Я все еще ошеломлен тем приемом, какой получила моя книга «Краткая история времени». В течение тридцати семи недель она оставалась в списке бестселлеров «Нью-Йорк Таймс» и в течение двадцати семи недель – в списке «Санди Таймс» (в Великобритании ее опубликовали позже, чем в Соединенных Штатах). Ее перевели на двадцать языков (или двадцать один, если не считать американский язык английским). Это гораздо больше, чем я ожидал, когда в 1982 году мне пришла в голову мысль написать популярную книжку о Вселенной. Отчасти причиной была необходимость заработать денег, чтобы оплатить учебу дочери в школе (на самом деле ко времени выхода книги дочь уже была в последнем классе). Но главное – мне хотелось объяснить, как далеко, по моему представлению, мы зашли в нашем понимании Вселенной, как близко мы подошли к единой завершенной теории, описывающей Вселенную и все сущее в ней.
Раз уж я собрался потратить время на написание книги, я бы хотел, чтобы с ней познакомилось как можно большее число людей. До этого мои публикации выходили в издательстве «Кембридж Юниверсити Пресс». Оно проделало хорошую работу, но я не чувствовал, что книги пользуются спросом на более-менее массовом рынке, а мне хотелось именно этого. Поэтому я связался с литературным агентом Элом Цукерманом, с которым меня познакомил один мой коллега, представив Эла своим зятем. Я дал ему набросок первой главы и высказал свое пожелание, чтобы книга была из тех, что продаются на лотках в залах ожидания аэропортов. Он сказал, что это невозможно. Она может хорошо пойти среди профессоров и студентов, но на территорию Джеффри Арчера такие книги не пробиваются7.
В 1984 году я предоставил Цукерману набросок книги. Он разослал его нескольким издателям и порекомендовал мне принять предложение от американской фирмы «Нортон», выпускающей книги скорее для интеллектуальной элиты. Вместо этого я решил принять предложение от издательства «Бантам Букс», ориентированного на более широкий рынок. Это издательство не специализировалось на публикации научных книг, но зато его издания продавались в аэропортах. Мою рукопись они приняли, вероятно, из-за интереса, проявленного к ней одним из редакторов, Питером Гудзарди. Он отнесся к своей работе очень серьезно и заставил меня переписать книгу, чтобы сделать ее понятной не для ученых, а для простых людей вроде него самого. Каждый раз, когда я посылал ему переписанную главу, он присылал обратно перечень возражений и вопросов, которые хотел бы прояснить. Временами мне казалось, что этот процесс никогда не закончится. Но Питер Гудзарди оказался прав: в результате книга стала гораздо лучше.
Вскоре после того, как я принял предложение от издательства «Бантам Букс», я заболел воспалением легких. Мне пришлось перенести трахеотомию, в результате чего я лишился голоса. Какое-то время я мог общаться лишь поднимая брови, когда мне показывали нужную букву в таблице, и у меня бы не было никакой возможности закончить кишу, если бы не подаренная мне компьютерная программа. Она работала довольно медленно, но я и думаю медленно, так что она меня вполне устроила. С ее помощью по настоянию Гудзарди я почти полностью переписал первый вариант. В этом мне помогал один из моих студентов, Брайан Уитт.
На меня произвел большое впечатление телевизионный сериал Джейкоба Броновски «Восхождение человека» (такое сексистское название сегодня бы не разрешили8). Он давал ощущение подвига рода человеческого, развившегося от примитивных дикарей, каковым он был всего пятнадцать тысяч лет назад, до нынешнего состояния. Мне хотелось передать то же чувство, которое возникает при осознании нашего прогресса в понимании законов, управляющих Вселенной. Я не сомневался, что почти всем интересно, как функционирует Вселенная, но большинство не выносит математических формул – я и сам-то их не очень люблю. Отчасти это вызвано тем, что мне их трудно писать, но главная причина в том, что у меня нет интуитивного чувства формулы. Вместо этого я мыслю картинками, и в книге пытался выразить образы словами с помощью знакомых аналогий и нескольких диаграмм. Таким образом я надеялся дать большинству людей возможность разделить со мной восхищение замечательным прогрессом, проделанным физиками за последние двадцать пять лет, и ощущение подвига.
И все же, даже если избежать математических выкладок, некоторые идеи остаются непривычными и трудными для понимания. Передо мной стояла дилемма: следует ли попытаться объяснить с риском запутать читателей или лучше затушевать трудности? Некоторые непривычные концепции, например то, что наблюдатели, движущиеся с разной скоростью, по-разному измеряют временные промежутки между одними и теми же событиями, были не так существенны для картины, которую я хотел нарисовать. Поэтому мне казалось, что можно просто упомянуть о них, не вдаваясь глубоко. Но были и сложные идеи, лежащие в основе того, что мне хотелось донести до читателя. В частности, я чувствовал, что обязательно должен включить два понятия. Одно из них – так называемая сумма историй. Это идея о том, что у Вселенной не одна история. Есть совокупность самых разных историй, и все они одинаково реальны (что бы это ни означало). Другое понятие, необходимое для того, чтобы придать сумме историй математический смысл, – это мнимое время. Сейчас я чувствую, что тогда мне следовало приложить больше усилий для объяснения этих двух очень непростых понятий, особенно мнимого времени, – мне кажется, они доставляют читателю наибольшие трудности. Однако на самом деле нет такой уж необходимости точно понимать, что же такое мнимое время, – просто оно отличается от того времени, которое мы называем реальным.
Когда книга приближалась к выходу в свет, один ученый, которому послали сигнальный экземпляр для рецензии в журнале «Нейчур», пришел в ужас, обнаружив там кучу ошибок – неверно размещенных фотографий и диаграмм с неправильными подписями. Он позвонил в издательство, там тоже пришли в ужас и решили в тот же день забраковать весь тираж. Три недели всю книгу интенсивно корректировали и перепроверяли, и она была готова в срок, чтобы к апрелю, к назначенной дате, появиться в книжных магазинах. К тому времени журнал «Тайм» опубликовал мой краткий биографический очерк. И все же редакторы не ожидали такого спроса. Сейчас выходит семнадцатое издание в Америке и десятое в Великобритании9.
Почему на эту книгу был такой спрос? Мне трудно быть объективным, и потому, пожалуй, я подожду, что скажут другие. Большинство отзывов я счел благосклонными, но не вносящими особой ясности. Все они были построены по одной схеме: Стивен Хокинг страдает болезнью Лу Герига (в американских отзывах), или нейромоторным заболеванием (в британских); он прикован к инвалидной коляске, не может говорить и может только двигать энным числом пальцев (количество пальцев варьировалось от одного до трех, в зависимости от того, насколько точна была статья обо мне, с которой ознакомился рецензент), и все же он написал эту книгу, посвященную вопросу вопросов: откуда мы взялись и куда мы идем? Ответ, предлагаемый Хокингом, таков: Вселенная не возникла и не исчезнет – она просто есть. Чтобы сформулировать свою мысль, Хокинг вводит понятие мнимого времени, которое мне (рецензенту), понять трудновато. И все же, если Хокинг прав и мы найдем полную обобщенную теорию, то действительно поймем замысел Бога. В корректуре я чуть было не в
ычеркнул последнюю фразу книги, где говорилось, что мы поймем замысел Бога. Если бы я сделал это, число продаж могло снизиться вдвое.
Более проникновенной, по моему мнению, была статья в «Индепендент», где говорилось, что даже серьезная научная книга вроде «Краткой истории времени» может стать культовой. Мое произведение сравнили с книгой «Дзен и искусство ухода за мотоциклом». Жена пришла в ужас, а я был даже польщен и надеялся, что оно, подобно «Дзену», даст людям понять, что не нужно отстраняться от великих философских и интеллектуальных вопросов.
Несомненно сыграл свою роль простой человеческий интерес к тому, как я умудряюсь быть физиком-теоретиком несмотря на свой недуг. Но купивших книгу только ради этого ждало разочарование, поскольку в ней всего пару раз упоминалось о моем состоянии. Книга посвящалась истории Вселенной, а не мне. Но это не помешало некоторым обвинить «Бантам» в том, что он бесстыдно спекулирует на моей болезни и что я тоже приложил к этому руку, разрешив поместить на обложке свой портрет. На самом же деле, согласно договору, я не мог контролировать обложку. Однако мне удалось убедить издательство взять для британского издания фото получше, чем жалкая устаревшая фотография на американском издании. Но американскую обложку оставили без изменений, сказав, что американская публика уже идентифицирует ее с самой книгой.
Подразумевалось также, что люди покупают мою книгу и потому, что видели отзывы на нее в списке бестселлеров, но не читают, а просто прячут в шкаф или кладут на кофейный столик, поставив себе в заслугу ее приобретение, но не приложив ни малейших усилий к тому, чтобы понять ее. Не сомневаюсь, что такое случается, но, думаю, не чаще, чем с другими серьезными книгами, включая Библию и Шекспира. С другой стороны, я знаю, что хоть кто-то наверняка прочел ее, потому что каждый день получаю кипу писем, и многие задают вопросы и подробно комментируют мою книгу, а это свидетельствует о том, что они ее читали, хотя не всё в ней поняли. Меня даже останавливали на улице незнакомые люди и говорили, что книга им очень понравилась. Конечно, меня нетрудно узнать: я, может быть, не самый выдающийся автор, но внешность выдает меня быстрее, чем других. Однако по частоте, с которой я получаю такие поздравления на улице (к большому смущению моего девятилетнего сына), похоже, можно судить о соотношении купивших книгу и действительно прочитавших ее.
Теперь меня спрашивают, что я собираюсь делать дальше. Вряд ли я смогу написать продолжение к «Краткой истории времени». А как бы я назвал его? «Более длинная история времени»? «По ту сторону конца времени»? «Сын времени»? Мой агент предложил мне дать согласие на съемку фильма о моей жизни. Но у меня и моих близких не останется ни капли самоуважения, если мы разрешим актерам изображать нас. То же самое, хотя и в меньшей степени, можно сказать о намерении позволить и помочь кому-то описать мою жизнь. Конечно, я не могу запретить кому-либо сделать это самостоятельно при условии, что там не будет клеветы, но я стараюсь удерживать людей от этого, говоря, что собираюсь сам написать автобиографию. Может быть, и напишу. Но не тороплюсь. Есть еще много научных проблем, которыми я хочу заняться.
Моя позиция10
Эта статья не о том, верю ли я в Бога. Вместо этого я объясню свой подход к пониманию Вселенной: каково состояние и значение всеобщей теории, «теории всего». Вот тут действительно есть проблема. Люди, которые должны изучать эти вопросы и отвечать на них, – философы – в большинстве своем не имеют достаточной математической подготовки, чтобы угнаться за современными достижениями теоретической физики. Существует подотряд, называемый философами науки, которые должны бы быть более подкованными. Но многие из них – неудавшиеся физики, которым показалось слишком трудным делом разрабатывать новые теории, и вместо этого они пишут о философии физики. Они по-прежнему спорят о научных теориях начала века и не касаются передовых рубежей современной физики.
Возможно, я слишком суров к философам, но и они со мной были не слишком любезны. Мой подход они называли наивным и простодушным, а меня самого – номиналистом, инструменталистом, позитивистом, реалистом и всякими прочими «истами». Это метод опровержения путем очернения: если сможешь наклеить на мой подход ярлык, то и не надо доказывать, чем же он неверен, – разумеется, все знают фатальную ошибочность всех этих «измов».
Те, кто действительно продвинулся в теоретической физике, мыслят совсем не теми категориями, что постоянно для них придумывают философы и историки науки. Я уверен, что Эйнштейна, Гейзенберга и Дирака не беспокоило, реалисты они или инструменталисты. Их заботой было лишь то, что существовавшие теории не стыковались друг с другом. В теоретической физике для продвижения вперед поиск логической последовательности всегда был важнее, чем экспериментальные результаты. Многие прекрасные теории отвергались, так как не согласовывались с наблюдениями, но я не знаю ни одной серьезной теории, которая продвинулась бы только на основе эксперимента. Теория всегда приходит первой, она возникает из желания получить стройную математическую модель. Затем делаются предположения, которые проверяются наблюдением. Если наблюдения согласуются с предположениями, это не доказывает теорию, но она остается жить, чтобы сделать новые предположения, которые снова проверяются наблюдениями. Если наблюдения войдут в противоречие с предположениями, теория отвергается.
Точнее, считается, что все происходит именно так. На практике люди очень неохотно расстаются с теорией, на которую потратили много сил и времени. Обычно начинают ставить под сомнение точность наблюдений. Если это не удается, то пытаются подправить теорию в манере ad hoc11, и в конце концов она превращается в некое безобразное сооружение. Тогда кто нибудь предлагает новую теорию, стройную и естественную. Примером этого может служить выполненный в 1887 году опыт Майкельсона – Морли, который показал, что скорость света всегда одна и та же, как бы ни двигались источник света и наблюдатель. Это казалось смешно. Конечно же, тот, кто движется навстречу свету, должен измерить большую скорость, чем тот, кто движется в одном направлении со светом! И все же эксперимент показал, что оба наблюдателя измеряют одинаковую скорость. В течение последующих восемнадцати лет такие люди, как Хендрик Лоренц и Джордж Фицджералд, пытались согласовать это наблюдение с общепринятыми представлениями о времени и пространстве. Они выдвинули ad hoc некоторые предположения, как, например, то, что объекты, двигаясь с большой скоростью, становятся короче, – и весь каркас физики стал неуклюжим и уродливым. В 1905 году Эйнштейн предложил гораздо более привлекательную точку зрения, в которой время не рассматривалось как нечто отдельное и совершенно самостоятельное. Оно сливалось с пространством в четырехмерный объект, называемый пространство-время. Эйнштейна привели к этой мысли не столько результаты экспериментов, сколько желание заставить две части теории слиться в гармоничное целое. Этими двумя частями были законы, управляющие электрическим и магнитным полями, и законы, управляющие движением тел.
Не думаю, что Эйнштейн или кто-либо еще в 1905 году сознавал, какой простой и стройной оказалась эта новая теория относительности. Она полностью перевернула наше понимание пространства и времени. Этот пример хорошо иллюстрирует, как трудно быть реалистом в философии науки: ведь то, что мы считаем реальностью, во многом обусловлено используемой нами теорией. Я уверен, что Лоренц и Фицджералд считали себя реалистами, интерпретируя эксперимент со скоростью света в терминах ньютоновских идей об абсолютном пространстве и абсолютном времени. Казалось, что эти понятия пространства и времени отвечают здравому смыслу и реальности. Но теперь те, кто знаком с теорией относительности, – а их все еще пугающе мало – имеют несколько иной взгляд. Мы должны рассказывать людям о современном понимании таких основополагающих концепций, как пространство и время.
Если то, что считать реальным, зависит от нашей теории, как же мы можем сделать реальность основой нашей философии? Я бы назвал себя реалистом в том смысле, что признаю существование вне нас Вселенной, ожидающей, когда ее исследуют и поймут. Я считаю, что позиция солипсиста – якобы все сущее есть наше воображение – это пустая трата времени. Никто не действует, опираясь на такую точку зрения. Но без какой-либо теории мы не можем выделить, что же во Вселенной реально. Поэтому я принимаю точку зрения, названную простодушной и наивной, что физическая теория – это просто математическая модель, используемая нами для описания результатов наблюдений. Теория является хорошей, если модель изящна, если она описывает большой класс наблюдений и предсказывает результаты новых наблюдений. В противном случае не имеет смысла спрашивать, соответствует ли теория реальности, так как мы знаем, что реальность зависит от теории. Подобный взгляд на научные теории, возможно, делает меня инструменталистом или позитивистом – как я уже говорил, меня называли и так и так. Человек, назвавший меня позитивистом, пошел дальше: он добавил, что всем известно, как позитивизм устарел, – еще один случай опровержения путем наклеивания ярлыка. Может быть, он действительно устарел в том, что было пунктиком интеллектуалов вчерашнего дня, но тому, кто ищет новые законы и новые методы описания Вселенной, эта очерченная мной позитивистская позиция представляется единственно возможной. Нехорошо апеллировать к реальности, когда у нас нет независимой от модели концепции этой реальности.
По моему мнению, невысказанная вера в независимую от модели реальность и является глубинной причиной тех трудностей, с которыми философы науки сталкиваются при изучении квантовой механики и принципа неопределенности. Существует знаменитый мысленный эксперимент, называемый «кошкой Шрёдингера». Кошку помещают в запечатанный ящик. На ящик направлена пушка, которая выстрелит, если радиоактивный нуклид распадется. Вероятность этого 50 процентов (сегодня никто не посмеет предположить такую вещь даже для мысленного эксперимента, но во времена Шрёдингера никто не слышал о правах животных).
Если откроют ящик, то обнаружат кошку живой или мертвой. Но до того, как его откроют, квантовое состояние кошки будет смесью состояния мертвой кошки с состоянием живой. Философам науки очень трудно допустить это. Кошка не может быть наполовину застреленной, а наполовину незастреленной, как нельзя быть наполовину беременной. Эта трудность возникает оттого, что они косвенно пользуются классической концепцией реальности, где объект имеет определенную и единственную предысторию. Но весь фокус в том, что у квантовой механики другой взгляд на реальность. Согласно ему, объект имеет не единственную предысторию, но все возможные предыстории. В большинстве случаев вероятность какой-то одной предыстории отменяется вероятностью несколько иной предыстории, но в определенных случаях вероятности соседних предысторий усиливают друг друга. И одну из этих усиленных предысторий мы видим как предысторию объекта.
В случае с кошкой Шрёдингера две возможные предыстории усилили друг друга. В одной кошку застрелили, а в другой она осталась жива. В квантовой теории обе возможности могут существовать вместе. Но некоторые философы сбиваются с толку, поскольку косвенно предполагают, что кошка может иметь только одну предысторию.
Природа времени – еще один пример области, где физическая теория определяет нашу концепцию реальности. Принято считать очевидным, что время течет всегда, независимо от того, что происходит; но теория относительности, соединяя время и пространство, говорит, что и то и другое может искривляться или деформироваться материей Вселенной. Так что наше восприятие природы времени изменилось: раньше считалось, что оно независимо от Вселенной, а теперь считается, что оно ею формируется. И тогда становится возможным понять, что время до какого-то определенного момента было просто не определено; если двинуться во времени вспять, то можно натолкнуться на непреодолимый барьер – сингулярность, за которую не зайти. В таком случае имело бы смысл спросить, что произвело Большой Взрыв. Если мы говорим о причинности, это неявно подразумевает, что до Большого Взрыва сингулярности что-то было. Но как нам известно уже двадцать пять лет, общая теория относительности Эйнштейна говорит, что время должно было начаться с сингулярности пятнадцать миллиардов лет назад. Однако философы не подхватили эту идею. Их все еще заботят основы квантовой механики, заложенные шестьдесят пять лет назад. Они не понимают, что передовой край физики продвинулся дальше.
Еще хуже обстоит дело с математическим понятием мнимого времени, с помощью которого Джим Хартл и я предположили, что Вселенная, возможно, не имеет начала и конца. За слова о мнимом времени на меня яростно набросился один философ науки. «Как может математическая хитрость вроде мнимого времени иметь что-то общее с реальной Вселенной!» – восклицал он. Думаю, этот философ перепутал математические термины «вещественное число» и «мнимое число» с соответствующими словами, которые мы используем в повседневной жизни. Это только иллюстрирует мою точку зрения: как можем мы знать, что такое реальное, независимо от теории или модели, при помощи которой мы это интерпретируем?
Я воспользовался примерами из теории относительности и квантовой механики, чтобы показать проблемы, с которыми мы сталкиваемся, пытаясь осмыслить Вселенную. И на самом деле не важно, разбираетесь ли вы в теории относительности и квантовой механике Или нет и даже верны ли эти теории. Надеюсь, я продемонстрировал, что только нечто вроде такого позитивистского подхода, когда теория рассматривается как модель, может помочь понять Вселенную – по крайней мере, физикам-теоретикам. Я полон надежд, что мы найдем стройную и непротиворечивую модель, описывающую все во Вселенной, и тогда это будет истинным триумфом человечества.