Стивен Хокинг - Вселенная Стивена Хокинга

Когда я начинал заниматься наукой, самыми привлекательными областями для исследования мне казались космология и физика элементарных частиц. Последняя была активно и быстро развивающейся областью, в которой были задействованы лучшие умы. Космология же и общая теория относительности, напротив, застопорились на уровне, достигнутом в тридцатые годы двадцатого столетия. Ричард Фейнман, лауреат Нобелевской премии и один из величайших физиков XX века, в одном из писем к своей супруге дал забавное описание своего посещения конференции по теории относительности и гравитации, которая проходила в Варшаве в 1962 году. Он писал: «Я не вынес из этой конференции ничего, ничему не научился. Потому, наверное, что эта область бездействует, нет никого, кто бы исследовал ее, слишком немногие из ученых интересуются ею. Результат – бесполезная трата времени в компании совершенных болванов (126) – а это плохо сказывается на моем давлении. Напомни, чтобы я никогда больше не ездил на конференции по гравитации!»

Конечно, начиная свои исследования, я об этом не подозревал. Но для меня было очевидным, что изучение элементарных частиц в то время чем-то напоминало ботанику. Квантовая электродинамика, объясняющая эффекты взаимодействия излучения с веществом и последовательно описывающая электромагнитные взаимодействия между заряженными частицами и потому превалирующая в химии и исследованиях структуры атома, была полностью разработана в 40–50-е годы XX века. Теперь внимание было смещено в сторону слабого и сильного ядерного взаимодействий, но ни одна из предложенных теорий поля, похоже, не объясняла эти взаимодействия. Даже Кембриджская школа заявляла об отсутствии основополагающей теории поля. Вместо этого все определялось унитарностью, то есть сохранением вероятности, и определенными характерными закономерностями рассеивания частиц. Теперь, когда я оглядываюсь назад, мне кажется удивительным, что тогда я считал такой подход рабочим. Но мне помнится и то презрение, которое обрушивалось на первые попытки создания единой теории поля, должной объяснить в том числе и слабое ядерное взаимодействие. Теперь именно созданию единой теории уделяют основное внимание. Матрицей рассеяния теперь уже никто не занимается, и сегодня я рад, что не стал писать диссертацию по элементарным частицам, ибо все мои идеи были бы обречены на провал.

С другой стороны, к тому времени назрела необходимость изучения долгое время остававшихся без внимания космологии и гравитации. В отличие от элементарных частиц, там существовала вполне определенная теория – общая теория относительности, которая тем не менее считалась невероятно сложной. Ученые были так счастливы, когда находили очередное решение уравнений поля Эйнштейна в общей теории относительности, что вовсе не задумывались над тем, имеет ли оно какую-то значимость для физики. Это была старая школа общей теории относительности, с представителями которой Фейнман столкнулся в Варшаве. По иронии судьбы, именно Варшавская конференция стала поворотным моментом в возрождении общей теории относительности, хотя в то время Фейнман этого не разглядел.

На арену выходили представители нового поколения ученых, появились новые исследовательские центры, внимание которых было устремлено на изучение общей теории относительности. Два таких центра были очень близки мне. Первый находился в Гамбурге в Германии, и руководил им Паскуаль Йордан. Я так и не посетил сам центр, но всегда восхищался статьями, отличавшимися элегантностью решений от всего того, что писали по теории относительности раньше. Другой центр, руководил которым Герман Бонди, находился в Королевском колледже Лондона.

Видимо, потому что мне не хватало полученных в Сент-Олбансе и Оксфорде знаний по математике и физике, Сиама предложил мне заняться астрофизикой. Но подстегиваемый отказом Хойла, я не планировал заниматься чем-то скучным и приземленным вроде магнитооптического эффекта Фарадея. Я приехал в Кембридж изучать космологию и отступать не собирался. Я перечитал множество старых книг по общей теории относительности. Каждую неделю вместе с еще тремя студентами Сиамы я ездил на лекции в Королевский колледж Лондона. Я слушал лекции, следил за выкладками, но никак не мог прочувствовать этот предмет.

Сиама познакомил меня с так называемой электродинамикой Уилера – Фейнмана. Согласно этой теории электричество и магнетизм симметричны относительно изменения направления времени. Однако при включении лампы световые волны начинают распространяться от нее в разные стороны (за счет влияния всего вещества во Вселенной), но не наоборот. Другими словами, световые волны не могут приходить из бесконечности и собираться в лампе. Чтобы электродинамика Уилера – Фейнмана работала, необходимо, чтобы весь свет, исходящий от лампы, поглощался остальной материей во Вселенной. Но это положение истинно только для стационарной вселенной, в которой плотность материи остается неизменной, но вовсе не для Вселенной Большого взрыва, где плотность материи снижается по мере того, как Вселенная расширяется. Считалось, что это еще одно доказательство (если они вообще требуются), что мы живем в стационарной Вселенной.

Предполагалось также, что этим объясняется и стрела времени, то есть причина, по которой беспорядок нарастает, а мы помним прошлое, а не будущее. В 1963 году в Корнеллском университете прошла научная конференция, посвященная электродинамике Уилера – Фейнмана и стреле времени. Фейнману настолько претили все бессмысленные рассуждения о стреле времени, что он согласился участвовать в конференции только при условии, что его имя не будет упоминаться. Его называли мистер Икс, но все знали, кто это был.

Я обнаружил, что Хойл и Нарликар применили электродинамику Уилера – Фейнмана к расширяющимся вселенным и приступили к формулированию новой, симметричной относительно изменения времени теории гравитации. Хойл представил теорию на одном из заседаний Королевского общества в 1964 году. Я был на этом выступлении, и когда началось обсуждение, сказал, что в стационарной вселенной под влиянием всей находящейся в ней материи массы стали бы бесконечными. Хойл спросил, из чего я это заключил, и я ответил, что провел вычисления. Все находящиеся в зале решили, что я сделал подсчеты прямо во время выступления. Но на самом деле все было проще – наши с Нарликаром рабочие места были в одном кабинете. И как-то на его столе я увидел наброски его статьи, написанной совместно с Хойлом, что дало мне возможность произвести расчеты заранее.

Хойл был в бешенстве. В то время он пытался создать свой собственный институт и грозился сбежать в Америку, если ему не дадут финансирования. Он-то подумал, что меня подослали с целью саботажа его планов. Однако учредить институт ему дали, и позднее он взял меня к себе на работу, то есть зла на меня не держал.