В начале 1960-х Леметр – в то время монсиньор Леметр, президент Папской Академии наук – стремился к тому, чтобы целью академии были передовые научные исследования, но при этом сохранялись здоровые отношения с Церковью. А добиваться этого, по его мнению, следовало скрупулезным соблюдением различий между наукой и религией в методологии и в языке. Леметр был далек от конкордизма, стремившегося непременно привести научные открытия в соответствие с истинами вероучения; он настаивал, что и у науки, и у религии есть свое собственное независимое поле деятельности. В этой связи он говорил о своей гипотезе первичного атома: «Такая теория полностью находится вне любого метафизического или религиозного контекста. Она оставляет материалисту свободу отрицать любое трансцендентное Бытие… Для верующего же она устраняет любую возможность [достичь] фамильярности с Богом. Она созвучна словам Исайи о “Сокрытом Боге”, остающемся сокрытым даже в начале творения»[84].
В более формальном смысле на позицию Леметра по этим вопросам, без сомнения, повлияли его штудии в неотомистской школе философии кардинала Мерсье в Лёвене, которые включали в себя вопросы современной науки, но отрицали ее онтологическое значение. В школе Мерсье Леметр научился видеть различие между двумя уровнями существования – между началом физического мира во временном, преходящем смысле и метафизическими вопросами существования: «Мы можем говорить об этом событии [расщеплении первичного атома] как о начале [Вселенной]. Я не говорю “о сотворении [мира]”. Физически все происходит так, как будто это действительно было началом, в том смысле, что, если что-то и происходило раньше, это не имеет никакого наблюдаемого влияния на поведение нашей Вселенной… Любое до-существование нашей Вселенной имеет чисто метафизический характер»[85].
Проведение этого различия и позволяло аббату Леметру рассматривать исследование физического происхождения Вселенной как удачную – и очевидную – возможность для развития естественных наук, в то время как Эйнштейн видел в этой проблеме угрозу физической теории. В основе их спора, таким образом, лежат различные философские позиции – они, по всей видимости, совершенно по-разному понимали, что же именно в конечном счете наука пытается сказать нам о мире. Леметр, как сейчас представляется, исключительно глубоко осознавал, что наша способность заниматься наукой на любом уровне ее абстрактности остается укорененной в наших отношениях со Вселенной. А его двойное призвание вдохновляло его тщательно разделять научную и духовную сферы. Результатом такого подхода была вера, свободная от догматизма, и наука, построенная на условиях человеческого существования. Как-то на устроенных в память Леметра торжествах в его родной деревне одна из его племянниц рассказала мне, что в семейном кругу молодежь часто поддразнивала Жоржа, добиваясь у него ответа, откуда же взялся его «первичный атом». «O, это все Бог», – отшучивался он.
Эйнштейн, наоборот, был идеалистом. Его открытие общей теории относительности представляет собой уникальный прорыв, который укрепил его убеждение в существовании окончательной «теории всего», неких вечных математических истин, определяющих свойства Вселенной и ожидающих своего открытия. Эту позицию отражает фундаментально причинное, детерминистское отношение Эйнштейна ко всем вопросам, имеющим отношение к происхождению Вселенной. Однако вытекающий из его собственной теории относительности ошеломляющий вывод, что Вселенная родилась из Большого взрыва, который также дал начало и времени, этой позиции кардинально противоречит.
В последующих главах я покажу, что взгляды Леметра в конечном счете оказались более надежным указателем направления движения к разгадке «тайны замысла». Антитеза «Эйнштейн против Леметра» отражает и дистанцию, которую спустя семьдесят лет пришлось преодолеть Хокингу. Ранний Хокинг был приверженцем позиции Эйнштейна – мы открываем в физике объективные истины, которые каким-то образом выводят нас за пределы физической Вселенной. Перейдя в истории наших странствий на более глубокий философский уровень, мы увидим, как и почему Стивен порвал с эйнштейновской позицией и пришел к принятию позиции Леметра. Мы узнаем, какие последствия это повлекло не только для нашей концепции Большого взрыва, но и для всей программы развития космологии.
Рис. 17. Когда мы только начали работать вместе, Стивен не знал о пионерской работе Леметра по квантовой космологии. Я отвез его в бывший кабинет Леметра в Премонстратенском колледже в Лёвене показал ему «Манифест Большого взрыва», опубликованный Леметром в 1931 году.
Глава 3Космогенезис
Парсифаль
Далеко мы, – а я едва иду…
Гурнеманц
О да, мой сын; в пространстве время здесь!..
В своих воспоминаниях Стивен пишет, что начал интересоваться космологией потому, что хотел достичь глубин ее понимания. Его ненасытное желание задавать все более глубокие вопросы привело его в Кембридж. Осенью 1962 года он приехал в Кембридж из Оксфорда, где прошел начальный курс физики. «В Оксфорде в то время царил дух презрения к работе, – рассказывал он. – Много работать, чтобы получить высокую оценку, считалось признаком “серости” – худшего эпитета в оксфордском словаре не существовало»[87]. Когда дело дошло до итоговых экзаменов, Стивен решил сосредоточиться на задачах теоретической физики – они не требовали знания большого количества фактов. Он получил балл, промежуточный между первым и вторым, и для того, чтобы определить, какой из них ему следует выставить, было назначено интервью с экзаменаторами. Стивен сказал им, что если он получит высший балл, то перейдет в Кембридж, а если второй – останется в Оксфорде. Ему поставили высший балл. В свете дальнейших достижений Стивена можно сказать, что для Оксфорда это было одно из худших решений за всю его 800-летнюю историю.
В Кембридже Стивена записали в студенты к Хойлу, создателю «стационарной Вселенной», хотя еще в начале 1960-х годов его теория подверглась серьезной критике[88]. Хойл, однако, в это время отсутствовал, и вместо него Стивен попал к Деннису Сиаме. Это оказалось огромным везением. Сиама, который и сам был когда-то студентом Поля Дирака, играл роль катализатора идей: он был выдающейся стимулирующей фигурой, превратившей Кембридж в Мекку релятивистской космологии. Находясь в курсе всех крупных достижений мировой физики, Сиама заботился о том, чтобы его студенты знакомились с самыми последними исследованиями. Как только где-нибудь публиковалась интересная статья, он поручал одному из студентов сделать о ней доклад. Когда в Лондоне предстояла чья-то интересная лекция, он посылал студентов на вокзал – пусть съездят послушать. В созданной Сиамой научной среде, полной живого взаимодействия, кипения идей и честолюбивых устремлений, Стивен расцвел. Впоследствии он стремился создать такую же благоприятную и стимулирующую среду для своих собственных студентов.
Когда Стивен появился в кембриджском Тринити Холле, Сиама тоже был приверженцем стационарной модели Вселенной. Он поручил Стивену поработать над ее вариантом, который Хойл предложил, пытаясь спастись от нарастающих теоретических трудностей. Стивен быстро обнаружил, что в новой версии теории Хойла появляются бесконечности, которые приводят к неопределенностям, на что и указал Хойлу на собрании Королевского общества в Лондоне в 1964 году. Когда Хойл спросил: «С чего вы это взяли?», Стивен, и не подумавший испугаться первого астрофизика Британии, ответил: «А я это рассчитал!» – рано продемонстрировав таким образом как свой независимый дух, так и склонность к драматическим ситуациям. Анализ теории стационарной Вселенной позже стал первой главой его докторской диссертации.
Последний гвоздь в гроб стационарной космологии был забит через несколько месяцев открытием космического микроволнового фонового излучения. Существование этого древнего тепла вне всяких сомнений доказывало, что Вселенная не стационарна, но когда-то фундаментально отличалась от своего нынешнего состояния – была очень горячей. Но значило ли это также, что она должна была иметь начало? Ясно, что теперь именно ЭТО стало центральным вопросом космологии Большого взрыва. И Стивен был готов нырнуть в ее глубины.
Сиама свел Стивена с Роджером Пенроузом, который тогда только что опубликовал свою трехстраничную революционную статью о том, что черные дыры встречаются во Вселенной повсеместно. Пенроуз доказал, что, если общая теория относительности верна, то гравитационный коллапс звезды достаточно большой массы приводит к образованию пространственно-временной сингулярности, скрытой от внешнего мира за горизонтом событий. Это черная дыра.
Стивен быстро понял, что, если он обратит направление времени в математических рассуждениях Пенроуза так, чтобы коллапс превратился в расширение, он сможет показать, что расширяющаяся Вселенная должна в прошлом иметь сингулярность[89]. Работая вместе с Пенроузом, он вывел ряд математических теорем, которые говорят, что, если мы проследим историю расширяющейся Вселенной вспять до эпохи, предшествовавшей рождению первых звезд и галактик и даже моменту образования CMB, мы в конечном счете придем к сингулярности, где пространство-время сворачивается в критическую точку. В этой начальной сингулярности обе части уравнения Эйнштейна обращаются в бесконечность – бесконечная кривизна пространства-времени «равна» бесконечной плотности материи, – и именно здесь теория теряет всю свою предсказательную силу. Это похоже на деление на ноль на вашем калькуляторе: вы получите бесконечность, и что бы вы при этом ни вычисляли, это не будет иметь никакого значения. Сингулярности – это поистине края пространства-времени, где общая теория относительности не дает никаких ответов на вопрос «что происходит». Даже само слово «происходит» в пространственно-временной сингулярности теряет смысл.