Десять лет истории науки: физик, который молчал громче всех

8 января 1942 года в Оксфорде у четы Хокингов, работавших в медицинском центре в Хампстеде, родился ребенок, которому дали имя Стивен. Вряд ли кто-то из семьи, переехавшей из Лондона, чтобы спастись от бомбежек немецкой авиации и дать малышу родиться в более безопасном месте, мог предположить, что в будущем ему суждено стать одним из известнейших ученых современности. У мальчика было две младшие сестры, Филиппа и Мэри, а также брат — усыновленный семейством Эдвард.

В 1950 году Фрэнк Хокинг, отец Стивена, получил место главы отделения паразитологии Национального института медицинских исследований, из-за чего ему пришлось часто проводить время вдали от дома, работая в Африке. Семья переехала в Хартфордшир. Соседи и знакомые описывали их семью как очень интеллигентную и немного эксцентричную: живя на скудные средства в огромном, захламленном и едва не разваливающемся доме, они проводили обеды в тишине, причем каждый читал какую-нибудь книгу, а передвигались по городу они на машине, переделанной из старого такси. Во время отсутствия отца семья гостила у друзей матери: однажды они провели четыре месяца на Майорке у поэта Роберта Грэйвса и его жены Берил.

Маленький Стивен сменил несколько школ, в первой были настолько экстравагантные и «прогрессивные» методы обучения, что мальчик даже не смог научиться читать. Родители высоко ценили качественное образование, поэтому им хотелось, чтобы старшие классы сын провел в престижной Вестминстерской школе, но 13-летний Стивен заболел в день экзаменов и не получил стипендии, покрывающей стоимость обучения, а платное семья не могла себе позволить. В результате своей школе в Хартфордшире (для него она стала четвертой по счету), где он остался, юный Хокинг был обязан друзьями, поддерживающими его затеи и увлечения. Вместе они мастерили лодки и модели аэропланов, делали фейерверки, а с помощью пришедшего в 1958 году нового учителя математики Диркана Танта даже собрали компьютер из запчастей часов, старых телефонов и деталей от другой техники.

Несмотря на школьное прозвище «Эйнштейн», Стивен не был круглым отличником, однако, вдохновленный своим отцом и Тантом, он решил изучать математику в Оксфорде. В тот год в университетском колледже не было набора на математическое направление, и Стивен, несмотря на советы отца выбрать медицину, где легче было найти работу, или подождать следующего года, решил изучать физику и химию.

Много лет спустя, будучи уже профессором математики, читая лекции студентам, он признался, что никогда не получал никакого математического образования со средней школы, и ему пришлось читать учебник, опережая на две недели собственных учеников.

В Оксфорде Хокинг был младше большинства студентов, однако учебу находил скучной и «до смешного легкой», посвящая больше времени общению со сверстниками, классической музыке и чтению научной фантастики. По его словам, за три года на занятия он потратил всего около тысячи часов. Его привычки сделали выпускной экзамен настоящим испытанием, и он решил только задачи, связанные с теоретической физикой, посчитав вопросы на простое знание фактов слишком скучными. Чтобы продолжить обучение в Кембридже и заняться космологией, Хокингу пришлось сдавать устную часть экзамена. Как вспоминал Берман, его профессор физики, экзаменующие «были достаточно умны, чтобы понять, что они разговаривают с человеком намного умнее большинства из них». Поэтому в октябре 1962 года Хокинг продолжил обучение в Тринити-колледже Кембриджского университета.

Во время учебы в аспирантуре Хокинг попал к Дэннису Скиаме, одному из основоположников современной космологии, чем был очень огорчен, так как хотел бы работать под руководством известного астронома Фреда Хойла, а не заниматься общей теорией относительности и космологией. В том же 1963 году у Стивена диагностировали боковой амиотрофический склероз (БАС). Это был смертный приговор: от такой болезни никто не излечивался. По прогнозам врачей, молодому человеку оставалось жить всего два с половиной года, и он впал в депрессию, не видя более смысла продолжать занятия. Однако, хотя через два года он с трудом мог ходить и плохо контролировал свою речь, приговор врачей не оправдался, и болезнь прогрессировала гораздо медленнее. После уговоров Скиамы он все же вернулся к работе и уже в июне 1964 года на публичной лекции подверг большому сомнению работу того самого Хойла, чьим студентом он так хотел быть. И, кстати, Хокинг стал первым человеком в истории медицины, который не умер от БАС "в оговоренный врачами срок".

Самым спорным вопросом в среде физиков этого периода была теория создания Вселенной. Одни склонялись к Большому взрыву, другие защищали версию о неподвижной, вечной и стабильной Вселенной. Вдохновившись теоремой Роджера Пенроуза о пространственно-временной сингулярности в черных дырах, Стивен Хокинг применил ту же идею к целой Вселенной и уже в 1965 году вывел свои тезисы в подтверждение этой идеи. Он написал несколько эссе по этому вопросу, одно из которых даже разделило первый приз престижной ежегодной премии Adams Prize с работой самого Пенроуза. Заболевание приковало его к инвалидному креслу, но не могло остановить его тяги к науке: он хотел быть «первым среди ученых, вторым среди авторов научно-популярных книг, и во всех других важных областях жизни — нормальным человеком с теми же самыми желаниями, мотивацией, мечтами и амбициями, что и у других людей». Его первая жена, в девичестве Джейн Уайлд, в браке с которой у него родилось два сына и дочь, всячески поддерживала ученого.

В начале 1970-х годов Хокинг вместе с Бардином и Каретром предложил четыре главных закона механики черных дыр (по аналогии с четырьмя законами термодинамики), а также поддержал идею, что, из какой бы материи ни образовалась черная дыра, ее можно полностью описать математически с помощью массы, электрического заряда и скорости вращения. В начале 1973 года Хокинг занялся изучением квантовой гравитации и квантовой механики, вдохновившись беседой в Москве с русскими учеными Яковом Зельдовичем и Алексеем Старобинским, чья работа показывала, что, согласно принципу неопределенности, вращающиеся черные дыры должны излучать частицы.

Хокинг был очень раздражен, когда в результате расчетов обнаружил, что его «второй закон» неверен и черные дыры на самом деле могут выбрасывать частицы, а значит, и уменьшаться, испарясь вплоть до исчезновения. Излучение этих частиц сейчас называют излучением Хокинга.

В 1974 году ученый стал членом Лондонского королевского общества, а через несколько лет был принят и в Папскую академию наук. В 1979 году Хокинг стал Лукасовским профессором Кембриджского университета. Выступая в Ватикане, ученый прочитал лекцию о том, что граница пространства-времени похожа на Северный полюс: если в эпоху Макса Планка считалось, что Вселенная существовала и существует всегда, то теперь все расчеты и данные указывают на справедливость теории Большого взрыва, а до него и самого времени не существовало. Также и мы можем путешествовать к Северному полюсу, даже прийти к нему, но не можем пересечь его границы — просто найти точку, где все линии, ведущие к северу, вдруг встречаются. За свои работы Хокинг получил множество наград (он даже был посвящен в рыцари), однако награды не платили по счетам, а семье требовались деньги, в том числе чтобы дать детям достойное образование, поэтому он решил написать научно-популярную книгу для широкого круга читателей. Так появилась «Краткая история времени».

В 1985 году, во время поездки в CERN, Хокинг заболел пневмонией, которая была смертельно опасна в его состоянии. Настолько, что его жене позвонили с вопросом, стоит ли поддерживать его на аппаратах жизнеобеспечения. Джейн с возмущением отказалась отключать систему, и врачи сделали ученому трахеоктомию. Хокинг выжил, но полностью лишился способности говорить. Ему требовалась круглосуточная сиделка, и одной из кандидаток была Элайн Мейсон, ставшая позднее его второй женой.

Поначалу единственным способом общения ученого с миром оставалась система карточек с буквами, и Хокинг должен был поднимать брови, если буква правильная, но потом друзья подарили ему синтезатор речи. Правда, у него был американский акцент, что сначала не нравилось лондонцу Хокингу, но потом он привык ассоциировать себя с этим голосом и отказался его менять. Единственной мышцей ученого, способной сокращаться по его воле, оставалась мышца правой щеки, к которой и был прикреплен датчик для управления компьютером.

Продолжая заниматься наукой, Хокинг участвовал во множестве споров. Однажды он заключил пари с Кипом Торном (интервью Indicator.Ru с которым можно прочитать здесь) и Джоном Прескиллом, что предположение Пероуза о «космической цензуре», не позволяющей существовать «обнаженной сингулярности» вне горизонта событий черной дыры, было верным. В другой раз Торн заключил пари с Прескиллом и Хокингом насчет информационного парадокса черной дыры. Хокинг и Торн считали, что парадокс работает и информация не может излучаться черной дырой наружу, и если излучение Хокинга переносит какую-то информацию, то она может быть только полученной уже снаружи черной дыры. И поскольку это противоречит квантовой механике, надо переписать квантовую механику, Прескилл же настаивал на изменении общей теории относительности, по крайней мере, в ее способе объяснения черных дыр.

К 2003 году ученые стали все больше склоняться к тому, что в этом споре Хокинг был неправ, и в своей лекции в Дублине в 2004 году он вспомнил это пари и предложил новое решение, не менее противоречивое, предположив, что черные дыры имеют более чем одну топологию, и только в январе 2014 года он признал это своим «самым большим ляпом».

В ходе другого научного диспута Стивен Хокинг поспорил, что бозон Хиггса никогда не найдут, а когда его нашли, заявил, что Питер Хиггс никогда не получит Нобелевскую премию (что произошло уже в следующем году). Интересно, что ставками в этих пари чаще всего являлись подписки на сатирические и эротические журналы (что в случае с «раздетой сингулярностью» и «космической цензурой» выглядит вполне логично).

До конца дней Хокинг по мере сил продолжал работать и писать книги для широкой аудитории. Начав с «Краткой истории времени» 1988 года, в 2001 году он выпустил «Вселенную в ореховой скорлупке», в 2005 — «Кратчайшую историю времени» (в соавторстве с Леонардом Млодиновым), а в 2007 выпустил детскую книжку «Секретные ключи Джорджа от Вселенной», написанную вместе с его дочерью Люси и получившую два продолжения. Ученый путешествует по разным странам на частном самолете, дает публичные лекции, а в 2007 году даже побывал в невесомости (правда, от полета в космос, запланированного в 2009 году, ему пришлось отказаться по причине того, что и сейчас регулярные туристические суборбитальные рейсы так и не начались).

28 июня 2009 года Хокинг закатил вечеринку для путешественников во времени, подготовив блюда и шампанское со льдом, оставив двери открытыми и сообщив об этом только после ее завершения. Как ученый и ожидал, на нее никто не явился. Так Стивен Хокинг шутливо подтвердил невозможность путешествий в прошлое.

Хокинг не унимался до конца своих дней, прожив совершенно невозможные для своего диагноза 76 лет с хвостиком. Например, он участвовал в проектах Юрия Мильнера по поиску внеземной жизни и строительству миниатюрных космических аппаратов для полетов к Альфе Центавра, время от времени удивляясь, как человечество со всей своей непредсказуемостью и склонностью к войнам собирается прожить еще хотя бы сотню лет, и настаивая на необходимости покорения космоса.