- Английского физика-теоретика Стивена Хокинга, скончавшегося в середине марта, ставят в один ряд с такими учеными, как Эйнштейн, Ландау, Ньютон и Коперник.
- Основные достижения Хокинга: применение термодинамики к описанию черных дыр и разработка теории о том, что черные дыры "испаряются".
- Хокинг первым изложил космологическую теорию, в которой были объединены представления общей теории относительности и квантовой механики.
- По Стивену Хокингу, есть три главных угрозы: возможность глобальной ядерной войны, генетическое вырождение человечества и космические угрозы.
- Хокинг всерьез рассматривал возможность переселения человечества на другие планеты при необходимости скрыться от земных катастроф.
Сергей Медведев: 14 марта в своем доме в британском Кембридже на 77-м году жизни скончался английский физик Стивен Хокинг. Эта новость кажется мне абсурдной: этот человек уже так давно преодолел собственное тело, что, казалось, он бессмертен. Чем был Хокинг для современной науки, для современного общества, для нашего понимания мира, вселенной? Подробности в сюжете нашего корреспондента Антона Смирнова.
Антон Смирнов: Стивен Хокинг из тех людей, кто не мыслил категориями настоящего или будущего. Он мыслил вселенскими категориями, его гений был далеко за пределами нашей планеты. Хокинг первым изложил космологическую теорию, в которой были объединены представления общей теории относительности и квантовой механики.
Он был почетным членом множества академий и собраний, где всегда старался популяризовать свой глобальный взгляд на мир. Он выступал автором многих научно-популяризаторских книг и лекций, где рассуждал о своих теориях и космологии в целом.
Хокинг мыслил вселенскими категориями, его гений был далеко за пределами нашей планеты
У Хокинга была редкая форма болезни моторного нейрона, которая медленно парализовывала его на протяжении десятилетий. 14 марта 2018 года Стивен Хокинг умер в возрасте 76 лет.
Сергей Медведев: У нас в гостях Вячеслав Докучаев, астрофизик, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, и журналист Андрей Бабицкий, главный редактор портала "Постнаука".
Сам Хокинг не раз подчеркивал, что он родился день в день через триста лет после смерти Галилео Галилея. Сейчас его похоронят в Вестминстерском аббатстве рядом с Дарвином и Ньютоном. Это действительно человек их масштаба?
Андрей Бабицкий: Конечно, он был ученый первого ряда. Прежде, чем быть похороненным рядом с Ньютоном, он занимал кресло, которое когда-то занимал Ньютон в Кембридже. Так что он совершенно точно заслуживает там быть.
Сергей Медведев: Вячеслав, насколько велик вклад Хокинга в науку? Часто доводилось слышать: ну да, это не человек уровня Ландау, Эйнштейна или Бора, но он сделал очень много для популяризации науки. Кем он все-таки был – крупным теоретиком или популяризатором?
Вячеслав Докучаев: Это величайший ученый. Его уровень сравним с уровнем Эйнштейна, Ньютона, Коперника. Он сумел впервые предсказать некий уникальный эффект науки, которой не существует. Эта наука называется "квантовая гравитация". Этим предсказанием испарения черных дыр (то, что называется "эффект Хокинга") он соединил две науки, которые существуют – это теория гравитации Эйнштейна и квантовая механика. Основная задача современной физики – объединить эти две науки: квантовую теорию и гравитацию. И Хокинг показал путь, по которому нужно идти.
Сергей Медведев: И это было экспериментально подтверждено?
Вячеслав Докучаев: Нет, это будет подтверждено еще очень-очень нескоро, потому что эффект крайне тонкий. Наше нынешнее солнце светит с температурой где-то шесть тысяч градусов, и мы видим желто-белый свет, а температура излучения Хокинга, если бы солнце было черной дырой, – это микроградусы, и мы их еще очень нескоро зарегистрируем. Оказалось, что черные дыры страшно распространены во Вселенной. Современная астрономия, астрофизика, физика сейчас самые главные свои усилия тратят на изучение объектов, которые изучал Хокинг, – черные дыры. Он, несомненно, будет записан на скрижали всей нашей цивилизации, вместе с Пифагором, Архимедом, Платоном, Сократом, Ньютоном, Эйнштейном, Ландау и Сахаровым.
Сергей Медведев: Эти две стороны Хокинга – вот эта его фантастическая телесность, какой-то трансгуманизм… Человеку природа дала 50 лет жизни взаймы, и он их использовал на чистую жизнь духа, мозга.
Андрей Бабицкий: Почему чистая жизнь мозга? Однажды, устраивая вечеринку для путешественников во времени, он притащил туда несколько ящиков шампанского и написал: "Я люблю шампанское и путешественников во времени". Мало того, что у него было одолженное время, у него были еще и механические ограничения: например, в коммуникации. Думать он мог гораздо лучше, чем мы все, а коммуницировать – хуже, в последние годы он делал это при помощи мимической мышцы лица.
Сергей Медведев: У него, по-моему, остался только один нерв на лице.
Андрей Бабицкий: Но он жил очень весело и полноценно. Он очеловечил свое состояние, а не только свои открытия. Мне кажется, он единственный человек в инвалидной коляске, над которым можно было, совершенно не скрываясь, смеяться: было ясно, что он не обидится.
Сергей Медведев: Он в этом отношении был очень британский, очень кембриджский персонаж. Не случайно он снимался в одном эпизоде "Монти Пайтона". Он постоянно заключал пари с кембриджскими физиками, постоянно проигрывал их.
Андрей Бабицкий: Он был видным популяризатором науки и отличался от многих своих коллег очень большим добродушием. Он не ругался, не злился, всегда был остроумен, сдержан и весел.
Сергей Медведев: В нем не было снобизма.
Вячеслав Докучаев: Он никогда не жаловался на свою болезнь и этим дал урок мужества людям, прикованным к инвалидному креслу. У него было невероятное чувство юмора. Он советовал: если вы встретите инопланетянина, не спешите пожимать ему руку – а вдруг он из антиматерии?
Да, он заключал потрясающие научные пари, сотрясавшие весь научный мир. Например, он потряс основы квантовой механики, заявив физикам, что квантовая механика в черных дырах нарушается. Хокинг говорил, что волновая функция частиц прерывается на горизонте событий черной дыры, на краю, откуда выходит свет. Значит, тогда нарушаются все законы квантовой механики. Людям квантовой механики было нестерпимо это слышать. Весь мир занялся опровержением этого утверждения Хокинга. В итоге его опровергли, доказали, что, несмотря на то что свет не выходит из черной дыры, тем не менее квантовая механика сохраняется, потому что есть явление туннелирования из черной дыры волны наружу. Это, кстати, объяснение эффекта Хокинга, что это испарение черной дыры. Хокингу удалось вычислить скорость туннелирования из черной дыры, посчитать поток излучения: оказывается, оно тепловое, температура около микроградуса. Черная дыра имеет температуру, она испаряется! Последние стадии испарения выглядят как взрыв. Современная астрофизика показывает, что огромное число звезд в нашей галактике, примерно каждая тысячная, после окончания своей жизни становятся черной дырой. И они тоже не вечны, они полностью испаряются, излучают свою массу в виде частиц и снова наполняют Вселенную частицами.
Сергей Медведев: Они подвержены закону сохранения информации?
Вячеслав Докучаев
Вячеслав Докучаев: Эта проблема до сих пор дискутируется. Научные журналы забиты обсуждениями эффекта Хокинга, его следствиями. Это называется "информационный парадокс": по одним представлениям, у вас было много информации о том, из чего состоит вещество, тело, – оно туда попало, и вся информация исчезла. Потом вылетел тепловой спектр частиц, и это частицы с максимальной энтропией, то есть информация потеряна. Но квантовая теория поля говорит – нет. В конце, когда все испарится, всю информацию можно восстановить, она сохраняется.
Сергей Медведев: В виде бесконечного количества частиц, которые испарились.
Вячеслав Докучаев: Можно восстановить всю историю каждой частицы. Мы до сих пор толком не знаем, как это можно сделать, но закон восполнения информации выполняется даже для черных дыр. Вот это невероятно важное утверждение.
Сергей Медведев: Это важно и для нашего ежедневного существования: никакая информация не может быть стерта, ничто не может быть уничтожено, никакое человеческое существование, никакая память. Это, в общем-то, где-то даже надежда на бессмертие.
А кроме черных дыр, что еще можно назвать в качестве главных вкладов Хокинга в науку?
Оказывается, наш Большой взрыв – это маленький пузыречек среди огромного количества других вселенных
Вячеслав Докучаев: Учась в аспирантуре, он сделал потрясающее открытие: показал, что в начале Большого взрыва Вселенная находилась в так называемом сингулярном состоянии. То есть он обнаружил ограниченность теории гравитации Эйнштейна: в применении к космологии она приводит к противоречию. В начальном состоянии там возникают бесконечные расходимости, бесконечные величины, с которыми теория не может справиться. А на самом деле это еще одно проявление квантовой гравитации, то есть теория относительности сама знает свои пределы. С одной стороны, есть предел, когда маленькие скорости, она полностью воспроизводит ньютоновскую механику. Ньютоновская механика целиком включается в теорию гравитации Эйнштейна.
Сергей Медведев: Когда не световые, а земные скорости.
Вячеслав Докучаев: Когда скорости земные, когда вы хотите на земле навигатором узнать свое положение с точностью до десяти метров, обращайтесь к Ньютону. А если вы хотите узнать положение чего-то с точностью до сантиметра, зовите Эйнштейна. Тогда нужно корректировать GPS с учетом гравитации Эйнштейна. В применении к космологии Хокинг показал, что первые стадии Большого взрыва происходили, когда работает квантовый эффект, квантовая гравитация. Он нашел эти условия, при которых вы должны включать квантовые эффекты. То есть он нашел ограничения для самой общей теории относительности и показал, что в будущем нужно обязательно построить теорию всего, она имеет название квантовой гравитации, и ее нет. Но есть эффекты квантовой гравитации – это начало всей Вселенной, Большого взрыва, и это испарение черных дыр. Это открытие Хокинга.
Сергей Медведев: Есть ли понимание о том, что было до Большого взрыва?
Вячеслав Докучаев: Да, это понимание возникло в результате деятельности Хокинга. Оказалось, что Вселенная намного сложнее, чем представляется в рамках модели Большого взрыва.
Сергей Медведев: Наша Вселенная единственная, или возможно много вселенных?
Вячеслав Докучаев: Сейчас наука преодолела представление о том, что это и есть вся Вселенная. Оказывается, наш Большой взрыв – это маленький пузыречек среди огромного количества других вселенных. И теперь уже в науке популярно и активно используется понятие "мультивселенная", где соседствуют друг с другом или разделены непроходимыми барьерами отдельные вселенные. По современным представлениям, благодаря, в частности, работам Хокинга, мультивселенная бесконечна во времени и пространстве, она представляет собой такую пространственно-временную пену, где в качестве пузырьков – отдельные Большие взрывы. И мы – представители небольшой, микроскопической части этой мультивселенной, живущие в отдельном пузырьке, который мы называем нашим Большим взрывом.
Сергей Медведев: А может быть, времени вообще не было? Мы можем экстраполировать понятие времени на эти 15-20 миллиардов лет назад?
Вячеслав Докучаев: Хокинг обнаружил сингулярность, и в этой сингулярности, если пользоваться только теорией Эйнштейна, оказывается, время останавливается. Квантовые эффекты преодолевают эту проблему, – оказывается, нет, и там время конечно. Это просто некоторая кратковременная стадия развития Вселенной, а было состояние до, и будет состояние после. Кроме Вселенной, которая сейчас расширяется, могут быть соседи, находящиеся в состоянии сжатия: они сожмутся, классические эффекты сменятся квантовыми эффектами, там все каким-то образом перестаканится, и начнется новая жизнь.
Более того, по современным представлениям в нашей Вселенной, в Большом взрыве в виде фазового перехода может возникнуть пузырек новой Вселенной – это называется "дочерняя Вселенная", и эта Вселенная с бесконечным объемом окажется внутри. Сам Хокинг в последние годы жизни очень рекламировал в качестве спасения от космических угроз космические путешествия, в том числе ныряние в черную дыру. Очень возможно, что внутри черной дыры есть проход во Вселенную, которая существует там, внутри черной дыры. И снаружи эта черная дыра имеет для нас конечный объем, а внутри нее этот объем бесконечен.
Сергей Медведев: Провалиться в эту кроличью дыру, как Алиса в Стране чудес...
Вячеслав Докучаев: Я приведу другой пример из книжки Ярослава Гашека "Похождения бравого солдата Швейка". Когда Швейка отправили на обследование в психбольницу, там сидел сумасшедший профессор, утверждавший, что внутри Земли есть еще другая Земля, большего размера. И тогда (а Гашек писал это примерно в 1921–22 годах) это выглядело как полное сумасшествие, а сейчас это нормальная физика. Внутри черной дыры – Вселенная с бесконечным объемом.
Сергей Медведев: Насколько близко Хокинг подходил к идее Бога? Например, знаменитое окончание его книги "Краткая история времени": когда мы поймем, как все устроено, мы поймем замысел бога о Вселенной. Это метафора?
Андрей Бабицкий
Андрей Бабицкий: Да. Люди, которые думают про какие-то большие вещи, так используют бога.
Сергей Медведев: Предельное знание. Тем не менее папа римский Павел VI вручал ему медаль Папской Академии наук. Мне кажется, те вещи, о которых сейчас так интересно рассказывает Вячеслав, очень продуктивно используются религией. Религия ищет здесь точки соприкосновения с сотворением мира. Именно теорию Большого взрыва очень сильно подхватила церковь.
Вячеслав Докучаев: Да, конечно. Когда космология обнаружила расширение Вселенной, были обнаружены квазары, и вычислили, что это было 14 миллиардов лет назад. Ватиканская академия явно считала, что это доказательство начала Вселенной. Физики относились к этому спокойно, как к экспериментальному факту. Но в последние два десятилетия ситуация перевернулась: теперь физики считают, что начала не было, Вселенная вечна во времени и бесконечна в пространстве.
С точки зрения цивилизации, бессмертие, о котором любит говорить религия, существует не в потустороннем мире, о котором мы ничего не знаем, а в нашей реальной Вселенной. Сейчас я вам это объясню на примере человеческого организма. Он состоит из огромного количества отдельных клеточек, которые живут очень короткое время, способствуют жизнедеятельности организма и поддерживают жизнь человека, а потом умирают. Организм тоже имеет конечное время жизни. Но цивилизация потенциально может жить бесконечно долго, если есть благоприятные условия. Отдельные люди оказываются клеточками, поддерживающими жизнь этого сверхорганизма. И для этого сверхорганизма цивилизации реализуется потенциальное бессмертие в нашей Вселенной. И это не Кощей Бессмертный, которого нельзя уничтожить: эта цивилизация может покончить жизнь самоубийством – современная биология это допускает.
Генетика и биология реализуются во Вселенной. Есть такая потрясающая теория инопланетян – теория панспермии: космонавты – это не люди с рогульками, большими ртами и без ушей, а микроорганизмы, которые передают свой генетический материал. Генетика, биология говорит: мы заселяем Вселенную биологическими роботами, единственный смысл жизни которых – передать следующим поколениям свой генетический материал. В Завете это названо "плодитесь и размножайтесь". Биологический робот произвел свою программу, умер, передал ее следующему поколению, а цивилизация может накапливать знания, обладая письменностью, наукой. И, с точки зрения современных представлений, цивилизация, наука и знания – это одно и то же: человечество может записать знания в книгу и передать опосредованно.
Хокинг записал свое знание в человечество. Он прожил конечную жизнь, а нашей цивилизации оставил программу жизнедеятельности.
Сергей Медведев: О роли Стивена Хокинга в современной науке рассуждает Леонид Ксанфомалити, заведующий лабораторией отдела физики планет Института космических исследований.
Хокинг – человек, которого интересовало все. Это был всеядный гениальный человек
Леонид Ксанфомалити: Такие люди встречаются очень редко. По статистике примерно 5 или 6% – это нестандартные люди. То есть 95% – это люди, которых в той или иной мере все устраивает. Но есть люди, которых не устраивает, – это те самые 5–6%, создающие новые теории, новые науки, новые романы, новую музыку.
Хокинг – человек, которого интересовало все. Он мог просто как прикладной инструмент создать математическую теорию космологии, хотя у него не было математического образования. Вы знаете эти предложения Маска относительно того, чтобы послать к ближайшей звезде какой-то аппарат, но я думаю, что сейчас это невыполнимо: наверное, для этого понадобится еще сотня лет. Подавляющее большинство ученых, которые представляют себе, что это такое, сказали бы: это невозможно, не стоит этим заниматься. А Хокинг в конце жизни сразу клюнул на эту идею, стал интересоваться, где достать деньги.
Вот близкая мне тема исследования – поиск жизни в космосе, исследование планет. Удалось обнаружить признаки жизни поблизости от нашей планеты. В научно-популярных докладах и лекциях, в специальной программе, которая так и называлась "Хокинг", он касался и этих тем. Это был всеядный гениальный человек.
Сергей Медведев: Я хочу поговорить о предсказаниях Хокинга. Многие смотрели на это скептически: да, великий астрофизик, великий физик, а с другой стороны, он говорит, что инопланетяне прилетят и нас колонизуют. Как вы относитесь к его предупреждениям относительно искусственного интеллекта?
Андрей Бабицкий: Эту идею защищает не только он. Но эта теория создана философскими, а не физическими методами. Идея равнодушного искусственного интеллекта, который способен погубить человечество ради своих целей оптимизации, – это философская теория. Проверить ее довольно сложно, но мы знаем, что многие умные люди рассматривают ее всерьез. Хокинг и Илон Маск собрали какое-то количество денег и вложили какое-то количество усилий, чтобы побороться с этой опасностью. В принципе, не жалко потратить десять миллионов долларов, даже если вероятность этой опасности постоянно стремится к нулю.
Сергей Медведев: Даже само исследование может быть продуктивным, вне зависимости от постановки задач, а решение этой задачи может принести нам очень много открытий и технологий.
Андрей Бабицкий: Обсуждение инопланетян, астробиологии, возможности жизни в космосе – это задача интеллектуально очень интересная и красивая, вне зависимости от того, боимся мы, что они завтра придут и похитят нас, или не боимся. Насколько я понимаю, есть огромное количество вполне фундаментальной астробиологии. С искусственным интеллектом это тоже так.
Сергей Медведев: По-моему, Карл Саган говорил, что космонавтика должна восхищать, возбуждать воображение.
Андрей Бабицкий: Человеческая космонавтика просто больше не нужна.
Сергей Медведев: То, что сделал Илон Маск (запустил астронавта в костюме в "Тесле", которая летит куда-то к поясу астероидов), пробудило человеческое воображение. Мне кажется, что Хокинг занимался примерно тем же самым: пробуждал человеческое воображение, заставлял нас выходить за пределы привычного. Насколько они совпадают с Маском в своей идее колонизации планет? По-моему, Хокинг рассуждал о том, что у человечества нет другого пути, чем лететь и заселять Марс.
Вячеслав Докучаев: Действительно, Хокинг оставил нам целую программу деятельности, он активно принимал участие в этих дискуссиях по колонизации Вселенной, прекрасно понимая, что при нынешнем уровне технологий это невозможно.
Современная астрофизика и космология понимают, что никакие инопланетяне к нам не прилетят в силу гигантских размеров Вселенной. Пример: мы получили сигнал от инопланетян в Туманности Андромеды (это ближайшая к нам галактика). Он летел два миллиона лет. Мы отправили им ответ: привет, братья по разуму, спасибо, вы нам прислали уравнение квантовой гравитации, мы сейчас сделаем бомбу и быстренько себя уничтожим. Они получат его еще через два миллиона лет. Каков смысл этой коммуникации? По этой же причине они не могут и прилететь. Пока они будут два миллиона лет лететь на фотонной ракете со скоростью света, они забудут, кто они и куда летят.
Поэтому Хокинг говорил: ребята, нужно это обсуждать, но путешествовать мы будем совсем другим способом. Сначала мы должны перейти с нашего примитивного уровня цивилизации на более совершенный уровень и преодолеть угрозы, которые перед нами стоят.
Этих угроз три. Первая – это самоубийство. Человечество развязывает ядерную войну руками глупых политиков, особенно в странах, где единоличное правление и есть ядерная кнопка. Хокинг говорит: ребята, так давайте временно переселимся, перевезем хоть часть человечества на Луну или создадим космическую станцию, где будут жить 10 или 100 тысяч человек, – вот они и спасутся. Пусть там повоюют, а мы потом вернемся. Вторая угроза более страшная – это генетическое вырождение. Человеческому виду отмерено конечное время жизни. Генетические ошибки все время накапливаются.
Сергей Медведев: Но мы же тоже трансформируемся, мы можем стать андроидами, слиться с компьютером, с роботом.
Вячеслав Докучаев: Если жить по законам бытия ("плодитесь и размножайтесь"), то человеческий вид будет закончен. В любой момент возникнут мутировавшие микробы, которые просто за год сожрут человечество. Это может случиться завтра. Решение элементарное – нужно разгадать генетический код, чтобы не методом тыка лечить генетические болезни, а просто его читать.
Сергей Медведев: На стыке биологии и информатики.
Вячеслав Докучаев: И физики, потому что это квантовая механика, и математики: физики, биологи и математики должны сплотиться, чтобы разгадать генетический код.
Андрей Бабицкий: Но этого Хокинг точно не говорил.
Вячеслав Докучаев: Он оставил нам это как программу. Он оставил список угроз. Вот это вторая угроза – генетическое вырождение. Она будет решена, когда человечество перейдет на новый уровень.
А третья угроза – комическая. В любой день может прилететь астероид размером с Луну под названием "Меланхолия" и уничтожить цивилизацию на Земле. Из-за этого тоже надо думать о переселении. Есть и более страшные космические угрозы. Поэтому Хокинг в последние годы говорил, что рано или поздно человечество будет переселяться в черную дыру в центре галактики, которая является порталом в другую, обновленную Вселенную. Возможно, черные дыры являются мостами для коммуникации с другими вселенными: вы ныряете в черную дыру здесь, а выныриваете в Туманности Андромеды и общаетесь там с людьми, не ожидая миллиона лет. Потом вы ныряете в белую дыру и снова возвращаетесь сюда. Вот это решение коммуникационной проблемы.
Сергей Медведев: Фигура Стивена Хокинга заставляет нас думать и говорить о тех вещах, о которых мы обычно не думаем. Наверное, только сейчас сам Хокинг может решить вопрос о существовании бога, может быть, они сейчас вместе с богом смотрят на нас и смеются. А может быть, Хокинг уже нашел какую-нибудь кроличью нору, свой транзит в Туманность Андромеды и уже существует в какой-то новой форме. Казалось бы, слабый человек, сидящий в инвалидном кресле и говорящий своим синтезированным голосом, но он был одним из тех людей, которые расширили наше сознание. И спасибо ему за это!