Путь в небеса

Борис Штерн
«Троицкий вариант» №6(250), 27 марта 2018 года

Jim Campbell / Aero-News Network

Умер самый знаменитый физик современности с яркой и тяжелой судьбой. Человек, сумевший обратить свой недуг во благо. Под благом я понимаю прежде всего его просветительскую миссию. Многие хорошие физики занимались просветительством, но никого не воспринимали с таким вниманием, как Стивена Хокинга. Поражал сам факт того, что статьи, книги и выступления исходят от человека, не способного пошевелиться.

Если брать чисто научную составляющую его деятельности, то Хокинг — выдающийся физик, но не гений, каким его представляют широкой публике с экранов телевизоров и страниц книг. Скорее герой, чем гений. Собственно, яркий и по-настоящему знаменитый результат у него один — излучение Хокинга: черные дыры потихоньку «испаряются», излучая фотоны, и в конце концов взрываются. Конечно, у него много других важных работ, которые сделали бы честь любому физику — десять из его статей цитировались более тысячи раз каждая, но самая знаменитая про излучение Хокинга — больше 6 тыс. раз.

Вторая по цитируемости статья тоже связана с излучением черных дыр — о бурном взрывообразном их испарении в финале — две с лишним тысячи цитирований. Еще бы — это красивейший и потенциально наблюдаемый эффект. Черные дыры массой 10¹⁵ г испаряются как раз за время жизни Вселенной. Темп их испарения растет по мере убывания массы. Если они родились вместе со Вселенной (первичные черные дыры), то сейчас взрываются, выделяя в последнюю десятую секунды энергию взрыва миллиона мегатонных бомб, испуская частицы высоких энергий. Конечно, такие взрывы ищут, но пока безуспешно.

Эффект очень красивый. На самом деле он прост и очевиден (впрочем, это теперь так кажется). Здесь вовсю задействована квантовая механика, которая гласит, что вакуум состоит из нулевых колебаний всех полей. В некоторых случаях нулевые колебания могут превращаться в реальные. Такие ситуации возникают в сильных полях, способных вложить энергию в пару виртуальных частиц, чтобы перевести их в реальные (это ужасно вульгарная, но общепринятая форма изложения). В данном случае работает гравитационное поле черной дыры. Если взять пару частиц (фотонов) — одну снаружи горизонта событий, другую внутри, — то с точки зрения внешнего наблюдателя первая обладает положительной энергией, вторая — отрицательной. Так они и рождаются на границе — первая уходит на бесконечность, вторая — остается в черной дыре, ее отрицательная энергия суммируется с массой черной дыры, которая в результате немного уменьшается. Для астрофизических черных дыр это излучение очень слабое, оно имеет вид длинных радиоволн, причем длины волн сравнимы с размерами самих черных дыр. Время испарения черной дыры звездного происхождения — 10⁶⁰ лет. Однако энергия излучаемых частиц обратно пропорциональна массе черной дыры, а интенсивность — обратно пропорциональна четвертой степени массы. Именно поэтому испарение заканчивается взрывом, где участвует уже не только электромагнитное излучение, но и все существующие частицы.

Хокинг не разменивался на мелочи и занимался самыми глубокими вопросами: как возникла Вселенная, что это такое, можно ли ее описывать квантовомеханической волновой функцией, исчезает ли информация в черных дырах, ведут ли черные дыры в другие вселенные, что такое «стрела времени»? Можно ли с помощью гравитации сделать машину времени в виде кротовой норы, нарушающей причинность? Пытался подступиться к квантовой гравитации, сформулировал связь между черными дырами и термодинамикой.

Очень важные события в космологии произошли в начале 1980-х — своего рода революция. В течение пары лет был разработан механизм (точнее, сценарий) космологической инфляции, в общих чертах объясняющий происхождение Вселенной с ее галактиками. Это был коллективный штурм, и Хокинг в нем активно участвовал. Он «держал руку на пульсе», ездил на все значимые конференции, сам их организовывал, быстро откликался на происходящее своими статьями. Конечно, он внес существенный вклад в теорию космологической инфляции. Как определить этот вклад относительно других исследователей? Место в тройке потенциальных номинантов на Нобелевскую премию (которую, по моему мнению, уже заслужила теория инфляции) ему не принадлежало бы, но где-то в шестерку лидеров этого прорыва он точно входит.

В 1970-е и 1980-е годы он довольно часто приезжал в Москву — космологическая школа Зельдовича была одной из сильнейших в мире. Выступал на конференциях и семинарах, общался с народом. Андрей Линде вспоминает забавный эпизод. Хокинг делал доклад в одном из институтов. Каждую его фразу «переводил» на английский аспирант, потом Андрей переводил фразу на русский. И вот Хокинг начал объяснять, почему механизм, предложенный Андреем Линде в последней статье, работать не будет. А Андрей всё переводил — в зале сидел Зельдович и другие классики, а он был вынужден громить свою работу. После семинара Хокинг и Линде исчезли. Это был настоящий переполох! В конце концов их нашли в одной из аудиторий, где Андрей объяснял Стивену, что все-таки прав. И вроде объяснил.

Коллеги рассказывают, что на одной из конференций, организованной Зельдовичем в Москве, Хокинг взял и станцевал вальс в своем кресле, управляя им двумя пальцами, которые его еще слушались. Он не только мыслил в своем кресле, но и жил и веселился! У него было всё в порядке с чувством юмора, с потенцией (трое детей, две жены). Он много путешествовал в своем кресле — и по конференциям, и как турист. Испытывал минутную невесомость в самолете на «горке». Был очень общительным, несмотря на проблемы с коммуникацией. Вышеописанный эпизод с Андреем Линде закончился тем, что Хокинг пригласил его в гостиницу, где они продолжили спор, а потом допоздна рассказывал про себя и свою семью, показывал снимки [1].

Хокинг писал статьи почти до конца жизни. Три статьи с соавторами опубликованы в 2017-м. Последние статьи без соавторов — в 2014 и 2015 годах. Они посвящены информационному парадоксу черных дыр: теряется ли информация о том, что в них упало. Улетает ли информация в другую вселенную или возвращается в виде излучения Хокинга? Возможно, наибольшее количество его статей посвящены этому вопросу, который вроде бы не имеет никакой связи с реальностью, но ответ нужен для понимания основ мироустройства.

Большинство его работ поисковые. В них нет четкого общепризнанного результата «на века», как в его же работе по излучению черных дыр, скорее есть постановка важных вопросов. Массмедиа ставят его в один ряд с Эйнштейном, что, конечно, неверно. Хокинг не «физический гений». Это герой другого типа. И, пожалуй, его главный результат в другом — в публичной деятельности.

Будь он просто физиком, да еще здоровым — стоял бы в общем ряду выдающихся физиков последней трети XX века. Но на беду (его собственную) и к счастью (общества), ему досталась куда более яркая роль. Благодаря поразительной силе духа Хокинг стал мировой знаменитостью. Он очень хорошо распорядился своей славой. То, что он сделал по части просветительства, по-моему, перевешивает его вклад в науку. Хокинг написал отличные книги, самая знаменитая из которых — «Краткая история времени». Наверное, из нее наибольшее число людей узнало о современной космологии и других фундаментальных вещах. Пожалуй, если сравнивать с другими книгами, эта окажется чемпионом по количеству молодежи, рекрутированной в науку.

Стивен Хокинг стал настоящим явлением культуры. Человек-мем, человек-бренд. Нелегко подсчитать, в скольких фильмах и популярных передачах он фигурирует — то в исполнении актера, то в исполнении самого себя. Например, в одной из серий Star Trek Ньютон, Эйнштейн и Хокинг играют в карты. Первых двух, естественно, играют актеры, а Хокинга, сидящего в своем кресле и двигающего карты с помощью механической руки, играет он сам.

Многие задумались о будущем человеческого рода, о войне и мире, о месте человека во Вселенной именно благодаря его широковещательным высказываниям. Его предостережениям люди верят больше, чем заявлениям политиков. Лично мне очень близко высказывание Хокинга о роли космоса — его освоение нужно в первую очередь для того, чтобы устранить реальный риск полного исчезновения человека, а то и всей жизни на Земле.

Большая слава имеет свои издержки — ею часто злоупотребляют. Мне много раз казалось, что славой Хокинга злоупотребляют другие люди. То его изображали в качестве престижной мебели в какой-нибудь второсортной научно-популярной передаче, то журналисты перевирали его слова ради броского заголовка. Например, идет мощный вал заголовков: «Хокинг заявил, что черных дыр не существует». Изумленно раскапываешь первоисточник, убеждаешься, что он ничего подобного не говорил, а сказал совсем другое, успокаиваешься и разъясняешь людям. Конечно, ему было очень тяжело контролировать всё, что происходит вокруг его имени. Впрочем, это мелочи, которые не могут испортить некролог человека такого масштаба.

Краткий вариант статьи опубликован в The Insider

1. Андрей Линде, Борис Штерн. Как за полчаса изменился мир // ТрВ-Наука, №152 от 22 апреля 2014 года.

Комментарии (2)