Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики

В знаменитом сериале “Теория большого взрыва” на вопрос Пенни: “Что нового в мире физике?” Леонард, немного замявшись, отвечает: “Да в общем-то ничего... С 1930 года”. Если не брать во внимание, что это неудачная тема для разговора на свидании, доктор Хофстедтер абсолютно прав. Современная теоретическая физика напоминает давно покинутое поле боя, где некогда сражались мощные силы общей теории относительности и квантовой механики, а ныне демаркационная линия разделяет занимающиеся своим делом группы учёных. Нравится ли вам петлевая гравитация или без струн вы не представляете окружающий мир, так или иначе, эти “теории всего” недоказуемы, а следовательно нет повода для драки. Другое дело, когда свойства реально существующего объекта настолько необычны, что могут обрушить всё здание физики. Заявление выдающегося британского учёного Стивена Хокинга о том, что информация, попадая в чёрную дыру, исчезает, стало бомбой замедленного действия, потому что опровергало старый и уважаемый закон сохранения энергии. Леонард Сасскинд в “Битве при чёрной дыре” пишет, как его двадцатилетнее противостояние с группой Хокинга не только предотвратило крах стандартной модели, но и привело к утверждению нового взгляда на Вселенную – голографического принципа.

Это космология высшего порядка, крайне сложная для визуализации человеком без специальной “прошивки”, но автор делает всё и даже больше, чтобы у читателей не взорвался мозг. Физикам, вероятно, три четверти книги будет скучно от повторения открытий Эйнштейна, Гейзенберга и Хокинга, но и они получат удовольствие в конце, когда d-браны и антидеситтеровское пространство отпугнут тех, кто не в теме. Сасскинд, сам большой физик и коллега Пенроуза, ‘т Хоофта и Малдасены, великолепно объясняет не самые простые вещи: принцип неопределённости – при помощи двух диаграмм; голографический принцип – через аналогию с библиотекой; чёрные дыры – на картинке с рыбками. Сдаётся он лишь перед изображением девятимерного пространства, шутливо оговариваясь, что читателю не нужно стыдиться: это понятно не более чем сотне-другой людей в мире. Параллельно проходит традиционная для научно-популярной литературы биографическая тема: ох уж эти физики! [Например, история о том, как молодой Сасскинд встретил Ричарда Фейнмана в туалете и пристал к нему со своими догадками, но тот попросил не отвлекать его от важного дела, и уж тут-то, конечно, мистер Фейнман не шутил… Или случай, когда физический журнал с трудом согласился опубликовать статью Джона Уилера: им не понравился термин “чёрная дыра”. Вероятно, от следующей работы они пришли в ужас, ведь её заголовок гласил: “Чёрные дыры не имеют волос”.] В итоге получается замечательная книга, которую можно читать как неторопливо, раздумывая и смакуя, так и быстро, как хронику захватывающей интеллектуальной битвы умнейших людей на планете. Только не пересказывайте её на свиданиях – проверено, не работает.

Писать книги о квантовой механике теперь умеют весело. Глюоны, кварки, кротовые норы, горячий кварковый суп, квантовая дрожь и прочие термины играют во «встаньте дети, встаньте в круг», устраивая хоровод вокруг главной темы: чёрные дыры. Стивен Хокинг, суперзвезда в мире науки, видит в чёрных дырах пожирателей информации, а не ёмкости, в которых информация хранится до востребования. Автор книги отстаивает теорию ёмкости-архива до востребования, представляя чёрную дыру чем-то вроде чернильницы-непроливайки (в то время как Хокинг придерживается теории шредера). Насколько сильно заархивированной может быть информация, попадающая в чёрные дыры? Сасскинд пишет, что даже кирпич весом в один килограмм – это по большей части пустота, которую можно уплотнить до размеров булавочной головки и даже до размеров вируса. Черные дыры — это не только чрезвычайно сильно сжатые звезды, но и конечные резервуары для информации, где вся информация плотно упакована, как уложенные рядами пушечные ядра (разве что меньше размером на тридцать четыре порядка). Именно вокруг этого — плотно упакованной информации и энтропии — и крутится вся квантовая гравитация.

Долгое время физики считали, что чёрные дыры вечны, как бриллианты, неподвижны и работают только на приём информации. Но Сасскинд приводит доводы разных учёных, которые один за другим опровергают все привычные знания о чёрных дырах. Такой учёный, как Деннис Скиама сделал вывод, что чёрные дыры испаряются: электромагнитное излучение уносит часть массы чёрной дыры. Бекенштейн догадался, что у чёрных дыр есть энтропия, а Хокинг - что у них есть температура. Ещё одно свойство черных дыр заключается в том, что они сами способны двигаться. Если поместить чёрную дыру в гравитационное поле другой массы, она будет ускоряться, как и любой другой массивный объект. Она даже может упасть в более крупную чёрную дыру. Кто вообще назвал чёрные дыры дырами? Джон Уилер. До него чёрные дыры называли тёмными (чёрными) звёздами. Любое незнакомое читателю имя будет прокомментировано автору в очень непосредственной манере, например: «Прелестный датчанин Оге, до того как перебраться в Соединенные Штаты, был ассистентом Нильса Бора в Копенгагене. Он обожал квантовую механику и жил и дышал боровской философией». Сасскинд поделится наблюдениями о том, кто из физиков в семьдесят лет предпочитал созерцать девушек в бикини вместо разговоров о науке, кто как себя вёл. Например, о Фейнмане: «я встретил льва, и он меня не разочаровал» и «эго у Фейнмана было зверским, но рядом с ним было очень весело».

Плюсы книги Сасскинда в том, что он позволяет себе не церемониться со словами, может сказать о том, что научная картина мира восемнадцатого века была довольно унылой, принцип неопределенности — это странное и дерзкое утверждение, а идеальный кристалл, подобно идеальному BMW, вообще не имеет энтропии. Образность и выразительность его текста ценна, однако есть пара фактов, деноминирующих значимость книги. Первая – мелочь, «пасхальное яйцо»: без кавычек встречается очень яркая прямая цитата из Хокинга «мне настоятельно советовали ограничиться одной-единственной формулой: E = mc2. Мне говорили, что с каждым дополнительным уравнением продажи книги будут падать на десять тысяч экземпляров». А вторая – чуть серьёзнее: после прочтения книги остаётся ощущение, что вступивший в битву с Хокингом Сасскинд так ни разу с ним и не дискутировал, «воюя» только у себя в воображении. Глава за главой Сасскинд рассказывает о том, как его мысли редко удалялись от персоны Стивена Хокинга, история всё больше походит на одержимость, проводятся параллели с романом «Моби Дик», только в отличие от наваждения Ахава наваждение Сасскинда не было стотонным китом, а был стофунтовым физиком-теоретиком в кресле с моторчиком. В приложении приводится изображение отсканированного документа, в нём указывается, что Хокинг спорил с третьим лицом на тему, аналогичную «противостоянию» Хокинг/Сасскинд и в итоге Хокинг признал своё поражение. Ну что ж, если простить учёному его неистовое фанатство, можно почерпнуть из книги немало интересной информации о чёрных дырах, теории струн и квантовой механике.

«Сегодня некорректно говорить, что черные дыры не испускают никакого света. Возьмите закопченный котелок, разогрейте его до нескольких сотен градусов, и он начнет светиться красным. Еще горячее — и свечение станет оранжевым, затем желтым и, наконец, ярким голубовато-белым. Любопытно, что, согласно определению физиков, Солнце является черным телом. Как странно, скажете вы: трудно вообразить что-то более далекое от черного, чем Солнце. И действительно, поверхность Солнца испускает огромное количество света, но она ничего не отражает. Это делает его для физика черным телом».

Имя Стивена Хокинга написано на обложке этой книги гораздо ярче и крупнее, чем имя самого автора. Не буду скрывать, я сама именно за него «зацепилась», как раз дочитав Краткую историю времени . Несомненно, Стивен Хокинг – мегамозг и героическая личность, и к тому же персонаж и брэнд. Надо полагать, издатели и продюсеры, да и сам Хокинг отлично сознавали свою выгоду – бестселлер о космологии очень помог бы оплачивать счета – но известно также, что потребовались огромные редакторские усилия, чтобы сделать книгу Хокинга достаточно «популярной». На самом деле Хокингу нравится, когда он что-то понимает, а другие нет, и от главы к главе КИВ можно проследить со всей очевидностью, как ему всё больше надоедают разъяснения. Из-за невозможности нормально общаться он замкнут в собственной голове; его лекции основаны не на реальном контакте с аудиторией, а на «эффекте оракула», «магии и таинственности бестелесного интеллекта, который перемещается по Вселенной в инвалидном кресле». «Хокинг высокомерный человек, самовлюблённый и предельно эгоцентричный… но теоретическая физика — это небольшой мир, состоящий из людей, знающих друг друга много лет. Для большинства из нас это продолжение семьи, и Стивен — любимый и глубоко уважаемый член этого семейства, несмотря даже на то, что порой он вызывает фрустрацию и раздражение. Нас всех очень тревожит, что он не может общаться иначе, как тем скучным и долгим способом, который он использует. Поскольку мы ценим его точку зрения, то сидим и тихо ждём». Имя Леонарда Сасскинда вне этого теорфизического семейства знаменито много меньше, а между тем для непрофессионального читателя он гораздо внятнее и толковее, чем Хокинг. Очевидно, автору действительно «доставляет удовольствие объяснять физические проблемы», как он признавался в предисловии к Космическому ландшафту , ему помогает преподавательский опыт и «очень хорошее умение поддерживать разговор». «Битва при чёрной дыре» – это не только хроника интеллектуального противостояния по конкретной проблеме, но и, в сущности, неплохой теоретический справочник, которому не хватает только постраничного указателя (24 главы разбиты на более мелкие параграфы, не отражённые в оглавлении, так что более или менее ориентироваться в книге можно только после внимательного прочтения – ну или применив поиск в электронной версии). Такие необходимые понятия, как информация, энтропия, температура, энергия, неопределённость, относительность, Сасскинд иллюстрирует картинками и примерами, шаг за шагом, постоянно возвращаясь к пройденному, находя новые аналогии и поддерживая в читателе уверенность, что хотя всё это невероятно сложно, контринтуитивно и экспериментально недоказуемо, всё же стоит попробовать разобраться, даже если это не имеет никакого отношения к вашей профессиональной области: просто потому, что способность понимать устройство окружающего мира делает наш биологический вид особенным, а любопытство, живое, почти детское, непрагматичное любопытство – это главное, без чего не может существовать и развиваться наука, способная улучшить нашу жизнь. О том же говорил и сам Стивен Хокинг, и Карл Саган в предисловии к «Краткой истории времени» и своём знаменитом сериале «Космос». Как и они, книга Леонарда Сасскинда – не только о чёрных дырах и квантовой механике, но и о том, что значит быть учёным и что такое верность научным принципам. Не знаю, как вам, а мне этого явно недодали в школе и даже в аспирантуре, где из курса «Философия науки» я, честно говоря, не запомнила ни единого слова.