Вот знаменитый пример: в XIX веке шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл обнаружил, что можно объединить законы электричества и законы магнетизма; и когда он это сделал и сформулировал уравнения, оказалось, что объединённая «электромагнитная» сила может порождать электромагнитные волны. Выведя из своих уравнений скорость этих волн, Максвелл выяснил, что она равна скорости света. Ничего себе! Выходит, сказал Максвелл, свет – это электромагнитная волна!
Поиски суперзакона, который объединил бы все взаимодействия, продолжаются. Чтобы свести всё воедино, нужен настоящий гений. Возможно, сейчас он уже ходит в школу.
Когда я сам ходил в школу, мне нравилась одна красивая девочка. Её звали Линдси. Однажды я делал домашнюю работу по физике – решал задачу, где нужно было рассчитать (то есть предсказать), под каким углом надо бросить мяч в сторону холма, имеющего определенную крутизну, чтобы этот мяч улетел на максимальное расстояние. И вот я решал эту задачу, а Линдси – она училась в гуманитарном классе – сидела напротив меня в школьной библиотеке, отчего мне было очень радостно, хотя и немножко нервно. Она спросила, чем я занимаюсь, и когда я описал задачу, она с удивлением уточнила: «И ты собираешься это считать на бумажке, без мяча? Откуда ты знаешь, куда он полетит?» В тот момент мне показалось, что это глупый вопрос. Раз это задают на дом, значит, узнать можно. На самом же деле Линдси затронула очень важный, очень глубокий вопрос. Почему возможно с помощью простых математических методов описывать и даже предсказывать события, происходящие в окружающем мире? Откуда взялись законы природы? В смысле, почему у природы вообще есть законы? И уж если по какой-то причине они ей необходимы, то почему эти законы так просты (взять, например, хоть закон всемирного тяготения – закон обратных квадратов)? Вполне можно представить себе вселенную, описываемую столь сложными и тонкими математическими законами, которые не под силу осмыслить даже самому гениальному математику.
Никто не знает, почему Вселенная объясняется с помощью довольно простой математики или почему человеческий мозг способен на такое объяснение. Может быть, нам просто повезло? Кто-то считает, что существует некий Бог-Математик, создавший Вселенную именно такой, какова она есть. Но мы, учёные, плохо разбираемся в богах. Может быть, жизнь могла возникнуть только во Вселенной с простыми математическими законами? В таком случае природа обязана описываться математически, иначе нас бы попросту не было, и некому было бы об этом думать. А может быть, вселенных много – и у каждой из них свои законы, не похожие на наши, а у некоторых вообще нет никаких законов. А стало быть, там нет ни физиков, ни математиков. А может, и есть.
Честно говоря, всё это большая загадка, и многие учёные полагают, что не их забота её разгадывать. Они просто принимают математические законы природы как данность и опираются на них в своих расчётах.
Но я не из этих учёных, а из тех, кто ночами ворочается без сна в поисках разгадки. Я хотел бы найти ответ. Однако вне зависимости от того, есть ли причина у математической простоты Вселенной, ясно одно: физика и математика неразрывно связаны. Человечеству всегда будут нужны и те, кто проводят эксперименты, и те, кто занимаются вычислениями. И хорошо бы, чтобы они обменивались информацией!
Глава пятнадцатая
Джордж и Анни, неистово крутя педали, мчали мимо фоксбриджских цитаделей знания. Винсент не отставал, ловко выписывая на своём скейтборде замысловатые фигуры. В старинном городе было полным-полно красивых зданий, где из века в век учёные мужи корпели над объяснением чудес окружающего мира. Окружающий мир, впрочем, редко к ним прислушивался.
Некоторые колледжи больше напоминали средневековые крепости, и на то были серьёзные причины. Временами учёным приходилось запирать ворота перед разъярённой толпой, чей гнев был вызван той или иной новой теорией. Это могла быть, например, теория всемирного тяготения. Или гелиоцентрическая теория, гласившая, что Земля обращается вокруг Солнца, а не наоборот. Теория эволюции. Большой взрыв. Двойная спираль ДНК. Вероятность существования жизни на других планетах. Стены колледжей были толстыми, окна – узенькими; всё это было призвано оградить храмы науки от внешнего, зачастую враждебного мира.
У математического факультета дети прислонили велосипеды к чёрной оградке и понеслись вверх по ступенькам к парадному входу. На этот раз никто не преградил им путь, стеклянные двери крутанулись на ветру, и вся троица очутилась в вестибюле. Там не было ни души – их встретил лишь знакомый запах мела и старых тряпок. Где-то вдалеке позвякивала ложечка в чайной чашке.
– Не вызывай лифт! – прошипела Анни, видя, что Винсент тянется к кнопке. – Он гремит! Спустимся по лестнице.
Свой бесценный скейтборд Винсент припарковал под доской объявлений. Прочитав парочку из них – «Двоякопериодический монополь: трёхмерная интегрируемая система» и «Ранняя Вселенная: переходные состояния», – он понял только то, что ничего не понял.
Все трое на цыпочках отправилась в подвал: первым спускался Джордж, за ним Анни, Винсент шёл замыкающим.
В подвале горел тусклый свет. Просторное помещение оказалось забито всяким хламом – устаревшими факсимильными и копировальными аппаратами, неработающими компьютерами, хромыми стульями, поломанными столами и горами перфокарт. Дети пробирались сквозь завалы под мерное жужжание компьютера, которого пока не было видно. Вскоре стало ясно, что в подвале они не одни. На фоне жужжания отчётливо послышался голос – несомненно человеческий:
– Опять?! Да сколько можно! Ты будешь слушаться или нет, тупая железяка?
Они крадучись продвинулись ещё на несколько шагов в глубь подвала (Винсент по-прежнему держался сзади) и наконец увидели обладателя сварливого голоса. Это был старик в твидовом костюме, пытавшийся чего-то добиться от огромного компьютера. Компьютер занимал всю стену – допотопный монстр, состоящий из множества отделений, похожих на дверцы старинного буфета. В центре располагался монитор, на котором старик, похоже, смотрел какое-то кино. Однако изображение занимало только верхнюю часть экрана, а в нижней части была бегущая строка – зелёные буквы на чёрном фоне.
– Это профессор Зузубин, – прошептал Джордж прямо в ухо Анни. – Но он ведь должен быть на коллайдере! Он сказал, что будет общее собрание Братства научных исследований во благо человечества, а он тоже член Братства.
– Что он делает? – спросила Анни, тоже шёпотом и тоже на ухо.
Затаив дыхание, они смотрели, как Зузубин отматывает картинку назад и зелёные буквы бегут в обратном направлении. Затем он нажал на клавишу «Воспроизведение», и фильм начался сначала. Мелькнуло несколько кадров, и на экране появился Зузубин, только гораздо моложе, стоящий перед полной аудиторией на фоне старомодного диапроектора.
– Это тот самый зал, где твой папа читал лекцию! – прошептал Джордж. – Почему Зузубин читает лекцию в Фоксбридже?
– А он тут раньше работал, – пробормотала Анни, почти не разжимая губ. – Преподавал математику, как сейчас папа.
– Может, он опять хочет получить эту работу? – пробурчал Джордж. То, что он видел, ему совсем не нравилось. – Смотри! Видишь, там студент поднимает руку и встаёт? Это же Эрик!
На экране крупным планом появился юноша с копной чёрных волос, в криво сидящих очках и с широкой приветливой улыбкой.
– Папа! – ахнула Анни, и глаза её наполнились слезами. – Папочка! Неужели он был таким молодым? А зачем он встал?
На этот вопрос в тот же миг ответил старый Космос.
Сингулярность – это такое место, где математика, используемая физиками, перестаёт действовать! Так, по мере приближения к центру чёрной дыры (чёрная дыра – одна из разновидностей сингулярности) кривизна пространства-времени возрастает до бесконечности, и в самом центре нормальные математические правила не работают (например, появляется деление на ноль, а ведь всякий знает, что на ноль делить нельзя!).
Иногда физический расчёт включает в себя допущение, которое в определённый момент оказывается ложным, и обнаруживается сингулярность. В этом случае можно исправить ошибку, скорректировать расчёт: тогда математика снова начинает действовать правильно, и сингулярность исчезает.
Более интересны сингулярности, от которых не так просто избавиться. В таких случаях предполагается, что необходима новая теория. Например, в математике общей теории относительности возникают сингулярности чёрной дыры и Большого взрыва. Возможно, чтобы понять, что происходит на самом деле, нужна совершенно другая математика.
Словом, учёным тут есть чем заняться. Они надеются, что теория всего позволит избавиться от этих сингулярностей.
– Итак, профессор Зузубин, – механическим голосом произнёс он вместо Эрика, который только шевелил губами на экране, – я продемонстрировал, что ваша теория содержит ошибку! – Эрик и в молодости был Эриком: судя по обезоруживающей улыбке, он ожидал, что профессор Зузубин обрадуется услышанному.
И действительно, Зузубин на экране тоже улыбался, только улыбка эта казалась приклеенной.
Эрик продолжал механическим голосом старого Космоса:
– Я показал, что предлагаемая вами модель Вселенной нарушает слабое энергетическое условие.
Ноздри Зузубина на экране гневно раздулись.
– Беллис, – проскрежетал старый Космос, – ваши гипотезы относительно так называемого Большого взрыва любопытны, однако совершенно недоказуемы.
– Не согласен, – возразил молодой Эрик. – Недавно открытое микроволновое фоновое излучение содержит прямые свидетельства в пользу модели Большого взрыва. К тому же я твёрдо уверен, что однажды мы сумеем поставить большой эксперимент, подтверждающий математические теории, которые мы с коллегами, – Эрик обвёл рукой студентов, сидевших рядом с ним, – разработали здесь, в Фоксбридже.