Стивен Хокинг. Жизнь среди звезд - [40]

Вопрос о сингулярности как точке отсчета времени начал занимать Хокинга еще в начале 1960-х годов, но потом Стивену поставили диагноз, и он, как мы уже знаем, на некоторое время забросил работу. Но к 1965 году жизнь наладилась. Стивен решил, что умрет, пожалуй, не так скоро, как предсказывали доктора, полюбил Джейн и женился на ней и с жаром вернулся к работе. В то время он был одним из немногих, кто серьезно относился к экстремальным прогнозам ОТО. Через два года после идентификации первого квазара (но еще до того, как ученые объяснили, откуда берется его энергия), и за два года до открытия пульсаров лишь отдельные ученые были убеждены в существовании черных дыр и в том, что Вселенная родилась из сингулярности.

Среди тех немногих, кто верил в черные дыры, был и молодой математик Роджер Пенроуз, работавший в Биркбек-колледже в Лондоне. Это Пенроуз доказал, что в каждой черной дыре должна быть сингулярность и что в центре черной дыры материальные частицы не могут проскользнуть мимо друг друга. В сингулярности исчезает не только вещество, но и пространство-время. В этой точке распадаются даже законы физики и ничего невозможно предсказать.

Однако, как мы уже видели, тревожиться тут особенно не о чем, поскольку эти диковинные объекты всегда надежно упрятаны за горизонт черной дыры. Именно поэтому Пенроуз выдвинул гипотезу «космической цензуры», согласно которой «голая сингулярность противна природе» и все сингулярности скрыты. Иначе говоря, наблюдатели вне горизонта черной дыры всегда защищены от любых последствий распада законов физики в сингулярности.

Работы Пенроуза по сингулярностям всегда интересовали Хокинга, однако он видел, что как бы ни была голая сингулярность противна природе, это не защитило нас от сингулярности в начале времен, если, конечно, она существовала. В 1965 году Хокинг с Пенроузом объединили усилия и исследовали этот вопрос.

До этого ученые считали, что, если применить уравнения, описывающие расширяющуюся Вселенную, в обратную сторону, по мере приближения к Большому Взрыву картина становится все сложнее и сложнее. Частицы сталкиваются и отскакивают друг от друга, образуя запутанный, хаотичный огненный вихрь. С точки зрения многих ученых это была идеальная модель, при которой Вселенная расширяется при высокой плотности, но без сингулярности. Но в ближайшие несколько лет Хокинг и Пенроуз разработали новые математические приемы, позволяющие проанализировать, как соотносятся друг с другом точки пространства-времени. Это покончило с разночтениями, позволило разобраться в запутанных взаимодействиях материальных частиц и подчеркнуло, какую важную роль играет расширение (или коллапс) пространства как такового.

Конечным результатом исследований стало доказательство того, что, если ОТО точно описывает Вселенную, в начале времен имела место сингулярность. Частицы в сжимающейся вселенной не могут разойтись друг с другом и избежать встречи в сингулярности в начале Большого Взрыва, точно так же как они не могут уклониться от сингулярности внутри черной дыры. Ведь если пространство сжимается до нулевого объема, у частиц буквально не остается места, чтобы проскользнуть мимо друг друга. Иными словами, расширение Вселенной от сингулярности в начале – прямая противоположность коллапса вещества (и пространства-времени) в сингулярность внутри черной дыры. Космический цензор был невнимателен, и мы имеем дело по крайней мере с одной голой сингулярностью во Вселенной, пусть даже нас и отделяет от нее 15 миллиардов лет.

Пока Хокинг и Пенроуз все это разрабатывали, стало известно об открытии сначала фонового излучения, а потом и пульсаров, и Вагонер, Фаулер и Хойл объяснили, как в ходе Большого Взрыва возник гелий. Ко времени публикации теорем Хокинга – Пенроуза Джон Уилер уже подарил астрономам термин «черная дыра», и об этом явлении писали в газетах. Так отвлеченные (пусть и изощренные) математические исследования к концу 1960-х стали основным вкладом в развитие одной из самых животрепещущих научных тем того времени.

Но это было всего лишь первое настоящее научное исследование Хокинга, прямо следовавшее из его диссертации, работа сугубо ремесленная, труд научного подмастерья. Чем же ему теперь заняться? И что это, собственно, значит – что Большой Взрыв положил начало времени? Впрочем, едва ли кто-то рассчитывал, что этот молодой исследователь успеет открыть что-то значительное. Физическое состояние Хокинга ухудшалось, и это, казалось, исключало возможность продолжительной исследовательской карьеры.

Глава 8 Годы открытий

К концу 1960-х Хокингу пришлось сделать очередную уступку своей болезни. После долгих уговоров Джейн и нескольких ближайших друзей он решил отказаться от костылей и пересесть в инвалидное кресло. Для тех, кто наблюдал его постепенное физическое угасание, это было важной вехой и печальным событием. Однако сам Хокинг не дал себя обескуражить. Конечно, инвалидное кресло было зримым признанием собственной немощи, но Стивен наотрез отказался вкладывать в это какой бы то ни было эмоциональный смысл и вообще об этом думать. Во всех остальных отношениях жизнь текла по-прежнему. К тому же Стивен не отрицал, что перемещаться стало легче. Не поддаваться симптомам бокового амиотрофического склероза помимо прямой физической необходимости – это неотъемлемая часть мировоззрения Хокинга. По словам Джейн, «Стивен не делает никаких уступок болезни, а я не делаю никаких уступок Стивену».