у Хойла. Заявка была принята, так как я получил «отлично», но меня опечалило, что моим руководителем стал не Хойл, а некто по имени Денис Сиама, о котором я ничего не слышал. Однако потом оказалось, что это было и к лучшему: Хойл проводил много времени за границей, и, вероятно, я бы не часто с ним виделся, а Сиама был на месте и всегда подстегивал меня, хотя зачастую я и не разделял его идей.

Поскольку и в школе, и в Оксфорде я мало занимался математикой, общая теория относительности показалась мне сначала трудной, и я не сильно в ней продвинулся. К тому же в последний год своего пребывания в Оксфорде я заметил, что становлюсь все более неуклюжим в движениях. Вскоре по приезде в Кембридж мне поставили диагноз АБС – амиотрофический боковой склероз, или нейромоторное заболевание, как его называют в Англии (в Соединенных Штатах его называют также болезнью Лу Герига). Врачи не могли предложить никакого лечения и не давали гарантий, что мое состояние не ухудшится.

Сначала болезнь как будто прогрессировала довольно быстро. В своих исследованиях я не видел большого смысла, поскольку не предполагал дожить до получения докторской степени. Однако время шло, а развитие болезни словно замедлилось. К тому же я начал постигать общую теорию относительности и продвинулся в своей работе. Но по-настоящему все изменила моя помолвка с девушкой по имени Джейн Уайлд, с которой я познакомился примерно в то же время, когда мне поставили диагноз. Это дало мне стимул к жизни.

Раз мы собирались пожениться, я должен был получить место, а для получения места нужно было закончить диссертацию. Поэтому я впервые в жизни принялся за работу. К моему удивлению, мне это понравилось. Возможно, не совсем правильно называть это работой. Кто-то однажды сказал: ученые и проститутки берут деньги за то, что им самим доставляет удовольствие.

Я решил подать заявку на должность научного сотрудника в Гонвилл-энд-Кейс-колледже и надеялся, что Джейн напечатает ее, но, когда она приехала ко мне в Кембридж, ее рука была в гипсе – перелом. Должен признать, я проявил меньше сочувствия, чем следовало бы. Сломана была левая рука, и Джейн смогла под мою диктовку написать заявку, а я нашел того, кто ее напечатал.

В заявке нужно было назвать двух людей, которые могли бы дать отзыв о моих работах. Мой руководитель предложил попросить отзыв у Германа Бонди. Бонда был профессором математики в лондонском Кингс-колледже, специалистом но общей теории относительности. Я встречался с ним пару раз, он видел одну мою статью в журнале «Просидингс оф зе Ройял Сосаети», и после лекции, которую Бонди читал в Кембридже, я попросил его дать отзыв. Он взглянул на меня и сказал, что даст, но, очевидно, меня не вспомнил, поскольку, когда к нему обратились по этому поводу из колледжа, Бонди ответил, что никогда обо мне не слышал. Сейчас поступает очень много заявок на место научного сотрудника, и если одно из указанных в заявке лиц говорит, что не знает заявителя, это конец. Но в то время к подобному относились спокойнее. Из колледжа мне написали об обескураживающем ответе одного рецензента, и мой руководитель связался с Бонди и освежил его память. После этого Бонди написал мне отзыв – наверное, лучше, чем я заслуживал, и с тех пор я научный сотрудник Кейс-колледжа.

Получение места означало, что мы с Джейн можем пожениться. В июле 1965 года мы это и сделали. В качестве свадебного путешествия мы провели неделю в Суффолке – это все, что нам позволяли средства. Потом отправились на летние курсы по общей теории относительности при Корнелльском университете на севере штата Нью-Йорк. Это было ошибкой. Мы поселились в общежитии, полном супружеских пар с шумливыми маленькими детьми, и это придало странный оттенок нашему браку. Однако в других отношениях летние курсы оказались для меня очень полезны, так как я встретился со многими корифеями в этой области.

До 1970 года мои исследования касались космологии, изучения Вселенной в крупном масштабе. Моя самая значительная работа в этот период была о сингулярностях. Наблюдения отдаленных галактик показывали, что они движутся от нас, – Вселенная расширяется. Это подразумевало, что в прошлом галактики должны были быть ближе друг к другу. Возникал вопрос: было ли в прошлом такое время, когда галактики находились все вместе и плотность Вселенной была бесконечной? Или до того была фаза сжатия, когда галактикам удалось избежать столкновения? Возможно, они пронеслись мимо друг друга и начали разлетаться? Для ответа на этот вопрос требовались новые математические методы. Они были разработаны в 1965-1970 годах, главным образом Роджером Пенроузом и мной. Пенроуз тогда работал в Биркбек-колледже в Лондоне, сейчас он в Оксфорде. Воспользовавшись этими методами, мы показали, что если общая теория относительности верна, то в прошлом должно было быть состояние с бесконечной плотностью.

Такое состояние с бесконечной плотностью называется сингулярностью Большого Взрыва. Это означает, что, если общая теория относительности верна, наука не могла бы рассчитать, как возникла Вселенная. Однако моя более поздняя работа показывает, что если принять во внимание теорию квантовой физики – теорию мельчайших частиц, то все-таки можно рассчитать, как возникла Вселенная.

Общая теория относительности также утверждает, что массивные звезды, когда израсходуют свое ядерное топливо, сожмутся внутрь себя. Работа, которую проделали мы с Пенроузом, показывает, что они будут продолжать сжиматься, пока не достигнут сингулярности, или бесконечной плотности. Эта сингулярность стала бы концом времени – по крайней мере для звезды и всего сущего на ней. Гравитационное поле сингулярности было бы столь сильным, что свет не мог бы вырваться из области вокруг нее, а затягивался бы этим полем назад. Область, из которой невозможно вырваться, называется черной дырой, а ее границы – горизонтом событий. Все, что падает в черную дыру через горизонт событий, приходит к концу времени в этой сингулярности.

Однажды ночью (это было в 1970 году, вскоре после рождения моей дочери Люси) я размышлял о черных дырах, и вдруг меня осенило, что многие из разработанных Пенроузом и мною методов для доказательства сингулярностей можно применить и к черным дырам. В частности, область горизонта событий, граница черной дыры, не может уменьшаться со временем. И если две черные дыры столкнутся и сольются в одну, то площадь горизонта событий получившейся дыры будет больше суммы площадей горизонтов исходных черных дыр. Это накладывает существенное ограничение на величину энергии, которая выделится при столкновении. Я был так взволнован, что заснуть в ту ночь уже не мог.

С 1970 по 1974 год я работая в основном над черными дырами. Но в 1974-м я сделал, возможно, мое самое удивительное открытие: черные дыры не совершенно черные! Если принять в расчет мелкомасштабное поведение материи, частицы и излучение могут просочиться из черной дыры: она испускает излучение, словно горячее тело.

С 1974 года я работаю над приведением общей теории Относительности и квантовой механики в одну согласованную теорию. Одним из результатов этого стало предположение, сделанное мной в 1983 году вместе с Джимом Хартлом из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре: время и пространство конечны, но не имеют границ или краев. Это можно сравнить с поверхностью Земли, но не в трех, а в пяти измерениях. Земная поверхность не бесконечна, но границ не имеет. Сколько я ни путешествовал, мне так и не удалось упасть с края мира. Если бы данное предположение оказалось верно, не было бы никаких сингулярностей и научные законы выполнялись бы везде, в том числе и в начале Вселенной. Как возникла Вселенная, можно было бы определить научными законами. Я бы удовлетворил свои амбиции и открыл, как возникла Вселенная. Но я так и не знаю, почему она возникла.

3. Моя жизнь с АБС[3]3
  Так назывался доклад Хокинга на конференции Британской ассоциации по нейромоторным заболеваниям, проходившей в Бирмингеме в октябре 1987 г.


[Закрыть]

Меня довольно часто спрашивают: «Что вы думаете о своей болезни?» И я отвечаю: «Я не очень много о ней думаю. Стараюсь по мере возможности жить как нормальный человек, не задумываться о своем состоянии и не жалеть о том, что оно чего-то не позволяет мне делать. Да таких вещей не так уж и много».

Когда обнаружилось, что у меня нейромоторное заболевание, это было для меня страшным ударом. В детстве я не отличался хорошей координацией движений, не блистал в играх с мячом. Возможно, по этой причине я не уделял большого внимания спорту и вообще занятиям, требующим физической активности. Но все изменилось, когда я поехал в Оксфорд. Я стал заниматься греблей и был рулевым. Конечно, я не соответствовал стандартам регаты, yо мог выступать на соревнованиях в колледже.

Однако на третьем году учебы в Оксфорде я заметил, что становлюсь каким-то неуклюжим, пару раз я даже упал без видимой причины. Но только после года моего пребывания в Кембридже мать заметила это и отвела меня к врачу. Тот отправил меня к специалисту, и вскоре после моего двадцать первого дня рождения я прошел обследование в больнице. Пролежал я там две недели, в течение которых подвергался самым разнообразным испытаниям: у меня брали пробу мышечной ткани руки, втыкали в меня электроды, впрыскивали в позвоночник какую-то жидкость и в рентгеновских лучах наблюдали, как она поднимается и опускается при изменении угла наклона кровати. И после всего этого не сказали, какая у меня болезнь, а только заверили, что это не рассеянный склероз и, кроме того, у меня не типичный случай. Я понял, однако, что врачи предполагают ухудшение, но не могут предложить мне ничего, кроме витаминов. От витаминов нельзя было ожидать большого эффекта, а расспрашивать о подробностях не хотелось, так как ничего хорошего мне это не сулило.

Осознав, что у меня неизлечимая болезнь, которая, видимо, через несколько лет меня убьет, я был потрясен. Как такое могло случиться именно со мной? За что мне такой конец? Будучи в больнице, я видел, как на койке напротив умирал от лейкемии мальчик. Наблюдать это было тяжело, и мне стало ясно, что некоторым повезло еще меньше, чем мне. По крайней мере, меня не тошнило. Каждый раз, собираясь пожалеть себя, я вспоминаю того мальчика.

Я не знал, что меня ожидает и как быстро болезнь будет прогрессировать. Врачи разрешили мне возвратиться в Кембридж и продолжать исследования в общей теории относительности и космологии, которые я только начал. Но я не очень продвигался в этом, так как не имел достаточной математической подготовки, да ведь я мог и не дожить до завершения диссертации. Ощущая себя трагическим персонажем, я начал слушать Вагнера, но пресса явно преувеличивает, сообщая, будто я тогда запил. Беда в том, что, когда одна статья утверждает нечто подобное, другие тут же копируют ее, потому что это хороший сюжет, а все, что выходит большим тиражом, непременно должно быть правдой.

Мои мечты в то время несколько смешались. До того как поставили диагноз, жизнь представлялась мне скучной. Казалось, в ней нет ничего такого, чем стоило бы заняться. Выйдя из больницы, я ощущал себя приговоренным к казни и вдруг понял, что я очень многим мог бы заняться, если бы исполнение приговора отложили. Не раз меня посещала мысль пожертвовать жизнью ради спасения других. В конце концов, все равно пришлось бы умереть, а так это могло бы принести кому-то пользу.

Но я не умер. И хотя над моим будущим нависли тучи, я, к своему удивлению, обнаружил, что настоящее приносит мне больше радости, чем раньше. Я начал продвигать свои исследования, обручился, женился и получил место в Кейс-колледже в Кембридже.

Место в колледже решило мои проблемы с занятостью. Мне повезло, что я решил работать в теоретической физике, так как это была одна из немногих областей, где мое физическое состояние не являлось серьезной помехой. И мне повезло, что по мере его ухудшения моя научная репутация росла. Благодаря этому я мог занять должность, позволяющую вести исследования, не читая лекций.

Нам также повезло с жильем. Когда мы поженились, Джейн еще училась на последнем курсе Уэстфилд-колледжа в Лондоне, так что на неделе ей приходилось туда ездить. Поэтому нам нужно было подыскать что-то такое, где я мог бы сам управляться и чтобы это было в центре, поскольку я не мог далеко ходить. Я поинтересовался в колледже, не помогут ли мне, но в ответ услышал: «Политика колледжа – не помогать сотрудникам с жильем». Поэтому мы встали на очередь на одну из новых квартир, что строились у рынка (через несколько лет я обнаружил, что на самом деле эти квартиры принадлежали колледжу, но там мне об этом не сказали). Однако когда, проведя лето в Америке, мы вернулись в Кембридж, квартиры еще были не достроены. Как большое одолжение нам предложили комнату в общежитии для аспирантов, сказав при этом: «Обычно за такую комнату мы берем двенадцать шиллингов и шесть пенсов в день. Однако раз вас двое, будем брать двадцать пять шиллингов».

Мы прожили там всего три дня, а потом неподалеку нашли себе домик. Он принадлежал другому колледжу, который предоставил его одному из своих сотрудников. Тот недавно переехал в пригород и на оставшиеся три месяца передал его нам в субаренду. За эти три месяца мы подыскали другой пустующий дом на той же улице. Сосед вызвал из Дорсета хозяйку и выразил ей свое возмущение по поводу того, что дом пустует, в то время как молодые люди ищут пристанища, и она пустила нас жить. Через несколько лет нам захотелось купить этот дом и отремонтировать, и мы попросили у колледжа ссуду. Нашу просьбу рассмотрели и сочли это слишком рискованным, так что в конце концов пришлось взять ссуду в строительном кооперативе, а мои родители дали денег на ремонт.

Мы прожили там еще четыре года, пока мне не стало слишком трудно подниматься по лестнице. К тому времени в колледже меня уже ценили и предложили квартиру на первом этаже принадлежавшего колледжу дома. Это меня устраивало, так как там были просторные комнаты и широкие двери. Дом располагался недалеко от центра, и я мог добираться до кафедры на своей электрической коляске. Он также пришелся по душе нашим троим детям, потому что вокруг был сад, за которым ухаживали садовники колледжа.

До 1974 года я мог сам есть, сам вставать и ложиться в постель. Джейн удавалось помогать мне и воспитывать двоих детей без посторонней помощи. Однако потом положение ухудшилось, и у нас всегда жил кто-нибудь из моих студентов. За бесплатное жилье и мое особое внимание студенты помогали мне вставать и ложиться. В 1980 году мы перешли к системе добровольного дежурства и частных сиделок, которые приходили на час-два утром и вечером. Так продолжалось до тех пор, пока в 1985 году я не заболел воспалением легких. Мне сделали трахеотомию, и с того момента я нуждался в круглосуточном присмотре. Это оказалось возможным благодаря грантам нескольких организаций.

До операции моя речь становилась все более неразборчивой, и понять ее могли только люди, хорошо меня знавшие. Но, по крайней мере, я мог хоть как-то общаться. Я писал научные труды, диктуя секретарю, а семинары проводил с переводчиком, который четко повторял мои слова. Однако трахеотомия совсем лишила меня возможности говорить. Какое-то время единственным способом общения для меня было поднятие бровей, когда кто-либо указывал в таблице на нужную букву. Таким образом трудно поддерживать беседу, не говоря уж о написании научных трудов. Однако один компьютерщик из Калифорнии, по имени Уолт Уолтосц, прослышал о моем плачевном состоянии и прислал компьютерную программу «Эквалайзер», которую сам написал. Это позволило мне выбирать слова из меню на экране, нажимая рукой на ключ. Программа также реагировала на движения головы и глаз. Построенную таким образом фразу я мог послать па речевой синтезатор.

Сначала я запускал «Эквалайзер» на настольном компьютере. Потом Дэвид Мэйсон из «Кембридж Адаптив Коммюникейшенз» встроил маленький персональный компьютер и речевой синтезатор в мою коляску. Эта система позволила мне общаться еще лучше, чем раньше. Я мог набирать до пятидесяти слов в минуту, чтобы или выговаривать написанное, или записывать на диске. Потом я мог распечатать это или вызвать снова и проговорить предложение за предложением. При помощи этой системы я написал две книги и ряд научных работ. Я также сделал множество научных и научно-популярных докладов, и их хорошо воспринимали – думаю, в немалой степени благодаря качеству речевого синтезатора, изготовленного фирмой «Спич Плас». Голос очень важен. Если вы говорите неразборчиво, люди склонны считать вас умственно неполноценным. Тот синтезатор – самый лучший из всех, что я когда-либо слышал, поскольку он интонирует текст, а не говорит на манер Далека[4]4
  Робот из детской телепередачи. – Примеч. пер.


[Закрыть]. Единственная беда – у него американский акцент. Однако теперь я уже сроднился с этим голосом и не хотел бы менять его, даже если бы мне предложили британское произношение. Я бы почувствовал себя другим человеком.

Я страдаю нейромоторным заболеванием практически всю мою взрослую жизнь, но это не помешало мне иметь прекрасную семью и добиться успехов в работе. И все это благодаря помощи, оказанной мне женой, детьми и многими другими людьми и организациями. Мне повезло, что мое состояние ухудшалось медленнее, чем в большинстве таких случаев. Это доказывает, что никогда не надо терять надежды.