Брайан Китинг - Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

До увольнения мне приходилось участвовать в чужих экспериментах. Теперь я мог сосредоточиться на собственных идеях. Но мне нужна была поддержка. Легко убедить себя в собственной незаурядности. Труднее склонить к этой мысли других. К счастью, наука была на моей стороне: не только я, но и некоторые именитые космологи считали, что исследовать начальный этап рождения космоса возможно экспериментальным путем. А для этого мне требовались три вещи: крутая команда, захватывающий проект и подходящее место для наблюдений.

Сара обеспечила мне щедрое выходное пособие. Некоторое время она продолжала денежные выплаты и познакомила меня со своим бывшим научным руководителем Эндрю Ланге, космологом-экспериментатором [9]из Калтеха. Спустя несколько недель после моего увольнения, в июне 2000 года, Сара позвонила мне и сказала, что Ланге будет выступать в Стэнфорде. Я был уверен, что это станет репетицией благодарственной речи будущего нобелевского лауреата.

Почему я так думал? В апреле 2000 года эксперимент BOOMERanG, осуществленный командой Ланге, привел к потрясающему открытию {5} . Телескоп, поднятый к верхней границе стратосферы с помощью гелиевого воздушного шара, зарегистрировал специфический паттерн в реликтовом излучении, который позволил определить возраст, состав и структуру Вселенной более точно, чем когда-либо прежде. На мой взгляд, этот эксперимент, возглавляемый талантливым и харизматичным научным руководителем, верной дорогой вел к Нобелевке. Можно сказать, что он позволил решить геометрическую задачу в буквальном смысле вселенского масштаба — измерить кривизну пространства Вселенной.

Зал Стэнфордского университета, где выступал Ланге, был забит до отказа. Прежде я никогда не встречал такого ученого — наполовину Стив Джобс, наполовину Тони Роббинс. Спокойный и уверенный в себе, он буквально загипнотизировал аудиторию, когда принялся рассуждать о будущих направлениях развития космологии. Свое выступление Ланге начал с захватывающего рассказа о том, как работали сверхчувствительные болометры (от греческого «измерители излучения»). Болометры — это приборы, измеряющие электромагнитное излучение, сначала превращая его в тепло, а потом, определяя рост температуры, преобразуя тепло в электрические сигналы. Паутинные болометры телескопа BOOMERanG (рис. 1) поглощали космическое микроволновое фоновое излучение с помощью мелкоячеистой сетки. Микроволны, как и световые волны, являются разновидностью электромагнитного излучения, только микроволны в несколько тысяч раз длиннее волн видимого света.

Идея конструкции болометров, описанных Ланге, была подсказана самой природой — величайшим изобретателем во Вселенной. Паук сводит к минимуму затраты биологической энергии, плетя паутину, которая способна ловить ровно столько мух, сколько ему необходимо для выживания. Он не плетет сплошное полотно, которое ловило бы всех насекомых подряд, — это требовало бы слишком больших биологических затрат. Но не плетет и слишком редкую паутину, сквозь которую свободно пролетали бы мухи. По словам Ланге, частота плетения паутины на их болометрах была идеально выверена для того, чтобы улавливать микроволны, порожденные Большим взрывом, средняя длина которых составляет около 2 мм. Ланге был гениальным рассказчиком. Аудитория слушала его затаив дыхание.

Благодаря собранным с помощью BOOMERanG данным космологи выяснили, что наша Вселенная — плоская. Это означает, что если нарисовать треугольник между тремя звездами, тремя галактиками или любыми другими внеземными объектами, то, независимо от размеров треугольника, сумма его внутренних углов всегда будет равна 180° — как у тех треугольников, которые древнегреческий математик Евклид рисовал на папирусе несколько тысячелетий назад. Это открытие было таким же революционным для современной науки, как доказательство Эратосфена, что Земля не плоская, в 200 году до н. э. В свою очередь, это открытие подтверждало теорию инфляции, согласно которой Вселенная должна быть плоской, поскольку первичное гиперрасширение пространства должно было полностью сгладить любую кривизну, какой бы значительной она ни была вначале. (Как именно инфляция разгладила громадную кривизну пространства-времени, я подробно расскажу в главе 7.)

Когда Ланге и его группа опубликовали свои поразительные результаты, космолог Майкл Тернер из Чикагского университета назвал это «днем, который изменил космологию» {6} . Хотя за шесть месяцев до этого группа, возглавляемая физиком из Принстонского университета Лайманом Пейджем, опубликовала данные, указывающие на те же выводы, многие ученые сочли результаты эксперимента BOOMERanG более убедительными, заявив, что они подтверждают теорию инфляции {7} . Однако Ланге сказал, что результаты их эксперимента на самом деле не доказывают факта инфляции. В лучшем случае они могут рассматриваться как косвенное свидетельство. Тот тип измерений, который проводил BOOMERanG, в принципе не позволял подтвердить инфляционную модель с достаточной степенью достоверности.

После выступления Ланге согласился уделить мне несколько минут. Я так много слышал о нем, что казалось, будто хорошо с ним знаком. Ему было 42 года, в Калтех он пришел в 1993 году после стремительного взлета карьеры от новоиспеченного постдока в 1987 году до профессора Калифорнийского университета в Беркли. Калтех сделал все, чтобы переманить Ланге к себе, считая, что он продолжит свой взлет. BOOMERanG доказал, что они были правы. По слухам, Ланге был самым популярным профессором в Калтехе, и лекция, которую я только что услышал, полностью это подтверждала.

Ростом чуть выше 180 см, в оксфордской рубашке с двумя расстегнутыми пуговицами вместо общепринятой одной, Ланге напоминал мне рекламного агента 1950-х годов. Из-за его пристального, пронизывающего взгляда казалось, будто он всецело сосредоточен на мне, отчего слова застревали у меня в горле. Ланге поразил меня, когда сказал, что читал мою диссертацию и счел ее «сильной». Разумеется, я принял комплимент без всяких возражений. Потом он поинтересовался моими планами после Стэнфорда, словно не было никакого постыдного увольнения. «Почему бы вам не приехать в Пасадену? Мы бы могли кое-что обсудить», — сказал Ланге.

Через месяц я прибыл в Пасадену и остановился в захудалом мотеле в миле от фешенебельного кампуса Калтеха. Я нервно репетировал свою речь, понимая, что это мой единственный шанс произвести впечатление на величайшего шоумена в космологии. И вот решающий день настал: выступая перед Ланге и его группой, я описал им свой телескоп мечты, которым был одержим весь последний год. Это был инновационный телескоп, основанный на принципах, изложенных в «Руководстве по изучению поляризации», и способный заглянуть намного дальше в прошлое, чем BOOMERanG. Мимоходом я заметил, что, согласно «Руководству», небольшой телескоп может быть не менее эффективен, чем гораздо больший по размеру и, следовательно, более дорогой. Это было в духе того же рационально-минималистского подхода, который лежал в основе паутинных болометров телескопа BOOMERanG. Ланге был впечатлен и после моей презентации спросил, не хочу ли я присоединиться к его команде. Я сказал: «Да!», прежде чем он успел закончить предложение.