Все грани личности Стивена Хокинга: человек, гений, киборг

Знаменитый ученый мыслил двухмерными проекциями четырехмерных объектов.

Две недели назад, 14 марта 2018 года, мир покинул самый известный ученый планеты Стивен Хокинг. На этих выходных в Кембридже простились с ним. Прах Стивена Хокинга останется в Вестминстерском аббатстве, рядом с могилами Исаака Ньютона и Чарльза Дарвина. Забавный персонаж из мультиков. Острый интеллект, идущий по стопам Эйнштейна в попытке объяснить мир. Человек, обманывавший смерть более полувека. Символ критического мышления, ученый, который умел признавать собственные ошибки. Хокинг был многогранен и способен на многое: от полетов в невесомости до желания сыграть злодея в саге о Джеймсе Бонде.

Корреспондент "Сегодня" перечитал множество трудов гениального физика и о гениальном физике, и узнал, как выглядит Вселенная по Стивену Хокингу и какие невероятные, на первый взгляд, социальные роли отыгрывал человек, открывающий тайны мироздания.

Человек

Стивен Хокинг родился в 300-ю годовщину со дня смерти Галилея, 8 января 1942 года, в Оксфорде. Фрэнк и Изабель Хокинг учились в Оксфордском университете. Отец изучал медицину, мать — философию, политику и экономику.

В 1950-м Фрэнк стал заведующим кафедрой паразитологии в Национальном институте медисследований, поэтому семья переехала в Сент-Олбанс. Соседи считали их крайне интеллигентными, но эксцентричными: Хокинги постоянно "прятали лица" за книгами и жили в большом доме, за которым практически не следили.

Стивен сменил несколько школ. "Прогрессивные методы" Байрон Хаус не научили его читать. Рэдлетт стал слишком дорогим. Но старшая школа Сент-Олбанс для девочек (в которой учились и мальчики) позволила завести друзей. Играть в настольные игры. Делать фейерверки (иногда бросая магний в воду). Моделировать самолеты. Построить компьютер из часов, старого телефонного коммутатора и прочего хлама. Его называли "Эйнштейном": немного странный, очень умный и обожает разбирать вещи вокруг. Он выбрал математику, а не медицину, как хотел отец. Стивен не любил биологию, считал ее "слишком неточной, слишком описательной".

Факультета математики в Оксфорде не было, занялся физикой и химией. Сдал вступительный экзамен и первые полтора года разрывался между скукой и депрессией: учебу считал "до смешного простой", друзей не было. Все изменила гребля: худощавый и легкий Хокинг стал рулевым и взлетел на вершину популярности. Считался "авантюрным типом". Шесть тренировок в неделю сказались на учебе. На последнем экзамене Хокинг забил на фактические вопросы и сосредоточился на теоретической физике. Только хорошее отношение преподавателей к юному гению помогло получить бакалавра первого класса и аспирантуру по космологии (хотел астрономию, но в математике был слабоват) в Кембридже.

На последнем курсе Оксфорда он упал с лестницы. Речь бывала неразборчива. В Кембридже стало хуже: усталость, неуклюжесть. Послушав отца-медика, согласился пойти на обследование. Не прямо сейчас, Рождество ведь. Затем Новый год, знакомство с Джейн Уальд (будущая жена, "чувство юмора и независимая индивидуальность!"). День рождения. И спустя две недели обследований диагноз: "болезнь Лу Герига". Он же — боковой амиотрофический латеральный склероз, неврологическое заболевание, заставляющее терять контроль над мышцами. Стивену сказали, что жить ему осталось несколько лет. В будущем вспоминал: встретил мальчика с лейкемией в больнице и понял, что бывает и хуже. Научный руководитель — один из основателей современной космологии Деннис Уильям Сциола — тоже не хотел терять перспективного ученика. И отношения с Джейн, "ради чего стоит жить".

Свадьба. Уже знал диагноз

Болезнь прогрессировала медленнее, чем сказали врачи.

Через несколько лет сел в коляску. В середине 80-х утратил речь. Что не помешало ему собрать все знания о Вселенной и написать их легким и простым языком, вдохновляя множество детей. Для которых он писал сказки. Побывать в невесомости. Заставить русского миллиардера дать денег на зонды со звездными парусами. Напугать людей искусственным интеллектом, войнами и пришельцами. Стать культурным героем. Гонять на инвалидной коляске, получая повреждения (врачи думали, что его кто-то бьет). Сниматься в популярных сериалах. Стать отцом троих детей — Роберта, Люси и Тимоти. Развестись, жениться на сиделке Элайн Мэйсон. Снова развестись и возобновить отношения с первой женой, детьми и внуками. Дважды поспорить с другими физиками, дважды проиграть и дважды признать это первым.

С женой. Тогда Хокинг еще мог разговаривать

Ученый

Во времена аспирантуры Хокинга физики сражались за Вселенную. Согласно одной версии, она появилась в результате Большого взрыва, который и породил всю существующую материю. Вторая теория гласила, что Вселенная устойчива, а новая материя создается по мере ее расширения.

К тому времени Роджер Пенроуз занялся черными дырами и поместил внутрь их пространственно-временную сингулярность, гипотетическую точку, в которой гравитация бесконечна. Хокинг подхватил эту мысль и вместе с Пенроузом написал докторскую диссертацию о сингулярности, породившей Вселенную, заняв место в рядах сторонников Большого взрыва. И не прогадал — эта теория сейчас является основной. Чтобы не вдаваться в сложные подробности, смысл эссе Хокинга—Пенроуза заключалось в том, что Вселенная была точкой с бесконечной плотностью, вмещавшей в себя всю массу и пространство-время, пока квантовые флуктуации не заставили ее расшириться.

Чтобы понять, что именно зацепило Хокинга, нужно понять, как устроены звезды. Под воздействием собственной гравитации облака газа сжимаются в шар и нагреваются. В результате сближения атомы водорода сливаются, синтезируя гелий. Огромный ядерный реактор выбрасывает в космос свет и тепло. Если звезда маленькая (не более полутора солнц, это называется предел Чандрасекара), когда "топливо" закончится — гравитация сожмет ее. Один из основных принципов квантовой механики — запрет Паули — запрещает двум одинаковым частицам с одинаковой скоростью находиться в одном и том же месте. Это отталкивание электронов приведет, рано или поздно, к равновесию между гравитацией и принципом Паули, и звезда превратится в белый карлик. Если звезда поменьше, гравитация сожмет ее, но отталкиваться будут протоны и нейтроны. Так рождаются нейтронные звезды.

Если звезда больше предела Чандрасекара, у нее есть два пути. Взорваться, сбросив достаточно вещества. Так происходит со сверхновыми. Или бесконечно коллапсировать, превращаясь в черную дыру, гравитация которой настолько сильна, что фотоны не могут вырваться за ее пределы, искривляясь вдоль условной границы, именуемой "горизонт событий". Нечто подобное мы видим на Земле, запуская ракеты: на первой космической скорости они могут стартовать с поверхности, но неспособны вырваться за пределы орбиты.

И вот тут-то начинаются проблемы. Квантовая физика требует возможности вычленить состояния частицы (прошлое, настоящее и будущее) и определить связь этих состояний через серию цепных, причинных и вероятностных событий. Помните, ничто никуда не исчезает бесследно? Ага. Кроме того что влетело в черную дыру. Ведь если даже свет не выходит наружу, то что выходит? Способно ли хоть что-то покинуть черную дыру? Если да, то в каком виде? Если нет, то куда оно девается?

Чуть позже он показал, что черные дыры излучают радиацию. "Излучение Хокинга" стало прорывом в теоретической физике. Благодаря ему черные дыры должны терять массу и энергию — это называется "испарение черной дыры". И все стало еще хуже. Если раньше информация о частицах хотя бы находилась внутри черной дыры, никуда не исчезая, то теперь стало понятно, что объект испарится, а вместе с ним и все остальное исчезнет бесследно! Это называется "информационный парадокс".

Хокинг сам предложил несколько решений этого парадокса, а затем и вовсе назвал его "крупнейшей ошибкой" в своей работе. К примеру, информация может утекать в иную Вселенную (позже он отказался от этой идеи). Или вообще не попадать внутрь черной дыры, превращаясь в голограмму на горизонте событий. Или сталкиваться с неким файрволом.

Говоря откровенно, пока мы не знаем, был ли Хокинг прав в своих изысканиях (физики с горем пополам посчитали, что нельзя "испарить" информацию — это пока главенствующая идея). Ну, потому что, к счастью для всей Солнечной системы, черные дыры у нас не водятся, а предсказанные тем же Стивеном микроскопические черные дыры, которые способны испаряться и могут стать безграничным источником энергии, упираются в отсутствие фундаментальной теории — то есть квантовой гравитации. Потому что наши детекторы едва-едва улавливают возмущения слияний черных дыр, не говоря уже о том, чтобы разделить гравитацию на элементарные частицы — гравитоны. Но решения загадки до сих пор нет.

Кроме черных дыр, физик изучал происхождение Вселенной. Модель Хартла—Хокинга, к примеру, гласит, что до Большого взрыва времени не было, а значит, и само по себе "начало Вселенной" бессмысленно. "До Большого взрыва ничего не существовало. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, пространство и время формируют пространственно-временной континуум, который искривляется под воздействием материи и энергии. Мне более близок евклидов подход к квантовой гравитации, описывающий зарождение Вселенной. Согласно этому подходу, мы должны заменить обычное время на время мнимое, которое представляет собой четвертое измерение пространства. Согласно Евклиду, история Вселенной, существующей во мнимом времени, представляет собой четырехмерную искривленную поверхность, подобную поверхности Земли, но с двумя дополнительными измерениями. Нет ничего южнее Южного полюса. Точно так же не существовало ничего и до момента Большого взрыва", — так значительно позднее выразил свои мысли в интервью своему другу, физику Нилу Деграссу Тайсону, сам Хокинг.

Если границ нет, то по окончании расширения Вселенной время пойдет вспять, подумал он к 1985-му. Но позже, когда независимые вычисления это оспорили, он отказался от этой теории.

Еще одна теория — "космология сверху-вниз", согласно которой Вселенная имела не одно, а много уникальных изначальных состояний, а значит, единое состояние континуума бессмысленно. Такая космология подразумевает, что настоящее (сейчас) "выбирает" прошлое из суперпозиции множества возможных историй.

Ну и, наконец, М-теория. Она же — "теория всего". Она же — многомерная теория. Такую же пытался вывести Эйнштейн. Над ней работал и Хокинг. Цель — объединить электромагнетизм, гравитацию (влияют на макрообъекты, "наш мир", крупные структуры Вселенной) со слабым и сильным ядерным взаимодействием (микромир, элементарные частицы, квантовые объекты). Статус: в процессе решения до сих пор.

"Нет ничего южнее Южного полюса. Точно так же не существовало ничего и до момента Большого взрыва"

Машина

Клик-клик-клик. Так начинается текст в Wired, в котором авторы задались важным вопросом: кто есть Стивен Хокинг? Человек? Разум? Машина? Или вообще племя — с точки зрения антропологии? Клик-клик-клик — это тот звук, который издает сам человек.

В последние годы жизни от разговаривал с помощью одной (!) лицевой мышцы и движений глаз. Все благодаря Intel, которая протестировала на известном физике, кажется, все возможные изобретения, которые могли помочь ему коммуницировать с окружающими: "Intel создала текстовый редактор для меня на основе предиктивного ввода текста, который позволяет мне писать быстрее. Программа активируется небольшим датчиком на моих очках. Я пишу эти ответы с его помощью. Intel также пыталась работать над распознаванием лица, но диапазон сообщений, которые я могу передать, очень ограничен. С нейрокомпьютерными интерфейсами у меня тоже не было особого успеха. Мои воспитатели говорят, что это потому, что у меня нет мозговых волн".

По сути, Хокинг почти стал тем самым "мозгом в колбе". Это такой мыслительный эксперимент. Человеческий мозг в банке получает электроимпульсы вроде тех, что отправляет тело. Субъективно его реальность неотличима от нашей. Так существует ли реальность?

Пока технологии неспособны на подобное. Однако вдумайтесь: человек, у которого отключились почти все мышцы, работал на краю теоретической физики и космологии. Он жил, он общался, он посещал конференции. Он шутил (перед выступлением спрашивал, хорошо ли его слышно, и считал себя идеальным злодеем Бондианы).

"Я визуализирую двухмерные сечения, помня, что они являются частью четырехмерного целого. Эту геометрическую визуализацию я использовал в доказательстве теоремы сингулярности и в моей работе над черными дырами, включая излучение черной дыры. Моя инвалидность не позволяет записывать сложные уравнения, поэтому я предпочитаю работать с геометрической интерпретацией", — рассказывал сам Хокинг о методах работы.

Но он — вершина пирамиды, mastermind, главенствующий разум. Что же внизу? Чтобы понять это, антропологи долгие годы наблюдали за Хокингом и опрашивали его окружение. Его ученики, например, имеют специальности, разбросанные по разным исследовательским сферам, что позволяет работать с информацией более глубоко. Его секретарь обеспечивает психологическую поддержку. И все это помогает человеку, который уверенно говорил лишь два слова: "да" и "нет". Так технологии расширяют возможности, превращая человека в некий процессор, окруженный цепями-людьми и машинами. Одно "да" было способно отправить его на конференцию на другом конце планеты. Его искусственный голос позволял четко формулировать слова. Записанные заранее слова! И в этом Хокинг, по мнению Wired, ничем не отличается от любой публичной личности — скажем, Барака Обамы, чьи речи тоже готовила команда. По сути, Стивен Хокинг — это роевой разум. Коллектив. Мозговой траст, окружающий центральную личность. Таким образом физик показал нам "окно в машину". Он — коллективный киборг. Как и все мы, благодаря гаджетам.

Команда — все. Благодаря ей побывал в невесомости