Гонка за Нобелем - Брайан Китинг

Хорошо, если мне удавалось поспать пять часов. Я был вымотан и подавлен. Конечно же, мой руководитель Сара обратила на это внимание. Иногда я засыпал прямо в лаборатории, и мне снился телескоп нового типа, способный заглянуть в самое далекое прошлое, вплоть до Большого взрыва и рождения нашей Вселенной. С Сарой своими идеями я не делился. У нее были собственные заботы — свои телескопы и испытательный срок перед постоянным контрактом. Я же после десяти лет университетской учебы жаждал самостоятельности: хотел работать над собственными идеями, решать собственные задачи, вести собственные астрономические исследования. Я хотел свободы.

Первые месяцы в Стэнфорде я был всецело поглощен недавно опубликованной работой под названием «Руководство по изучению поляризации» (Polarization Pursuers’ Guide), написанной космологами Эндрю Джаффе, Марком Каменковски и Лимином Вангом{3}. Как и «Полевой справочник звезд и планет» Пасачоффа 16 лет назад, это руководство стало моим священным писанием. Оно поразило меня: впервые я услышал о том, что существует возможность экспериментальным путем исследовать первые мгновения космической истории, этот таинственный этап рождения Вселенной, называемый инфляцией (обещаю, что в 7-й главе я расскажу о ней во всех подробностях).

Более того, эти три космолога утверждали, что увидеть, действительно ли инфляция имела место, можно с помощью небольшого телескопа. С таким же маленьким телескопом, как тот, что я разработал для своей докторской диссертации{4}. Я знал, что у небольших телескопов имеется масса преимуществ: они гораздо проще, дешевле и подчас даже эффективнее своих гигантских собратьев. Теперь же я узнал, что с помощью небольшого телескопа, улавливающего микроволны, а не излучение оптического диапазона, которое мы называем светом, как это делал телескоп Галилея, можно изучать инфляционный этап ничуть не хуже, чем с помощью огромного дорогостоящего телескопа. Это звучало слишком хорошо, чтобы быть правдой.

Однажды вечером, когда я сидел в лаборатории и, как обычно, мечтал о собственном телескопе, в дверь вошла Сара Чёрч. Она сказала мне, что недовольна ни моей работой, ни моим поведением, ни моей трудовой дисциплиной. Поэтому она меня увольняет. Моя карьера завершилась, едва успев начаться. У меня в голове проскользнула дурацкая мысль, что и в этом мы с Галилеем похожи: у обоих плохие отношения с Церковью[8]. Я не мог спорить с Сарой. Она была права. Те полгода, что я провел в Стэнфорде, мечтая о собственных проектах, мне следовало потратить на работу над ее проектами.

Было стыдно и горько. Я переехал на Запад, чтобы стать светилом науки, предметом гордости своего отца, а вместо этого мне придется впервые за 20 лет жить под его крышей, спать на его диване и выслушивать упреки мачехи в том, что им приходится кормить безработного. Казалось, что легче предстать перед судом Святой инквизиции…

Когда Сара ушла, мой взгляд упал на лабораторный журнал. На его обложке была секвойя — эмблема Стэнфордского университета, а под ней девиз: Die Luft der Freiheit weht — «Веет ветер свободы». Да уж, меня как ветром сдуло, подумал я, но, с другой стороны, теперь я свободен! Я не связан никакими обязательствами (коль скоро мне не обязаны теперь платить).

До увольнения мне приходилось участвовать в чужих экспериментах. Теперь я мог сосредоточиться на собственных идеях. Но мне нужна была поддержка. Легко убедить себя в собственной незаурядности. Труднее склонить к этой мысли других. К счастью, наука была на моей стороне: не только я, но и некоторые именитые космологи считали, что исследовать начальный этап рождения космоса возможно экспериментальным путем. А для этого мне требовались три вещи: крутая команда, захватывающий проект и подходящее место для наблюдений.

Сара обеспечила мне щедрое выходное пособие. Некоторое время она продолжала денежные выплаты и познакомила меня со своим бывшим научным руководителем Эндрю Ланге, космологом-экспериментатором[9] из Калтеха. Спустя несколько недель после моего увольнения, в июне 2000 года, Сара позвонила мне и сказала, что Ланге будет выступать в Стэнфорде. Я был уверен, что это станет репетицией благодарственной речи будущего нобелевского лауреата.

Почему я так думал? В апреле 2000 года эксперимент BOOMERanG, осуществленный командой Ланге, привел к потрясающему открытию{5}. Телескоп, поднятый к верхней границе стратосферы с помощью гелиевого воздушного шара, зарегистрировал специфический паттерн в реликтовом излучении, который позволил определить возраст, состав и структуру Вселенной более точно, чем когда-либо прежде. На мой взгляд, этот эксперимент, возглавляемый талантливым и харизматичным научным руководителем, верной дорогой вел к Нобелевке. Можно сказать, что он позволил решить геометрическую задачу в буквальном смысле вселенского масштаба — измерить кривизну пространства Вселенной.

Зал Стэнфордского университета, где выступал Ланге, был забит до отказа. Прежде я никогда не встречал такого ученого — наполовину Стив Джобс, наполовину Тони Роббинс. Спокойный и уверенный в себе, он буквально загипнотизировал аудиторию, когда принялся рассуждать о будущих направлениях развития космологии. Свое выступление Ланге начал с захватывающего рассказа о том, как работали сверхчувствительные болометры (от греческого «измерители излучения»). Болометры — это приборы, измеряющие электромагнитное излучение, сначала превращая его в тепло, а потом, определяя рост температуры, преобразуя тепло в электрические сигналы. Паутинные болометры телескопа BOOMERanG (рис. 1) поглощали космическое микроволновое фоновое излучение с помощью мелкоячеистой сетки. Микроволны, как и световые волны, являются разновидностью электромагнитного излучения, только микроволны в несколько тысяч раз длиннее волн видимого света.

Идея конструкции болометров, описанных Ланге, была подсказана самой природой — величайшим изобретателем во Вселенной. Паук сводит к минимуму затраты биологической энергии, плетя паутину, которая способна ловить ровно столько мух, сколько ему необходимо для выживания. Он не плетет сплошное полотно, которое ловило бы всех насекомых подряд, — это требовало бы слишком больших биологических затрат. Но не плетет и слишком редкую паутину, сквозь которую свободно пролетали бы мухи. По словам Ланге, частота плетения паутины на их болометрах была идеально выверена для того, чтобы улавливать микроволны, порожденные Большим взрывом, средняя длина которых составляет около 2 мм. Ланге был гениальным рассказчиком. Аудитория слушала его затаив дыхание.

Благодаря собранным с помощью BOOMERanG данным космологи выяснили, что наша Вселенная — плоская. Это означает, что если нарисовать треугольник между тремя звездами, тремя галактиками или любыми другими внеземными объектами, то, независимо от размеров треугольника, сумма его внутренних углов всегда будет равна 180° — как у тех треугольников, которые древнегреческий математик Евклид рисовал на папирусе несколько тысячелетий назад. Это открытие было таким же революционным для современной науки, как доказательство Эратосфена, что Земля не плоская, в 200 году до н. э. В свою очередь, это открытие подтверждало теорию инфляции, согласно которой Вселенная должна быть плоской, поскольку первичное гиперрасширение пространства должно было полностью сгладить любую кривизну, какой бы значительной она ни была вначале. (Как именно инфляция разгладила громадную кривизну пространства-времени, я подробно расскажу в главе 7.)