Brief Answers to the Big Questions-Краткие ответы

Stephen Hawking
Краткие ответы на большие вопросы

Стивен Хокинг
Предисловие
Эдди Редмэйн

Впервые встретив Стивена Хокинга, я был поражен его необычайной силой и его уязвимостью. Решительный взгляд в его глазах в сочетании с неподвижным телом были мне знакомы по моим исследованиям — я недавно был нанят на роль Стивена в «Теории всего» и провел несколько месяцев, изучая его работу и природу его инвалидности, пытаясь понять, как использовать свое тело, чтобы выразить течение болезни двигательных нейронов с течением времени.
И все же, когда я наконец встретил Стивена, икону, этого ученого феноменального таланта, чье основное общение осуществлялось посредством компьютерного голоса и пары исключительно выразительных бровей, я был сражен. Я, как правило, нервничаю в тишине и говорю слишком много, тогда как Стивен абсолютно понимал силу тишины, силу ощущения, что тебя изучают. Взволнованный, я решил поговорить с ним о том, что наши дни рождения разделяют всего несколько дней, помещая нас в один и тот же знак зодиака. Через несколько минут Стивен ответил: «Я астроном. А не астролог». Он также настоял, чтобы я называл его Стивеном и перестал называть его профессором. Мне сказали...
Возможность изобразить Стивена была необычной. Меня привлекла эта роль из-за двойственности внешнего триумфа Стивена в его научной работе и внутренней борьбы с болезнью двигательных нейронов, начавшейся в начале двадцатилетия. Это была уникальная, сложная, насыщенная история человеческих усилий, семейной жизни, огромных академических достижений и явного неповиновения перед лицом всех препятствий. Хотя мы хотели изобразить вдохновение, мы также хотели показать упорство и мужество, которые были присущи жизни Стивена, проявленные как им самим, так и теми, кто заботился о нем.
Но было не менее важно изобразить ту сторону Стивена, которая была чистым шоуменом. В моем трейлере в итоге оказалось три образа, на которые я ссылался. Один был Эйнштейном с высунутым языком, потому что есть похожее игривое остроумие с Хокингом. Другой был Джокером в колоде карт, который был кукловодом, потому что я чувствую, что Стивен всегда держал людей в своих руках. И третий был Джеймс Дин. И это то, что я получил, увидев его, — блеск и юмор.
Самое большое давление в игре живого человека заключается в том, что вам придется отчитываться за свою игру перед человеком, которого вы изображали. В случае Стивена, отчет был также и перед его семьей, которая была так щедра ко мне во время моей подготовки к фильму. Перед тем, как Стивен пошел на просмотр, он сказал мне: «Я скажу вам, что я думаю. Хорошо. Или иначе». Я ответил, что если это «иначе», возможно, он мог бы просто сказать «иначе» и избавить меня от раздражающих подробностей. Стивен великодушно сказал, что ему понравился фильм. Он был тронут им, но, как известно, он также заявил, что, по его мнению, должно было быть больше физики и меньше чувств. С этим невозможно спорить.
После «Теории всего» я ;;поддерживал связь с семьей Хокингов. Я был тронут, когда меня попросили выступить с чтением на похоронах Стивена. Это был невероятно грустный, но блестящий день, полный любви и радостных воспоминаний и размышлений об этом самом мужественном из людей, который был лидером мира в своей науке и в своем стремлении к признанию инвалидов и предоставлению им надлежащих возможностей для процветания.
Мы потеряли поистине прекрасный ум, удивительного ученого и самого забавного человека, с которым мне когда-либо доводилось встречаться. Но как сказала его семья во время смерти Стивена, его работа и наследие будут жить, и поэтому с грустью, но и с большим удовольствием я представляю вам эту коллекцию сочинений Стивена на разнообразные и увлекательные темы. Надеюсь, вам понравятся его сочинения, и, как сказал Барак Обама, надеюсь, Стивену весело там, среди звезд.
С любовью
Эдди

Введение
Профессор Кип С. Торн

Впервые я встретил Стивена Хокинга в июле 1965 года в Лондоне, Англия, на конференции по общей теории относительности и гравитации. Стивен был в самом разгаре своей докторской диссертации в Кембриджском университете; я только что закончил свою в Принстонском университете. По конференц-залам ходили слухи, что Стивен придумал убедительный аргумент в пользу того, что наша Вселенная должна была родиться в какой-то конечный момент в прошлом. Она не может быть бесконечно старой.
Итак, вместе с сотней человек я втиснулся в комнату, рассчитанную на сорок человек, чтобы послушать Стивена. Он ходил с тростью, и его речь была немного невнятной, но в остальном он демонстрировал лишь скромные признаки заболевания двигательных нейронов, которое у него диагностировали всего два года назад. Его разум был явно не затронут. Его ясные рассуждения основывались на уравнениях общей теории относительности Эйнштейна и на наблюдениях астрономов о том, что наша вселенная расширяется, и на нескольких простых предположениях, которые, по всей вероятности, были верны, и он использовал некоторые новые математические методы, которые недавно разработал Роджер Пенроуз. Объединив все это способами, которые были умными, мощными и убедительными, Стивен вывел свой результат: наша вселенная, должно быть, началась в каком-то сингулярном состоянии примерно десять миллиардов лет назад. (В течение следующего десятилетия Стивен и Роджер, объединив усилия, продолжали все более убедительно доказывать это единичное начало времени, а также доказывать все более убедительно, что ядро ;;каждой черной дыры населено сингулярностью, где время заканчивается.)
Я вышел из лекции Стивена 1965 года под огромным впечатлением. Не только его аргументами и выводами, но, что еще важнее, его проницательностью и креативностью. Поэтому я разыскал его и провел с ним час, беседуя с глазу на глаз. Это было началом дружбы на всю жизнь, дружбы, основанной не только на общих научных интересах, но и на замечательной взаимной симпатии, сверхъестественной способности понимать друг друга как людей. Вскоре мы стали больше времени проводить, говоря о нашей жизни, нашей любви и даже смерти, чем о науке, хотя наша наука все еще была тем клеем, который связывал нас вместе.
В сентябре 1973 года я отвез Стивена и его жену Джейн в Москву, Россия. Несмотря на бушующую Холодную войну, я проводил в Москве месяц или около того раз в два года с 1968 года, сотрудничая в исследованиях с членами группы под руководством Якова Борисовича Зельдовича. Зельдович был превосходным астрофизиком, а также отцом советской водородной бомбы. Из-за его ядерных секретов ему было запрещено ездить в Западную Европу или Америку. Он жаждал дискуссий со Стивеном; он не мог приехать к Стивену; поэтому мы отправились к нему.
В Москве Стивен поразил Зельдовича и сотни других ученых своими идеями, а в ответ Стивен узнал кое-что от Зельдовича. Самым памятным был день, который Стивен и я провели с Зельдовичем и его аспирантом Алексеем Старобинским в номере Стивена в гостинице «Россия». Зельдович интуитивно объяснил замечательное открытие, которое они сделали, а Старобинский объяснил его математически.
Чтобы заставить черную дыру вращаться, требуется энергия. Мы уже знали это. Черная дыра, объяснили они, может использовать свою энергию спина для создания частиц, и частицы улетят, унося с собой энергию спина. Это было новым и удивительным, но не слишком удивительным. Когда у объекта есть энергия движения, природа обычно находит способ извлечь ее. Мы уже знали другие способы извлечения энергии спина черной дыры; это был просто новый, хотя и неожиданный способ.
Теперь, большая ценность таких разговоров в том, что они могут запустить новые направления мысли. Так было и со Стивеном. Он размышлял над открытием Зельдовича/Старобинского несколько месяцев, рассматривая его сначала с одной стороны, потом с другой, пока однажды оно не вызвало в уме Стивена поистине радикальное озарение: после того, как черная дыра перестает вращаться, она все еще может испускать частицы. Она может излучать — и излучает так, как будто черная дыра горячая, как Солнце, хотя и не очень горячая, просто слегка теплая. Чем тяжелее дыра, тем ниже ее температура. Дыра, которая весит столько же, сколько Солнце, имеет температуру 0,00000006 Кельвина, на 0,06 миллионных градуса выше абсолютного нуля. Формула для расчета этой температуры теперь выгравирована на надгробии Стивена в Вестминстерском аббатстве в Лондоне, где его прах покоится между прахами Исаака Ньютона и Чарльза Дарвина.
Эта «температура Хокинга» черной дыры и ее «излучение Хокинга» (как их стали называть) были поистине радикальными — возможно, самым радикальным открытием теоретической физики во второй половине двадцатого века. Они открыли нам глаза на глубокие связи между общей теорией относительности (черные дыры), термодинамикой (физикой тепла) и квантовой физикой (созданием частиц там, где их раньше не было). Например, они привели Стивена к доказательству того, что черная дыра имеет энтропию, что означает, что где-то внутри или вокруг черной дыры существует огромная случайность. Он вывел, что количество энтропии (логарифм количества случайности дыры) пропорционально площади поверхности дыры. Его формула для энтропии выгравирована на мемориальном камне Стивена в колледже Гонвилля и Кая в Кембридже, где он работал.
В течение последних сорока пяти лет Стивен и сотни других физиков пытались понять точную природу случайности черной дыры. Это вопрос, который продолжает генерировать новые идеи о союзе квантовой теории с общей теорией относительности — то есть о плохо понятых законах квантовой гравитации.
Осенью 1974 года Стивен привез своих аспирантов и свою семью (жену Джейн и двух детей Роберта и Люси) в Пасадену, Калифорния, на год, чтобы он и его студенты могли принять участие в интеллектуальной жизни моего университета, Калтеха, и временно объединиться с моей собственной исследовательской группой. Это был славный год, на пике того, что стало называться «золотым веком исследований черных дыр».
В течение того года Стивен и его студенты, а также некоторые из моих пытались глубже понять черные дыры, как и я в какой-то степени. Но присутствие Стивена и его руководство в исследовании черных дыр нашей совместной группой дали мне свободу заняться новым направлением, которое я обдумывал несколько лет: гравитационные волны.
Существует только два типа волн, которые могут путешествовать по Вселенной, передавая нам информацию о далеких объектах: электромагнитные волны (включая свет, рентгеновские лучи, гамма-лучи, микроволны, радиоволны…) и гравитационные волны.
Электромагнитные волны состоят из колеблющихся электрических и магнитных сил, которые движутся со скоростью света. Когда они сталкиваются с заряженными частицами, такими как электроны в радио- или телевизионной антенне, они трясут частицы взад и вперед, передавая им информацию, которую несут волны. Затем эту информацию можно усилить и передать в громкоговоритель или на экран телевизора, чтобы люди могли ее понять.
Гравитационные волны, по Эйнштейну, состоят из колебательного искривления пространства: колебательного растяжения и сжатия пространства. В 1972 году Райнер (Рай) Вайс из Массачусетского технологического института изобрел детектор гравитационных волн, в котором зеркала, висящие внутри угла и концов L-образной вакуумной трубы, раздвигаются вдоль одной стороны L растяжением пространства и сжимаются вдоль другой стороны сжатием пространства. Рай предложил использовать лазерные лучи для измерения колебательного рисунка этого растяжения и сжатия. Лазерный свет мог извлекать информацию гравитационной волны, а затем сигнал мог усиливаться и подаваться в компьютер для человеческого понимания.
Изучение Вселенной с помощью электромагнитных телескопов (электромагнитная астрономия) было начато Галилеем, когда он построил небольшой оптический телескоп, направил его на Юпитер и открыл четыре крупнейших спутника Юпитера. За 400 лет, прошедших с тех пор, электромагнитная астрономия полностью изменила наше понимание Вселенной.
В 1972 году мы с моими студентами начали думать о том, что мы могли бы узнать о Вселенной с помощью гравитационных волн: мы начали разрабатывать видение гравитационно-волновой астрономии. Поскольку гравитационные волны являются формой искривления пространства, они производятся сильнее всего объектами, которые сами полностью или частично состоят из искривленного пространства-времени, что означает, в частности, черные дыры. Гравитационные волны, как мы пришли к выводу, являются идеальным инструментом для исследования и проверки идей Стивена о черных дырах.
В более общем плане, как нам казалось, гравитационные волны настолько радикально отличаются от электромагнитных волн, что они почти гарантированно создадут свою собственную, новую революцию в нашем понимании вселенной, возможно, сравнимую с колоссальной электромагнитной революцией, последовавшей за Галилеем, — если бы эти неуловимые волны можно было обнаружить и отслеживать. Но это было большое «если»: мы подсчитали, что гравитационные волны, омывающие Землю, настолько слабы, что зеркала на концах L-образного устройства Рэя Вайса будут перемещаться вперед и назад относительно друг друга не более чем на 1/100 диаметра протона (что означает 1/10 000 000 размера атома), даже если расстояние между зеркалами составляло несколько километров. Задача измерения таких крошечных движений была колоссальной.
Итак, в тот славный год, когда исследовательские группы Стивена и мои объединились в Калтехе, я провел большую часть своего времени, изучая перспективы успеха гравитационных волн. Стивен был полезен в этом, поскольку несколькими годами ранее он и его студент Гэри Гиббонс спроектировали свой собственный детектор гравитационных волн (который они так и не построили).
Вскоре после возвращения Стивена в Кембридж мои изыскания достигли своего апогея в напряженной дискуссии, которая длилась всю ночь между мной и Раем Вайсом в гостиничном номере Раем в Вашингтоне, округ Колумбия. Я убедился, что перспективы успеха достаточно велики, чтобы посвятить большую часть своей карьеры и исследований моих будущих студентов тому, чтобы помочь Раю и другим экспериментаторам достичь нашего гравитационно-волнового видения. А остальное, как говорится, уже история.
14 сентября 2015 года детекторы гравитационных волн LIGO (созданные в рамках проекта из 1000 человек, который Рай, я и Рональд Древер основали совместно, а Барри Бариш организовал, собрал и возглавил) зарегистрировали свои первые гравитационные волны. Сравнив волновые паттерны с предсказаниями компьютерного моделирования, наша команда пришла к выводу, что волны были созданы при столкновении двух тяжелых черных дыр в 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Это было началом гравитационно-волновой астрономии. Наша команда достигла для гравитационных волн того, чего Галилей достиг для электромагнитных волн.
Я уверен, что в течение следующих нескольких десятилетий следующее поколение астрономов, занимающихся гравитационно-волновыми исследованиями, будет использовать эти волны не только для проверки законов физики черных дыр Стивена, но и для обнаружения и мониторинга гравитационных волн, возникших в результате сингулярного рождения нашей Вселенной, и тем самым для проверки идей Стивена и других о том, как возникла наша Вселенная.
В течение нашего славного года 1974–1975, пока я колебался над гравитационными волнами, а Стивен руководил нашей объединенной группой по исследованию черных дыр, у самого Стивена было озарение, еще более радикальное, чем его открытие излучения Хокинга. Он дал убедительное, почти герметичное доказательство того, что когда черная дыра образуется, а затем полностью испаряется, испуская излучение, информация, которая попала в черную дыру, не может вернуться обратно. Информация неизбежно теряется.
Это радикально, потому что законы квантовой физики однозначно утверждают, что информация никогда не может быть полностью утеряна. Так что, если Стивен был прав, черные дыры нарушают самый фундаментальный закон квантовой механики.
Как это может быть? Испарение черной дыры регулируется объединенными законами квантовой механики и общей теории относительности — плохо понятыми законами квантовой гравитации; и поэтому, рассуждал Стивен, огненный брак теории относительности и квантовой физики должен привести к уничтожению информации.
Подавляющее большинство физиков-теоретиков считают этот вывод отвратительным. Они настроены крайне скептически. И вот уже сорок четыре года они борются с этим так называемым парадоксом потери информации. Это борьба, которая стоит усилий и мучений, вложенных в нее, поскольку этот парадокс является мощным ключом к пониманию законов квантовой гравитации. Сам Стивен в 2003 году нашел способ, которым информация может ускользать во время испарения дыры, но это не утихомирило борьбу теоретиков. Стивен не доказал, что информация ускользает, поэтому борьба продолжается.
В своей хвалебной речи Стивену на погребении его праха в Вестминстерском аббатстве я увековечил эту борьбу следующими словами: «Ньютон дал нам ответы. Хокинг задал нам вопросы. И вопросы Хокинга сами по себе продолжают давать, порождая прорывы десятилетия спустя. Когда мы в конечном итоге овладеем законами квантовой гравитации и полностью поймем рождение нашей Вселенной, это может произойти во многом благодаря тому, что мы встанем на плечи Хокинга».
Так же, как наш славный год 1974–1975 годов был только началом моих поисков гравитационных волн, так и для Стивена он был только началом поисков подробного понимания законов квантовой гравитации и того, что эти законы говорят об истинной природе информации и случайности черной дыры, а также об истинной природе сингулярного рождения нашей Вселенной и истинной природе сингулярностей внутри черных дыр — истинной природе рождения и смерти времени.
Это большие вопросы. Очень большие.
Я избегал больших вопросов. У меня не было достаточно навыков, мудрости или уверенности в себе, чтобы взяться за них. Стивена, напротив, всегда привлекали большие вопросы, были ли они глубоко укоренены в его науке или нет. У него были необходимые навыки, мудрость и уверенность в себе.
Эта книга представляет собой сборник его ответов на важные вопросы, над которыми он все еще работал на момент своей смерти.
Ответы Стивена на шесть вопросов глубоко укоренены в его науке. (Есть ли Бог? Как все началось? Можем ли мы предсказать будущее? Что находится внутри черной дыры? Возможны ли путешествия во времени? Как мы формируем будущее?). Здесь вы найдете его, подробно обсуждающего вопросы, которые я кратко описал во введении, а также многое, многое другое.
Его ответы на четыре других больших вопроса, вероятно, не могут быть прочно основаны на его науке. (Выживем ли мы на Земле? Есть ли другая разумная жизнь во Вселенной? Стоит ли нам колонизировать космос? Превзойдет ли нас искусственный интеллект?) Тем не менее, его ответы демонстрируют глубокую мудрость и креативность, как и следовало ожидать.
Надеюсь, его ответы покажутся вам столь же вдохновляющими и содержательными, как и мне. Приятного чтения!
Кип С. Торн
Июль 2018 г.


ПОЧЕМУ МЫ ДОЛЖНЫ ЗАДАВАТЬ БОЛЬШИЕ ВОПРОСЫ?

Люди всегда хотели получить ответы на важные вопросы. Откуда мы взялись? Как возникла Вселенная? В чём смысл и замысел всего этого? Есть ли кто-нибудь там, во Вселенной? Предсказания сотворения мира, существовавшие в прошлом, сейчас кажутся менее актуальными и заслуживающими доверия. Их заменили различные, как это можно назвать, суеверия, от нью-эйдж до «Звёздного пути». Но настоящая наука может быть гораздо страннее научной фантастики и гораздо интереснее.
Я учёный. Учёный, глубоко увлечённый физикой, космологией, Вселенной и будущим человечества. Родители воспитали меня с непоколебимой любознательностью и, подобно отцу, с желанием исследовать и пытаться ответить на множество вопросов, которые задаёт нам наука. Я всю жизнь путешествовал по Вселенной, в своём воображении. С помощью теоретической физики я стремился ответить на некоторые из величайших вопросов. В какой-то момент я думал, что увижу конец физики в том виде, в каком мы её знаем, но теперь я думаю, что чудо открытий будет продолжаться ещё долго после моей смерти. Мы близки к некоторым из этих ответов, но ещё не достигли цели.
Проблема в том, что большинство людей считают, что настоящая наука слишком сложна и запутана для их понимания. Но я так не думаю. Исследование фундаментальных законов, управляющих Вселенной, потребовало бы времени, которого у большинства людей нет; мир быстро остановился бы, если бы мы все попытались заниматься теоретической физикой. Но большинство людей могут понять и оценить основные идеи, если они представлены ясно, без уравнений, что, я считаю, возможно, и чем я с удовольствием занимался всю свою жизнь.
Это было прекрасное время для жизни и исследований в области теоретической физики. Наше представление о Вселенной значительно изменилось за последние пятьдесят лет, и я рад, если внес свой вклад. Одним из величайших открытий космической эры стало то, как она изменила взгляд человечества на самих себя. Когда мы видим Землю из космоса, мы видим себя как единое целое. Мы видим единство, а не разделения. Это такой простой образ с убедительным посланием: одна планета, одна человеческая раса.
Я хочу присоединиться к тем, кто требует немедленных действий по решению ключевых проблем нашего глобального сообщества. Я надеюсь, что в будущем, даже когда меня уже не будет, люди, обладающие властью, смогут проявить творческий подход, смелость и лидерство. Пусть они примут вызов целей устойчивого развития и будут действовать не из корыстных побуждений, а из общих интересов. Я прекрасно понимаю ценность времени. Воспользуйтесь моментом. Действуйте сейчас.
Я уже писал о своей жизни, но некоторые из моих ранних переживаний стоит повторить, поскольку я размышляю о своем многолетнем увлечении важными вопросами.
Я родился ровно через 300 лет после смерти Галилео, и мне хотелось бы думать, что это совпадение повлияло на то, как сложилась моя научная жизнь. Однако, по моим оценкам, в тот день родилось еще около 200 000 человек; я не знаю, заинтересовались ли кто-нибудь из них впоследствии астрономией.
Я вырос в высоком, узком викторианском доме в Хайгейте, Лондон, который мои родители купили очень дёшево во время Второй мировой войны, когда все думали, что Лондон будет сравнен с землёй в результате бомбардировок. На самом деле, ракета V2 упала всего в нескольких домах от нашего. В то время я был в отъезде с матерью и сестрой, и, к счастью, мой отец не пострадал. Долгие годы спустя неподалеку оставалось большое место, где произошла бомбардировка, и я часто играл там со своим другом Говардом. Мы исследовали последствия взрыва с тем же любопытством, которое двигало мной всю жизнь.
В 1950 году место работы моего отца переехало на северную окраину Лондона, в недавно построенный Национальный институт медицинских исследований в Милл-Хилле, поэтому моя семья переехала в расположенный неподалеку соборный город Сент-Олбанс. Меня отправили в Высшую школу для девочек, которая, несмотря на свое название, принимала мальчиков до десяти лет. Позже я учился в школе Сент-Олбанс. Я никогда не поднимался выше середины класса — это был очень способный класс, — но одноклассники дали мне прозвище Эйнштейн, так что, видимо, они видели во мне задатки чего-то большего. Когда мне было двенадцать, один из моих друзей поспорил с другим другом на мешок конфет, что я никогда ни ничего не добьюсь.
В Сент-Олбансе у меня было шесть или семь близких друзей, и я помню долгие дискуссии и споры обо всем на свете, от радиоуправляемых моделей до религии. Один из главных вопросов, которые мы обсуждали, касался происхождения Вселенной и того, нужен ли ей Бог для создания и запуска. Я слышал, что свет от далеких галактик смещен в красную часть спектра, и это должно указывать на расширение Вселенной. Но я был уверен, что должна быть какая-то другая причина для этого красного смещения. Может быть, свет «устал» и становится более красным на пути к нам? По сути, неизменная и вечная Вселенная казалась гораздо более естественной. (Лишь спустя годы, после открытия космического микроволнового фона примерно через два года после начала моих исследований для докторской диссертации, я понял, что ошибался.)
Меня всегда очень интересовало, как устроены вещи, и я разбирал их, чтобы посмотреть, как они работают, но собирать их обратно у меня получалось не очень хорошо. Мои практические способности никогда не соответствовали моим теоретическим знаниям. Отец поощрял мой интерес к науке и очень хотел, чтобы я поступил в Оксфорд или Кембридж. Сам он учился в Университетском колледже Оксфорда, поэтому считал, что мне следует подать заявку туда. В то время в Университетском колледже не было преподавателя математики, поэтому у меня не оставалось другого выбора, кроме как попытаться получить стипендию в области естественных наук. К моему удивлению, мне это удалось.
В то время в Оксфорде царило крайне негативное отношение к учёбе. Предполагалось, что ты будешь блестящим учеником без особых усилий или смиришься со своими ограничениями и получишь диплом четвёртой степени. Я воспринял это как приглашение к тому, чтобы делать очень мало. Я не горжусь этим, я просто описываю своё отношение в то время, которое разделяло большинство моих сокурсников. Одним из результатов моей болезни стало изменение всего этого. Когда ты сталкиваешься с возможностью преждевременной смерти, ты понимаешь, что есть много вещей, которые ты хочешь сделать до конца своей жизни.
Из-за отсутствия работы я планировал сдать выпускной экзамен, избегая вопросов, требующих каких-либо фактических знаний, и сосредоточившись вместо этого на задачах по теоретической физике. Но я не спал ночь перед экзаменом, поэтому сдал его не очень хорошо. Я был на грани между дипломом с отличием и дипломом второй степени, и мне предстояло пройти собеседование с экзаменаторами, чтобы определить, какой диплом мне следует получить. На собеседовании меня спросили о моих планах на будущее. Я ответил, что хочу заниматься исследованиями. Если бы мне дали диплом с отличием, я бы поступил в Кембридж. Если бы я получил только диплом второй степени, я бы остался в Оксфорде. Мне дали диплом с отличием.
Во время длительных каникул после выпускных экзаменов колледж предложил несколько небольших грантов на поездки. Я подумал, что мои шансы получить один из них будут выше, чем дальше я планирую поехать, поэтому сказал, что хочу отправиться в Иран. Летом 1962 года я отправился в путь, доехав на поезде до Стамбула, затем до Эрзуэрума на востоке Турции, а потом до Тебриза, Тегерана, Исфахана, Шираза и Персеполиса, столицы древних персидских царей. На обратном пути я и мой попутчик, Ричард Чиин, попали в эпицентр землетрясения в Буэн-Захре, мощного землетрясения магнитудой 7,1 по шкале Рихтера, унесшего жизни более 12 000 человек. Я, должно быть, находился недалеко от эпицентра, но не знал об этом, потому что был болен и ехал в автобусе, который сильно трясло на иранских дорогах, которые тогда были очень неровными.
Следующие несколько дней мы провели в Тебризе, пока я восстанавливался после тяжелой дизентерии и перелома ребра, полученного в автобусе, когда меня отбросило на переднее сиденье. Мы все еще не знали о катастрофе, потому что не говорили по-фарси. Только добравшись до Стамбула, мы узнали, что произошло. Я отправил открытку родителям, которые с тревогой ждали десять дней, потому что в последний раз, когда они слышали о моем отъезде из Тегерана в зону бедствия в день землетрясения, они говорили, что я уезжаю. Несмотря на землетрясение, у меня осталось много теплых воспоминаний о времени, проведенном в Иране. Непреодолимое любопытство к миру может представлять опасность, но для меня это, пожалуй, был единственный случай в жизни, когда это произошло.
В октябре 1962 года мне было двадцать лет, когда я приехал в Кембридж на факультет прикладной математики и теоретической физики. Я подал заявку на работу с Фредом Хойлом, самым известным британским астрономом того времени. Я говорю «астрономом», потому что космология тогда едва ли считалась легитимной областью. Однако у Хойла уже было достаточно студентов, поэтому, к моему большому разочарованию, меня назначили к Деннису Скиаме, о котором я ничего не слышал. Но хорошо, что я не был студентом Хойла, потому что меня бы втянуло в защиту его теории стационарного состояния, задача, которая была бы сложнее, чем переговоры по Brexit. Я начал свою работу с чтения старых учебников по общей теории относительности — как всегда, меня привлекали самые важные вопросы.
Как некоторые из вас, возможно, видели в фильме, где Эдди Редмейн играет особенно привлекательную версию меня, на третьем курсе Оксфорда я заметил, что стал более неуклюжим. Я пару раз упал и не мог понять почему, и заметил, что больше не могу нормально грести в лодке. Стало ясно, что что-то не так, и меня несколько расстроило, что врач посоветовал мне тогда поберечься от пива.
Зима после моего приезда в Кембридж была очень холодной. Я был дома на рождественских каникулах, когда мама уговорила меня покататься на коньках на озере в Сент-Олбансе, хотя я знал, что мне это не по силам. Я упал и с большим трудом поднялся. Мама поняла, что что-то не так, и отвела меня к врачу.
Я провел несколько недель в больнице Святого Варфоломея в Лондоне и прошел множество обследований. В 1962 году методы обследования были несколько примитивнее, чем сейчас. У меня взяли образец мышцы из руки, вставили электроды, а в позвоночник ввели рентгеноконтрастную жидкость, за движением которой врачи наблюдали на рентгеновских снимках, когда наклоняли кровать. Мне так и не сказали, что со мной не так, но я догадывался, что все довольно серьезно, поэтому не хотел спрашивать. Из разговоров с врачами я понял, что, что бы это ни было, будет только ухудшаться, и они ничего не могут сделать, кроме как давать мне витамины. На самом деле, врач, проводивший обследования, умыл руки, и я больше никогда его не видел.
В какой-то момент я, должно быть, узнал, что у меня диагностирован боковой амиотрофический склероз (БАС), разновидность заболевания двигательных нейронов, при котором нервные клетки головного и спинного мозга атрофируются, а затем рубцуются или затвердевают. Я также узнал, что люди с этим заболеванием постепенно теряют способность контролировать свои движения, говорить, есть и, в конце концов, дышать.
Моя болезнь, казалось, прогрессировала стремительно. Понятно, что я впал в депрессию и не видел смысла продолжать исследования для своей докторской диссертации, потому что не знал, доживу ли до её завершения. Но затем прогрессирование замедлилось, и у меня вновь появился энтузиазм к работе. После того, как мои ожидания свелись к нулю, каждый новый день стал бонусом, и я начал ценить всё, что у меня есть. Пока есть жизнь, есть и надежда.
И, конечно же, была ещё молодая женщина по имени Джейн, с которой я познакомился на вечеринке. Она была очень уверена, что вместе мы сможем бороться с моей болезнью. Её уверенность вселила в меня надежду. Помолвка подняла мне настроение, и я понял, что если мы собираемся пожениться, мне нужно найти работу и закончить докторскую диссертацию. И, как всегда, эти важные вопросы двигали меня вперёд. Я начал усердно работать и получал от этого удовольствие.
Чтобы обеспечить себя во время учебы, я подал заявку на исследовательскую стипендию в Гонвилле и Колледже Каюс. К моему большому удивлению, меня избрали, и с тех пор я являюсь членом Колледжа Каюс. Эта стипендия стала поворотным моментом в моей жизни. Она позволила мне продолжить исследования, несмотря на прогрессирующую инвалидность. Это также позволило нам с Джейн пожениться, что мы и сделали в июле 1965 года. Наш первый ребенок, Роберт, родился примерно через два года после свадьбы. Наш второй ребенок, Люси, родилась примерно три года спустя. Наш третий ребенок, Тимоти, родился в 1979 году.
Как отец, я стараюсь всегда прививать детям понимание важности задавать вопросы. Мой сын Тим однажды рассказал в интервью историю о том, как задал вопрос, который, как мне кажется, в то время показался ему немного глупым. Он хотел узнать, существует ли множество крошечных вселенных, разбросанных по всему миру. Я сказал ему, чтобы он никогда не боялся выдвигать идеи или гипотезы, какими бы нелепыми (это его слова, а не мои) они ни казались.

Главный вопрос космологии в начале 1960-х годов заключался в том, имела ли Вселенная начало? Многие ученые инстинктивно выступали против этой идеи, поскольку считали, что точка сотворения мира станет местом, где наука потерпит крах. Пришлось бы обращаться к религии и божественному вмешательству, чтобы определить, как началась Вселенная. Это был, безусловно, фундаментальный вопрос, и именно он мне был нужен для завершения моей докторской диссертации.
Роджер Пенроуз показал, что как только умирающая звезда сжимается до определенного радиуса, неизбежно возникает сингулярность, то есть точка, где пространство и время заканчиваются. Конечно, подумал я, мы уже знаем, что ничто не может помешать массивной холодной звезде коллапсировать под действием собственной гравитации, пока она не достигнет сингулярности бесконечной плотности. Я понял, что аналогичные аргументы можно применить и к расширению Вселенной. В этом случае я мог бы доказать существование сингулярностей, где пространство-время имеет начало.
Прозрение пришло ко мне в 1970 году, через несколько дней после рождения моей дочери Люси. Однажды вечером, ложась спать (из-за моей инвалидности это происходило медленно), я понял, что могу применить к черным дырам теорию причинно-следственной структуры, разработанную мной для теорем о сингулярностях. Если общая теория относительности верна и плотность энергии положительна, то площадь поверхности горизонта событий — границы черной дыры — обладает свойством, что она всегда увеличивается при попадании в нее дополнительной материи или излучения. Более того, если две черные дыры сталкиваются и сливаются, образуя одну черную дыру, то площадь горизонта событий вокруг образовавшейся черной дыры больше суммы площадей горизонтов событий вокруг исходных черных дыр.
Это был золотой век, в котором мы решили большинство основных проблем теории черных дыр еще до появления каких-либо наблюдательных свидетельств существования черных дыр. Фактически, мы добились таких успехов с классической общей теорией относительности, что в 1973 году, после публикации нашей книги «Крупномасштабная структура пространства-времени» совместно с Джорджем Эллисом, я оказался в некотором затруднении. Моя работа с Пенроузом показала, что общая теория относительности перестает работать в сингулярностях, поэтому очевидным следующим шагом стало бы объединение общей теории относительности — теории очень больших величин — с квантовой теорией — теорией очень малых величин. В частности, меня интересовало, могут ли существовать атомы, ядро ;;которых представляет собой крошечную первичную черную дыру, образовавшуюся в ранней Вселенной? Мои исследования выявили глубокую и ранее не предполагавшуюся связь между гравитацией и термодинамикой, наукой о тепле, и разрешили парадокс, который обсуждался тридцать лет без особого прогресса: как излучение, оставшееся после сжатия черной дыры, может нести всю информацию о том, что создало эту черную дыру? Я обнаружил, что информация не теряется, но и не возвращается в полезном виде — это как сжечь энциклопедию, сохранив при этом дым и пепел.
Чтобы ответить на этот вопрос, я изучил, как квантовые поля или частицы рассеиваются на чёрной дыре. Я ожидал, что часть падающей волны будет поглощена, а остальная часть рассеяна. Но, к моему большому удивлению, я обнаружил, что, похоже, происходит излучение от самой чёрной дыры. Сначала я подумал, что это ошибка в моих расчётах. Но меня убедило в реальности этого явления то, что излучение в точности соответствовало тому, что требовалось для отождествления области горизонта с энтропией чёрной дыры. Эта энтропия, мера беспорядка системы, суммируется в этой простой формуле, которая выражает энтропию через площадь горизонта и три фундаментальные константы природы: c — скорость света, G — гравитационная постоянная Ньютона и ; — постоянная Планка. Излучение этого теплового излучения от черной дыры теперь называется излучением Хокинга, и я горжусь тем, что открыл его.
В 1974 году меня избрали членом Королевского общества. Это избрание стало неожиданностью для сотрудников моего отдела, поскольку я был молод и занимал лишь должность научного сотрудника. Но в течение трех лет меня повысили до профессора. Моя работа над черными дырами вселила в меня надежду на открытие теории всего, и это стремление найти ответ подтолкнуло меня к дальнейшим исследованиям.
В том же году мой друг Кип Торн пригласил меня, мою молодую семью и нескольких других людей, работающих в области теории относительности, в Калифорнийский технологический институт (Caltech). Предыдущие четыре года я пользовался ручной инвалидной коляской, а также синим электрическим трехколесным автомобилем, который ехал с медленной скоростью, сравнимой со скоростью велосипеда, и в котором я иногда незаконно перевозил пассажиров. Когда мы поехали в Калифорнию, мы остановились в принадлежащем Caltech доме в колониальном стиле недалеко от кампуса, и там я впервые смог постоянно пользоваться электрической инвалидной коляской. Это дало мне значительную степень независимости, особенно учитывая, что в Соединенных Штатах здания и тротуары гораздо более доступны для инвалидов, чем в Великобритании.
Когда мы вернулись из Калтеха в 1975 году, я поначалу чувствовал себя довольно подавленно. В Британии все казалось таким провинциальным и ограниченным по сравнению с жизнерадостным настроем Америки. В то время пейзаж был усеян мертвыми деревьями, погибшими от голландской болезни вязов, а страну охватили забастовки. Однако мое настроение улучшилось, когда я увидел успехи в своей работе и в 1979 году был избран на Лукасовскую профессорскую должность по математике, пост, который когда-то занимали сэр Исаак Ньютон и Поль Дирак.
В 1970-х годах я в основном занимался изучением черных дыр, но мой интерес к космологии возобновился после предположений о том, что ранняя Вселенная пережила период быстрого инфляционного расширения, в течение которого ее размеры увеличивались с постоянно возрастающей скоростью, подобно тому, как выросли цены после голосования в Великобритании по Brexit. Я также некоторое время работал с Джимом Хартлом над формулировкой теории рождения Вселенной, которую мы назвали «теорией отсутствия границ».
К началу 1980-х годов мое здоровье продолжало ухудшаться, и я страдал от продолжительных приступов удушья, потому что моя гортань ослабевала и пропускала пищу в легкие во время еды. В 1985 году я подхватил пневмонию во время поездки в ЦЕРН, Европейскую организацию ядерных исследований, в Швейцарии. Это был момент, изменивший мою жизнь. Меня срочно доставили в кантональную больницу Люцерна и подключили к аппарату искусственной вентиляции легких. Врачи предположили, что ситуация зашла так далеко, что ничего нельзя сделать, и посоветовали отключить аппарат ИВЛ, чтобы прекратить мою жизнь. Но Джейн отказалась и организовала мою обратную доставку в больницу Адденбрук в Кембридже санитарной авиацией.
Как вы можете себе представить, это было очень трудное время, но, к счастью, врачи в больнице Адденбрук изо всех сил старались вернуть меня в то состояние, в котором я был до поездки в Швейцарию. Однако, поскольку моя гортань всё ещё пропускала пищу и слюну в лёгкие, им пришлось провести трахеостомию. Как большинство из вас знает, трахеостомия лишает возможности говорить. Ваш голос очень важен. Если он невнятный, как у меня, люди могут подумать, что вы умственно отсталый, и относиться к вам соответственно. До трахеостомии моя речь была настолько неразборчивой, что меня могли понять только те, кто хорошо меня знал. Мои дети были одними из немногих, кто мог это сделать. Какое-то время после трахеостомии единственным способом общения для меня было составлять слова по буквам, поднимая брови, когда кто-то указывал на нужную букву на карточке с буквами.
К счастью, компьютерный специалист из Калифорнии по имени Уолт Волтош узнал о моих трудностях. Он прислал мне написанную им компьютерную программу под названием «Эквалайзер». Это позволило мне выделять целые слова из меню на экране компьютера в инвалидном кресле, нажимая на переключатель в руке. За прошедшие годы система развилась. Сегодня я использую программу Acat, разработанную Intel, которой управляю с помощью небольшого датчика в очках, реагируя на движения щеки. Она имеет встроенный мобильный телефон, обеспечивающий доступ в интернет. Я могу с уверенностью сказать, что являюсь самым подключенным к сети человеком в мире. Однако я сохранил свой оригинальный синтезатор речи, отчасти потому, что не слышал другого с лучшей фразировкой, а отчасти потому, что теперь я узнаю этот голос, несмотря на его американский акцент.
Идея написать популярную книгу о Вселенной впервые пришла мне в голову в 1982 году, примерно в то время, когда я занимался исследованиями без границ. Я думал, что смогу немного заработать, чтобы помочь своим детям учиться в школе и покрыть растущие расходы на уход за собой, но главная причина заключалась в том, что я хотел объяснить, насколько далеко, на мой взгляд, мы продвинулись в понимании Вселенной: насколько мы близки к созданию полной теории, которая описала бы Вселенную и всё, что в ней находится. Важно не только задавать вопросы и находить ответы, но и, как учёный, я чувствовал себя обязанным донести до мира то, что мы узнаём.
По иронии судьбы, книга «Краткая история времени» была впервые опубликована в День дураков, 1 апреля 1988 года. Изначально книга должна была называться «От Большого взрыва до черных дыр: краткая история времени». Название было сокращено до «краткая», и остальное уже история.
Я никогда не ожидал, что «Краткая история времени» будет иметь такой успех. Несомненно, этому способствовала история о том, как мне удалось стать теоретическим физиком и автором бестселлеров, несмотря на мои физические ограничения. Возможно, не все дочитали книгу до конца или поняли все прочитанное, но, по крайней мере, они смогли осмыслить один из главных вопросов нашего существования и понять, что мы живем во Вселенной, управляемой рациональными законами, которые мы можем открыть и понять с помощью науки.
Для моих коллег я всего лишь обычный физик, но для широкой публики я стал, возможно, самым известным ученым в мире. Отчасти это потому, что ученые, за исключением Эйнштейна, не являются широко известными рок-звездами, а отчасти потому, что я соответствую стереотипу гения с ограниченными возможностями. Я не могу замаскироваться париком и темными очками — инвалидное кресло выдает меня. Быть известным и легко узнаваемым имеет свои плюсы и минусы, но минусы с лихвой перевешиваются плюсами. Люди, кажется, искренне рады меня видеть. У меня даже была самая большая аудитория за всю мою карьеру, когда я открывал Паралимпийские игры в Лондоне в 2012 году.

Я прожил необыкновенную жизнь на этой планете, одновременно путешествуя по Вселенной, используя свой разум и законы физики. Я побывал на самых дальних рубежах нашей галактики, побывал в чёрной дыре и вернулся к началу времён. На Земле я пережил взлёты и падения, потрясения и мир, успех и страдания. Я был богат и беден, здоров и инвалид. Меня хвалили и критиковали, но никогда не игнорировали. Благодаря своей работе мне выпала огромная привилегия вносить свой вклад в наше понимание Вселенной. Но Вселенная была бы поистине пустой, если бы не люди, которых я люблю и которые любят меня. Без них чудо всего этого осталось бы для меня загадкой.
И в конце концов, тот факт, что мы, люди, которые сами являемся всего лишь совокупностью фундаментальных частиц природы, смогли прийти к пониманию законов, управляющих нами и нашей Вселенной, — это великий триумф. Я хочу поделиться своим восторгом по поводу этих важных вопросов и своим энтузиазмом по поводу этого поиска.
Я надеюсь, однажды мы узнаем ответы на все эти вопросы. Но есть и другие вызовы, другие важные вопросы на планете, на которые необходимо ответить, и для их решения также потребуется новое поколение, заинтересованное и вовлеченное, обладающее пониманием науки. Как мы будем кормить постоянно растущее население? Обеспечивать чистой водой, производить возобновляемую энергию, предотвращать и лечить болезни и замедлять глобальное изменение климата? Я надеюсь, что наука и технологии дадут ответы на эти вопросы, но для реализации этих решений потребуются люди, люди, обладающие знаниями и пониманием. Давайте бороться за то, чтобы каждая женщина и каждый мужчина имели возможность жить здоровой, безопасной жизнью, полной возможностей и любви. Мы все путешественники во времени, путешествующие вместе в будущее. Но давайте работать вместе, чтобы сделать это будущее местом, которое мы захотим посетить.

Будьте смелыми, будьте любознательными, будьте целеустремленными, преодолевайте трудности. Это возможно.

О чём вы мечтали в детстве, и сбылась ли ваша мечта?

Я мечтал стать великим учёным. Однако в школе я был не очень хорошим учеником и редко отставал от программы выше половины класса. Мои работы были неаккуратными, а почерк — не очень хорошим. Но у меня были хорошие друзья в школе. Мы говорили обо всём на свете, и особенно о происхождении Вселенной. Именно здесь зародилась моя мечта, и мне очень повезло, что она сбылась.

1
Существует ли Бог?

Наука все чаще отвечает на вопросы, которые раньше были прерогативой религии. Религия была одной из первых попыток ответить на вопросы, которые мы все задаем: почему мы здесь, откуда мы пришли? Давным-давно ответ почти всегда был один и тот же: боги создали все. Мир был страшным местом, поэтому даже такие суровые люди, как викинги, верили в сверхъестественных существ, чтобы объяснить природные явления, такие как молнии, бури или затмения. Сегодня наука дает лучшие и более последовательные ответы, но люди всегда будут цепляться за религию, потому что она дает утешение, и они не доверяют науке и не понимают ее.
Несколько лет назад газета The Times опубликовала на первой полосе заголовок: «Хокинг: Бог не создавал Вселенную». Статья была проиллюстрирована. Бог был изображен на рисунке Микеланджело, с грозным видом. Они напечатали мою фотографию, где я выгляжу самодовольным. Они представили это как дуэль между нами. Но у меня нет обиды на Бога. Я не хочу создавать впечатление, что моя работа направлена ;;на доказательство или опровержение существования Бога. Моя работа заключается в поиске рациональной основы для понимания окружающей нас Вселенной.
На протяжении веков считалось, что люди с ограниченными возможностями, подобные мне, живут под проклятием, наложенным Богом. Что ж, я полагаю, возможно, я кого-то там расстроил, но я предпочитаю думать, что всё можно объяснить иначе, законами природы. Если вы верите в науку, как я, вы верите, что существуют определённые законы, которым всегда подчиняются. При желании вы можете сказать, что эти законы — творение Бога, но это скорее определение Бога, чем доказательство его существования. Примерно в 300 году до нашей эры философ по имени Аристарх был очарован затмениями, особенно лунными затмениями. Он был достаточно смел, чтобы задаться вопросом, действительно ли они вызваны богами. Аристарх был настоящим научным первопроходцем. Он тщательно изучал небеса и пришёл к смелому выводу: он понял, что затмение на самом деле было тенью Земли, проходящей над Луной, а не божественным событием. Освобожденный этим открытием, он смог понять, что на самом деле происходит у него над головой, и нарисовать диаграммы, показывающие истинное взаимоотношение Солнца, Земли и Луны. Оттуда он пришел к еще более удивительным выводам. Он заключил, что Земля не является центром Вселенной, как все думали, а вращается вокруг Солнца. Фактически, понимание этого расположения объясняет все затмения. Когда Луна отбрасывает свою тень на Землю, это солнечное затмение. А когда Земля затеняет Луну, это лунное затмение. Но Аристарх пошел еще дальше. Он предположил, что звезды — это не трещины в небесном своде, как считали его современники, а другие солнца, подобные нашему, находящиеся очень далеко. Каким же потрясающим открытием это должно было быть! Вселенная — это машина, управляемая принципами или законами — законами, которые могут быть поняты человеческим разумом.
Я считаю, что открытие этих законов стало величайшим достижением человечества, ибо именно эти законы природы — как мы их сейчас называем — покажут нам, нужен ли нам бог, чтобы объяснить Вселенную вообще. Законы природы описывают, как всё происходит на самом деле в прошлом, настоящем и будущем. В теннисе мяч всегда летит именно туда, куда и предсказывают. И здесь действуют и многие другие законы. Они управляют всем происходящим, от того, как энергия удара вырабатывается в мышцах игроков, до скорости роста травы под их ногами. Но что действительно важно, так это то, что эти физические законы, помимо своей неизменности, универсальны. Они применимы не только к полёту мяча, но и к движению планеты и всего остального во Вселенной. В отличие от законов, созданных людьми, законы природы нельзя нарушить — именно поэтому они так сильны и, с религиозной точки зрения, вызывают споры.
Если вы, как и я, согласны с тем, что законы природы неизменны, то нетрудно задаться вопросом: какова роль Бога? Это одна из главных причин противоречия между наукой и религией, и хотя мои взгляды попали в заголовки газет, на самом деле это древний конфликт. Бога можно определить как воплощение законов природы. Однако большинство людей представляют себе Бога иначе. Они подразумевают человекоподобное существо, с которым можно установить личные отношения. Учитывая огромные размеры Вселенной и то, насколько незначительна и случайна в ней человеческая жизнь, это кажется крайне неправдоподобным.
Я использую слово «Бог» в безличном смысле, как это делал Эйнштейн, для обозначения законов природы, поэтому познание разума Бога — это познание законов природы. Я предсказываю, что к концу этого столетия мы познаем разум Бога.
Единственная область, в которой религия теперь может претендовать на признание, — это происхождение Вселенной, но даже здесь наука делает успехи и вскоре должна дать окончательный ответ на вопрос о том, как возникла Вселенная. Я опубликовал книгу, в которой задавался вопрос, создал ли Бог Вселенную, и это вызвало немалый резонанс. Люди были возмущены тем, что ученый вообще имеет право высказываться по вопросу религии. У меня нет желания указывать кому-либо, во что верить, но для меня вопрос о существовании Бога — это вполне обоснованный вопрос для науки. В конце концов, трудно представить себе более важную или фундаментальную загадку, чем то, что или кто создал и управляет Вселенной.

(*-26 стр.-(127 стр.)
~