Гонка за Нобелем

Брайан Китинг, 2018

Инсайдерская история о том, как ученые пытались открыть одну из главных тайн космологии и сбились с пути, обольщенные блеском Нобелевского золота. Каково это – быть очевидцем Большого взрыва? В 2014 году астрономы, вооруженные самым мощным в истории наземным радиотелескопом BICEP2, сочли, что увидели искру, воспламенившую Большой взрыв. Миллионы человек по всему миру смотрели прямую трансляцию пресс-конференции из Гарвардского университета, на которой было объявлено об этом эпохальном открытии. Но действительно ли космологи прочитали космический пролог или же, загипнотизированные мечтой о Нобелевской премии, были обмануты галактическим миражом? Брайан Китинг – космолог и разработчик эксперимента по исследованию реликтового излучения BICEP – рассказывает историю захватывающего открытия, сделанного в ходе программы BICEP2, и о последовавшей научной драме. Научный азарт и стремление разгадать тайну рождения Вселенной приводят автора в разные уголки земного шара – от Род-Айленда до Южного полюса, от Калифорнии до Чили, и в это путешествие, наполненное личными откровениями и глубокими прозрениями, он приглашает читателя. Китинг рисует яркую картину мира современной науки с его ожесточенной конкуренцией и нередкими разочарованиями. Он провокационно утверждает, что Нобелевская премия, вместо того чтобы способствовать научному прогрессу, иногда оказывается препятствием, поощряя в ученой среде конкуренцию и жадность, заставляя неоправданно торопиться с открытиями и тормозя смелые научные инновации. Вдумчиво переосмысливая намерения Альфреда Нобеля, Китинг предлагает практические решения по реформированию премии и свое ви́дение научного будущего, в котором космологи смогут наконец-то заглянуть в начало времен.

Глава 2

Я теряю веру

Полярная исследовательская станция Амундсен — Скотт,

АНТАРКТИДА, ДЕКАБРЬ 2005 ГОДА

«Отец умирает, — услышал я в трубке пробивающийся сквозь треск голос старшего брата Кевина, — но не говори ему, что ты знаешь». Я словно оцепенел и не мог сказать ни слова. Времени было мало: через несколько минут коммуникационный спутник скроется за ослепительно белым горизонтом и связь прервется.

Моей первой реакцией было отрицание. Он же недавно прошел полное медицинское обследование! Нас с братом воспитывала мать — родители развелись, когда мы были совсем маленькими, — и мы возобновили общение с отцом всего несколько лет назад, уже будучи взрослыми. Нам предстоит потерять его… еще раз? Однако нежелание поверить в печальную новость быстро сменилось горечью.

Проклятье, какой неподходящий момент! Вся моя научная карьера, мои устремления как ученого, мои мечты о Нобелевской премии были завязаны на этом масштабном космологическом проекте на краю света. Команда BICEP прибыла на Южный полюс в поисках начала времен. Нетрудно догадаться, это не было увеселительной прогулкой. Чтобы добраться до Южного полюса, нам понадобилось четыре года.

Антарктида — коварное место даже при самой хорошей погоде. Девять месяцев в году континент отрезан от внешнего мира: туда не могут попасть корабли или прилететь самолеты. В январе 1912 года британский исследователь Роберт Фолкон Скотт достиг Южного полюса и написал в своем дневнике знаменитую фразу: «Боже Всемогущий! Какое страшное место ты создал!» Два месяца спустя он и четверо его людей замерзли в той самой ледяной пустыне, посреди которой сейчас находился я.

Я прибыл на Южный полюс, мучительно ожидая, что в поисках примет сотворения мира, возможно, обнаружу свидетельства творения, а возможно, и доказательства существования Творца: Бога по версии Скотта или иного. По крайней мере, я рассчитывал на то, что Антарктида будет ко мне более благосклонна, чем к несчастным британцам. Звонок от брата означал крушение всех моих надежд.

Я огляделся вокруг. Прожив на станции почти месяц, я все еще ощущал себя астронавтом, заброшенным на таинственную планету. Жизнь в 13 000 км от дома, на трехкилометровой толще снега, в зданиях, стоящих на сваях посреди бескрайнего ледяного поля, казалась сверхъестественной. Здесь, где все временны́е зоны Земли сходятся в одной точке, я совершенно потерял чувство времени. Слепящее солнце, никогда не сходящее с горизонта над сверкающим снежным царством, делало пребывание снаружи почти невыносимым. Даже в Сахаре летний день в конце концов сменяется сумерками. Но не здесь и не сейчас. И так месяц за месяцем.

В той самой точке, где Земля вращается на своей оси, мой мир сходил со своей. Я невольно задержал взгляд на красной аварийной кнопке, которой мы оборудовали массивную стойку телескопа. В нештатной ситуации нужно было нажать на эту кнопку, чтобы не позволить многотонной стальной махине раздавить незадачливого астронома, стоящего под ней. Мне вдруг отчаянно захотелось надавить на кнопку в тщетной надежде на то, что время остановится. Но здравый смысл возобладал.

Как ни странно, хотя станция была построена специально для проведения астрономических исследований, единственным небесным телом, которое, помимо Солнца, можно было наблюдать в небе на протяжении шести месяцев полярного дня, была Луна. Глядя на нее сквозь одно из толстых стекол обсерватории, я испытывал необычайное умиротворение. Ее знакомое лицо приветливо взирало на меня с неба совсем как в те времена, когда я был маленьким мальчиком. В отличие от неумолимого Солнца, Луна то нарастала, то убывала, меняя свое обличье и не позволяя мне утонуть в реке безвременья. Сколько лет прошло с тех пор, как Луна пробудила во мне интерес к космосу, неутолимое любопытство и жажду открытий! Именно из-за нее я был здесь. Из-за нее мы все были здесь.

Доббс-Ферри, штат Нью-Йорк, 4 часа ночи, сентябрь 1984 года

Черт, я снова забыл выключить настольную лампу! Спросонья я шарил рукой по столу, пытаясь найти выключатель. И вдруг замер. Свет исходил не от лампы. Он лился с улицы. Я выглянул в окно. Это был не уличный фонарь и не автомобильные фары. Это была Луна, и она была не в одиночестве! Рядом с раздобревшей полной Луной, повисшей над самым горизонтом, сияла завораживающе яркая звезда. Что это за звезда, способная соперничать с Луной? Мне было 13 лет, и я никогда не видел ничего подобного.

Следующие несколько ночей я не спускал глаз с Луны и ее сверкающей спутницы, которые совершали неспешный тур по влажному небу Уэстчестера, каким оно бывает только в конце лета. Я был заинтригован. Всезнающий Google появится только через 14 лет. Единственным источником, где я мог получить информацию, был воскресный выпуск The New York Times с традиционным разделом «Космос». Но до воскресенья оставалось еще несколько дней!

Едва закончилась воскресная церковная служба, как я бросился покупать газету. То, что я там прочитал, стало для меня куда более мощным и волнующим откровением, чем любая проповедь, которые я, прислуживая в алтаре, сопровождал взмахами кадила. Оказалось, что увиденная мной «звезда» была вовсе не звездой, а планетой Юпитер! Неужели настоящую планету можно разглядеть без телескопа и не с космического корабля, невооруженным глазом? Что же тогда можно увидеть через телескоп?!

Теперь мне срочно требовался телескоп. Но наша семья жила бедно, и даже 79 долларов — столько стоила самая дешевая подзорная труба, которую мне удалось найти, — были для нас крупной суммой. Мне удалось устроиться разнорабочим на четыре часа в неделю в продуктовый магазин «Венецианские деликатесы» в Доббс-Ферри, где мне платили целых 3,35 доллара за час каторжного труда. По моим подсчетам, чтобы заработать на телескоп, мне понадобится шесть недель. Но к тому моменту лето останется далеко позади, начнутся занятия в школе, и ночные астрономические наблюдения придется отложить до следующих каникул.

К счастью, как и у многих других подающих надежды будущих ученых, у меня нашелся меценат — моя мать Барбара, которая своим щедрым грантом пополнила мои скудные накопления. Так что вскоре я стал настоящим астрономом с собственным пятисантиметровым телескопом-рефрактором. Теперь я с нетерпением ждал наступления ночи. Часами я наблюдал за Юпитером и его спутниками — четырьмя яркими точками, окружавшими короля планет подобно суетливой свите боксера-супертяжеловеса. Таким образом в моей жизни появилось целых пять лун вместо одной. Затем я увидел высокие горы и глубокие кратеры на Луне. Наконец, моему взору предстало бесконечное разнообразие разноцветных звезд и призрачных объектов «глубокого космоса», таких как туманности и галактики.

В то лето я стал небесным евангелистом, который с фанатичной страстью пытался убедить всех «просто посмотреть». Но мои попытки поделиться своим восторгом с окружающими редко увенчивались успехом. Кто-то проникался. Но большинство — нет. «А можно еще разок посмотреть на ту соседскую девушку?» Или, что еще хуже: «Ты имеешь в виду ту расплывчатую кляксу в небе? И это все?»

Когда мне требовалось произвести по-настоящему убойное впечатление, я призывал на помощь Сатурн. Даже у законченных игроманов отвисала челюсть, когда они видели величественного бледно-желтого гиганта, окруженного загадочными кольцами. К сожалению, Сатурн был виден лишь в определенное время года, а остальным небесным телам не хватало зрелищности, чтобы впечатлить непосвященных. Это было все равно что прививать любовь к музыке ученикам, которым медведь на ухо наступил. Мягко говоря, это было удручающе.

Почему никто не испытывал такого восторга перед этими небесными ландшафтами, как я? Конечно, телескоп для меня был не просто инструментом для астрономических наблюдений — он давал мне возможность абстрагироваться от домашних неурядиц, от постоянных ночных ссор между отчимом и матерью, главной причиной которых были деньги, вернее их отсутствие. Меня тревожил наш предстоящий переезд, который означал, что мне придется сменить четвертую школу за пять лет. Мой телескоп стал для меня машиной времени, порталом, через который я мог сбегать в иные миры.

Вскоре я понял, что мне недостаточно еженедельной порции астрономических знаний из воскресного выпуска The New York Times. Я жадно поглощал всю астрономическую литературу, какую только мог найти в библиотеках, и вел подробный журнал своих ночных наблюдений. Небесные объекты, видимые через объектив телескопа, завораживали меня тем сильнее, чем больше я читал о них в библии. Разумеется, не в настоящей Библии, а в «Полевом справочнике звезд и планет Петерсона» (Peterson Field Guide to the Stars and Planets), который стал моим священным писанием. Прыщавый 13-летний астро-Дракула, я читал его целыми днями, с нетерпением ожидая наступления темноты и обретая покой лишь под покровом ночи. Этот справочник и сегодня стоит на книжной полке в моем кабинете в Университете Сан-Диего, а первую страницу гордо украшает автограф автора Джея Пасачоффа, профессора астрономии в Колледже Уильямса. Перелистывая его страницы, я снова становлюсь тринадцатилетним мальчишкой.

В справочнике содержались подробные сведения о каждой планете вместе с указаниями, когда и как лучше ее наблюдать. Кроме того, в нем были приведены описания планет, данные великим Галилео Галилеем — первым астрономом, которому пришло в голову направить подзорную трубу в небо. В конце концов астрономические наблюдения убедили Галилея в том, что учение Коперника верно: действительно, не Земля, а Солнце является центром Солнечной системы. Оказалось, что я неумышленно повторил тот же путь, по которому прошел Галилей четыре века назад: сначала увидел спутники Юпитера, потом кратеры на Луне, а затем кольца Сатурна. Разумеется, я счел это совпадение неслучайным, как и тот факт, что меня, как и его, поддерживали богатые венецианские покровители (в моем случае это были хозяева магазинчика «Венецианские деликатесы»).

Галилей стал моим первым кумиром. Я прочитал все, что написал он сам и что было написано о нем. Я хотел пройти его жизненный путь… Ну, за исключением разве что последних лет, когда по воле папы римского его держали под домашним арестом. Та история серьезно пошатнула мою веру — причудливый поворот на моем извилистом пути к религии. Позвольте мне объяснить.

Хотя оба моих биологических родителя были евреями, они были далеки от иудаизма. Мы никогда не ходили в синагогу и не отмечали религиозных праздников. Свиные отбивные были нашим любимым блюдом. Но потом родители развелись, и отец переехал в Калифорнию. А я остался жить с матерью и отчимом Рэем Китингом.

В отличие от нас, Рэй вырос в глубоко религиозной ирландской католической семье, где было девять детей, и все его родственники приняли нас с такой же теплотой и любовью, как если мы были урожденными членами их клана. Поэтому вскоре после того, как наша мать вышла за него замуж, мы — мать, мой старший брат Кевин и я — решили перейти в Римско-католическую церковь и прошли обряд крещения. А через год мой биологический отец дал Рэю разрешение усыновить Кевина и меня.

Мне сразу понравилось католичество. Меня пленили достоинство, торжественность и дух братства на воскресных службах. Я полюбил монсеньора Роберта Скелли, чья мудрость уступала разве что его чувству юмора. В 12 лет, когда еврейские мальчики начинают готовиться к церемонии бар-мицва, я стал алтарником в церкви. По воскресеньям я помогал отцу Скелли вести службу, гордясь тем, как красиво размахиваю кадилом и как ловко раскладываю причастные облатки на языки верующих. Я солгу, если скажу, что не получал удовольствия, докучая прижимистым прихожанам, которые пытались сделать вид, что не замечают моего ящика для сбора пожертвований.

Но в своих ранних экспериментах с католицизмом я был нерешителен. Помимо того, что я морально не чувствовал себя достойным стать священником, меня сильно беспокоила перспектива безбрачия. Я знал, что не готов быть отцом в католическом понимании слова.

Именно в это время я заразился астрономией и познакомился с Галилеем. Чем больше я учился, тем сильнее была моя жажда знаний. Вскоре я узнал достаточно, чтобы мои знания стали опасными. Прочитав о том, что католическая церковь обвинила Галилея в ереси и заставила «от чистого сердца и с непритворной верою отречься, проклясть и возненавидеть» свое учение о гелиоцентрической системе мира, я был глубоко удручен (особенно после того, как узнал, каким образом инквизиция добивалась таких «чистосердечных» отречений). Как мог Ватикан угрожать ему пытками только из-за его научных взглядов?

Даже в 1984 году, когда состоялось мое знакомство с Галилеем, через три с половиной столетия после позорного суда, он так и не был официально реабилитирован Церковью. Это переполнило мою чашу. Галилей стал для меня не просто примером для подражания, а божеством, разговаривавшим со мной через века. Его слова стали моим кредо: «Я не считаю должным верить в то, что тот же Бог, который одарил нас чувствами, разумом и пониманием, намеревался заставить нас отказаться от их использования, а знания, которые мы способны получить с их помощью, дать нам каким-то иным путем»^[16]. Теперь я верил в науку, и только в науку. Вскоре я отказался от должности мальчика-алтарника. Мне не нужен был Отец на небесах; в конце концов, я прекрасно обходился без отца на Земле.

На протяжении следующих десяти лет я был убежденным атеистом и гордился этим. Наука была единственным, что имело для меня значение. Я хотел знать о природе все, что только возможно. Таким образом, в возрасте 17 лет я оказался на физическом факультете Университета Кейс Вестерн Резерв, а окончив его в 1993 году, отправился в Университет Брауна, чтобы получить докторскую степень в области экспериментальной космологии.

Хотя мы, космологи, и обладаем здоровым самомнением, наши научные эксперименты не подразумевают создания и разрушения вселенных. Мы изучаем космос с помощью новейших телескопов, которые сами же изобретаем и строим. Будучи аспирантом, я работал в лаборатории, где занимались созданием телескопов с использованием самых передовых технологий — сверхчувствительных датчиков, работающих при сверхнизких температурах. Я был в восторге. Мне платили (хотя и немного) за любимое дело — создание новейших телескопов, которые, возможно, позволят ответить на главный вопрос: как возникла наша Вселенная? Но меня мучил еще один вопрос: может ли простой аспирант внести вклад в действительно значимое научное открытие?

Вскоре выяснился ответ — «да». Через месяц после моего пребывания в Университете Брауна, были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике 1993 года. Половина премии досталась молодому астрофизику Расселу Алану Халсу. Будучи 23-летним аспирантом, он вместе со своим научным руководителем Джо Тейлором открыл новый тип пульсаров. Это был так называемый «двойной пульсар» — у космического радиомаяка, располагающегося в 24 000 световых лет от Земли, есть сосед. Орбита этой двойной системы постепенно уменьшается. Халс и Тейлор доказали, что характер этого уменьшения хорошо согласуется с темпами потери энергии, обусловленными испусканием объектами гравитационных волн, — в полном соответствии с тем, что Эйнштейн предсказал больше полувека назад. Мальчишка чуть старше меня сумел сделать столь значимое научное открытие! Я был воодушевлен и мечтал совершить нечто подобное.

Прошедшее несовершенное время

Каждый из нас хотя бы раз задавался вопросом: что, если бы я мог вернуться в прошлое? Что бы я сделал иначе, что изменил? И что, если бы это не улучшило, а ухудшило мою жизнь в настоящем? Пока мы не умеем путешествовать в прошлое. Может быть, это и к лучшему: довольно трудно жить, когда знаешь, что будет завтра… и послезавтра…

Над этими вопросами размышляли мы с коллегами по лаборатории, занимаясь охлаждением наших датчиков до сверхнизких температур. И хотя мы знали, что не можем вернуться назад в прошлое, теоретически время можно остановить, по крайней мере в микроскопическом масштабе. Для этого требуется создать условия, которых нет даже на Южном полюсе, а именно температуру, равную абсолютному нулю. То, что мы называем температурой объекта, определяется коллективным движением всех его атомов. Теоретически можно охладить атомы до такой степени, когда их движение полностью прекратится. Это происходит при абсолютном нуле по шкале Кельвина, что соответствует — 273 °С (–460 °F). В таком состоянии атомы «впадают в анабиоз» — и время для них словно останавливается.

Некоторые утверждают, что время, как и температура, эмерджентное^[17] явление, т. е. его можно толковать только в связи с движением. Когда я впервые узнал об абсолютном нуле, будучи начинающим аспирантом, то задался вопросом: возможно, у времени тоже было начало? Об эмерджентной природе температуры стало известно лишь тогда, когда появились криогенные технологии, позволяющие достигать максимально низких температур, так, может быть, и о времени мы узнаем больше, если изобретем нужную машину? К счастью, у нас, астрономов, уже есть такие устройства — телескопы. Несмотря на то что свет движется с чрезвычайно высокой скоростью, он не перемещается мгновенно, а преодолевает определенное расстояние за определенный отрезок времени. Следовательно, когда вы видите объект, находящийся от вас на большом расстоянии, вы видите его не таким, какой он есть «сейчас», а таким, каким он был, скажем, восемь минут назад, если это Солнце, или 13,82 млрд лет назад, если это космический микроволновый фон. Но даже реликтовое излучение не переносит нас в самое начало. Для этого нужен особый телескоп, способный видеть гравитационные волны. Каким образом? Вскоре я вам объясню. Если мы построим такой телескоп, то сможем заглянуть в начало начал, когда возникло само время, а быть может, еще дальше.

В общежитии Брауновского университета мы делили комнату с общительным иностранцем Томасом, приехавшим в Соединенные Штаты изучать театральное искусство. Но существовала и другая, более важная причина: он хотел быть поближе к своему биологическому отцу. Как и у меня, родители Томаса развелись, когда он был совсем ребенком. В студенческие годы он помирился с отцом, и между ними установились близкие отношения. Меня восхищало то, как они дружны, как подолгу разговаривают по телефону, как вместе проводят каникулы. Казалось, Томас искренне простил своему старику вполне обоснованные, на мой взгляд, обиды. «Знаешь, это как тяжелая ноша, — сказал он. — От тебя зависит, освободишься ты от нее или будешь тащить дальше». Однажды Томас, зная о моем прошлом, сказал: «Вот ты изучаешь рождение Вселенной… а сам не знаешь даже половины истории собственного рождения!»

Его слова поразили меня. Я прожил столько лет вдали от своего биологического отца, что убедил себя в том, что он мне вовсе не нужен. Но к 1994 году мое любопытство взяло верх. Я знал, что мой отец, Джим Акс, был профессором математики в Университете штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук. Чтобы узнать, чем именно он занимался, я отправился в университетскую библиотеку. Наверное, он изучал что-то настолько непостижимое и нудное, думал я, что этим можно лечить от бессонницы.

Но меня ожидало одно из самых сильных потрясений в моей жизни. Его последние научные работы перед уходом в отставку были посвящены не математике, а физике, причем тем фундаментальным вопросам, которые интересовали меня больше всего: происхождению времени, поведению света, природе материи!^[18] Оказалось, я не только пошел по стопам отца в выборе научной карьеры, но и каким-то образом унаследовал его интеллектуальные пристрастия.

Я понял, что Томас был прав. Я хотел заменить тот смутный образ, который сохранился у меня в памяти с семилетнего возраста, другой версией, посмотрев на отца глазами взрослого человека. Я даже не знал, жив ли он, но решил попытаться его найти.

В то время обе мои биологические бабушки жили во Флориде, недалеко друг от друга. Городок Санрайз был настоящей меккой (прощу прощения за невольный оксюморон) для еврейских бабушек. Поэтому я попросил свою мать узнать у ее матери Лилиан, не хочет ли мать отца, Эстер, поговорить со мной. Разумеется, эта новость быстро долетела до моего отца, и он сам позвонил мне в общежитие. Больше 15 лет я не слышал его голоса, но узнал мгновенно. «Это Джим Акс», — представился отец с характерным акцентом уроженца Бронкса.

Мы проговорили пару часов. Он повторно женился, жил в Лос-Анджелесе и, казалось, был счастлив, хотя я чувствовал, что воспоминания о разводе и брошенных детях по-прежнему доставляют ему боль. За прошедшие полтора десятилетия он часто думал о нас и винил себя в том, что пошел на поводу у нашей матери и разрешил нас усыновить. С его словами о матери я не согласился: она самый замечательный человек из всех, кого я знаю. Мы договорились с отцом поддерживать общение. Но, честно признаться, каждый раз, когда мы с ним встречались и даже просто говорили по телефону, меня раздирали противоречивые чувства.

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

16

Галилео Галилей, из письма Кристине Лотарингской, великой герцогине Тосканской, 1615 г.; см.: Discoveries and Opinions of Galileo, translated and edited by Stillman Drake (New York: Doubleday Anchor, 1957).

17

Эмерджентный феномен — возникающий параметр, обязанный своим происхождением другим, более фундаментальным параметрам. — Прим. науч. ред.

18

J. Ax, “Group — Theoretic Treatment of the Axioms of Quantum Mechanics,” Foundations of Physics 6, no. 4 (1976): 371–99; J. Ax, “The Elementary Foundations of Spacetime,” Foundations of Physics 8, no. 7–8 (1978): 507, https://doi.org/10.1007/BF00717578.