Текст книги "Джордж и Большой взрыв"

Рентгеновское изображение: NASA/CXC/SAO/J. DePascuale; инфракрасное изображение: NASA/JPL–Caltech; оптическое изображение: NASA/STScl.

Галактика Сомбреро – вылитая шляпа! Астрономы считают, что в самом её центре находится чёрная дыра.

NASA/Hubble Heritage Team

Галактика Андромеда находится в двух с половиной миллионах световых лет от нас.

NASA/Swift/Stefan Immler (GSFC) and Erin Grand (UMCP)

Галактика Андромеда. Её двойное ядро.

NASA/STScl

Так художник изобразил Скопление Арки, находящееся в глубине Млечного Пути.

Artist’s Concept/NASA/ESA/STScI

Два разных изображения галактики Водоворот: слева – оптическое, справа – инфракрасное.

NASA, ESA, S. Beckwith (STScI), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) / NASA, ESA, M. Regan and B. Whitmore (STScI), and R. Chandar (University of Toledo)

Сравнительные размеры нашей Галактики Млечный Путь (слева) и ультракомпактной галактики в ранней Вселенной (справа). Количество звёзд в обеих галактиках одинаково!

NASA, ESA, A. Feild (STScI), and P. van Dokkum (Yale University)

Этапы формирования спиральных галактик. Показаны четыре спиральных галактики с перемычкой, находящиеся на разных расстояниях от Земли:

6,4 миллиарда световых лет

NASA, ESA, and Z. Levay (STScI)

5,3 миллиарда световых лет

NASA, ESA, and Z. Levay (STScI)

3,8 миллиарда световых лет

NASA, ESA, and Z. Levay (STScI)

2,1 миллиарда световых лет

NASA, ESA, and Z. Levay (STScI)

Объект Ханни – космическая загадка: единственная видимая часть газового потока длиной в 300 тысяч световых лет, тянущегося вокруг спиральной галактики.

NASA, ESA, W. Keel (University of Alabama) and the Galaxy Zoo Team

Глава тринадцатая

Эрик стоял перед экранами камер наблюдения в центре управления Большим адронным коллайдером и смотрел на АТЛАС – один из детекторов коллайдера, самый огромный за всю историю науки; люди, создавшие эту махину, казались на её фоне муравьями. Однако вход в тоннель, где располагался ускоритель, и в громадные искусственные пещеры, в которых разместились АТЛАС и остальные детекторы, сейчас был запрещён, а все двери – заперты. Никому нельзя входить в эту часть подземного комплекса во время работы коллайдера.

Согласно официальному графику, до начала эксперимента – торжественного, с приглашением государственных деятелей, которые будут нажимать на красную кнопку, – оставалось ещё несколько недель. А пока проводилась «генеральная репетиция», чтобы учёные могли проверить, всё ли они учли, и, если потребуется, что-нибудь подправить, прежде чем эксперимент начнётся по-настоящему. Однако всё прошло так гладко, что пробный запуск оказался неотличим от основного. Протонные пучки уже неслись по тоннелю в противоположных направлениях со скоростью более одиннадцати тысяч оборотов в секунду, совершая шестьсот миллионов столкновений в секунду, и детектор считывал данные об этих столкновениях.

Большой адронный коллайдер

ЦЕРН

• ЦЕРН (CERN) – Европейская организация по ядерным исследованиям – это крупнейшая в мире международная лаборатория физики элементарных частиц, расположенная на границе Франции и Швейцарии. Аббревиатура CERN произошла от французского Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire – Европейский совет по ядерным исследованиям.

В 1990 году учёный из ЦЕРНа Тим Бёрнерс-Ли придумал Всемирную паутину – технологию, позволявшую физикам ЦЕРНа быстро и легко обмениваться информацией. Сейчас эта «паутина» действительно стала всемирной, и очень многие не представляют себе жизни без неё.

• ЦЕРН был основан в 1954 году. Уже более полувека в нём исследуют элементарные частицы, в том числе с помощью коллайдеров (ускорителей).

• В 1983 году на протонном суперсинхротроне (SPS) при столкновениях протонов с их античастицами – антипротонами – были открыты W– и Z-бозоны – переносчики слабого взаимодействия. Протонный суперсинхротрон, встроенный в кольцевой тоннель протяжённостью 7 километров, в наши дни служит предускорителем протонов для БАК.

• В 1988 году, после трёх лет работ, было завершено строительство нового кольцевого тоннеля длиной 27 километров, проложенного на глубине 100 метров. В нём разместили Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP) для столкновения электронов с их античастицами – позитронами.

• В 1998 году началось рытьё подземных залов для детекторов Большого адронного коллайдера. В ноябре 2000 года эксперименты на Большом электрон-позитронном коллайдере завершились – ему предстояло уступить место в тоннеле Большому адронному коллайдеру.

• Первый запуск Большого адронного коллайдера состоялся в сентябре 2008 года.

БАК

• Это самый большой в мире ускоритель частиц.

• По двадцатисемикилометровому кольцевому тоннелю тянутся две трубы – этакие гигантские электромагнитные беговые дорожки, – по которым несутся два встречных протонных пучка.

• В трубах, из которых выкачан практически весь воздух, создаётся вакуум, как в открытом космосе, чтобы протоны на своём пути не сталкивались с молекулами воздуха.

• Поскольку тоннель изогнут, более 1200 мощных магнитов управляют движением протонов, чтобы те не сталкивались со стенками труб. Эти магниты обладают сверхпроводимостью, то есть способны генерировать очень большие поля с очень малой потерей энергии. Для этого их необходимо охлаждать жидким гелием до температуры – 271 градус по Цельсию; это холоднее, чем в открытом космосе!

Труба Большого адронного коллайдера – самое безжизненное место на Земле!

• На полной мощности каждый протон будет совершать 11 245 оборотов в секунду на скорости в 99,99 % скорости света. При этом в секунду будет происходить до 600 миллионов прямых столкновений между протонами.

Всего в Большом адронном коллайдере около 9300 магнитов.

• БАК предназначен для столкновения не только протонов, но и ионов свинца (ядер атомов свинца).

ГРИД

• Даже самое современное оборудование не справится с тем объёмом данных, какой производят детекторы БАК: около одного мегабайта на каждое столкновение. Компьютерные алгоритмы выбирают только самые интересные события – остальные данные, более 99 %, отбрасываются.

• Но и при этом предполагается, что данные с Большого адронного коллайдера составят около 15 миллионов гигабайт информации в год (достаточно, чтобы под завязку забить 75 000 персональных компьютеров с двухсотгигабайтными жёсткими дисками). Отсюда возникает серьёзная проблема хранения и обработки информации – особенно с учётом того, что физики, которым необходимы эти данные, разбросаны по всему миру.

• Задачи хранения и обработки информации решаются путём быстрой пересылки данных через Интернет на компьютеры, находящиеся в разных странах. Все эти компьютеры вместе с компьютерами в ЦЕРНе образуют вычислительную сеть Большого адронного коллайдера (LHC Computing Grid), основанную на грид-технологии и называемую просто «Грид».

Детекторы

На Большом адронном коллайдере работают четыре основных детектора, размещённых в подземных залах вокруг тоннеля. Чтобы пучки сталкивались именно в тех четырёх точках, где находятся детекторы, используются специальные магниты.

• ATLAS – самый большой детектор в истории: 46 метров длиной, 25 метров шириной, 25 метров высотой и весом в 7000 тонн. Он распознаёт частицы, производимые при высокоэнергетических столкновениях, проследив траекторию их полёта и измерив их энергию.

• Детектор CMS устроен иначе, чем ATLAS, однако предназначен он для изучения тех же процессов (разное устройство этих двух детекторов позволяет получать независимые подтверждения для каждого открытия). Длина CMS 21 метр, ширина и высота – по 15 метров, а весит он больше, чем ATLAS, – 14 000 тонн.

• Детектор ALICE разработан специально для поиска кварк-глюонной плазмы, порождаемой при столкновениях ионов свинца. Считается, что в первые мгновения после Большого взрыва Вселенная существовала в виде такой плазмы. Длина детектора ALICE 26 метров, ширина и высота – по 16 метров, вес – около 10 000 тонн.

• Детектор LHCb создан для исследования b-кварков. Его цель – прояснить различия между материей и антиматерией. Длина этого детектора 21 метр, высота – 10 метров, ширина – 13 метров, вес – 5 600 тонн.

Каких открытий ждать в будущем?

Стандартная модель физики элементарных частиц описывает: фундаментальные взаимодействия; частицы, которые их переносят; три поколения частиц материи.

Но:

• Всего лишь 4,6 % Вселенной состоит из известной нам материи. Из чего же состоит всё остальное? Что представляют собой тёмная материя и тёмная энергия?

• Почему элементарные частицы обладают массой? Ответ на этот вопрос можно будет получить, если удастся не только обнаружить, но и изучить бозон Хиггса – частицу, предсказанную Стандартной моделью. Сейчас физики проводят эти исследования на Большом адронном коллайдере.

• Почему во Вселенной гораздо больше материи, чем антиматерии?

• В течение очень краткого времени сразу после Большого взрыва кварки и глюоны были такими раскалёнными, что не могли соединиться и образовать протоны и нейтроны. В этот момент Вселенная была наполнена материей в необычном состоянии – так называемой кварк-глюонной плазмой. Эта плазма должна быть воссоздана на Большом адронном коллайдере; детектор ALICE специально предназначен для того, чтобы обнаружить её и исследовать. Учёные надеются, что, изучив кварк-глюонную плазму, они многое узнают о сильном ядерном взаимодействии и о развитии Вселенной.

• Новые теории пытаются включить гравитацию (а также пространство и время) в ту же квантовую теорию, которая сейчас описывает остальные взаимодействия и элементарные частицы. Существуют гипотезы, что помимо знакомых нам четырёх измерений пространства-времени могут существовать и другие. Если эти «дополнительные измерения» действительно существуют, столкновения частиц на Большом адронном коллайдере помогут их обнаружить!

Всё шло так хорошо, что Эрик, по идее, должен был бы плясать от радости. Однако, когда ты совсем один, радоваться трудно. До общего собрания Братства Эрик оставался на подозрении: с ним вежливо раскланивались и обходили стороной. Коллеги и друзья сочувствовали ему, но сдержанно.

Такая изоляция от научного сообщества, конечно, огорчала Эрика, однако было ещё кое-что похуже: его могли отлучить от работы. Готовящийся цикл экспериментов был самым грандиозным в истории науки; все ожидали получить ответы на главные вопросы физики. Эрик с пугающей ясностью осознал: если на сегодняшнем собрании все ополчатся против него и исключат из Братства, ему придётся тотчас покинуть территорию коллайдера, и он не станет свидетелем самого важного для науки момента – самого важного после Большого взрыва. Но и это ещё не всё: возможно, ему не дадут даже ознакомиться с результатами экспериментов! До тех пор, пока его снова не признают достойным доверия, он будет оставаться подозрительным одиночкой на задворках науки. Наверно, и Линн тогда, много лет назад, точно так же ощущал себя отверженным и оскорблённым – причём по его, Эрика, милости… От мысли, что его разлучат с любимой работой, Эрик впал в глухую тоску.

И тут у него забибикал пейджер.

«Собрание в 19:30. Подземный центр запуска», – прочёл Эрик, и сердце у него забилось быстро-быстро. Наконец-то решится его судьба.

Эрик уже давно маялся в ожидании. Членам Братства учёных пришлось добираться на коллайдер дольше, чем предполагалось. А Эрик был совсем один, даже Космос не мог составить ему компанию. Компьютер конфисковали в тот же миг, как Эрик ступил с трапа на землю Швейцарии. На аэродроме его поджидал доктор Цзян, тот самый учёный из Китая, который заметил их с Джорджем на Луне. С ночного неба лились струи дождя.

– Мне очень неловко, Эрик, – сказал Цзян, сконфуженно отводя взгляд, – но вам придётся немедленно отдать мне Космос.

– А что с ним будет? – спросил Эрик.

– Его ждёт беседа с Грид, – ответил Цзян. – Она просмотрит все действия Космоса за то время, пока он находился на вашем попечении.

Грид – не просто компьютер, а гигантская компьютерная сеть, которая анализирует данные с Большого адронного коллайдера. Эрик тут же вспомнил о Фредди. Да уж, подумал он, можно себе представить, что скажет Грид про перемещение свиньи с фермы на приволье. И про их с Джорджем прогулки по Луне. Не говоря уже о многочисленных путешествиях по Вселенной в компании детей!

При всей мощности Грид у неё было мало общего с Космосом. Космос обладал свойством, которого Грид была напрочь лишена: способностью к сопереживанию. Именно это позволяло ему проявлять творческую инициативу, что и делало его самым умным компьютером в мире. Грид же не умела нарушать установленные ею самой строгие правила, не умела интуитивно проводить связи между разрозненными порциями информации. Эрик не сомневался, что в интеллектуальном состязании умница Космос запросто обскакал бы эту неповоротливую махину. Ему было больно думать о том, какое неприятное испытание предстоит бедняге Космосу.

Бродя взад-вперёд по центру управления, Эрик поглядывал на часы. До собрания, которое решит его судьбу, оставалось совсем немного времени. Привычная жизнь рухнула столь стремительно, что он ещё не успел опомниться, – и всё из-за одного-единственного снимка, запечатлевшего их с Джорджем на Луне? Неужели из-за этого стоило в пожарном порядке созывать всё Братство?

Мимо прошагал учёный с каменным лицом, старательно отворачиваясь, чтобы не встретиться с Эриком взглядом.

– Скажите, пожалуйста, – окликнул его Эрик, – а профессор Зузубин здесь?

Может быть, ему удастся убедить своего старого научного руководителя и наставника посмотреть на эту историю другими глазами? Может быть, Зузубин уговорит Братство простить Эрика, если тот даст честное слово никогда больше так не делать?..

– Зузубин? – переспросил учёный на ходу. – Он уехал.

– Уехал? – изумился Эрик. – Но ведь это же он всех созвал! Почему же он уехал, если для него так важно это собрание?

Однако учёный был уже далеко, и Эрик снова остался наедине со своим недоумением.

Что-то тут не так. Что-то во всём этом есть глубоко неправильное. Собрание созвали впопыхах, как будто ухватившись за первый попавшийся повод. Зузубин, который всё это затеял, почему-то исчез. А Космос прикован к Грид, которая проверяет его – файл за файлом. Так не бывает, вдруг осознал Эрик. Так не должно быть. Нужно что-то делать.

Эрик посмотрел на свой мобильный телефон и увидел чёрный экран. Даже здесь, в центре управления, Грид блокировала внешние сигналы; можно пользоваться только внутренней пейджинговой системой или телефонной сетью коллайдера. Да и в любом случае, кому он мог бы сейчас позвонить? Единственный, кто поверит ему сразу и безоговорочно, – это Джордж, но не хватало ещё впутывать в эту историю ребёнка!

Эрик вздохнул. Можно вообще отключить телефон – хотя бы аккумулятор не разрядится. Он ещё походил туда-сюда несколько минут, пока не почувствовал, что больше так не может. Коллеги сторонятся и бросают косые взгляды, никого не интересует его мнение, сам он мечется в четырёх стенах, как тигр в клетке, – нет, так дело не пойдёт. Для начала надо успокоиться. Привести мысли в порядок.

А для этого нужно пойти прогуляться.

Глава четырнадцатая

Джордж вылетел из серебристого тоннеля, приземлился на живот, проехал свою комнату из конца в конец и остановился, тяжело дыша. Так он и лежал, пока не понял – как и на астероиде, – что он не один. В поле его зрения оказались две пары ног в кроссовках. Джордж перевернулся на спину. В окошечке шлема расплывались два лица, глядящие на него сверху вниз. Одно лицо, с ярко-голубыми встревоженными глазами, было обрамлено светлыми прядями; на втором, над которым торчали чёрные волосы, застыло изумление.

– Джордж! – Обладатель светлых прядей – он был пониже – вцепился ему в плечи и принялся трясти. – Ты вернулся! Ну как ты мог – один, без меня!

«Кто эти люди?» – безуспешно пытался понять Джордж. Вроде бы он уже видел их раньше, но когда и где – вспомнить не мог. Может, во сне? В глазах вспыхивали пятна света, а в голове ворочался разноцветный клубок, из которого он мучительно пытался выхватывать ниточки мыслей, – но они ускользали и снова расплывались в цветном тумане, не давая Джорджу понять, что с ним происходит.

Тот из двоих, что был повыше, ухватил Джорджа за руки – точней, за перчатки – и поставил на ноги. Но устоять не получилось – кости словно растаяли, мышцы превратились в кисель…

– Стой! – Высокий подхватил его под мышки, не дав осесть на пол. В глазах по-прежнему мелькали серебристые сполохи. – Откуда ты взялся? И что это было?

Обведя комнату расфокусированным взглядом, Джордж успел заметить, что портал закрылся, а Бусик сидит неподвижно. Только эти два факта что-то значили для него, о чём-то сигнализировали его спутанному сознанию. Высокий тем временем подтащил Джорджа к кровати и уложил на неё прямо в скафандре. Из-за кислородного баллона лежать было страшно неудобно. Чьи-то руки расстегнули и сняли шлем, бережно отёрли взмокшее лицо Джорджа уголком покрывала…

– Воды! – скомандовала маленькая фигурка. – Принеси ему попить.

Высокий метнулся к двери и через несколько мгновений вернулся со стаканом в руках.

– Пей, – велел он и влил Джорджу в рот несколько капель воды.

Маленький тем временем расстёгивал на Джордже космонавтские ботинки.

– Джордж, это я, Анни! Винсент, да помоги же мне!

Они одновременно ухватились за тяжёлые ботинки – Анни за левый, Винсент за правый – и дёрнули изо всех сил. Ботинки неожиданно легко соскользнули, и Анни с Винсентом очутились на полу, каждый с ботинком в руках. Но это нисколько не охладило их пыл. Они тут же вскочили и снова бросились к Джорджу, которому явно становилось всё хуже. Он побледнел, потом щёки покрылись ярко-розовыми пятнами, глаза закатились.

– Что с ним? – запаниковал Винсент.

Анни рывком подняла Джорджа, усадила в кровати и отстегнула кислородный баллон.

– Расстёгивай скафандр! – приказала она.

Винсент послушно расстегнул скафандр и высвободил руки Джорджа из рукавов.

– Привстань-ка! – Он приподнял Джорджа и стянул с него скафандр, под которым оказались рубашка, вязаная безрукавка и джинсы.

Джордж висел в его руках тряпичной куклой. Винсент уложил его обратно на кровать и заботливо промокнул его лицо подобранной с пола футболкой.

– Давай сюда скафандр, скорее! – крикнула Анни.

Винсент перебросил тяжёлый космический костюм через кровать, и Анни принялась лихорадочно рыться в карманах.

– Да где же, где?.. – бормотала она.

– Слушай, он плохо выглядит, – напомнил Винсент. – Может, врача вызовем?

– И что мы ему скажем? «Знаете, наш друг только что вернулся из космоса, и ему стало нехорошо? Так иногда бывает, когда проходишь через кривой портал, неизвестно кем созданный»? – Голос Анни сорвался на крик.

У Джорджа в уголке рта появилась зеленоватая пена и поползла по подбородку.

– Помоги же мне! – взмолилась Анни. – Не могу найти средство первой помощи. Оно где-то тут, в одном из карманов.

Винсент потянул к себе другую сторону скафандра и начал прощупывать карманы.

– Оно? – Он достал из нарукавного кармана пластмассовый флакон с ярко-красной надписью «Космическая первая помощь» и прочёл вслух текст на этикетке: – «По возвращении из космического путешествия вы почувствовали недомогание? Вас тошнит? Двоится в глазах? Не слушаются мышцы? Выпадают волосы?» – Винсент в тревоге глянул на Джорджа, но все волосы у того вроде бы пока были на месте.

– Ну дай же сюда! – поторопила его Анни.

– Ты это когда-нибудь принимала? – недоверчиво спросил Винсент, не выпуская флакон из рук.

– Нет, – нехотя призналась Анни. – Незачем было. Но папа всегда говорил, что нужно это принять, если тебя в космосе укачало.

Винсент бросил ей флакон. Джорджа начала бить крупная дрожь. Анни, не теряя времени, поднесла лекарство к его губам, уже начавшим синеть, и влила ему прямо в рот несколько янтарных капель.

– Ради всех планет и звёзд, – взмолилась она, – пусть это ему поможет!

Она добавила ещё несколько капель.

– Это не слишком много? – с опаской спросил Винсент.

– Не слишком, – ответила Анни, – весь флакон – это одна доза. Так папа сказал.

Не успела она договорить, как губы Джорджа снова порозовели. Лицо тоже приобрело свой нормальный цвет, дыхание выровнялось, ресницы задрожали – Джордж явно пытался открыть глаза. Космическая первая помощь исправно делала своё дело.

– Джордж! – воскликнула Анни и разрыдалась.

Винсент потянулся к ней и обнял, утешая. В этот миг Джордж открыл глаза.

– Что это ещё за… – пролепетал он, и глаза его снова закрылись.

Анни с Винсентом отпрянули друг от друга и с двух сторон бросились к изголовью кровати.

– Ты жив! Джордж, миленький! – И она громко чмокнула Джорджа в щёку.

У Джорджа стучало в висках.

– Анни? – неуверенно спросил он. – Это ты?

– А кто же ещё! Я, конечно. И Винсент, – поспешила добавить она. – Мы тебя спасли! Ты вылетел в скафандре из какого-то жуткого тоннеля, и у тебя начался припадок.

– Припадок, у меня? – Джорджу с каждой секундой становилось лучше. Он сел на кровати и оглядел свою комнату.

– Ещё какой, – с воодушевлением подтвердил Винсент. – У тебя слюни зелёные изо рта текли и глаза были безумные, как у зомби.

Джордж снова опустился на подушку. Никогда ещё он не чувствовал себя так странно. Он силился вспомнить, что произошло, но перед глазами упорно всплывала одна и та же картинка, которую он увидел, вынырнув из забытья: Анни обнимается с Винсентом.

– Джордж! – сказала Анни. – Как ты мог – один, без нас!

– «Нас»?

– Без меня и Винсента, балда! – Убедившись, что Джорджу лучше, Анни снова стала собой. – Если б ты изволил нас дождаться, мы бы полетели вместе. Мы же сразу бросились сюда, как только перестали слышать твой голос в телефоне.

– А как вы попали в дом? – Джордж ещё не совсем оклемался. Мозг его не желал вспоминать о космическом путешествии и цеплялся за то, что Джордж видел вокруг.

Словно в ответ на его вопрос, снизу донёсся яростный детский плач.

– Это твои сестрички, – пояснила Анни. – А мы просто пришли. Твоя мама нас впустила.

Джордж, вздрогнув как ужаленный, подскочил и снова сел в кровати.

– Она знает про портал?! – в ужасе спросил он.

– Что ты, – рассудительно сказала Анни. – Дейзи же с малышками, а они так вопят. Она наверняка ничего не слышала.

– Ты так и не попил. – Винсент сунул Джорджу стакан.

Джордж сделал большой глоток… и чуть не выплюнул всё обратно:

– Что это такое?!

– Ой, прости, – сказал Винсент. – Это был стаканчик для зубных щёток. Просто он мне первым попался под руку.

– Хватит! – прикрикнула Анни. – Ну давай же, Джордж, вспоминай! Куда тебя понесло? И зачем?

В голове у Джорджа словно что-то щёлкнуло – и в один миг прояснилось. Он вспомнил всё.

– Святые суперсимметричные струны… – пробормотал он. Это была любимая присказка Эммета, их компьютерного гения. Джордж переводил взгляд с Анни на Винсента и обратно, не решаясь начать. – Винсент, я могу тебе доверять?

– Да уж придётся, – похлопала его по плечу Анни, – после всего, что Винсент видел. К тому же он помогал мне тебя спасать. Джордж, не тяни. Что там было?

Джордж колебался не больше секунды. Ничего не поделаешь, сейчас не до тонких чувств. Пусть он, Джордж, не в восторге от этого каратиста, но каратист-то здесь, и он так или иначе уже всё знает.

Джордж глубоко вздохнул и выложил:

– Я виделся с Линном.

– Выходит, он тебя там поджидал, – заключила Анни.

– Это тот жуткий тип, который тебя разыскивал, да? – Винсент машинально потянулся за стаканчиком для щёток и отхлебнул большой глоток.

– Ага, – сказал Джордж. – Он встретил меня на астероиде в Туманности Андромеды.

Анни подпрыгнула.

– Ничего себе! Туманность Андромеды! В жизни не бывала так далеко! – В её голосе сквозила зависть.

– Считай, что тебе повезло, – состроил гримасу Джордж. – Этот Бусиков портал не прошёл бы проверку на безопасность, можешь мне поверить.

– Да, видок у тебя был не фонтан, – восхищённо проговорил Винсент. – Как ты только всё это выдержал? Ты крепкий орешек, брат.

– Э-м-м… спасибо, – сказал Джордж.

В дверь постучали, и в комнату заглянула мама Джорджа:

– Я вам кексы принесла. Из брокколи и шпината.

– Спасибо! – Анни проворно взяла у неё из рук поднос и оставалась на пороге, загораживая собой комнату, пока Дейзи не скрылась на лестнице – снизу донёсся очередной негодующий вопль одной из малышек. – Вкуснотища! – крикнула Анни вдогонку.

Вечно голодный Винсент с ликующим воплем набросился на угощение. Но как только он откусил первый кусочек, радость, написанная у него на лице, сменилась изумлением.

– Фто это такое? – воскликнул он с набитым ртом.

Анни пнула его ногой, пока он не успел что-нибудь ляпнуть про кулинарные шедевры Дейзи. Они-то с Джорджем могли сколько угодно хихикать по этому поводу, но Винсент, внезапно поняла Анни, не должен потешаться над мамой Джорджа.

– Да я только хотел сказать, что это энергетическая пища! Нам что-то похожее дают перед поединками! Теперь понятно, почему Джордж такой выносливый.

– Который час? – спросил Джордж.

Винсент глянул на часы.

– Семнадцать ноль шесть.

– Времени не так уж много. Постой, а в Швейцарии который час?

– Восемнадцать ноль шесть.

– Тогда у нас вообще нет времени. Надо действовать прямо сейчас. – Джордж заговорил с пулемётной скоростью. – Анни, ты сказала, что собрание Братства будет сегодня в девятнадцать тридцать, а Линн сказал, что у ТАБАКа есть бомба, не просто бомба, а квантовомеханическая, и я уверен, они запрограммировали её так, чтобы она взорвалась, когда начнётся собрание, и тогда коллайдер и все, кто там есть, взлетят на воздух и науку отбросит назад на несколько столетий – может быть, прямо в Средневековье.

– Квантовомеханическая бомба? – переспросила побледневшая Анни. Вид у неё был почти такой, как у Джорджа несколько минут назад. – Что это такое?

– Что это такое, я уже знаю, – ответил Джордж, – но только не знаю, как сделать, чтобы она не взорвалась. Мы должны взять с собой вот это. – Он показал ей бумажную полоску с цифрами, ту самую, что выпала из Бусика. – Я не уверен, но, может быть, это код, который поможет нам её обезвредить. Или часть кода.

– А Линн не врёт? – с подозрением спросила Анни.

– Может, и врёт. Но я чувствую, что в этот раз он за нас. И за Эрика. Линн хочет, чтобы эти психи в чёрном – ну, те, в винном погребе, куда мы сперва хотели поселить Фредди, – чтобы они не взорвали коллайдер и всех, кто там собрался.

– Ему нельзя верить! – вмешался Винсент. – Он вам сколько раз лапшу на уши вешал?

Анни нервно вертела в руках телефон. Она уже пыталась дозвониться до папы, но связи не было. Даже сообщение отправить не удалось.

– Придётся рискнуть, – сказал Джордж. – Потому что если не делать вообще ничего, то сегодня вечером, как раз во время собрания, коллайдер может взорваться.

– Но как мы туда попадём? – вскинулась Анни. – Мы же не успеем! Для этого нужен портал, а Космоса-то у нас нет.

– Можно вызвать портал на другом компьютере, – сказал Джордж убеждённо. Он наконец-то нашёл недостающее звено, которое безуспешно пытался отыскать с того вечера, когда побывал на математическом факультете. – И я знаю, где этот другой компьютер.

– Где? – растерянно спросила Анни. – Я думала, Космос – единственный в мире суперкомпьютер… не считая Бусика, с которым лучше дела не иметь.

– Правильно. С Бусиком мы и не будем иметь дела – во-первых, мы не знаем как, а во-вторых, портал у него никуда не годный! Но я подумал: раз мы умеем обращаться с новым Космосом, то справимся и со старым!

– Со старым? Что ещё за старый Космос? – Анни непонимающе смотрела на него.

– Помнишь лекцию твоего папы? – Мозг Джорджа работал теперь со скоростью света. – Там был этот старикан, профессор Зузубин. Это он велел Эрику срочно мчаться в Швейцарию на внеочередное собрание Братства учёных, и созвал это собрание тоже он!

– И что? – перебила Анни. – Что с того?

– А то, – продолжал Джордж, – что, когда мы уходили из того здания – ну, с факультета математики, где была лекция, – он за нами не пошёл. Не вышел на улицу. Он спустился по ступенькам в подвал.

– Да при чём тут всё это?

– Помнишь, твой папа рассказывал, что, когда он был студентом в Фоксбридже, старый Космос – первый суперкомпьютер – стоял в подвале факультета математики? Ну и вот, выходя на улицу после лекции, я обернулся и увидел через стеклянную дверь, как Зузубин спускается в подвал. И ещё на нём в тот вечер были жёлтые очки – точь-в-точь такие, какие оказались на Эрике, когда он выбрался из чёрной дыры. А это значит, что кто-то болтается по Вселенной и разбрасывает вещи где попало…

– …а для этого нужен суперкомпьютер! – подхватила Анни, уловив его мысль. – Так ты думаешь… думаешь, этот старый Космос и сейчас торчит в том подвале? И Зузубин им пользуется?..

– Но твой папа был студентом пятьсот тысяч лет назад, – вмешался Винсент. – Тот компьютер наверняка на металлолом разобрали.

– А они и хотят, чтоб мы так думали, – сказал Джордж. – Чтоб мы все были уверены, что старый Космос не работает. Но если он работает и если он способен заслать Зузубина к чёрным дырам, то что ему стоит отправить нас на коллайдер? Тогда мы успеем разрядить бомбу.

– Но почему Зузубин держит этот компьютер в секрете? – спросила Анни.

– Не знаю, – мрачно ответил Джордж. – Но, кажется, мы вот-вот узнаем. Если прямо сейчас попадём на факультет математики. Зузубин-то сейчас на коллайдере, так что нам никто не помешает познакомиться со старым Космосом.

Джордж и Анни бросились вниз по лестнице, перепрыгивая через две ступеньки; Винсент нёсся за ними.

– Я вот чего не пойму, – заявил он, запрыгивая на свой скейтборд. – Математика-то тут при чём? Это ж всякие цифры, плюс-минус, дважды два и всё такое. Как это связано с путешествиями по Вселенной? Кому она вообще сдалась, эта математика? Какая от неё польза?

Новейшие научные теории

Много ли пользы от математики при разгадке тайн Вселенной?

Очевидно, что в нашем мире есть события предсказуемые и непредсказуемые. Все знают, что Солнце каждый день восходит в строго определённое время, а вот погода меняется без всякого предупреждения – если, конечно, вы не живёте, как я, в Аризоне, где почти всегда жарко и солнечно. Можно с вечера завести будильник и не сомневаться, что утром он разбудит тебя в нужное время, но не стоит с вечера выбирать одежду на завтра – с погодой можно и не угадать.

События регулярные, в наступлении которых мы не сомневаемся, описываются с помощью чисел – например, число часов в сутках или дней в году. В числах можно выражать и менее предсказуемые вещи, такие как погода, – например, ежедневную максимальную температуру воздуха, – но из этих чисел трудно вывести какую-то закономерность.

Наши предки замечали в природе множество закономерностей: не только смену дня и ночи, но и смену времён года, движение Луны, звёзд и планет, приливы и отливы. Иногда они описывали эти наблюдения с помощью чисел, а иногда просто слагали песни и стихи. Стремление описать числами закономерности движения небесных тел было присуще многим древним народам. Людям было интересно предсказывать солнечные затмения – пугающие и одновременно завораживающие события, когда Луна заслоняет солнечный свет и среди бела дня видны звёзды. Для того чтобы рассчитать точное время затмения, требовалось много утомительных вычислений. Не всегда удавалось подсчитать всё точно – но когда удавалось, это производило на всех большое впечатление.

В давние времена никто не знал, почему в природе так часто повторяются закономерности, которые можно описать математически. Но около 400 лет назад некоторые люди начали исследовать эти закономерности более тщательно. В разных частях мира, особенно в Европе, существовали искусно изготовленные приборы для точных наблюдений и измерений: хронометры и солнечные часы, всевозможные приспособления для измерения расстояний, углов и промежутков времени. Постепенно появились и небольшие телескопы. Исследователи, которые пользовались этими приборами, называли себя натурфилософами или естествоиспытателями; собственно, это и были те, кого в наши дни называют учёными.

В частности, натурфилософы много размышляли о том, что такое движение. Поначалу казалось, что существует два вида движения: движение небесных тел – звёзд и планет – и движение тел на Земле. Все знают, что, если бросить мяч, он полетит по криволинейной траектории, и не нужно долго мучиться, чтобы убедиться: если бросать мяч под одним и тем же углом и с одинаковой скоростью, то эта траектория всегда будет одной и той же.

Конечно, наши предки прекрасно знали, что движущиеся объекты движутся по простым и предсказуемым траекториям. Они знали это, потому что от этого зависела их жизнь. Охотник должен быть уверен, что камень, вылетевший из пращи, или стрела, пущенная из лука, сегодня будет вести себя точно так же, как вчера. Изобретательные австралийские аборигены, то есть коренные жители Австралии, исхитрились смастерить бумеранг – плоский изогнутый метательный снаряд с удивительной траекторией полёта, возвращающийся к тому, кто его бросил.

К XVI веку математика вышла за пределы простой арифметики. Появилась алгебра и другие методы, и натурфилософы сумели с помощью уравнений описать многие из наблюдаемых в природе закономерностей, а также траектории полёта стрел и пушечных ядер. Одно простое уравнение описывает круг, другое, слегка отличающееся от него, – сплюснутый круг, то есть эллипс, третье – форму верёвки между двумя столбами. Благодаря прогрессу математики стало возможным описать великое множество закономерностей и форм не просто словами, но символами и уравнениями. Эти уравнения записывали на бумаге и печатали в книгах, чтобы их могли прочесть и другие естествоиспытатели и математики.

Однако это было лишь описание (хотя, безусловно, очень полезное) природных закономерностей, но не их объяснение. Всё изменилось в начале XVII века благодаря трудам итальянского учёного Галилео Галилея. Всем известно, что когда предмет падает с высоты, то чем больше он приближается к земле, тем быстрее летит. Но насколько быстрее предмет летит через секунду после падения? Через две секунды? Через три?.. Есть ли в этом закономерность? Галилей решил всё это выяснить. И он принялся экспериментировать: ронять предметы, засекая время. Чтобы замедлить движение вниз и тем самым облегчить себе работу, Галилей пускал шары катиться по гладкой наклонной плоскости. А потом, применив к результатам своих наблюдений и измерений методы арифметики и алгебры, он вывел единую формулу, корректно описывающую ускорение всех падающих тел.

Формула Галилея проста: скорость свободно падающего тела возрастает пропорционально времени. Это означает, что через две секунды после начала падения предмет падает ровно вдвое быстрее, чем через одну секунду. Но это ещё не всё. Если предмет не просто падает с высоты, а брошен под определённым углом, то он не только падает вниз, но ещё и движется горизонтально: согласно формуле Галилея, он движется по параболе – по кривой, уже известной математикам из геометрии.

Решающий шаг был сделан, когда английский учёный Исаак Ньютон выяснил, как изменяется движение тел (ускоряется оно или замедляется) под воздействием приложенных к ним сил. И он описал это очень простым уравнением.

Сила, которая действует в случае с падающими объектами Галилея, – это, конечно, гравитация, или сила всемирного тяготения. Эту силу мы ощущаем постоянно. Ньютон предположил, что Земля притягивает всё вниз, к своему центру, с силой, пропорциональной количеству вещества в физическом объекте – то есть его массе. Связав в одном уравнении силу и ускорение, Ньютон объяснил формулу Галилея для падающих тел.

Но это было всего лишь начало. Ньютон предположил, что не только Земля, но и все тела во Вселенной – в том числе Солнце, Луна, планеты, звёзды и мы с вами – притягивают все остальные тела, и сила этого притяжения ослабевает с ростом расстояния между ними, а если говорить точно – она обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Из этого закона обратных квадратов следует, что если расстояние от центра Земли (или Солнца, или Луны) увеличится вдвое, то сила уменьшится вчетверо, если расстояние увеличится в три раза, то сила уменьшится в девять раз, и так далее.

С помощью этой формулы и своего уравнения, связывающего силу и ускорение, Ньютон смог приложить сложные математические приёмы (некоторые из них он придумал сам) к движению планет и комет вокруг Солнца под действием солнечного притяжения. Рассчитал он и движение Луны вокруг Земли. И все эти расчёты оказались верны! Более того, он правильно описал даже формы орбит! Например, астрономы выяснили, что орбиты планет имеют форму эллипса, а великий Ньютон своими расчётами доказал, что так оно и должно быть! Неудивительно, что все считали Ньютона героем и гением, а английский король даже назначил его управляющим Монетного двора.

Однако смысл трудов Ньютона, посвящённых законам классической механики и тяготения, гораздо глубже. Ньютон предположил, что сформулированный им закон всемирного тяготения и взаимосвязь между силой и ускорением, которую он описал уравнением, – это законы природы. То есть это законы, которые должны одинаково действовать во всех частях Вселенной и во все времена и при этом всегда оставаться неизменными – примерно как Бог, в которого верил Ньютон. До Ньютона многие думали, что движение тел на Земле, будь то пушечные ядра, корабли или птицы, не имеет ничего общего с движением небесных тел, таких как Луна или планеты. Благодаря Ньютону люди узнали, что все тела повинуются одним и тем же законам. Другие учёные описывали движение, Ньютон же объяснил его в терминах математических законов.

На практике это был огромный шаг вперёд, поскольку теперь кто угодно мог расположиться в уютном кресле с пером, чернильницей и бумагой и рассчитать движение любого тела, не видя самого этого тела. Например, можно рассчитать, куда попадёт пушечное ядро, выпущенное с определённой скоростью под определённым углом к горизонту. А можно вычислить, с какой скоростью его нужно выпустить, чтобы оно никогда не вернулось на Землю. С помощью простых уравнений Ньютона инженеры могут в точности рассчитать, куда должны быть нацелены ракеты для запуска космического корабля на Луну или Марс, причём сделать это задолго до того, как появятся деньги на строительство этих ракет.

Вот почему наука физика, изучающая основные законы Вселенной, обладает предсказательной силой. Формулы и уравнения позволяют физикам предсказывать то, чего ещё никто не знает, – например, существование неизвестных планет. Так был открыт Нептун: астрономы на основании законов Ньютона выяснили, где на небе должна располагаться неизвестная планета, влияющая на движение Урана; а теперь мы с помощью тех же законов предсказываем существование планет, обращающихся вокруг других звёзд.

Довольно скоро физики попробовали применить те же принципы к другим силам, таким как электричество и магнетизм, – и, конечно же, оказалось, что и эти силы подчиняются простым математическим законам. Потом, когда началось изучение атомов и их ядер, выяснилось, что их поведение тоже можно подробно объяснить математическими формулами. Так что теперь в учебниках физики очень много формул.

Некоторые физики задаются вопросом: будет ли так всегда – или же все законы и уравнения тем или иным образом сольются в единый суперзакон? Немало талантливых учёных ищут связь между разными законами и уравнениями – и иногда находят.

Вот знаменитый пример: в XIX веке шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл обнаружил, что можно объединить законы электричества и законы магнетизма; и когда он это сделал и сформулировал уравнения, оказалось, что объединённая «электромагнитная» сила может порождать электромагнитные волны. Выведя из своих уравнений скорость этих волн, Максвелл выяснил, что она равна скорости света. Ничего себе! Выходит, сказал Максвелл, свет – это электромагнитная волна!

Поиски суперзакона, который объединил бы все взаимодействия, продолжаются. Чтобы свести всё воедино, нужен настоящий гений. Возможно, сейчас он уже ходит в школу.

Когда я сам ходил в школу, мне нравилась одна красивая девочка. Её звали Линдси. Однажды я делал домашнюю работу по физике – решал задачу, где нужно было рассчитать (то есть предсказать), под каким углом надо бросить мяч в сторону холма, имеющего определенную крутизну, чтобы этот мяч улетел на максимальное расстояние. И вот я решал эту задачу, а Линдси – она училась в гуманитарном классе – сидела напротив меня в школьной библиотеке, отчего мне было очень радостно, хотя и немножко нервно. Она спросила, чем я занимаюсь, и когда я описал задачу, она с удивлением уточнила: «И ты собираешься это считать на бумажке, без мяча? Откуда ты знаешь, куда он полетит?» В тот момент мне показалось, что это глупый вопрос. Раз это задают на дом, значит, узнать можно. На самом же деле Линдси затронула очень важный, очень глубокий вопрос. Почему возможно с помощью простых математических методов описывать и даже предсказывать события, происходящие в окружающем мире? Откуда взялись законы природы? В смысле, почему у природы вообще есть законы? И уж если по какой-то причине они ей необходимы, то почему эти законы так просты (взять, например, хоть закон всемирного тяготения – закон обратных квадратов)? Вполне можно представить себе вселенную, описываемую столь сложными и тонкими математическими законами, которые не под силу осмыслить даже самому гениальному математику.

Никто не знает, почему Вселенная объясняется с помощью довольно простой математики или почему человеческий мозг способен на такое объяснение. Может быть, нам просто повезло? Кто-то считает, что существует некий Бог-Математик, создавший Вселенную именно такой, какова она есть. Но мы, учёные, плохо разбираемся в богах. Может быть, жизнь могла возникнуть только во Вселенной с простыми математическими законами? В таком случае природа обязана описываться математически, иначе нас бы попросту не было, и некому было бы об этом думать. А может быть, вселенных много – и у каждой из них свои законы, не похожие на наши, а у некоторых вообще нет никаких законов. А стало быть, там нет ни физиков, ни математиков. А может, и есть.

Честно говоря, всё это большая загадка, и многие учёные полагают, что не их забота её разгадывать. Они просто принимают математические законы природы как данность и опираются на них в своих расчётах.

Но я не из этих учёных, а из тех, кто ночами ворочается без сна в поисках разгадки. Я хотел бы найти ответ. Однако вне зависимости от того, есть ли причина у математической простоты Вселенной, ясно одно: физика и математика неразрывно связаны. Человечеству всегда будут нужны и те, кто проводят эксперименты, и те, кто занимаются вычислениями. И хорошо бы, чтобы они обменивались информацией!

Пол