Гонка за Нобелем

Существует множество примеров того, как хорошим институтам не удается в полной мере реализовать заложенный в них потенциал, и Нобелевская премия не исключение. Проблемы и противоречия, с которыми сталкиваются другие пять премий, могут послужить полезными уроками для Нобелевской премии по физике, чье золото, как я опасаюсь, рискует потускнеть. К счастью, у нас есть время провести реформы, пока не слишком поздно.

Итак, в трех главах книги (5-й, 10-й и 13-й – для удобства эти главы выделены серыми полями) я диагностирую и подробно обсуждаю пагубное влияние на науку трех основных составляющих Нобелевской премии: признание заслуг, денежное вознаграждение и сотрудничество. Эти «разбитые линзы», как я их называю, искажают отношение к науке, особенно со стороны молодых ученых. Наконец, в 16-й главе («Возвращение к видению Альфреда») я излагаю свои предложения по реформированию этой самой выдающейся в истории человечества награды не просто с целью улучшить ее «оптику», но сделать эффективным механизмом содействия науке, отражающим реалии современного научного мира. Эти четыре главы предлагают неравнодушный взгляд инсайдера на анатомию нобелевского процесса и возможности его усовершенствования (хотя есть вероятность, что к тому моменту, когда вы будете читать эту книгу, я стану уже аутсайдером).

Поначалу проблемы Нобелевской премии меня не волновали. На самом деле десятилетиями, в годы моего становления как ученого, я пребывал в блаженном неведении. Признаться, даже знай я о них, меня бы это не обескуражило. Как и многие другие, я был загипнотизирован блеском ее антуража. Для ученого эта премия все равно что статуэтка «Оскара» для актера, олимпийская золотая медаль для спортсмена или успешное IPO для предпринимателя. Нобелевские лауреаты – это интеллектуальная элита общества. Они настолько популярны, что комнаты моих детей увешаны не плакатами со звездами спорта, а портретами нобелевских лауреатов по физике – от Альберта Эйнштейна до Марии Гёпперт-Майер[10]. Лауреатами и о лауреатах написано огромное количество книг. У меня дома собрана целая библиотека: Ричард Фейнман, Стивен Вайнберг, Фрэнк Вильчек и многие другие. Также признаюсь, что я прочитал несколько книг в духе «Как выиграть Нобелевскую премию», пользы от которых, однако, было не больше, чем от советов, как выиграть в лотерею[11]. Нобелевские медали ценятся так высоко, что, когда их продают на аукционе, стоимость достигает астрономических сумм. Недавно на Christie’s отдельные экземпляры продавались за 400 000 и 4,75 млн долларов[12].

С момента вручения первых премий в 1901 году Нобелевский фонд распределил больше миллиарда долларов. Но, разумеется, для физиков главное в этой награде не денежный приз в размере более 1 млн долларов, не 18-каратная золотая медаль и не торжественный ужин с королем Швеции. Нет, то, чего они жаждут, дороже всех этих бонусов, вместе взятых: они хотят остаться в вечности. А что может быть благороднее стремления обессмертить себя, улучшив жизнь всего человечества?

В «Отрицании смерти», сочинении Эрнеста Беккера о материализме, смертности и смысле жизни, время – антагонист. С незапамятных времен цари и фараоны, правители и президенты воздвигали разного рода мавзолеи и святыни, чтобы увековечить память о своем недолгом существовании. Согласно Беккеру, все мы движимы непреодолимым желанием продлить свое присутствие на планете после того, как покинем ее. Как писал Беккер, это есть causa sui («причина себя»), одушевляющий импульс: причина, достойная того, чтобы посвятить ей жизнь, пусть даже только символически, ради того, чтобы побороть ее бессмысленность. Но за бессмертие приходится платить. Пирамиды стоят недешево. Нобелевская премия тоже.

* * *

А теперь приглашаю вас совершить путешествие в вечность: мы отправимся на край Земли, чтобы заглянуть в начало времен. Я знал, что этот путь, достойный нобелевской славы, навсегда изменит мою жизнь. Но ни я, ни кто-либо из нас не могли предугадать, как этот необычный эксперимент изменит космологию и науку в целом.

Глава 1

Космический пролог

Всякий, всматривающийся в одну из четырех вещей, лучше было ему не являться на свет: что наверху? что внизу? что прежде? что после?

ТАЛМУД, ТРАКТАТ ХАГИГА 11Б, 450 ГОД Н.Э.

Одни утверждают, что время началось вместе с рождением Вселенной в ходе события, которое принято называть Большим взрывом. Другие считают, что время – континуум без начала и конца. Третьи склоняются в пользу космологических теорий, предполагающих, что «взрыв» был не один, а бесконечное множество. К счастью для моих коллег-теоретиков, их заявки на гранты не рассматриваются талмудистами V в. Но даже у этих древних мудрецов находятся двойники среди современных космологов, в том числе Стивен Хокинг, назвавший вопрос о том, что предшествовало Большому взрыву, таким же бессмысленным, как и вопрос: «Что находится к северу от Северного полюса?»

Почему альтернативы Большого взрыва, такие как модели стационарной Вселенной, циклической Вселенной или Большого отскока, не находят поддержки среди самых блистательных умов космологии? Да, они не так широко известны, как теория Большого взрыва, в их честь не названы сериалы, но на протяжении всей истории они привлекали многих светил науки, от Аристотеля до Альберта Эйнштейна и современных космологов вроде Роджера Пенроуза. Модели без Большого взрыва входят в моду и выходят из моды чаще, чем широкие галстуки на Уолл-стрит. Некоторые, в том числе лауреат Нобелевской премии Стивен Вайнберг, считают, что эти альтернативы привлекают многих светских ученых, помимо прочего, тем, что позволяют «деликатно обойти проблему генезиса». Если не было Большого взрыва, не нужно искать и его «инициатора».

Самое интригующее, с какой легкостью эти альтернативные теории отвечают на вопрос о том, что предшествовало Большому взрыву: наш нынешний космос родился в результате большого схлопывания или сжатия – мучительной гибели предыдущей вселенной? Но все это только предположения. Лично меня всегда мучил другой вопрос: можно ли с помощью инструментов современной космологии, таких как компьютеры, телескопы, сверхчувствительные датчики и, разумеется, человеческие мозги (т. е. на основе реальных наблюдений и реальных данных), определить, существовало ли начало у самого времени?

Вернуться к «началу всех начал», если таковое вообще было, в свете сегодняшних космологических знаний – значит подтвердить или опровергнуть доминирующую теорию космогенеза, известную как инфляция. Предложенная в начале 1980-х годов инфляционная модель служила неким средством, которым космологи надеялись излечить смертельные, как казалось, раны, обнаруженные в теории Большого взрыва в ее первоначальном понимании. Что это за изъяны, я объясню ниже. Назвать теорию инфляции смелой было бы преуменьшением: она утверждает, что наша Вселенная началась со стремительного расширения (лат. inflatio – «вздутие»), происходившего с непостижимой скоростью – скоростью света или даже быстрее! К счастью, согласно гипотезе, такое расширение продолжалось лишь в первую крохотную долю секунды существования Вселенной. За этот микроскопический промежуток времени была сформирована матрица современного космоса. Все, что когда-либо существовало и будет существовать (по крайней мере, в космическом масштабе), – огромные скопления галактик и геометрия пространства между ними – было предопределено именно в этот момент.

Более 30 лет инфляционная модель оставалась удручающе бездоказательной. Некоторые говорили, что ее невозможно доказать. Но все сходились в одном: если космологи сумеют обнаружить уникальный сигнал в излучении ранней Вселенной[13], известном как космический микроволновой фон (cosmic microwave background – CMB), то билет в Стокгольм обеспечен.

И вот в марте 2014 года представления человечества о космосе пошатнулись. Группа ученых, участником и одним из основателей которой был я, дала утвердительный ответ на вечный вопрос: у времени было начало.

17 марта 2014 года

Этой даты я ждал несколько долгих недель. Наша команда лихорадочно завершала обработку результатов своих исследований, чтобы обнародовать их. Мы в тысячный раз пересматривали данные и критически обсуждали мельчайшие аспекты того, что должно было стать одним из величайших научных открытий в истории человечества. В высококонкурентном мире современной космологии ставки вряд ли могли быть выше. Если мы были правы, наше открытие позволило бы приподнять завесу тайны над рождением Вселенной. А каждого из нас ожидали стремительный взлет карьеры и научное бессмертие. Проще говоря, подтверждение теории инфляции Вселенной гарантировало нобелевское золото.

Но что, если мы ошибались? Это было бы катастрофой не только для нас как ученых, но и для самой науки. Финансирование проекта было бы закрыто, профессиональные репутации безнадежно испорчены, и про постоянные академические должности, о которых мечтает любой университетский преподаватель, пришлось бы забыть. Едва блеснувшее золото Нобеля потускнело бы. И вместо славы нас ожидали крушение надежд, смятение и, возможно, даже позор.

Ставки были сделаны. 17 марта 2014 года руководители группы, уверенные в качестве наших результатов, провели в Гарварде специальную пресс-конференцию, где объявили, что в ходе экспериментов BICEP2[14] были получены, пусть и косвенные, данные о первых родовых муках Вселенной.

BICEP2 – это небольшой телескоп, второй из серии, установленный в Антарктиде. К изобретению первого телескопа я приложил руку больше десяти лет назад, будучи скромным постдоком в Калтехе (Калифорнийском технологическом институте). Эта работа стала следствием моей давней одержимости идеей обнаружить видимые следы таинственного рождения Вселенной.

Конструкция BICEP была простой. Маленький рефракторный телескоп – зрительная труба наподобие Галилеевой, с двумя линзами, преломляющими входящий свет и направляющими его не к человеческому глазу, а на современные сверхчувствительные детекторы. Поскольку телескоп работает тем лучше, чем в более «стерильном» – свободном от разнообразных земных помех – месте он установлен, наш выбор пал на Южный полюс. Целью было обнаружить следы космической инфляции, отпечатавшиеся на послесвечении Большого взрыва – реликтовом излучении.

В течение нескольких лет BICEP2 искал закручивания и завихрения в поляризации космического микроволнового фона, которые, по мнению космологов, могли быть вызваны только гравитационными волнами, сжимающими и расширяющими пространство-время, по мере того как они прокатываются по зарождающейся Вселенной. Что могло породить эти волны? Инфляция, и только инфляция. Если бы BICEP2 зарегистрировал такую вихревую поляризацию, это доказало бы существование первичных гравитационных волн – и, следовательно, подтвердило бы гипотезу космической инфляции.

Наконец мы их увидели. И поняли: пути назад нет.

* * *

Пресс-конференция из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики привлекла внимание всего мира. Больше 10 млн человек смотрели ее прямую трансляцию в интернете. Пресса, от ведущих новостных изданий наподобие The New York Times и The Economist до провинциальных газет в индийской глубинке, пестрела громкими заголовками. Мои дети узнали об этом от учителей в школе. Мою мать засыпали вопросами ее партнеры по маджонгу.

Глядя прямой эфир, я читал комментарии с места событий. «Я присутствую на пресс-конференции в Гарвардском университете, – писал физик из MIT Макс Тегмарк, – где только что было объявлено об одном из важнейших, на мой взгляд, научных открытий в истории. Уже через несколько часов его будет обсуждать весь мир, и думаю, что уже в ближайшее время оно принесет по крайней мере одну Нобелевскую премию».

Наконец-то ученые увидели то, что хотел увидеть весь мир. Команда BICEP2 сумела прочитать космический пролог – единственную, по сути, историю, которая не начинается in medias res[15].

Но в марте 2014 года я оказался не участником, а всего лишь одним из зрителей этого грандиозного шоу. Оставаясь официально членом команды BICEP2, я уже активно работал над другим проектом под названием POLARBEAR, целью которого было обнаружение тех же реликтовых инфляционных отпечатков. За пару лет до роковой пресс-конференции научный руководитель BICEP2 Джон Ковач поставил под сомнение мою приверженность проекту. Руководитель эксперимента в науке – эквивалент генерального директора, и наш гендиректор Ковач счел меня скорее конкурентом, чем соавтором. Я сделал ставку не на ту команду и проиграл. В мире ведется добрый десяток экспериментов по поиску вихревых мод (B-мод) поляризации в реликтовом излучении, и POLARBEAR был всего лишь одним из участников этой гонки.

Когда на сцену вышли четверо ведущих исследователей проекта BICEP2, стало ясно, что эпохальное открытие может войти в историю без меня. В лучшем случае мою фамилию укажут в скромной сноске. Учитывая темпы и масштабы развития современной науки, хорошо, если за всю научную карьеру ученому выпадает хотя бы один шанс претендовать на престижного Нобеля. И я знал, что этим шансом для меня был BICEP2. Шансом, который я упустил. Меня охватили смешанные чувства: радость и негодование, гордость и ревность, ощущение победы и поражения.

И все же меня одолевали сомнения. По всем меркам это казалось революционным открытием. Но так ли это было на самом деле? Выступая в 1974 году перед выпускниками Калтеха, легендарный физик Ричард Фейнман предостерег: «Главный принцип – не обманывать самого себя. А себя как раз легче всего обмануть». Космологи, как никто другой, осознают эту опасность и с невротической одержимостью, которой мог бы позавидовать сам Вуди Аллен, стараются избежать предвзятых выводов (confirmation bias) – склонности человека видеть то, что он хочет видеть, и игнорировать все, что противоречит ожидаемым результатам. От этой когнитивной ошибки не застрахован никто. Даже ученые, вопреки распространенному мнению, редко могут похвастаться абсолютной беспристрастностью. Ученые тоже люди, и ничто человеческое им не чуждо. Когда сталкиваются желания и данные, эмоции порой берут верх над очевидностью. Мы в команде BICEP2, разумеется, помнили о предостережении Фейнмана, но исключить все искажающие факторы было просто невозможно. Не могли ли мы просмотреть что-то важное?

Самым тревожным аспектом сигнала BICEP2 была его сила. Как выразился один из членов нашей группы, это все равно что в поисках иголки в стоге сена обнаружить лом. Во время нашего заявления мы опасались критики со стороны главного конкурента – команды из Европейского космического агентства, которая вела исследования в том же направлении с помощью космического телескопа Planck стоимостью в миллиард долларов. Еще до пресс-конференции BICEP2 команда Planck не стала рассматривать сигнал В-мод, в два раза более слабый, чем зарегистрированный нами. Космологи ожидали услышать шепот. Мы же услышали рев.

В ходе пресс-конференции серверы Гарварда с трудом справлялись с массовым наплывом зрителей со всего мира. Веб-трансляция постоянно подвисала и тормозила, но я сумел расслышать, как Джон Ковач сказал: «Я хотел бы подчеркнуть вклад других участников, которые сотрудничали с проектом BICEP2 на протяжении многих лет, в том числе группы Брайана Китинга из Калифорнийского университета в Сан-Диего…»

Что ж, по крайней мере он назвал меня первым. До этой минуты я сомневался, вспомнят ли они вообще о моем участии в проекте. Еще неделю назад логотип нашего университета UCSD (Калифорнийского университета в Сан-Диего) красовался в верхней части слайдов PowerPoint, рядом с логотипами четырех других институтов, отвечавших за реализацию проекта BICEP2. Теперь же ему было отведено скромное место в самом низу. Конечно, по степени вероломства этот поступок вряд ли мог сравниться с путинской аннексией Крыма (что произошло на следующий день после пресс-конференции), но как бы то ни было, наши имена шли последними.

Заслужил ли я такое поражение? В конце концов, я сделал ставку не на ту команду… Для уверенности перед пресс-конференцией я позвонил своему другу Марку Каменковски, астрофизику из Университета Джона Хопкинса. «В твоей жизни будет еще масса пресс-конференций», – успокоил он меня по телефону. «Надеюсь, не таких, как эта», – со вздохом отозвался я. 17 марта 2014 года Марк сидел рядом с четырьмя ведущими исследователями проекта BICEP2 в качестве независимого консультанта и комментировал для прессы это сложное научное открытие. Я был рад за него. Именно его работа не в последнюю очередь вдохновила меня в 2001 году на создание BICEP. Но больше я не входил в круг избранных. Уже несколько лет.

Пресс-конференция продолжалась еще час, экстатический восторг бил через край, и подвисающие гарвардские серверы лишь добавляли сюрреалистичности происходящему. Смотреть на будущих нобелевских лауреатов и не видеть себя среди них было настоящей мукой. Не в силах больше сносить эти страдания, я выключил компьютер и поехал в университет, чтобы в уединении своего кабинета предаться жалости к себе.

Внезапно зазвонил телефон. Это был Джим Саймонс, миллиардер, математик и меценат, финансирующий проект Simons Array в нашем университете. Система Simons Array занималась поиском тех же сигналов, которые теперь обнаружил BICEP2. Джим был коллегой моего отца и с годами стал моим наставником и другом. Он знал, что именно я изобрел BICEP, и был озадачен, не увидев меня на пресс-конференции. Что стряслось? И почему команде BICEP2 удалось опередить команду Simons Array? «Что происходит, Брайан?» – настойчиво спрашивал он со своим резким бостонским акцентом. И правда, что же тогда происходило?

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.