Рай не мог допустить, чтобы его студенты слишком долго занимались интерферометром. Предстояло разработать множество новых технологий, а следовательно, никто бы из них не успел защититься вовремя. Проект обещал быть долгосрочным, причем Рай не мог даже рассчитать, насколько именно будет превышен временной лимит, отпущенный аспиранту для защиты диссертации. Кроме того, он не исключал, что коллеги начнут высмеивать саму идею его эксперимента. В законченном виде задуманный им инструмент мог появиться только в отдаленном будущем. Пока же ему нечего было возразить на неоднократно высказанные замечания о том, что астрофизических явлений, могущих в силу своей мощности заставить громко звучать пространство и время, возможно, попросту не существует.
Рай оказался на развилке. Чтобы достичь поставленных научных целей, нужно было построить большой прибор. Очень, очень большой. В несколько тысяч раз превосходящий размерами существующий прототип. Длиной в несколько километров. Длиннее всей территории Массачусетского технологического института. Подобные масштабы могли показаться абсурдными, а это грозило бы отказом от проекта. Кроме того, Рай не публиковал статей с результатами эксперимента. Его аспирантам приходилось переключаться на другие, более “классические”, проекты. Из-за всего этого его могли не переутвердить в должности профессора, что было бы равносильно увольнению. Вдобавок неожиданно пришел конец комфортному существованию лабораторий, финансировавшихся из военного бюджета. “И все из-за Вьетнамской войны… По инициативе сенатора Мэнсфилда Конгресс принял две поправки, из-за которых была фактически прекращена поддержка исследований со стороны армии. Многие почему-то считали, что из-за этих денег ученые попадают в зависимость от военных, чувствуют себя обязанными им. И это было очень плохо, ведь Вьетнамская война страшно злила людей. В общем, вся эта история стала частью антивоенного движения. Хотя то, над чем я работал, никакого отношения ни к чему военному не имело. И в итоге я быстро и впервые в жизни написал обоснование проекта”.
Году примерно в 1973-м Рай подал в Национальный научный фонд заявку на финансирование, чтобы получить возможность продолжить работу над полутораметровым прототипом инструмента. Заявку отклонили. Без денег, без четкого плана, который требовался в том числе для того, чтобы удержать аспирантов в лаборатории, Рай был вынужден заняться другим космологическим экспериментом – по измерению реликтового излучения. (Кстати, за это надо было благодарить Берни Берка, который в трудную минуту пришел на помощь Раю и его аспирантам, предложив присоединиться к важным космологическим экспериментам.) На этом новом для себя направлении он не только преуспел, но и добился впечатляющих результатов, однако его – не такая уж вроде бы и безумная – идея о регистрации гравитационных волн была, казалось, обречена.
Где-то через год после истории с отклоненной заявкой на финансирование Раю позвонил немецкий физик из Института Макса Планка. “Это был Хайнц Биллинг. Он хотел выяснить, как далеко мы продвинулись в работе над интерферометром. Казался буквально одержимым этой идеей”. Рай не мог взять в толк, откуда Биллинг вообще узнал о его маленьком интерферометре в строении 20. Единственной публикацией по теме был внутренний отчет, который наверняка не получил широкого распространения. Когда он потребовал от Биллинга прямого ответа, немец объяснил, что узнал о работе Рая из той самой злополучной заявки, отправленной в Национальный научный фонд. Рай подозревает, что фонд тогда разослал его заявку на рецензию всем солидным экспериментаторам, занимающимся гравитационно-волновыми исследованиями. – В то время у них еще не было функционирующего интерферометра. Однако они начали работать над его созданием. Понимаете, мыслящих людей остановить невозможно. Собственно, группа из Института Макса Планка как раз и сделала большую часть первоначальных разработок, ведь у них были деньги. Я всегда этому сильно завидовал. У них были деньги и подобралась большая группа опытнейших профессионалов. И они сразу стали заниматься созданием интерферометра, а я свою работу продолжать не мог. Кажется, это было в 1974 году.
Рай и радовался, что немцы быстро продвигаются вперед, и завидовал им. Он обратился с жалобой в Национальный научный фонд, рассказав, что в Германии его отклоненный проект был не только одобрен, но и поддержан самым серьезным образом. Аргументированная претензия побудила фонд выделить Раю некоторую сумму денег, достаточную для того, чтобы довести до конца работу над прототипом в Массачусетском технологическом институте. Тем временем располагавшая средствами немецкая группа, состоявшая из прекрасных инженеров, блестяще завершила работу по созданию интерферометра. И все-таки их трехметровый красавец был, как и установка Рая, слишком мал для того, чтобы обнаружить гравитационные волны. Этакая игрушка, стилизованная миниатюрная модель настоящего интерферометра.
Идея распространялась все шире, она реализовывалась и, реализуясь, увеличивалась в масштабах, совершенствовалась технологически. Она оказалась в руках других ученых, которые паяли, приваривали, прикручивали разнообразные детали, переводя мечту из мира абстрактных идей в материальный мир металла и лазерного излучения. Сложности же, с которыми столкнулся Рай, были велики и, как он уже успел осознать, практически непреодолимы. Он не мог построить настоящий, полномасштабный прибор, самое главное записывающее устройство, этот астрономический венец звукотехники. И был вынужден наблюдать, как его идею реализуют другие. Однако Рай не отступился: добиваясь успеха в иных экспериментальных областях, он параллельно продолжал создавать оборудование и привлекать к работе над интерферометром аспирантов. Его детская мечта – “улучшить качество воспроизведения музыки” – постепенно сбывалась, воплощаясь в этом зыбком, недооцененном проекте, рожденном в хлипких стенах плохо оборудованной лаборатории.
– А потом, – говорит Рай, – произошло очередное важное событие. Я познакомился с Кипом.
Глава 3
Кип Торн
Кип Торн – знаменитый блестящий астрофизик, авторитет в области релятивистской теории гравитации. Он носит примечательную бородку с белым, обращенным книзу клинышком посередине. Прежних его длинных волос уже давно нет и в помине, но присущий ему богемный дух 60-х и 70-х годов поистине неистребим. В мире мало астрофизиков, могущих сравниться с Кипом по известности и эксцентричности. Его отличительные особенности – к примеру, манера укладывать волосы, их длина и цвет – всегда вызывали повышенный интерес.
В конце 1970-х ему, уже известному профессору Калифорнийского технологического института, хотелось заняться чем-то масштабным. И Кипу, теоретику, интеллектуалу и обладателю отлично развитого абстрактного мышления, пришло в голову, что в институте надо запустить некий экспериментальный проект. Чувствуя себя в долгу перед Вселенной, этот талантливый ученый, отправившись однажды на северо-восток страны, бродил по незнакомым местам, надеясь, что прогулка поможет ему отыскать ответ на вопрос, как получше распорядиться своим природным даром. Не то чтобы он вглядывался в небо с внимательностью старателя, отыскивающего золотую жилу, но он и впрямь думал о том, какую бы из тайн Вселенной можно было разгадать на Земле. И в конце концов решил, что неплохо бы открыть в Калифорнийском технологическом институте сезон охоты на гравитационные волны.
Семья Кипа Торна перебралась в штат Юта еще до того, как там появились железные дороги. Его образованные родители были одновременно традиционными мормонами и (нетипичное сочетание!) феминистами. Отец ученого, Д. Уинн Торн, химик-почвовед, занимал пост профессора в университете штата Юта. Законы тех лет, запрещавшие непотизм, не позволяли матери Кипа, Элисон (Корниш) Торн, доктору экономических наук, стать профессором в том же учебном заведении, где работал ее муж. И хотя Элисон и инициировала там программу по женским исследованиям[7], официально она в университете не числилась. Когда после смерти отца Кипа миновало уже довольно много времени, мать заявила, что она сама, три ее дочери и двое сыновей (“маленькая мормонская семья”, – съязвил как-то Кип) порывают со своей церковью из-за отношения мормонов к женщине. Церковь охотно отпустила девочек, но – не мальчиков. “Нам было трудно убедить их”, – смеется Кип. Некрологу Элисон, помещенному на первой полосе городской газеты, был предпослан заголовок: “Смерть старой радикалки”. Прошло столько лет, а Кип по-прежнему восхищается матерью, и я подозреваю, что свой вольный дух – так я бы коротко охарактеризовала суть Кипа – он унаследовал от нее.
В детстве Кип мечтал стать водителем снегоуборочной машины, но в восемь лет мать сводила его на лекцию по астрономии – и он изменил своей прежней мечте. Трудно теперь рассматривать эту историю как простую случайность. С его отличными математическими способностями Кипу, кажется, было суждено пойти в астрофизики. Короче говоря, к тому времени, когда он встретил своего научного руководителя – авторитетного ученого Джона Арчибальда Уилера, – от мечтаний о снегоуборочной технике не осталось и следа.
В 1952 году, примерно за десять лет до поступления Кипа в Принстонский университет, его знаменитый наставник Уилер читал там первый курс лекций по теории относительности. Лучшим способом для самого Уилера узнать предмет глубже было – начать его преподавать. Судя по всему, это стандартная тактика для преподавателей физики. И вся дальнейшая жизнь Уилера оказалась связана с общей теорией относительности. Он взрастил сорок шесть докторов физических наук (среди которых нельзя не отметить самого прославленного, а именно – Ричарда Фейнмана[8]). Уилер известен как “дедушка американской теории относительности”, наставник первого поколения знаменитых американских ученых, работающих в этой области (в их числе находится и Кип), а также нескольких последующих поколений. Помню, как я увидела его на одном из так называемых “принстонских обедов”, где гости должны представлять за общим столом свои научные работы. Уилер, несомненно, стал там звездой. Ему было уже за восемьдесят, и он напряженно вслушивался в речи докладчиков с помощью слуховой трубки. (Уж не померещилась ли она мне?)
Уилер начал заниматься теорией относительности сразу после того, как вышел из программы по созданию ядерного оружия. С 1942 года и до конца войны он проектировал реакторы для наработки плутония. Плутониевые заводы были огромными, рассчитанными на выработку 250 миллионов ватт, что почти в два раза превышает мощность, требуемую для освещения Таймс-сквер в Нью-Йорке. И вот эту электроэнергию заключили в специальное устройство, которое затем доставили на истребителе к цели и сбросили на землю, произведя взрыв мощностью 20 килотонн в тротиловом эквиваленте. Первое в мире испытание атомной бомбы (плутониевой) провели в американской пустыне. Оппенгеймеру[9], наблюдавшему за взрывом, вспомнились тогда слова из древнеиндийской Бхагавадгиты: “Я стал смертью, разрушителем миров”[10]. Меньше чем через месяц урановую атомную бомбу “Малыш” взорвали над японской Хиросимой, а три дня спустя плутониевую атомную бомбу “Толстяк” сбросили на Нагасаки.
Желая исполнить свой гражданский долг, Джон Уилер, в числе других, принялся заниматься военными разработками, несмотря на давление со стороны семьи и вынужденную приостановку собственных научных изысканий. Прежде, пока долг не призвал его, он нередко слушал новости по радио в чайной комнате принстонского
Джон Арчибальд решил внести свой вклад в военный проект, когда США 8 декабря 1941 года, на следующий день после атаки на Перл-Харбор, объявили войну Японии. Физики на время приостановили академические исследования и разъехались по стране, чтобы применить свои профессиональные навыки в Фанерном дворце Массачусетского технологического института и в лабораториях ядерных исследований в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, и в Оук-Ридже, штат Теннесси. В начале 1942 года Уилер работал в Чикаго, затем он перебрался в штат Делавэр, а в 1944-м уже трудился над созданием и запуском гигантских плутониевых реакторов, которые должны были обеспечить США атомной бомбой для победы над Германией, в Хэнфорде, штат Вашингтон. Через несколько недель после запуска реакторов Уилер узнал, что его младший брат Джо, воевавший в Европе, пропал без вести. Это трагическое обстоятельство еще более укрепило Уилера в мысли о том, что США необходимо срочно разработать ядерное оружие. Он пишет: “Тело Джо, разложившееся до костей, нашли в апреле 1946 года. Восемнадцать месяцев оно пролежало рядом с телом его однополчанина в окопе на холме, где оба были убиты”. Когда его спрашивают, что он думает об использовании атомного оружия, Уилер отвечает так, как написал в своей автобиографии: “Нельзя забывать о том, что если бы программа по созданию атомной бомбы началась на год раньше и годом ранее завершилась, были бы спасены 15 миллионов жизней, и жизнь моего брата Джо в том числе”.
В 1950 году Уилер – по соображениям национальной безопасности, в связи с эскалацией холодной войны – присоединился к работе по созданию водородной бомбы. Многие друзья и коллеги ученого не соглашались с подобными доводами и осуждали его за участие в этом проекте. Раздоры огорчали Уилера, но он стоял на своем. Даже Оппенгеймер поначалу выступал против программы по созданию водородной бомбы – оружия потенциально неограниченной мощности. (Позже, правда, он все-таки работал в этом проекте.) Хотя Джон Уилер (в отличие от Эдварда Теллера[11]) не свидетельствовал против Оппенгеймера на слушании 1954 года по допуску последнего к секретным исследованиям, он не был полностью не согласен со свидетельскими показаниями и принятым в итоге решением. Я специально формулирую вот так вот аккуратно, используя замысловатую конструкцию с двойным отрицанием, поскольку считаю себя не вправе более четко описать отношение Уилера к тому процессу над Оппенгеймером. Но Кип, лично разговаривавший об этом с Уилером, сказал, что я могла бы выразиться проще: “Уилер был согласен”.
Уилер также не был абсолютным противником работы Комиссии по расследованию антиамериканской деятельности, как не был и всецело против антикоммунистического угара, когда общественность ставила ученым в вину то, что они отмалчивались, живя в своем академическом мире отвлеченных идей. (Отцу Рая, кстати, было чего опасаться в те подцензурные времена. Он уничтожил все фотографии, на которых был запечатлен вместе с Лениным и Троцким, и, по словам Рая, “врал напропалую”. Он даже попросил сына переписать медицинские карты своих пациентов, используя код на основе греческого алфавита [а вместо
Уилер счел для себя возможным вернуться к чистой науке, когда почувствовал, что его участие в работе на военных уже не так необходимо. Однако в дальнейшем опыт, приобретенный им в связанных с ядерной энергией исследованиях, сильно влиял на его научные интересы. Добытые тяжким трудом знания в области ядерной физики породили новые, ужасающие способы убивать людей. Бесстрастные, по определению лишенные всякой морали физические законы действовали и вне Земли. Понимание этих законов позволило ответить на ряд древних как мир вопросов. Например: почему Солнце светит? Опираясь на знания, которые позволили создать “Малыша” и “Толстяка”, ученые смогли разрешить эту загадку. Звезды сжигают в термоядерных реакциях легкие химические элементы и поэтому светятся. Так Солнце, подобно неустанно взрывающейся водородной бомбе, каждую секунду сжигает много миллионов тонн водородного топлива. Огромная выделяемая энергия поддерживает звезду в надутом состоянии и под большим внутренним давлением, оказывая сопротивление полному гравитационному коллапсу. И так продолжается очень долго. Однако через несколько миллиардов лет, когда ядерный синтез перестанет быть энергетически выгодным, то есть когда звезда, по сути, исчерпает топливо в виде легких элементов, жар в ее недрах ослабнет – и внутреннего давления, которое удерживало звезду от коллапса, станет недостаточно. Звезда начнет сжиматься под собственным весом. Но что же дальше? Именно этот вопрос, вопрос о конечном состоянии коллапсирующей звезды, Уилер считал наиболее важной физической проблемой своего времени.