Стивен Хокинг о черных дырах и злодеях бондианы

Журнал Wired пообщался со Стивеном Хокингом — известнейшим астрофизиком и специалистом по черным дырам, прикованным к инвалидному креслу вследствие бокового амиотрофического склероза. Предлагаем вашему вниманию перевод интересного текста, в котором Стивен Хокинг, возможно, освещается со сторон, ранее вам неизвестных.

Во второй половине дня 23 сентября 2014 года, за несколько минут до начала лекции в Лос-Пуэбло, Тенерифе, Стивен Уильям Хокинг переписывал части своей речи. Хокинг известен тем, что занимается теоретической физикой и фундаментальными проблемами в физике (его последняя мощная работа, опубликованная в январе 2014 года, называется «Сохранение информации и прогнозирование погоды для черных дыр»), очень знаменит и весьма медленно пишет.

Он управляет своим компьютером, двигая мышцей правой щеки. Ее движения фиксируются с помощью инфракрасного датчика, подключенного к очкам, что позволяет ученому передвигать курсор на экране компьютера, подключенного к инвалидной коляске. Он старательно выстраивает предложения со скоростью несколько слов в минуту, эта скорость постепенно снижается по мере ухудшения его мышечного контроля. В такое состояние его завел боковой амиотрофический склероз, заболевание нейронов, от которого он страдает с 21 года (он принял участие в ALS Ice Bucket Challenge в августе за счет своих детей: «Поскольку у меня было воспаление легких в прошлом году, было бы глупо выливать на меня ведро холодной воды»). Его лекция в Тенерифе называлась «Квантовое рождение Вселенной». Аудитория на 1500 мест была забита полностью.

«Он переписывал текст в последнюю минуту, поэтому мы немного паниковали, — рассказывает Джонатан Вуд, ассистент Хокинга. В его обязанности входит всякое: от технической помощи до управления соцмедиа. — Он всегда так делает. Я делаю слайды в PowerPoint, потому что он не может. Я не физик, а он часто говорит о вещах, которые я не понимаю, поэтому ему приходится постоянно объяснять, какие слайды ему нужны».

Эта лекция была частью шестого «Стармуса» (Starmus), шестидневного научного фестиваля, который собрал группу выдающихся ученых, в том числе нобелевского лауреата Джона Матера, биолога Ричарда Докинза и гитариста Queen Брайана Мэя, эксперта в астрономии трех измерений. Но главной звездой был Хокинг.

Когда он пробрался на сцену в окружении помогающих ему медсестер и ассистентов, гигантский экран показал видеомонтаж на тему столкновений черных дыр и кадров, снятых с точки обзора Хокинга, сидящего в инвалидном кресле.

Хокинг всегда начинает свои лекции одинаково — со слов: «Как слышно?». Хокинг умеет быть выразительно веселым и одновременно направлять аудиторию через смелые идеи о происхождении Вселенной, разработанные им на протяжении последних десятилетий. Собственно, за эту смесь юмора и сложнейшей теоретической физики и любят Хокинга, которому уже 72 года и который уже стал своеобразным символом ученого. Его портретами украшают свои рабочие места, с ним хотели сфотографироваться Барак Обама, Билл Клинтон и Стивен Спилберг (дважды), он не раз появлялся в «Звездном пути» и в «Симпсонах».

«Я посетил его знаменитую лекцию «В поле зрения наблюдается конец теоретической физики?», — говорит физик Нил Турок, старый друг и коллега Хокинга. — Вся лекция протекала в забавной форме, как серия анекдотов. Он был смелым и наивным, сказал, что думает, что через 20 лет все это свернется. Спустя двадцать лет он провел другую лекцию, под названием «Наблюдается ли, наконец, конец теоретической физики в поле зрения?» и признал, что ему придется подождать еще лет двадцать».





Стивен Хокинг 10 октября 1979 года, Принстон, Нью-Джерси

Хокингу удается создавать свой имидж, совмещая популярное обращение Карла Сагана с шикарным пониманием теоретической физики Ричарда Фейнмана. Он ловко упаковывает свои теории и мысли (известно, что он может глубоко задумываться о физике, даже посещая общественные мероприятия) в популярные книги, от «Краткой истории времени» — бестселлера, который практически самостоятельно перезапустил эпоху научно-популярной литературы, — до «Великого замысла», написанного в соавторстве с физиком Леонардом Млодиновым в 2010 году. Эти книги больше, чем что-либо другое демонстрируют склонность Хокинга к сжатым и смелым заявлениям с примесью нетрадиционного юмора. Вот, к примеру, раздумывая над идеей множественной вселенной, Хокинг допустил, что у Вселенной может и не быть уникальной истории, а скорее коллекция всех возможных историй во Вселенной, одинаково реальных и с собственным набором физических законов.

«Может быть одна история, в которой Луна состоит из сыра Рокфор, — пишет Хокинг. — Но мы наблюдаем, что Луна состоит не из сыра, и это плохие новости для мышей».

Общественная роль Хокинга не умаляет того факта, что за последние пять десятилетий он стал одним из самых смелых покорителей космоса, во всяком случае, мысленно — его сознание блуждает в теоретических измерениях, которые по большей части остаются недоступными для экспериментов и непосредственного наблюдения. Из необходимости (он больше не может писать уравнения) Хокинг разработал оригинальный метод мышления о загадках космоса, полагаясь не столько на уравнения, как большинство физиков, а предпочитая думать в терминах изображений и геометрии. Эти инструменты — лучшие союзники для тех, кто хочет свершать мощные интуитивные прорывы, а не вносить постепенные улучшения, в нашем понимании космоса.

«Он открыл новые области физики, — говорит Кип Торн, физик Калифорнийского технологического института и один из ведущих мировых экспертов в области общей теории относительности. По работам Кипа Торна и с его непосредственной помощью Кристофер Нолан снял фильм «Интерстеллар». — Было несколько ключевых моментов в его карьере, когда он совершал огромный прорыв, а все остальные пытались догнать или понять его изо всех сил».





Стивен Хокинг в невесомости, 26 апреля, 2007 год

Манера, в которой он переходил от прорыва к прорыву, особенно в наиболее плодотворный период 70-80 годов, была весьма необычной, поскольку Хокинг не только регулярно демонстрировал далеко идущие взгляды, но и был склонен к резким переходам и разворотам. Он первым доказал, что Вселенная началась с сингулярности — события в пространстве-времени, в котором все законы физики ломаются вдребезги — а затем, работая с Джеймсом Хартли, разработал предложение «безграничности», предположив, что до Большого Взрыва времени не существовало, а значит, Вселенная не имела начала.

«Нет никакого смысла говорить о времени до начала вселенной. Это как искать точку южнее Южного Полюса».

Он также был одним из первых физиков, который разработал свод законов для динамики черных дыр, в том числе и то, что черные дыры никогда не уменьшаются; позже он открыл, что они определенно могут уменьшаться — они испаряются вследствие излучения (сегодня известного как излучение Хокинга). Этот вывод стал очень спорным, породил дискуссию на десятилетия и лег в основу нескольких важных книг.

WIRED встретился со Стивеном Хокингом через день после лекции. Его медсестра Патриция Доуди держала его за руку, чтобы помочь ему осуществить легкое рукопожатие. Жанна Йорк, его личный ассистент, представила Хокинга. Его команда разработала своеобразный способ общения с ним, задавая только те вопросы, на которые можно ответить «да» или «нет», и внимательно наблюдая за его мимикой, интерпретируя мысли и чувства. Хокинг прибыл в Тенерифе по воде (врач запретил летать из-за здоровья), путешествие заняло шесть дней.

Он был в хорошем настроении, часто улыбался, словно бросая вызов неподвижности своего тела. Неподвижность — это, наверное, состояние, с которым Хокинг знаком лучше всего, но оно никогда не останавливало его от постоянного движения, как физического, так и ментального. Неудержимая настойчивость, пожалуй, характеризует Хокинга лучше всего. «Я просто ребенок, который никогда не вырос», — писал он в своей автобиографии. «Я продолжаю задавать вопросы «как» и «почему». Иногда нахожу ответы».

Wired: Какие уроки космологии, по вашему мнению, читатели Wired должны усвоить, если хотят идти в ногу с современной мыслью?

Стивен Хокинг: Они должны понимать, что Вселенная началась с периода инфляции, в процессе которого расширилась с невероятной скоростью. Квантовые флуктуации привели к тому, что некоторые регионы расширялись медленнее остальной части Вселенной. Эти регионы, в конечном счете, прекратили расширяться и коллапсировали, образовав галактики, звезды и все структуры во вселенной. Квантовые флуктуации во время инфляции также создали первичные гравитационные волны.

Wired: Математик Роджер Пенроуз упомянул, что вы всегда задаете неудобные вопросы. Каким вопросом вы задаетесь прямо сейчас?

Хокинг: Я работаю над тем, как примирить видимую потерю информации при испарении черной дыры с нашим пониманием физики — информация никогда не исчезает бесследно. Я поднял этот вопрос 40 лет назад и, несмотря на большое количество работ, не получил удовлетворительного решения этого парадокса. Вместо этого обнаружилось противоречие между тем, что информация не исчезает, и обычным предположением о том, что физика локальна. Предположили также, что где-то вне черной дыры есть огненная стена (файрвол), которая просто сжигает все, что в нее попадает, но я не верю в файрволы. Я скорее думаю, что пространство-время искривляется.





Кадр из фильма «Теория всего»

Wired: Вы также считаете, что у Вселенной нет единого прошлого, но различные возможные истории. Какие эксперименты могли бы подтвердить эту теорию?

Хокинг: Идея Фейнмана о сумме историй состоит в том, что система развивается каждым историческим путем. Это можно продемонстрировать, направив поток частиц на лист с двумя щелями. Ряд частиц, попадающих на экран за щелями, образует полосы, как если бы они были световыми лучами. Интерпретация в том, что у каждой частицы есть две альтернативных истории, одна через одну щель, другая через другу, и они пересекаются, интерферируют подобно лучам света.

Wired: В своей книге «Великий замысел» вы пишете, что М-теория — это теория, которую хотел найти Эйнштейн, предсказывающая и описывающая Вселенную, и что физики пришли к ней абстрактными соображениями логики. Тем не менее эта теория не подтверждена экспериментально. Если бы экспериментальная физики не была ограничена существующими технологиями и финансовыми бюджетами, какие прогнозы ваших теорий вы хотели бы проверить эмпирически? И если бы вы могли придумать эксперимент без таких ограничений, что бы это было?

Хокинг: Я начинаю сомневаться в М-теории, но жизнеспособной альтернативы, похоже, нет. М-теория предполагает, что суперсимметрия — это симметрия между частицами материи, как фотон, как электрон. Суперсимметрия означала бы, что все частицы, известные нам, обладают суперпартнерами, но пока ни одного не нашли. Что касается эксперимента, я хотел бы обнаружить излучение Хокинга черной дырой, потому что тогда я бы выиграл Нобелевскую премию.

Излучение Хокинга крайне сложно обнаружить, потому что излучение черной дыры с массой в пару солнц будет температурой всего на одну миллионную долю градуса выше абсолютного нуля. Небольшие первичные черные дыры обладали бы более высокой температурой, но таких, похоже, поблизости нет.

Wired: Ваш старый друг, физик Кип Торн, описал, что когда вы потеряли возможность использовать руки, вы разработали мощный набор инструментов, которых нет ни у кого, включая необычную возможность манипулировать мысленными образами объектов, кривых, поверхностей, форм, не в трех, а во всех четырех измерениях пространства и времени. Можете ли вы описать этот мысленный процесс? Не думаете ли вы о том, что решаете проблемы, которые не могут решить другие, благодаря этому особому набору мысленным инструментов?

Хокинг: Никто не может представить четыре измерения. Три — уже сложно. Я же визуализирую двумерные сечения, помня, что они являются частью четырехмерного целого. Эту геометрическую визуализацию я использовал в доказательстве теоремы сингулярности и в моей работе над черными дырами, включая излучение черной дыры. Моя инвалидность не позволяет записывать сложные уравнения, поэтому я предпочитаю работать с геометрической интерпретацией.

Wired: Вы сказали, что нет ничего лучше, чем момент «эврика» — обнаружения чего-то нового. Можете ли вы описать свой любимый момент «эврика»?

Хокинг: Я направлялся в постель после рождения моей дочери Люси. Моя инвалидность серьезно замедлила этот процесс, поэтому у меня было время подумать о черных дырах. Вдруг я понял, что если две черные дыры сталкиваются и сливаются, площадь горизонта конечной черной дыры будет больше, чем сумма площадей изначальных черных дыр. Я был так взволнован, что не смог уснуть той ночью.

Wired: В вашей жизни был момент, когда вы потеряли возможность говорить, а следовательно и коммуницировать. Позже вы написали «Краткую историю времени», которая в корне изменила научно-издательский рынок и открыла путь научно-популярным книгам. Откуда взялось желание коммуницировать в научном поле?

Хокинг: Я мог говорить с синтезатором речи, хотя он и снабдил меня американским акцентом. Я сохранил этот голос, потому что теперь это моя торговая марка. Прежде чем я потерял свой голос, он был настолько невнятным, что только близкие могли меня понимать, но с компьютерным голосом я обнаружил, что могу давать популярные лекции. Мне нравится общаться в научном кругу. Очень важно, чтобы публика понимала научную базу, иначе жизненно важные решения будут принимать другие.

Wired: Вы давно отстаиваете точку зрения на тему того, что мы должны колонизировать другие миры. Как может человечество достичь этого?

Хокинг: Я считаю, что человеческая раса не сможет выжить на Земле в течение неопределенного срока без некой катастрофы. Но я хотел бы, чтобы мы распространились в космосе и не хранили все яйца в одной корзине, ну или на одной планете.

Wired: Можете ли вы рассказать нам больше о работе, которую ведете совместно с Intel и которая посвящена технологии повышения скорости вашей коммуникации, вроде прогнозирующие текст движки, нейрокомпьютерные интерфейсы, распознавание лиц и другие датчики?

Хокинг: Intel создала текстовый редактор для меня на основе предиктивного ввода текста, который позволяет мне писать быстрее. Программа активируется небольшим датчиком на моих очках. Я пишу эти ответы с его помощью. Intel собирается открыть исходный код программы, чтобы сделать ее доступной для других людей. Intel также пыталась работать над распознаванием лица, но диапазон сообщений, которые я могу передать, очень ограничен. С нейрокомпьютерными интерфейсами у меня тоже не было особого успеха. Мои воспитатели говорят, что это потому что у меня нет мозговых волн.

Wired: Вы были в «Симпсонах», принимали участие в документальном фильме Эррола Морриса, вас продюсировал Стивен Спилберг, вы попали в «Звездный путь». Какой была бы ваша идеальная роль в кино? Как вы относитесь к современной поп-культуре?

Хокинг: Моя идеальная роль — злодей в фильме о Джеймсе Бонде. Думаю, инвалидная коляска и компьютерный голос отлично вписались бы. Я мало знаю о популярной культуре, поскольку трачу все время на науку.





Источник: hi-news.ru