Новые концепции мы добываем из старых, изменяя их и подстраивая. Мы, люди, мыслим аналогиями. Ньютоновские «силы» заимствованы из повседневного опыта толкания. Протяженные в пространстве электрические и магнитные поля Фарадея скопированы у крестьян. Эйнштейн понял, что время порой течет медленно, а порой – быстро, но разве мы сами не знали этого?
Запад научился творчески применять «мышление по аналогии» для построения в каждом поколении новых концепций, оставив в наследство современному человечеству все великолепие научного мышления. Но именно Восток первым осознал с неумолимой ясностью, что мысль развивается посредством аналогий, а не силлогизмов. Аргументы такого рода исследовали еще древнекитайские философы-моисты, их логику использует один из величайших трактатов человечества «Чжуан Цзы». Для научного мышления важны строгая логика и математика, но это лишь одна из двух необходимых составляющих. Вторая – это творческий дух, освободившийся в ходе эволюции от жесткой структуры. Вот он-то и питается аналогиями и новыми сочетаниями.
Электромагнитное поле – не поле пшеницы; эйнштейновское замедление течения времени – не то, как растягивается время от скуки; в случае с силой тяготения никто ничего не толкает и не тянет. И все же аналогия очевидна. Она заключается в том, что какой-то аспект понятия берут и используют в другом контексте, с сохранением части исходного смысла и утратой какой-то другой его части. Так получаются новые сочетания, которые порождают новые смыслы. Так работает наука в лучших ее проявлениях.
Я считаю, что так работает и лучшее искусство. Наука и искусство – это постоянная реорганизация нашего понятийного пространства, того, что мы называем смыслом. Искусство не в арт-объекте и тем более не в некоем таинственном духовном мире – оно в сложном устройстве нашего мозга, в калейдоскопической сети отношений «по аналогии», с помощью которых наши нейроны реагируют на объект и ткут то, что мы называем смыслом. Нас это трогает, потому что в какой-то степени выводит из привычного дремотного блуждания, заставляет еще раз ощутить радость встречи с чем-то новым. Радость того же рода дает наука. Свет Вермеера обнаруживает резонанс света, который нам до сих не удалось постичь; отрывок из Сапфо («Горько-сладкий Эрос» – эссе Энн Карсон) намекает на способы переосмысления желаний; черная пустота Аниша Капура [16] ставит нас в тупик, совсем как черные дыры общей теории относительности, – наводит на мысли о других способах переходить от самых грубых теорий к абстрактным понятиям неуловимой ткани действительности…
Путь от наблюдения до понимания может быть долгим. Множество серьезных шагов было сделано благодаря одной лишь работе мозга без единого нового наблюдения: титаны науки Коперник и Эйнштейн получили свои эпохальные результаты на основе уже известных наблюдений (Коперник и вовсе опирался на наблюдения, выполненные более чем за тысячу лет до него). Новое можно найти даже в давно известном, опираясь на детали, которые не вписываются в общую картину. «Блуждает стрелка компаса как хочет, // кидать повторно кости бесполезно. // … // Спасительный проход?» [17] – нить, которая может привести нас к истине, если ее распутать. Намеки, которые подсказывают нам, как переосмыслить все на этот раз.
Именно способность менять образ мыслей позволяет совершать прорывы. Ведь что сделал Коперник? До него в мире было всего два семейства сущностей – земные (такие как горы, люди, капли дождя и т. д.) и небесные (такие как Солнце, Луна и звезды). Земные сущности падают, а небесные бегают по кругу. Земные сущности преходящи, а небесные вечны. Все абсолютно разумно. Требуется отвага, граничащая с безумием, чтобы хотя бы представить иной способ устройства мира. Коперник делает это: его космос разделяется по другому принципу. Солнце остается само по себе и образует отдельный класс. К другому классу относятся планеты, в том числе Земля со всем, что на ней. Да, Земля – всего лишь одна из планет, и потому горы, люди и капли дождя принадлежат к тому же классу, что и крошечные точки на небе – как Венера и Марс. А Луна… ну, она сама по себе и составляет отдельный класс. Все обращается вокруг Солнца, а Луна – вокруг Земли.
Изменение порядка вещей – нелегкое дело, но именно с этим наука справляется лучше всего. То, как устроены мы и наш взгляд на мироздание, нельзя назвать ни безусловным, ни единственно возможным – это лишь то, что мы как-то выработали в ходе эволюции, чтобы управляться с повседневными делами. Нет ни малейших оснований считать, что наши правила работают за этой границей. Разделение сущностей на земные и небесные хорошо для обычной жизни, но никак не для понимания космоса и нашего места в нем.
Как переосмыслить реальность, чтобы преодолеть сингулярность, которую уравнения Эйнштейна предсказывают для будущего черной дыры? Что мы найдем по ту сторону сингулярности? Что нас ждет в Зазеркалье Алисы?
Какой багаж нам стоит взять с собой, а какой оставить, чтобы двигаться налегке и суметь пройти сквозь зеркало за пределы времени, покорного общей теории относительности?
Часть вторая
1
Вот мы и добрались до того летнего дня, когда Хэл после месяцев проб, ошибок, хождения по ложному следу и отвергнутых идей предложил обратить время вспять и соединить два пространства-времени туннельным эффектом. О чем он говорил?
О том, что может оказаться по ту сторону сингулярности.
В основе его идеи лежала простейшая аналогия. Образование черной дыры представляет собой падение: прекратившая гореть звезда падает на саму себя и оказывается раздавлена собственным весом; вошедший в черную дыру объект падает; пространство – длинная труба на рисунках, приведенных несколькими страницами ранее, – сдавливается, падая само в себя.
Что происходит с объектами при падении? Они доходят донизу и потом… отскакивают. Если уронить баскетбольный мяч на пол, он отскочит и полетит вверх.
Как движется мяч после отскока? Задумайтесь на мгновение: он движется так, словно видеоролик его падения прокручивают в обратном направлении, назад во времени. Отскакивающий мяч – все равно что падающий мяч, съемку которого мы смотрим от конца к началу.
Итак, мы убедились, что сингулярная зона черной дыры находится не в «центре», а в конечной точке падения. Не может ли быть так, что в тот момент, когда черная дыра достигает этой нижней точки – красной области на последних рисунках, – она просто отскакивает и движется обратно подобно мячу, как если бы время повернуло вспять? [18] Траектория падения – это черная дыра. Что же мы увидим, если вообразим это видео, прокрученное в обратном направлении?
Мы увидим белую дыру.
2
Так что такое белая дыра?
Мы знаем множество черных дыр, но, как я уже говорил, еще до того, как мы их увидели, уравнения Эйнштейна рассказали, как они возникли. Многие (как и мой заведующий кафедрой в Марселе) сомневались в их реальном существовании – черные дыры казались слишком экзотичными, – но это были уже хорошо знакомые теоретикам объекты – решения уравнений.
Белые дыры – это тоже решения уравнений Эйнштейна. Так что и их мы хорошо знаем.
Больше того, это даже не какое-то другое решение уравнений Эйнштейна, а все то же, описывающее черную дыру, но записанное с противоположным знаком времени. То же самое решение, которое мы всего лишь рассматриваем в обращенном времени. Белая дыра – это то, как выглядела бы черная дыра, если бы мы могли снять ее и прокрутить пленку от конца к началу.
Как и все уравнения фундаментальной физики, уравнения Эйнштейна не различают направления времени, не различают прошлого и будущего: они говорят, что некий процесс может происходить, и тот же самый процесс, обращенный во времени, тоже может происходить [19].
Падая и достигнув дна, черная дыра «отскакивает» и заново переживает свою историю в обратном времени, подобно отскочившему баскетбольному мячу, – превратившись в белую дыру.
Этот рисунок иллюстрирует продолжение эволюции пространства внутри черной дыры:
После входа в квантовую зону (она обозначена серым цветом) труба перестает вытягиваться и сужаться, отскакивает и возвращается к прежней позиции, укорачиваясь и расширяясь.
В черную дыру можно войти, но из нее нельзя выйти. Из белой дыры, наоборот, можно выйти, но в нее нельзя войти. (Если заснять объекты, входящие в дыру, а потом прокрутить видео в обратном направлении, эти объекты будут выглядеть исходящими из дыры.) Все вошедшее в черную дыру может пересечь красную зону, перейти в белую дыру и потом выйти наружу.
Просто, не правда ли?
Но может ли такое произойти? Для перехода из черной дыры в белую пространство и время должны миновать красную зону. И там им придется нарушить уравнения Эйнштейна. Пусть даже на краткое мгновение, в момент отскока.
Нарушение уравнений Эйнштейна вполне ожидаемо: мы уже знаем, что перед достижением сингулярности начинают действовать квантовые эффекты. Но допускают ли они подобный отскок?
Ученые хорошо разбираются в квантовой физике атомов, электронов, света, лазеров… Но здесь речь идет о квантовой физике пространства и времени.
Именно поэтому меня так интересуют черные и белые дыры. Я всю жизнь пытался понять именно квантовые аспекты пространства и времени. Концептуальную структуру, без понимания которой не выйдет сориентироваться в условиях квантованного пространства и времени. Это моя большая любовь. «Следы огня былого узнаю!» [20] Вижу, как он мерцает на дне черной дыры.
Мои отношения с теоретической физикой включали главным образом участие в создании математической структуры для описания квантовых пространства и времени. Построенная нами структура называется