В рамках подкаста «Into the Impossible» астрофизик Брайан Китинг провёл глубокую беседу с лауреатом Нобелевской премии по физике Кипом Торном и известной художницей Лией Халлоран. В центре дискуссии оказалась их совместная книга «The Warped Side of Our Universe», которая исследует тайны искривлённого пространства-времени через призму поэзии и экспрессивной живописи. Собеседники обсудили природу гравитационных волн, историческое противостояние научных теорий, интуитивные механизмы физических открытий и хрупкую грань между точным расчётом и художественным образом.
🎨 Визуализация искажённой Вселенной: история одной обложки 1:38
Название совместной книги Кипа Торна и Лии Халлоран «The Warped Side of Our Universe» («Искривлённая сторона нашей Вселенной») родилось из термина, который физик использовал в своей научной практике на протяжении многих лет. На обложке издания изображена воронка чёрной дыры, в центр которой затягивает человеческую фигуру. По признанию авторов, в качестве модели для этого силуэта выступила жена Лии Халлоран — Фелиция, что добавляет монументальному космическому сюжету интимности. Кип Торн с иронией отмечает, что оставил для путешественницы теоретический шанс на спасение через три сингулярности, хотя и не гарантирует её выживание.
История этой коллаборации началась около 13 лет назад, когда Лия Халлоран, вдохновлённая в студенческие годы книгой Торна «Чёрные дыры и складки времени: дерзкое наследие Эйнштейна», случайно встретила учёного на коктейльной вечеринке физика Лизы Рэндалл в Калтехе. Вскоре Торн попросил художницу сделать набросок черных дыр и кротовых нор на веленевой бумаге для первой встречи со Стивеном Спилбергом, который изначально должен был режиссировать проект, ставший в итоге фильмом Кристофера Нолана «Интерстеллар».
Позже авторы подготовили статью для журнала Playboy по приглашению редактора Эми Грейс Ллойд. Текст объёмом около 3000 слов сопровождался пятью картинами Халлоран. Однако редакция журнала отклонила материал. Как утверждают авторы, карикатуристы издания посчитали, что изображённые на полотнах женские фигуры не соответствовали стандартам Playboy из-за недостаточного акцента на изгибах тела. Этот отказ подтолкнул Торна и Халлоран к созданию полноценной книги, формат которой эволюционировал от обычной прозы к лаконичным поэтическим стихам, интегрированным в визуальные образы.
В процессе работы над иллюстрациями Лия Халлоран использовала особую технику росписи чернилами по плёнке, требующую от 7 до 14 итераций для каждого финального изображения. Цветовая палитра строилась на глубоких сине-зелёных тонах, символизирующих одновременно темноту космоса и его светимость. В разделах, посвящённых открытию вихрей пространства-времени, Халлоран применила контрастный оранжево-красный цвет. По её мнению, это позволяет зрителю на подсознательном уровне почувствовать физическое напряжение, столкновение противоположных сил и направление вращения без детального чтения текста.
🌊 Гравитационные волны как главный инструмент познания 3:53
Кип Торн называет гравитационные волны своим самым любимым объектом исследования на искривлённой стороне Вселенной. По его мнению, они представляют собой идеальный и мощный инструмент для изучения чёрных дыр, кротовых нор, космических струн и самого Большого взрыва, поскольку сами состоят из деформированного пространства и времени.
Фундаментальная сложность обнаружения этих волн, предсказанных Альбертом Эйнштейном в 1916 году, заключалась в экстремальной слабости их воздействия на материю к моменту достижения Земли. Гравитационная волна попеременно растягивает и сжимает пространство, изменяя расстояние между объектами. Кип Торн приводит наглядные масштабы этой величины:
- Величина смещения: изменение расстояния между зеркалами детектора составляет величину, которая примерно в 10 миллионов times меньше размеров атомов, находящихся внутри этих самых зеркал.
- База измерения: фиксация этих мизерных колебаний происходит на плечах интерферометра длиной в несколько километров (около 2,5 миль).
Сам Эйнштейн был убеждён, что человечество никогда не сможет зафиксировать столь малые величины. Кип Торн признаётся, что на начальном этапе исследований в течение нескольких лет сам сомневался в успехе детектора LIGO. Физик вспоминает своего близкого друга Стивена Хокинга, с которым они часто обсуждали фундаментальные вопросы жизни и смерти, хотя никогда не вели совместных научных проектов. Торн утверждает, что Хокинг, как и он сам, изначально верил в колоссальный потенциал гравитационно-волновой астрономии и успел застать первые триумфальные открытия LIGO.
🧠 Единство двух культур: преодоление раскола между наукой и искусством 21:33
Брайан Китинг напомнил собеседникам знаменитый тезис Чарльза Перси Сноу о «двух культурах» — расколе между учёными и представителями гуманитарных искусств, который мешает решать глобальные мировые проблемы. В качестве примера Сноу приводил холодную реакцию интеллектуалов на вечеринках на вопрос о втором законе термодинамики, что эквивалентно незнанию творчества Шекспира.
Лия Халлоран считает это разделение искусственным и обусловленным культурными ограничениями. По её мнению, если спросить пятилетних детей, кем они являются, каждый поднимет руку и как художник, и как исследователь, стремящийся понять устройство мира. Отчуждение происходит позже, когда взрослым внушают, что наука — это удел избранных, а для занятий искусством нужен врождённый дар. Халлоран утверждает, что техническим навыкам рисования и законам геометрической перспективы можно обучить любого человека, подобно правилам физики, но гораздо важнее развивать критическое мышление и независимый концептуальный голос.
Кип Торн соглашается с тем, что жёсткой границы не существует, и напоминает о Леонардо да Винчи, совмещавшем обе ипостаси. Физик раскрыл внутреннюю кухню своей работы:
«Хотя я теоретик и моим главным языком является математика, вторым важнейшим инструментом для меня выступает художественная визуализация. Если я хочу продвигаться вперёд с хорошей скоростью, я не могу полагаться только на громоздкие и медленные математические расчёты. Мне необходима интуиция, основанная на зрительных образах. Именно она позволяет совершать интуитивные скачки, понимать, какие вычисления имеют смысл, и прогнозировать их результаты».
Торн объясняет, что его ментальные картины и карандашные наброски, передаваемые Халлоран во время многочасовых мозговых штурмов, затем трансформировались ею в законченные произведения, которые оказывались гораздо глубже и убедительнее его первоначальных физических схем. При этом подходы учёных могут кардинально отличаться. В качестве противоположного примера Торн привёл выдающегося астрофизика Субраманьяна Чандрасекара, чей разум работал исключительно в рамках математических формул и был абсолютно лишён визуального восприятия.
🤝 Одиночество против коллаборации: как рождаются масштабные проекты 40:31
Ведущий подкаста отметил, что Альберт Эйнштейн часто воспринимается как канонический одинокий гений, работавший в изоляции. Кип Торн уточнил, что даже замкнутым исследователям необходимо эффективно коммуницировать, чтобы доносить результаты своего труда до коллег, поскольку наука — это коллективный процесс.
Сам Торн признаётся, что по своей природе предпочитает работать в одиночку или в мини-группах из двух-трёх человек. Проект LIGO заставил его «стиснуть зубы» и погрузиться в управление огромной международной коллаборацией, поскольку амбициозная задача детектирования волн не могла быть решена иначе. Чтобы снизить градус академического давления, Торн всегда просил студентов называть его просто «Кип», а не доктор или профессор Торн, считая доверие и дружбу главным катализатором научного прогресса.
Лия Халлоран также находит колоссальный стимул в командной работе. Помимо создания классических картин, она реализовала масштабный видеопроект «Double Horizon». Для этого художница закрепила камеры на корпусе самолёта Cessna, когда училась летать. Чтобы передать концепцию времени через видеоматериал, ей потребовалось выйти за рамки уединённой работы в студии и сотрудничать с композитором, колористом, монтажёром и инженерами по созданию пятитрактового объемного звука.
В контексте значимости фундаментальных трат, не имеющих сиюминутной прикладной пользы, Брайан Китинг напомнил историческое выступление физика Роберта Вилсона в Конгрессе США в 1969 году по поводу финансирования Фермилаба. На вопрос сенатора Джона Пасторе о том, поможет ли ускоритель национальной безопасности, Вилсон ответил, что проект имеет отношение лишь к достоинству человека, любви к культуре, хорошей живописи и великой поэзии — ко всему тому, что делает страну достойной защиты. Халлоран поддержала эту мысль, подчеркнув, что человечество знает свою историю дописьменных эпох исключительно по наскальной живописи и артефактам искусства, демонстрирующим непрагматичное стремление к творчеству.
🌌 Революция в космологии: от стационарной Вселенной к Большому взрыву 48:10
В книге Торна и Халлоран нашлось место для стихотворного описания и художественного изображения эксперимента BICEP2, в котором Брайан Китинг принимал непосредственное участие. На картине запечатлена Лаборатория Тёмного сектора (Dark Sector Laboratory) на антарктической станции Амундсен-Скотт. Халлоран совместила в одной композиции наземный телескоп и космический аппарат на фоне пустынного и героического пейзажа Южного полюса.
Эксперимент был нацелен на поиск реликтовых (примордиальных) гравитационных волн, чья длина составляет сотни миллионов световых лет. Эти волны должны были оставить свой отпечаток на поляризации космического микроволнового фона (реликтового излучения), когда Вселенной было всего 300 000 лет — задолго до появления первых звёзд и галактик. Китинг выразил глубокую благодарность Калтеху и его тогдашнему президенту Дэвиду Балтимору, который около 30 лет назад проявил смелость и выделил из президентского дискреционного фонда 1 миллион долларов на развёртывание этих исследований, что впоследствии привело к миллиардным инвестициям в космологию.
Кип Торн застал те времена, когда космологическая модель Большого взрива ещё не была общепринятой. В годы его студенчества авторитетные учёные, такие как Джеффри Бёрбидж и Фред Хойл, активно и аргументированно отстаивали теорию стационарной (квазистационарной) Вселенной, которая существует вечно и не имеет начала во времени. Ситуация кардинально изменилась после открытия реликтового излучения, которое, по словам Торна, забило окончательный гвоздь в гроб стационарной модели. Наблюдательные данные заставили астрофизиков признать концепцию Большого взрыва, подтверждённую дальнейшими теоретическими разработками.
⚔️ Борьба с критикой и признание: от Джо Вебера до Нобелевской премии 55:51
Обсуждая тему критики, Лия Халлоран вспомнила свою первую персональную выставку в Лос-Анджелесе. Несмотря на то, что все картины были распроданы, рецензент газеты Los Angeles Times использовал в статье пренебрежительное выражение «космические груди» (space boobs), обсуждая её изображения женщин-астронавтов. По мнению Халлоран, за этим скрывалось непонимание того, почему женщина делает художественные высказывания на стыке с наукой, однако подобные уколы лишь укрепили её уверенность в выбранном пути.
У Кипа Торна и проекта LIGO были свои, гораздо более влиятельные критики, среди которых числились выдающиеся американские астрономы. Они скептически относились к инженерной возможности достичь требуемой чувствительности интерферометров. Преодолеть это сопротивление помогла Национальная научная служба (NSF), устраивавшая регулярные строгие проверки технологической базы экспертами.
Огромную роль сыграло то, что Торн называет «профессиональным лоббированием» — просветительская работа директоров проекта с аппаратом Конгресса США. Физик особо выделил вклад Робби Фогта, который филигранно выстраивал коммуникацию с политиками на критическом этапе финансирования, и Барри Бэриша, сумевшего реорганизовать LIGO в эффективную крупномасштабную международную структуру.
Торн подробно остановился на трагической фигуре физика Джозефа Вебера, который ещё в 1960-х годах заявил об успешном обнаружении гравитационных волн с помощью резонансных алюминиевых цилиндров. Другие учёные не смогли воспроизвести результаты Вебера, что породило волну жесткой научной критики. Тем не менее Торн подчёркивает, что глубоко уважал Вебера за смелость: именно его работы запустили саму индустрию создания гравитационных детекторов, а его методы использовались исследователями на протяжении 40 лет. Физик упомянул грядущую премьеру документального фильма Паулы Фроли и Алана Лайтмана «Far Away Karma Nearby», посвящённого эмоциональной драме Вебера и истории LIGO.
Вручение Нобелевской премии по физике в 2017 году Кипу Торну, Райнеру Вайссу и Барри Бэришу вызвало у Торна смешанные чувства. Он утверждает, что испытал разочарование, так как награду должна была получить вся команда из тысячи специалистов, реально осуществивших фиксацию волн. Учёному потребовался год, чтобы смириться со своей ролью публичного «символа» этого грандиозного коллективного достижения.
В качестве примера азарта в науке Торн рассказал о знаменитом пари 1975 года со Стивеном Хокингом по поводу природы объекта Лебедь X-1 (Cygnus X-1). Хокинг утверждал, что это не чёрная дыра, страхуя свою научную карьеру (в случае проигрыша Торн получал подписку на журнал Penthouse, а Хокинг — на Private Eye). В 1990 году, воспользовавшись отсутствием Торна, уехавшего в Москву к физику Владимиру Брагинскому, Хокинг проник в его кабинет в Калтехе вместе со студентами и скрепил признание своего поражения отпечатком пальца на листе с условиями спора.
🤖 Искусственный интеллект и «самая счастливая мысль» Эйнштейна 1:15:52
Брайан Китинг напомнил об эвристическом моменте, который сам Альберт Эйнштейн называл «самой счастливой мыслью в своей жизни»: осознание того, что человек в состоянии свободного падения с крыши дома не ощущает собственного веса. Из этого висцерального ощущения родился фундаментальный принцип эквивалентности, приведший к созданию общей теории относительности. Ведущий выразил сомнение в том, что искусственный интеллект когда-либо сможет смоделировать истинное счастье или висцеральное переживание свободного падения.
Лия Халлоран, занимающая пост заведующей кафедрой в Университете Чепмена, заявила, что абсолютно не боится генеративного ИИ. По её словам, современные студенты, устав от десатурации смыслов в цифровой среде, демонстрируют обратный тренд — мощный всплеск интереса к аналоговой фотографии. Конкурс на шесть долгожданных курсов по проявке фотоплёнки в темных комнатах университета ежегодно переполнен. Студенты воспринимают снимок не как картинку в телефоне, а как осязаемый физический объект. Художница проводит параллель с появлением графического редактора Photoshop:
«Когда вышел Photoshop, мне говорили, что живописи конец и не стоит тратить время на холсты. Но если вы посмотрите на сегодняшние аукционы Sotheby’s, никто не выставляет там на торги файлы документов Photoshop. Человечество всегда будет сохранять высокую ценность за тем, что создано руками, за личным прикосновением и физическим присутствием автора».
Кип Торн проявил академическую осторожность и отказался выносить публичное суждение о перспективах замены физиков нейросетями. Он признался, что эта область лежит вне сферы его глубоких компетенций, поэтому он предпочитает прислушиваться к мнениям коллег, которых уважает, но сам не имеет сформированной позиции по ИИ.
📚 Наследие «Гравитации»: учебник, который читали даже на улицах Беркли 1:21:11
В финальной части беседы участники обратились к легендарному фолианту «Гравитация» (Gravitation), написанному Кипом Торном в соавторстве с Чарльзом Мизнером и его великим ментором Джоном Арчибальдом Уилером (который также был научным руководителем Ричарда Фейнмана). Книга, отметившая свой 50-летний юбилей, остаётся одним из главных бестселлеров в истории физики.
Торн напомнил, что в 1960-х годах общая теория относительности воспринималась академическим сообществом скорее как абстрактная ветвь чистой математики. Однако каскад астрономических открытий того периода — обнаружение квазаров, пульсаров и реликтового излучения — заставил физиков вновь повернуться к Эйнштейну. Целью соавторов было создать учебник нового типа, который научил бы физиков мыслить геометрически и интуитивно. Для этого они пошли на революционные для того времени шаги:
- Изменение пропорций контента: объём пояснительного текста и графических иллюстраций был многократно увеличен по сравнению с математическими формулами.
- Нелинейная структура: авторы внедрили систему независимых тематических текстовых блоков («боксов»), маргиналий и разветвляющихся траекторий изучения материала («выбери себе приключение»), отражающих реальный нелинейный процесс человеческого обучения.
Профессиональное сообщество математиков встретило обилие картинок прохладно. Однако студенты пришли в восторг. Торн со смехом вспоминает, что в эпоху протестов против Вьетнамской войны на улицах Беркли этот массивный учебник пользовался огромной популярностью у местных хиппи и уличных активистов, и соавторы, вполне возможно, продали им больше экземпляров, чем реальным студентам-физикам.
🚀 За пределами возможного: ошибки, риски и советы будущим поколениям 1:29:07
Цитируя Джона Уилера, Кип Торн отметил, что великие физики — это те, кто совершает как можно больше ошибок на пути к истине в максимально короткие сроки. Ежедневные просчёты в формулах быстро учат учёных скромности, которой так не хватает политикам. Из своих крупных заблуждений Торн выделил категорическое неприятие открытия ускоряющегося расширения Вселенной в конце 1990-х. Как теоретик, он был убеждён, что астрономы столкнулись с неучтённой систематической ошибкой в наблюдениях сверхновых, и сопротивлялся концепции тёмной энергии до тех пор, пока независимые данные реликтового излучения окончательно не доказали его неправоту.
Главным «Святым Граалем» современной космологии Торн считает регистрацию первичных гравитационных волн от момента рождения Вселенной. Информация, извлечённая из них, должна пролить свет на законы квантовой гравитации, управлявшие космосом в первые доли секунды его существования. Оглядываясь на свой путь, 86-летний физик посоветовал молодым людям внимательно следить за абсолютно неожиданными возможностями, которые подкидывает жизнь, и иметь смелость полностью развернуть свою карьеру ради амбициозной цели.
Лия Халлоран добавила, что эволюция её представлений о творчестве заставила её отказаться от фиксации на жестком планировании. По её мнению, истинный рост происходит там, где художник соглашается пребывать в состоянии дискомфорта и риска. Художница резюмировала:
«Если я пишу картину и чувствую, что в ней нет ничего, что могло бы меня смутить или показаться неловким, значит, я просто пытаюсь быть излишне правильной. Скорее всего, такая работа окажется посредственной. Своей 20-летней версии я бы посоветовала принимать все решения исключительно с чувством радости, сохранять жгучее любопытство и уверенно шагать в неизвестность, покидая безопасные зоны».
