На масштабе нашей повседневной реальности все это никак не проявляется, и тела вроде бильярдных шаров действительно отскакивают друг от друга предсказуемо, детерминистически, в соответствии с ньютоновой механикой. Дело в том, что постоянная Планка очень мала: в стандартных единицах, принятых у физиков, она составляет всего 6 × 10–34 (то есть 33 нуля и 6 после запятой) джоуль-секунд. А джоуль – весьма осязаемая единица энергии в повседневной жизни: шестидесятиваттная лампочка излучает 60 джоулей энергии каждую секунду. Привычные нам тела – бильярдные шары или мы сами – не подчиняются постоянной Планка, поскольку из-за ее малого размера волна, связанная с телом, так мала, что ей можно пренебречь. Но связанная квантовая волна есть и у вас, и у бильярдного шара, хотя она становится настолько большой, что влияет на взаимодействие тел, лишь для очень маленьких тел вроде электронов с очень маленьким импульсом.
Все это довольно туманно – и мы, пожалуй, вправе спокойно отдать подобные рассуждения на откуп физикам, а сами жить себе как жили. В общем-то, так и есть, хотя полезно знать, что физика, на основании которой работают компьютеры и телевизоры, зависит от понимания квантового поведения электронов. Лазерные лучи тоже работают исключительно на принципах квантовой физики, а любой проигрыватель компакт-дисков сканирует диски и считывает музыку именно при помощи лазерного луча. Поэтому квантовая физика участвует в нашей повседневной жизни, хотя не надо разбираться в квантовой механике, чтобы включить телевизор или музыкальный центр. Но в квантовой физике содержится и кое-что другое, гораздо более важное для нашей реальности. Когда квантовая физика учла в своих уравнениях неопределенность и вероятность, это раз и навсегда положило конец предсказуемому часовому механизму ньютонового детерминизма. Если на самом глубинном уровне Вселенная устроена по-настоящему непредсказуемо и недетерминированно, значит, нам вернули свободу воли, и мы наконец вправе сами принимать решения и сами совершать ошибки.
* * *
В начале 1960-х великие столпы физики стояли поодаль друг от друга. Общая теория относительности объясняла поведение космоса в целом и предполагала, что Вселенная зародилась из сверхплотного состояния, которое принято называть Большим Взрывом. Квантовая физика описывала, как устроены атомы и молекулы, и позволяла понять природу света и других видов излучения. Один юный физик, только что получивший первую ученую степень в Оксфордском университете, наверняка основательно изучил основы обеих теорий. Однако он вряд ли подозревал, что в ближайшие тридцать лет сыграет одну из главных ролей в объединении теорий и покажет, как их можно свести в одну великую теорию, которая объяснила бы все – от Большого Взрыва до атомов, из которых мы состоим.
Глава 3
Оксфорд
Год 1959 начался с потрясений: 2 января тридцатидвухлетний Фидель Кастро захватил власть на Кубе, а спустя месяц погиб в авиакатастрофе Бадди Холли, а лидером правящей партии конгресса в Индии стала Индира Ганди. К весне на острове Уайт приступили к строительству первого в мире судна на воздушной подушке, две макаки-резус стали первыми приматами в космосе, умер в возрасте семидесяти лет писатель Раймонд Чандлер. Тем временем в маленьком хартфордширском городке семнадцатилетний школьник по имени Стивен Хокинг готовился к вступительному экзамену в Оксфорд, засев в большой захламленной спальне в ветхом эдвардианском родительском доме.
Получить место в Оксфорде было делом нелегким. У абитуриента было два варианта: сдавать экзамен в конце шестого класса средней школы (в 17–18 лет), до экзаменов второго уровня сложности, либо в седьмом классе при условии, что за экзамены первого уровня сложности были получены очень высокие оценки. Первый вариант позволял успешно сдавшему экзамен абитуриенту отправиться в Оксфорд сразу после летних каникул, второй требовал ждать до следующего октября.
Стивен с отцом решили остановиться на первом варианте, и мальчик записался на экзамен в конце последнего года в школе Св. Альбана. С самого начала предполагалось, что Стивен будет претендовать на стипендию (scholarship) – это высочайшая награда, предлагаемая университетом. Стипендия давала право на целый ряд привилегий, а главное – отчасти покрывала расходы на обучение в Оксфорде. Если студенту не удавалось получить такую стипендию, он мог получить частную субсидию (exhibition), не такую престижную, которая в меньшей степени компенсировала плату за обучение. Наконец, абитуриенту могли предложить место в университете без материальной помощи, и таких студентов называли «нестипендиатами» (commoners).
Весь предыдущий год отец с сыном бесконечно препирались, какую специальность выбрать. Стивен настаивал, что хочет заниматься математикой и физикой, то есть обучаться по программе естественных наук. Отец сильно сомневался, поскольку считал, что математику негде найти себе работу помимо преподавания. Стивен точно знал, чем хочет заниматься, и победил в споре: медицина его не привлекала. Вот что он рассказывает:
Отцу хотелось, чтобы я пошел в медицину. Однако мне казалось, что биология – наука слишком описательная, ей недостает фундаментальности. Возможно, я относился бы к ней иначе, если бы знал о молекулярной биологии, но в то время она была мало известна.
[10]
Спор о выборе специальности Фрэнк Хокинг проиграл, но твердо решил, что сын должен занять место в его бывшем колледже – Университетском колледже в Оксфорде. Однако очевидно, что доктор Хокинг даже тогда не слишком верил в способности сына и считал, что нужно нажать на определенные рычаги, чтобы юношу приняли. Похоже, он решил проявить инициативу. Перед самым вступительным экзаменом, назначенным на пасхальные каникулы, Фрэнк устроил Стивену встречу с потенциальным оксфордским куратором доктором Робертом Берманом. По воспоминаниям Бермана, Хокинг-старший так напирал, что это отбивало всякое желание принимать такого абитуриента. Но Стивен сдал экзамен настолько блистательно, что Берман и руководство университета вскоре стали относиться к нему значительно теплее.
Вступительный экзамен был очень трудным. Он проходил в течение двух дней и состоял из пяти работ, на каждую из которых отводилось по два с половиной часа. Две работы были по физике, две – по математике, а затем – проверка общей эрудиции и знаний о нынешней политической ситуации в стране и мире. Типичный вопрос звучал примерно так: «Вероятные краткосрочные последствия захвата власти на Кубе Фиделем Кастро». В то время от семнадцатилетних подростков никто не ждал сложившихся мнений по подобным материям, а кое-кто из руководства университета и вовсе сомневался, что абитуриентам стоит иметь подобные мнения. Скажем, на доктора Бермана, по его же словам, гораздо более сильное впечатление произвели бы не представления юного Хокинга о современной политике, а его знания об английской сборной по крикету.
После двенадцати с половиной часов теоретических проверок и одной лабораторной работы по физике следовали собеседования. Сначала – общее, когда абитуриентов бомбардировали жесткими вопросами глава колледжа, декан факультета, старший куратор и преподаватели по соответствующей специальности. Все это происходило в профессорской Оксфордского университета. Потенциальные студенты входили туда по одному и подвергались пристрастному допросу комиссии, причем от них ждали умных и тонких ответов на целую череду тупых вопросов. Цель была такой же, как и у собеседования при приеме на работу: изучить характер кандидата. После общего собеседования нужно было пройти еще и собеседование по специальности, которое происходило в кабинете доктора Бермана. На нем Хокингу задавали вопросы по физике.
