ыступить с докладом, на котором собирался присутствовать и Зельдович как его коллега и руководитель отдела. В заметках к докладу Пенроуз исходил из того, что заключения Хокинга верны, и строил на этом свое выступление. Когда он приехал накануне доклада, ему прямо сказали, что Зельдович с Хокингом не согласен и его ученики тоже. Мало того, Зельдович настоятельно просил не упоминать в докладе об открытиях Хокинга. Пенроуз оказался в тупике. Попросту говоря, от него требовали переписать доклад; он сел за работу и трудился до утра. Потом, за несколько часов до выступления, к нему в гостиницу пришел кто-то из сотрудников Зельдовича и сообщил, что Зельдович за ночь передумал и теперь согласен с Хокингом – и все его ученики тоже.
Рассказывают также, что в ночь этого волшебного преображения у Зельдовича дома гостил американский физик Кип Торн. Когда Торн приехал, Зельдович метался по квартире, а потом театрально воздел руки к потолку и воскликнул: «Ну все, сдаюсь! Я ему не верил, а теперь верю!»[42]
К середине 1970-х годов возродился интерес к достижениям науки у широкой публики, и мысль, что какие-то экзотические черные дыры способны съесть на завтрак несколько солнечных систем, будоражила всеобщее воображение. Примерно тогда имя Стивена Хокинга начало мелькать в газетах. И примерно тогда же популяризаторы науки на потребу толпе наговорили много лишнего про серьезные теории, выдвигавшиеся серьезными учеными.
Сам Хокинг стал метафорой собственных открытий. Он был словно космонавт, попавший в черную дыру, – разум современного Эйнштейна, заключенный в немощном теле, но тем не менее проникающий туда, куда не ступают даже ангелы, и без труда разгадывающий тайны Вселенной. Когда черными дырами заинтересовались все, ореол загадочности, окружавший Хокинга в Кембридже к концу 1960-х, вышел за пределы научных кругов. Стали появляться газетные статьи и документальные фильмы о черных дырах, и к Стивену Хокингу стали относиться как к человеку, с которым стоит поговорить.
Заметили происходящее не только репортеры. Достижения Хокинга привлекли внимание научной элиты. В марте 1974 года, через несколько недель после объявления об открытии излучения Хокинга, он получил одну из величайших наград в карьере любого ученого. Стивен Хокинг в нежном возрасте тридцати двух лет удостоился чести быть приглашенным в Королевское научное общество – более того, он стал одним из самых молодых его членов за всю историю.
Церемония прошла в Лондоне, в штаб-квартире Королевского научного общества в доме № 6 по Карлтон-хаус-террас – особняке с белой колоннадой, выходящем на Сент-Джеймс-парк в Вест-Энде. По традиции новые члены общества выходят на сцену большого конференц-зала – главной комнаты здания – расписываются в почетной книге членов и пожимают руку председателю Общества. Однако в случае Хокинга тогдашний председатель, нобелевский лауреат, биофизик сэр Алан Ходжкин, поднес книгу членов Хокингу, сидевшему в первом ряду. Тот выводил свою фамилию рядом с подписями тех, кто прошел ту же церемонию до него, целую вечность – медленно, с трудом, букву за буквой. Пока он писал, в зале царило молчание. Когда он поставил точку и Ходжкин поднял книгу у него с колен, раздался гром аплодисментов.
Местная газета «Cambridge Evening News» опубликовала отчет о великом событии в тот же день, а после лондонской церемонии на кафедре прикладной математики и теоретической физики устроили пышный прием. Праздновать великое достижение пригласили всех – друзей, родных, коллег. Деннис Сиама, бывший научный руководитель Хокинга и один из старейших гостей, предложил тост за своего самого преуспевающего студента, воздал должное его заслугам и поднял бокал за будущие успехи. Друзья и родные присоединились к пожеланиям Сиамы, а Хокинг между тем смотрел на собравшихся и думал, что и правда многого достиг, но это только начало. Он всегда считал посвящение в члены Королевского общества моментом наивысшей славы в своей карьере, но карьерная лестница тянулась высоко, и предстояло преодолеть еще много ступеней. И несмотря на трудности – а может быть, и благодаря им, как думают многие близкие Хокинга, – он будет по ней взбираться. А куда не дойдут ноги, воспарит мысль.
Глава 9Когда черные дыры взрываются
В 1970 году, как мы уже упоминали в главе 7, Хокинг переключился с изучения происходящего в недрах черной дыры – в сингулярности – на события на горизонте, окружающем черную дыру, на ее, так сказать, «поверхности». Главное различие этих исследований от изучения сингулярностей состоит в том, что когда теория предсказывает ход событий в сингулярности, проверить это экспериментально – заглянув в сингулярность – невозможно, поскольку все сингулярности спрятаны внутри черных дыр (разумеется, кроме сингулярности Большого Взрыва в начале времен, которую Хокингу еще предстояло изучить). А когда применяешь теорию, чтобы предсказать, что делается на поверхности черной дыры, на горизонте, даже самые диковинные события как-то сказываются на внешней Вселенной, и эти эффекты иногда можно зарегистрировать при помощи инструментов на Земле или на орбитальных спутниках.
Именно спутниковые инструменты примерно в описываемое время и зарегистрировали первого кандидата на роль черной дыры в нашей галактике Млечный Путь. Параллельно с великими астрономическими открытиями 1960-х годов, которые были сделаны благодаря исследованию радиоволновой части спектра, с длинами волн больше световых, в 1970-е стали поступать интереснейшие новые данные исследований рентгеновского диапазона с длинами волн значительно короче световых. Однако рентгеновские лучи из космоса, в отличие от радиоволн, частично рассеиваются земной атмосферой и не доходят до Земли (большая удача, иначе мы все поджарились бы). Поэтому рентгеновская астрономия как отрасль науки сформировалась только после того, как соответствующие датчики вывели на орбиту. Беспилотные спутники в очередной раз перевернули представления астрономов о Вселенной и показали, что там идут куда более напряженные и энергичные процессы, чем мы думали. И отчасти эти процессы связаны с черными дырами.
Вот как все происходит. Изолированную черную дыру можно заметить только благодаря гравитации, если увидеть, как искривляется пространство в ее окрестностях. Она же недаром черная. Но черная дыра в системе двойной звезды, вращающаяся вокруг обычной звезды, становится более чем заметной. Ее гравитация захватывает вещество звезды-компаньона и втягивает его в черную дыру, которая его поглощает. В процессе формируется вращающийся аккреционный диск – будто вода воронкой уходит в слив ванны – и когда гравитационная энергия преобразуется в энергию движения, накапливающийся газ разогревается. Причем разогревается настолько, что, как показывают расчеты, начинает испускать рентгеновские лучи.
Но с какой вероятностью черная дыра окажется на орбите звезды-компаньона? На самом деле двойные звезды совсем не редкость: вероятно, довольно близкий звездный компаньон есть у большинства звезд, и в этом отношении наше Солнце исключение. Кроме того двойные звезды легко найти, поскольку из-за взаимного притяжения звезды ерзают на месте, и их регулярные колебания видны в земные телескопы. Кроме того орбитальная переменность многое говорит о массах звезд и служит главным признаком кандидата на роль черной дыры.
Однако искатели черных дыр сталкиваются с тем, что недостаточно просто определить источник рентгеновских лучей в бинарной системе. И белые карлики, и нейтронные звезды тоже достаточно компактны и обладают довольно сильной гравитацией, которой хватает на то, чтобы отрывать вещество компаньона и притягивать к себе, что создает раскаленные участки, излучающие в рентгеновском диапазоне.
Несколько первых двойных рентгеновских источников и в самом деле можно было отождествить как белые карлики, поскольку орбитальная переменность показала, что их масса значительно меньше полутора масс Солнца, так что волноваться не о чем. Однако первые исследования рентгеновского излучения в начале 1970-х выявили четыре весьма вероятных кандидата на роль черных дыр. Первое исследование показало, что все они были рентгеновскими источниками в бинарных системах – маленькими, энергичными, компактными объектами, которые вращаются вокруг нормальных звезд. Дальнейшие, более подробные исследования позволили исключить три кандидатуры. У одного объекта масса была в 2,5 раза больше солнечной, и он, скорее всего, должен был оказаться нейтронной звездой. У другого масса составляла три солнечных – многовато для нейтронной звезды, но все же мало для черной дыры. У третьего масса была всего две солнечных. Зато масса четвертого, по оценкам, составляла восемь-десять солнечных.
Называется этот источник Лебедь X-1. Нужно очень постараться, чтобы придумать, что это такое, если не черная дыра. Например, некоторые астрономы предположили, что невидимый компаньон в этой бинарной системе состоит из двух звезд – тусклой и потому невидимой обычной звезды массой в шесть солнечных, которая, в свою очередь, вращается вокруг нейтронной звезды массой в две солнечных. Однако все подобные надуманные объяснения рушатся под натиском очень симпатичного аргумента, что самое лучшее объяснение обычно самое простое. Мы окончательно доказали бы, что в системе Лебедь Х-1 есть черная дыра, только если бы прилетели туда и посмотрели, однако накопленные за двадцать лет данные убедили большинство астрономов, что наши предположения правильны, и сегодня все согласны, что Лебедь Х-1 с вероятностью 95 % представляет собой первую открытую человеком черную дыру. Известно и несколько других многообещающих кандидатур, что подкрепляет нашу точку зрения: едва ли в нашей галактике есть всего одна черная дыра, которую мы можем зарегистрировать.
Определение природы Лебедя Х-1 как черной дыры стало поводом для знаменитого пари, которое позволяет по-новому взглянуть на характер Хокинга. Хокинг, уже признанный специалист по черным дырам, поспорил с Кипом Торном из Калтеха, что в системе Лебедь Х-1 нет черной дыры. По условиям спора, если этот источник окажется черной дырой, Хокинг подарит Торну годовую подписку на «Penthouse», но, если будет доказано, что это не черная дыра, Торн подарит Хокингу четырехлетнюю подписку на сатирический журнал «Private Eye». В июне 1990 года Хокинг решил, что данные однозначно свидетельствуют, что он проиграл, и честно подарил Торну, что обещал, но не просто так: Хокинг есть Хокинг, поэтому он не упустил случая пошалить и попросил приятеля забраться в кабинет Торна в Калтехе и найти там документ с записью условий пари, после чего бумагу доставили Хокингу, и он официально «подписал» акт о своем поражении отпечатком пальца, а затем документ подбросили обратно Торну, и он впоследствии его нашел. В течение следующего года Торн регулярно получал обещанные выпуски «Penthouse».