Черные дыры и молодые вселенные

Раз мы собирались пожениться, я должен был получить место, а для получения места нужно было закончить диссертацию. Поэтому я впервые в жизни принялся за работу. К моему удивлению, мне это понравилось. Возможно, не совсем правильно называть это работой. Кто-то однажды сказал: ученые и проститутки берут деньги за то, что им самим доставляет удовольствие.

Я решил подать заявку на должность научного сотрудника в Гонвилл-энд-Кейс-колледже и надеялся, что Джейн напечатает ее, но, когда она приехала ко мне в Кембридж, ее рука была в гипсе – перелом. Должен признать, я проявил меньше сочувствия, чем следовало бы. Сломана была левая рука, и Джейн смогла под мою диктовку написать заявку, а я нашел того, кто ее напечатал.

В заявке нужно было назвать двух людей, которые могли бы дать отзыв о моих работах. Мой руководитель предложил попросить отзыв у Германа Бонди. Бонда был профессором математики в лондонском Кингс-колледже, специалистом но общей теории относительности. Я встречался с ним пару раз, он видел одну мою статью в журнале «Просидингс оф зе Ройял Сосаети», и после лекции, которую Бонди читал в Кембридже, я попросил его дать отзыв. Он взглянул на меня и сказал, что даст, но, очевидно, меня не вспомнил, поскольку, когда к нему обратились по этому поводу из колледжа, Бонди ответил, что никогда обо мне не слышал. Сейчас поступает очень много заявок на место научного сотрудника, и если одно из указанных в заявке лиц говорит, что не знает заявителя, это конец. Но в то время к подобному относились спокойнее. Из колледжа мне написали об обескураживающем ответе одного рецензента, и мой руководитель связался с Бонди и освежил его память. После этого Бонди написал мне отзыв – наверное, лучше, чем я заслуживал, и с тех пор я научный сотрудник Кейс-колледжа.

Получение места означало, что мы с Джейн можем пожениться. В июле 1965 года мы это и сделали. В качестве свадебного путешествия мы провели неделю в Суффолке – это все, что нам позволяли средства. Потом отправились на летние курсы по общей теории относительности при Корнелльском университете на севере штата Нью-Йорк. Это было ошибкой. Мы поселились в общежитии, полном супружеских пар с шумливыми маленькими детьми, и это придало странный оттенок нашему браку. Однако в других отношениях летние курсы оказались для меня очень полезны, так как я встретился со многими корифеями в этой области.

До 1970 года мои исследования касались космологии, изучения Вселенной в крупном масштабе. Моя самая значительная работа в этот период была о сингулярностях. Наблюдения отдаленных галактик показывали, что они движутся от нас, – Вселенная расширяется. Это подразумевало, что в прошлом галактики должны были быть ближе друг к другу. Возникал вопрос: было ли в прошлом такое время, когда галактики находились все вместе и плотность Вселенной была бесконечной? Или до того была фаза сжатия, когда галактикам удалось избежать столкновения? Возможно, они пронеслись мимо друг друга и начали разлетаться? Для ответа на этот вопрос требовались новые математические методы. Они были разработаны в 1965-1970 годах, главным образом Роджером Пенроузом и мной. Пенроуз тогда работал в Биркбек-колледже в Лондоне, сейчас он в Оксфорде. Воспользовавшись этими методами, мы показали, что если общая теория относительности верна, то в прошлом должно было быть состояние с бесконечной плотностью.

Такое состояние с бесконечной плотностью называется сингулярностью Большого Взрыва. Это означает, что, если общая теория относительности верна, наука не могла бы рассчитать, как возникла Вселенная. Однако моя более поздняя работа показывает, что если принять во внимание теорию квантовой физики – теорию мельчайших частиц, то все-таки можно рассчитать, как возникла Вселенная.

Общая теория относительности также утверждает, что массивные звезды, когда израсходуют свое ядерное топливо, сожмутся внутрь себя. Работа, которую проделали мы с Пенроузом, показывает, что они будут продолжать сжиматься, пока не достигнут сингулярности, или бесконечной плотности. Эта сингулярность стала бы концом времени – по крайней мере для звезды и всего сущего на ней. Гравитационное поле сингулярности было бы столь сильным, что свет не мог бы вырваться из области вокруг нее, а затягивался бы этим полем назад. Область, из которой невозможно вырваться, называется черной дырой, а ее границы – горизонтом событий. Все, что падает в черную дыру через горизонт событий, приходит к концу времени в этой сингулярности.

Однажды ночью (это было в 1970 году, вскоре после рождения моей дочери Люси) я размышлял о черных дырах, и вдруг меня осенило, что многие из разработанных Пенроузом и мною методов для доказательства сингулярностей можно применить и к черным дырам. В частности, область горизонта событий, граница черной дыры, не может уменьшаться со временем. И если две черные дыры столкнутся и сольются в одну, то площадь горизонта событий получившейся дыры будет больше суммы площадей горизонтов исходных черных дыр. Это накладывает существенное ограничение на величину энергии, которая выделится при столкновении. Я был так взволнован, что заснуть в ту ночь уже не мог.

С 1970 по 1974 год я работая в основном над черными дырами. Но в 1974-м я сделал, возможно, мое самое удивительное открытие: черные дыры не совершенно черные! Если принять в расчет мелкомасштабное поведение материи, частицы и излучение могут просочиться из черной дыры: она испускает излучение, словно горячее тело.

С 1974 года я работаю над приведением общей теории Относительности и квантовой механики в одну согласованную теорию. Одним из результатов этого стало предположение, сделанное мной в 1983 году вместе с Джимом Хартлом из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре: время и пространство конечны, но не имеют границ или краев. Это можно сравнить с поверхностью Земли, но не в трех, а в пяти измерениях. Земная поверхность не бесконечна, но границ не имеет. Сколько я ни путешествовал, мне так и не удалось упасть с края мира. Если бы данное предположение оказалось верно, не было бы никаких сингулярностей и научные законы выполнялись бы везде, в том числе и в начале Вселенной. Как возникла Вселенная, можно было бы определить научными законами. Я бы удовлетворил свои амбиции и открыл, как возникла Вселенная. Но я так и не знаю, почему она возникла.

3. Моя жизнь с АБС 3

Меня довольно часто спрашивают: «Что вы думаете о своей болезни?» И я отвечаю: «Я не очень много о ней думаю. Стараюсь по мере возможности жить как нормальный человек, не задумываться о своем состоянии и не жалеть о том, что оно чего-то не позволяет мне делать. Да таких вещей не так уж и много».

Когда обнаружилось, что у меня нейромоторное заболевание, это было для меня страшным ударом. В детстве я не отличался хорошей координацией движений, не блистал в играх с мячом. Возможно, по этой причине я не уделял большого внимания спорту и вообще занятиям, требующим физической активности. Но все изменилось, когда я поехал в Оксфорд. Я стал заниматься греблей и был рулевым. Конечно, я не соответствовал стандартам регаты, по мог выступать на соревнованиях в колледже.

3. Так назывался доклад Хокинга на конференции Британской ассоциации по нейромоторным заболеваниям, проходившей в Бирмингеме в октябре 1987 г.

Однако на третьем году учебы в Оксфорде я заметил, что становлюсь каким-то неуклюжим, пару раз я даже упал без видимой причины. Но только после года моего пребывания в Кембридже мать заметила это и отвела меня к врачу. Тот отправил меня к специалисту, и вскоре после моего двадцать первого дня рождения я прошел обследование в больнице. Пролежал я там две недели, в течение которых подвергался самым разнообразным испытаниям: у меня брали пробу мышечной ткани руки, втыкали в меня электроды, впрыскивали в позвоночник какую-то жидкость и в рентгеновских лучах наблюдали, как она поднимается и опускается при изменении угла наклона кровати. И после всего этого не сказали, какая у меня болезнь, а только заверили, что это не рассеянный склероз и, кроме того, у меня не типичный случай. Я понял, однако, что врачи предполагают ухудшение, но не могут предложить мне ничего, кроме витаминов. От витаминов нельзя было ожидать большого эффекта, а расспрашивать о подробностях не хотелось, так как ничего хорошего мне это не сулило.

Осознав, что у меня неизлечимая болезнь, которая, видимо, через несколько лет меня убьет, я был потрясен. Как такое могло случиться именно со мной? За что мне такой конец? Будучи в больнице, я видел, как на койке напротив умирал от лейкемии мальчик. Наблюдать это было тяжело, и мне стало ясно, что некоторым повезло еще меньше, чем мне. По крайней мере, меня не тошнило. Каждый раз, собираясь пожалеть себя, я вспоминаю того мальчика.

Я не знал, что меня ожидает и как быстро болезнь будет прогрессировать. Врачи разрешили мне возвратиться в Кембридж и продолжать исследования в общей теории относительности и космологии, которые я только начал. Но я не очень продвигался в этом, так как не имел достаточной математической подготовки, да ведь я мог и не дожить до завершения диссертации. Ощущая себя трагическим персонажем, я начал слушать Вагнера, но пресса явно преувеличивает, сообщая, будто я тогда запил. Беда в том, что, когда одна статья утверждает нечто подобное, другие тут же копируют ее, потому что это хороший сюжет, а все, что выходит большим тиражом, непременно должно быть правдой.

Мои мечты в то время несколько смешались. До того как поставили диагноз, жизнь представлялась мне скучной. Казалось, в ней нет ничего такого, чем стоило бы заняться. Выйдя из больницы, я ощущал себя приговоренным к казни и вдруг понял, что я очень многим мог бы заняться, если бы исполнение приговора отложили. Не раз меня посещала мысль пожертвовать жизнью ради спасения других. В конце концов, все равно пришлось бы умереть, а так это могло бы принести кому-то пользу.

Но я не умер. И хотя над моим будущим нависли тучи, я, к своему удивлению, обнаружил, что настоящее приносит мне больше радости, чем раньше. Я начал продвигать свои исследования, обручился, женился и получил место в Кейс-колледже в Кембридже.