Черные дыры в Большом адронном коллайдере

 

Черные дыры – это объекты с таким сильным гравитационным притяжением, что все, что случайно или намеренно к ним приближается, попадает в ловушку. Что бы ни попало в пределы радиуса черной дыры, известного как горизонт событий, захватывается ею и навсегда остается внутри. Даже свет подпадает под действие громадного гравитационного поля черной дыры. Ничто не может выйти из черной дыры наружу. Любой объект, встретившись с черной дырой, становится ее частью, потому что законы гравитации неумолимы и «сопротивление бесполезно».

Черная дыра образуется в том случае, когда в небольшом объеме собирается достаточно вещества, чтобы тяготение стало доминирующей силой. Размеры области, в которую необходимо поместить все вещество для образования черной дыры, зависят от количества вещества, то есть от его массы. Небольшую массу придется собирать в соответствующий небольшой объем, а большую можно распределить по несколько большему пространству. Так или иначе, когда плотность повышается до громадных величин, а критическая масса оказывается внутри соответствующего объема, сила тяготения становится непреодолимой – и формируется черная дыра. В классической теории (то есть в соответствии с расчетами, сделанными без оглядки на квантовую механику) черные дыры растут, поглощая близлежащее вещество. Кроме того, согласно той же классической теории черные дыры никогда не испаряются и не исчезают.

До 1990–х гг. никто не думал о создании черных дыр в лаборатории, ведь минимальная масса, необходимая для этого, громадна по сравнению с массой обычной частицы или с энергией тогдашних коллайдеров. В конце концов, черные дыры воплощают в себе главенство гравитации, тогда как сила тяготения любой известной нам частицы пренебрежимо мала – гораздо меньше, чем связанные с ней другие силы, такие как электромагнетизм. Если сила тяготения такова, какой мы ее считаем, то во Вселенной с тремя пространственными измерениями столкновения частиц не дотягивают до необходимых энергий. Однако черные дыры во Вселенной все же существуют – более того, они, судя по всему, имеются в центрах большинства крупных галактик. Но энергия, необходимая для создания черной дыры, по крайней мере на 15 порядков превосходит все, что мы можем получить в лаборатории.

Так почему же мысль о возникновении черных дыр в Большом адронном коллайдере вообще пришла кому‑то в голову? Причина в том, что физики в какой‑то момент поняли: пространство и гравитация могут оказаться совершенно не такими, как то, что мы до сих пор наблюдали. Так, сила тяготения может распространяться не только на три известные нам пространственные измерения, но и на пока невидимые дополнительные измерения, которые до сих пор никому не удалось обнаружить. Эти измерения не продемонстрировали заметного влияния ни в одном из опытов, сделанных до сих пор учеными. Но не исключено, что на энергиях БАКа гравитация, связанная с дополнительными измерениями, – если она, конечно, существует – проявит себя так, что этот факт можно будет зарегистрировать.

В главе 17 мы поговорим об этом подробнее, пока же скажу только, что существование дополнительных пространственных измерений, упомянутое в главе 7, – это довольно экзотическая идея. Тем не менее у этой теории есть разумное теоретическое обоснование; мало того, она, возможно, сумеет объяснить необычайную слабость известного нам гравитационного взаимодействия. Не исключено, что в многомерном мире гравитация сильна, а в нашем наблюдаемом трехмерном мире чрезвычайно слаба. Или – согласно теории Рамана Сандрама и моей – в дополнительном измерении она может быть переменной, так что где‑то в другом месте гравитация сильна, а в нашей конкретной области многомерного пространства слаба. Мы пока не знаем, верны ли подобные теории. С ними пока далеко не все ясно, но они принадлежат к числу тех, в которые эксперименты на БАКе, возможно, внесут определенность.

В сценариях, связанных с этими теориями, подразумевается, что при исследовании малых расстояний, на которых могут проявиться эффекты дополнительных измерений, может проявиться совершенно новая для нас сущность гравитационного взаимодействия. Теории, предусматривающие существование дополнительных измерений, предполагают, что физические свойства Вселенной на больших энергиях и малых расстояниях, которые мы скоро сможем исследовать, должны измениться. Если причина некоторых наблюдаемых явлений кроется в многомерности Вселенной, то гравитационные эффекты на энергиях БАКа должны оказаться намного сильнее, чем считалось ранее. Если так, то и результаты экспериментов на БАКе будут определяться не только тем тяготением, которое мы знаем, но и гораздо более сильным тяготением Вселенной с дополнительными измерениями.

При такой силе тяготения нельзя исключить, что протоны когда‑нибудь столкнутся в крохотной области и концентрация энергии в ней достигнет уровня, необходимого для рождения многомерных черных дыр. Если эти черные дыры просуществуют достаточно долго, они начнут всасывать в себя вещество и энергию. А черная дыра, занимающаяся этим бесконечно, действительно опасна. Именно такой катастрофический сценарий предлагали алармисты.

К счастью, однако, классический расчет черных дыр – тот, что опирается исключительно на теорию гравитации Эйнштейна – не последнее слово в науке. На счету Стивена Хокинга много достижений, но одно из прославивших его открытий заключается в том, что квантовая механика дает веществу, попавшему в ловушку черной дыры, надежду на избавление. Квантовая механика допускает дегенерацию и гибель черных дыр.

Поверхность черной дыры горяча, причем ее температура зависит от массы дыры. И черные дыры излучают, как горячие угольки, посылая энергию во всех направлениях. При этом дыра продолжает поглощать все, что к ней приближается, но согласно законам квантовой механики частицы испаряются с ее поверхности и уносят энергию прочь, то есть потихоньку отнимают ее у черной дыры. Благодаря этому процессу даже крупная черная дыра может со временем излучить всю свою энергию и исчезнуть.

Энергии БАКа в лучшем случае еле–еле хватит для возникновения черной дыры, так что образоваться там смогут (если вообще смогут!) только очень маленькие черные дыры. Небольшая по размеру и чрезвычайно горячая черная дыра – а в БАКе могут возникнуть именно такие объекты – скорее всего, исчезнет мгновенно. Дегенерация, вызванная излучением Хокинга, эффективно и полностью истощит ее. Поэтому, даже если черные дыры действительно возникнут в БАКе, они просуществуют слишком мало, чтобы нанести какой бы то ни было вред. Большие черные дыры испаряются медленно, но крохотные черные дыры теряют всю свою энергию почти мгновенно. В этом отношении, кстати говоря, они ведут себя достаточно странно. Большинство объектов – угольки, к примеру– остывают по мере излучения. Черные дыры, наоборот, нагреваются, и самые высокие температуры имеют самые маленькие дыры, поэтому и излучают они эффективнее других.

Я принадлежу к племени ученых, поэтому все в моем рассказе должно быть безупречно. Технически в приведенном мною доводе, основанном на излучении Хокинга и дегенерации черных дыр, существует лазейка. Мы до конца понимаем устройство только достаточно больших черных дыр – в этом случае нам известны в точности все уравнения, описывающие их гравитационную систему. Хорошо известные и проверенные законы тяготения обеспечивают черным дырам надежное математическое описание. Однако у нас нет настолько же достоверной информации о том, что представляют собой очень маленькие черные дыры. В этом случае в игру уже вступает квантовая механика – не только при описании испарения черных дыр, но и при описании самой природы этих объектов.

Никто не знает наверняка, как решать уравнения, в которых и квантовая механика, и гравитация играют существенную роль. Пока лучшая попытка физиков сделать это – теория струн, но мы до конца не понимаем все ее следствия. Это означает, что в этой картине мира могут еще выявиться белые пятна. Крохотные дыры вряд ли будут вести себя точно так же, как большие черные дыры, свойства которых мы выводим при помощи классической теории гравитации. Может быть, маленькие черные дыры исчезают не с той скоростью, с какой мы ожидаем.

Но даже это – не слишком серьезная прореха в нашей картине. Понятно, что опасность могут представлять только те дыры, которые способны расти. Те же, которые не в состоянии поглотить достаточно вещества, проблем создать не смогут. Единственный потенциальный риск – ситуация, в которой крохотные черные дыры, прежде чем испариться, смогут вырасти до опасных размеров. Но, даже не зная в точности, что представляют собой квантовые черные дыры, мы можем оценить время их жизни. Оно настолько меньше того, которое требуется черной дыре, чтобы стать опасной, что даже обсуждать всерьез это нельзя. Поведение маленьких черных дыр не должно сильно отличаться от поведения знакомых нам нестабильных тяжелых частиц. Точно так же, как эти частицы, маленькие черные дыры должны очень быстро распадаться.

Однако некоторых по–прежнему беспокоило, что вывод Хокинга, хоть и не противоречит ни одному из известных законов природы, все же может оказаться неверным, а черные дыры–полностью стабильными. В конце концов, излучение Хокинга никто никогда не видел, поскольку известные черные дыры излучают слишком слабо и их излучение невозможно зарегистрировать имеющимися у нас средствами. Физики весьма скептически – и справедливо – относятся к этим возражениям, потому что в противном случае им пришлось бы отказаться не только от излучения Хокинга, но и от множества других доказанных аспектов физических теорий. Более того, рассуждения, на основании которых сделан вывод об излучении Хокинга, предсказывают и другие явления, которые ученым уже приходилось наблюдать, и это дает нам дополнительную уверенность в их обоснованности.

Тем не менее излучение Хокинга никто пока не видел. Поэтому, чтобы стопроцентно застраховаться от ошибок, физики задали себе вопрос: если излучения Хокинга не существует и черные дыры, которые, возможно, возникнут в БАКе, окажутся стабильными, то будут ли они представлять опасность?

К счастью, относительно безопасности черных дыр существует весьма сильное доказательство. Причем рассуждения здесь никак не связаны с вопросом о том, испаряются ли черные дыры; кроме того, эти рассуждения не теоретические, а напротив, основаны исключительно на наблюдениях. В июне 2008 г. два физика, Стив Гиддингс и Микеланджело Мангано, а вслед за ними и Группа оценки безопасности БАКа опубликовали на основании эмпирических данных подробные статьи, в которых убедительно исключили любые катастрофические сценарии, связанные с черными дырами[34]. Гиддингс и Мангано рассчитали частоту, с которой во Вселенной могли бы рождаться черные дыры, и влияние, которое они должны были бы оказать на окружающий нас мир, если бы были стабильными. Авторы заметили, что хотя здесь, на Земле, мы пока не умеем получать энергии, необходимые для возникновения чёрных дыр, в космосе такие энергии наблюдаются довольно часто. Существуют космические лучи – высокоэнергетические частицы, – которые довольно часто сталкиваются с другими объектами. Мы не имеем возможности подробно изучить результаты этих встреч, как изучаем результаты экспериментальных столкновений, но можно с уверенностью сказать, что многие из них происходят с энергией по крайней мере не меньшей, чем в БАКе.

Таким образом, если теории, связанные с дополнительными измерениями, верны, то черные дыры могут возникать внутри любых астрономических объектов – даже Земли или Солнца. Гиддингс и Мангано рассчитали, что в некоторых системах (частота образования черных дыр зависит от числа дополнительных измерений) черные дыры увеличиваются слишком медленно и не представляют опасности: даже через миллиарды лет развития черные дыры в большинстве своем остаются крохотными. В других моделях черные дыры могут поглотить достаточно вещества и стать крупными, но обычно они несут на себе электрический заряд. Если бы они и в самом деле представляли опасность, то, зародившись внутри Земли или Солнца, оказались бы в ловушке, и оба названных объекта давно исчезли бы. А раз Земля и Солнце вроде бы остаются на месте, то получается, что заряженные черные дыры – даже те, что стремительно поглощают вещество – не могут представлять опасности.

Таким образом, единственным потенциально опасным сценарием остается тот, в котором черные дыры не несут заряда, но могут расти достаточно быстро, чтобы представлять угрозу. В этом случае гравитационное притяжение Земли – единственная сила, способная замедлить их экспансию – оказалось бы недостаточно сильным и не смогло бы их остановить. Такие черные дыры могли бы пройти Землю насквозь, и мы уже не можем ссылаться на существование Земли, делая выводы об их потенциальной опасности. Однако Гиддингс и Мангано исключили и эту возможность, потому что другие, гораздо более плотные астрономические объекты – а именно нейтронные звезды и белые карлики – обладают достаточным гравитационным притяжением, чтобы захватить и остановить черные дыры.

Космические лучи со сверхвысокой энергией при столкновении с веществом плотных звезд с сильным гравитационным полем давно уже породили бы черные дыры именно того типа, которые потенциально могут возникнуть в коллайдере. Нейтронные звезды и белые карлики намного тяжелее Земли – их плотность настолько велика, что одной силы тяжести хватило бы, чтобы остановить черную дыру и удержать ее внутри. Если бы черные дыры действительно рождались при таких столкновениях и к тому же представляли бы опасность, они давно уничтожили бы эти объекты – а мы достоверно знаем, что они существуют миллиарды лет. К тому же на небе их много – а значит, черные дыры, если и существуют, то опасности определенно не представляют. Даже если они появлялись, то, должно быть, исчезали почти мгновенно – или в худшем случае оставляли после себя крохотные безобидные стабильные следы. У них просто не хватило бы времени нанести какой‑либо вред.

В дополнение к сказанному следует заметить, что в процессе поглощения вещества и уничтожения космических объектов черные дыры испускали бы большое количество видимого света, который никто никогда не видел. Существование Вселенной в том виде, какой мы ее знаем, и отсутствие каких бы то ни было сигналов, свидетельствующих о разрушении белых карликов, – это, на мой взгляд, весьма убедительное доказательство того, что черные дыры, родившиеся в БАКе, безопасны. Состояние Вселенной позволяет нам сделать вывод о том, что Земле от родившихся в БАКе черных дыр ничего не угрожает.

Можете вздохнуть с облегчением. А я тем не менее продолжу тему черных дыр – на этот раз с собственной точки зрения – точки зрения человека, который работает в близкой области и занимается, в частности, темой дополнительных пространственных измерений, необходимых для рождения низкоэнергетических черных дыр.

Я заинтересовалась этим вопросом давно, еще до того, как пресса раздула тему черных дыр в Большом адронном коллайдере. У меня во Франции есть друг и коллега, работавший прежде в Европейском центре ядерных исследований. Теперь он занят в проекте под названием Auger[35] и изучает космические лучи при их прохождении через атмосферу в направлении земной поверхности. Он жаловался мне на то, что БАК отнимает у других исследователей ресурсы, которые позволили бы изучать те же энергетические диапазоны не в коллайдере, а непосредственно в составе космических лучей. Но, поскольку эксперименты с космическими лучами намного менее управляемы и точны, чем эксперименты в искусственной среде, то единственными событиями, которые там можно зафиксировать, были бы те, что оставляют после себя автограф: к примеру, испаряющиеся черные дыры.

Вместе с Патриком Мидом, работавшим тогда в Гарварде, мы решили вычислить число подобных событий, которые им, возможно, удастся зарегистрировать. Тщательные расчеты показали, что их намного меньше, чем в первоначальном прогнозе физиков. Нас не тревожила перспектива катастрофических событий ни на Земле, ни в космосе, и вы, я надеюсь, согласитесь, что реальной угрозы с этой стороны не существует.

Когда мы убедились, что проект Auger не обнаружит никаких черных дыр, даже если объяснение определенных явлений в физике частиц посредством дополнительных измерений верно, нам захотелось проверить предсказания некоторых физиков о том, что в БАКе черные дыры будут появляться регулярно и в большом количестве. Мы выяснили, что и эти предположения ошибочны. Хотя при приблизительных оценках действительно получалось, что в таких сценариях БАК будет порождать многочисленные черные дыры, наши расчеты показали, что на самом деле все обстоит иначе.

Нас с Патриком не тревожила перспектива образования опасных черных дыр. Мы хотели понять, смогут ли в БАКе образоваться маленькие, безобидные, стремительно испаряющиеся многомерные черные дыры (по которым можно было бы судить о существовании гравитации высших измерений). У нас получилось, что это будет происходить очень редко, если вообще будет. Разумеется, возникновение крохотных черных дыр, если оно возможно, стало бы фантастическим подтверждением теории, которую предложили мы с Раманом. Но я как ученый обязана уважать научные расчеты. Наши результаты не позволяли нам ожидать слишком многого. Мы с Патриком (как и большинство остальных физиков) не надеемся, что в коллайдере будут формироваться даже совсем маленькие черные дыры.

Именно так устроена наука. У кого‑то возникает идея, он прорабатывает ее грубо и приближенно, а затем через какое‑то время сам он или кто‑то другой возвращается к этой идее вновь и проверяет детали. Тот факт, что первоначальную гипотезу после дополнительной проверки пришлось переработать, не свидетельствует о ее несовершенстве – это всего лишь признак того, что наука – дело сложное, а прогресс в ней часто достигается небольшими шажками. На промежуточных этапах иногда делаются самые разные поправки, и лишь потом мы окончательно останавливаемся на лучшем варианте – теоретически и экспериментально. Как ни печально, мы с Патриком не успели закончить вычисления вовремя и предотвратить тем самым шумиху в прессе, связанную с черными дырами, а также упомянутый в начале главы судебный иск.

Мы понимали, однако, что в коллайдере – вне зависимости от того, появятся ли там черные дыры – будут появляться другие интересные свидетельства высокоэнергетического взаимодействия частиц, которые сообщат нам что‑то важное о фундаментальной природе взаимодействий и гравитации. И, возможно, мы сумеем при достаточно низких энергиях получить свидетельства в пользу существования высших измерений. До тех пор, пока мы не увидим этих экзотических явлений, нечего и надеяться на появление черных дыр. Но не исключено, что эти другие сигналы сами по себе смогут прояснить для нас некоторые аспекты гравитации.

Эта работа поясняет еще одну важную особенность науки. Хотя при переходе от одного масштаба к другому парадигмы иногда сдвигаются достаточно резко, в экспериментальных данных подобных сдвигов не наблюдается практически никогда. Иногда уже полученные данные предваряют сдвиг парадигмы (к примеру, когда квантовая механика в конце концов объяснила давно известные спектральные линии). Но часто небольшие отклонения данных, полученных в ходе активных экспериментов, от предсказанных величин служит лишь прелюдией к появлению куда более впечатляющих свидетельств. Даже опасные приложения научных знаний появляются постепенно. В каком‑то смысле ученых действительно можно обвинить в наступлении эры ядерного оружия, но нельзя сказать, что кто‑то из них вдруг, неожиданно, открыл атомную бомбу. Для ее создания недостаточно было понять, что масса эквивалентна энергии. Физикам пришлось много работать, чтобы привести вещество во взрывоопасную форму.

Черные дыры вызывали бы тревогу, если бы могли вырасти до гигантских размеров, а расчеты и наблюдения показывают, что этого не произойдет. Но даже если бы это было возможно, сначала о гравитационном сдвиге ученым сказали бы крохотные черные дыры или по крайней мере то гравитационное воздействие на столкновение частиц, о котором только что говорилось.

В качестве итога повторю еще раз: черные дыры не представляют никакой опасности. Но на всякий случай имейте в виду: я готова взять на себя полную ответственность, если черная дыра, возникшая в Большом адронном коллайдере, поглотит нашу планету. А пока вы можете последовать примеру моих первокурсников и заглянуть на сайт http://hasthelargehadroncolliderdestroyed theworldyet.com.

 

 

ГЛАВА 11. РИСКОВАННОЕ ДЕЛО

 

Нейт Силвер, создатель блога FiveThirtyEight, лучше всего предсказавшего итоги президентских выборов 2008 г., в 2009 г. взял у меня интервью для книги о прогнозировании, над которой работал. В тот момент мы стояли перед лицом экономического кризиса, войны в Афганистане, ростом затрат на здравоохранение, потенциально необратимых изменений климата и других неотвратимых угроз. Я согласилась встретиться с ним отчасти из собственного интереса, потому что меня интересовали взгляды Нейта на то, когда и почему сбываются прогнозы.

Тем не менее меня несколько озадачил тот факт, что Нейт выбрал для интервью меня. Я предсказывала только результаты столкновений элементарных частиц, а гости Лас–Вегаса, не говоря уже о правительстве, вряд ли заключают об этом пари. Подумалось, что Нейт, возможно, будет спрашивать про черные дыры в БАКе. Но, несмотря на отвергнутый к тому моменту судебный иск, мне не верилось, что Нейта интересует этот сценарий. Ведь настоящих‑то опасностей – взять хотя бы перечисленные выше – вокруг гораздо больше!

Нейта и, правда, не интересовала эта тема. Он задавал мне гораздо более тонкие вопросы о том, как физики рассуждают и откуда берут предсказания относительно БАКа и других экспериментов. Он всерьез интересуется прогнозированием, а ученые постоянно занимаются этим. Нейт хотел больше узнать о том, как мы выбираем вопросы, которые затем ставим перед собой, и какие методы используем в прогнозах. Эти же вопросы мы с вами вскоре рассмотрим более подробно.

Но, прежде чем говорить об экспериментах, которые ставятся на БАКе, и рассуждать о том, что мы можем там обнаружить, мы еще немного поговорим о рисках. Странное сегодняшнее отношение к рискам и путаница в вопросе о том, когда и как следует их предсказывать, безусловно, заслуживают нашего внимания. Новости каждый день сообщают о многочисленных трагедиях, причиной которых стали непредвиденные или не принятые во внимание проблемы. Возможно, физика элементарных частиц и представление о масштабных различиях помогут нам внести некоторую ясность в этот запутанный вопрос. Судебный иск по поводу черных дыр в БАКе был, разумеется, глупостью, но и он сам, и другие, по–настоящему насущные проблемы сегодняшнего дня поневоле заставляют задуматься о том, как важно заранее предусмотреть возможные риски.

Предсказания в физике элементарных частиц сильно отличаются от оценки рисков в реальном мире, и мы с вами в одной‑единственной главе можем лишь очень поверхностно затронуть вопросы оценки и снижения рисков. Более того, пример с черными дырами не стоит обобщать, поскольку в данном случае риска как такового практически не существует. Тем не менее он может оказаться полезным при рассмотрении вопросов оценки и учета рисков. Мы увидим, что, хотя черные дыры в БАКе никогда никому не угрожали, некорректный прогноз часто бывает очень опасен.

 

РИСКИ СЕГОДНЯШНЕГО ДНЯ

 

Рассматривая предположения о черных дырах в БАКе, физики экстраполировали существующие научные теории на еще не исследованные энергетические масштабы. Обоснованные научные рассуждения и четкие экспериментальные данные позволили нам сделать вывод, что ничего катастрофического произойти не может, хотя мы и не знали на тот момент, что покажут реальные эксперименты. Ученые пришли к единому мнению о том, что опасность от черных дыр в коллайдере пренебрежимо мала и никак не может представлять проблемы, даже на промежутках времени, сравнимых со временем жизни Вселенной.

Такой подход в корне отличается оттого, как оценивают другие потенциальные риски. Я до сих пор не понимаю, как экономисты и финансисты несколько лет назад могли не заметить надвигающегося финансового кризиса и почему после того, как кризис удалось купировать, похоже, начали готовить почву для следующего. Экономисты и финансисты в своих прогнозах не высказывали единого мнения о том, что все будет в порядке, и все же никто не вмешался, пока экономика не оказалась на грани полного краха.

Осенью 2008 г. я принимала участие в одной междисциплинарной конференции, во время которой мне не в первый и не в последний раз задали вопрос о черных дырах. Вице–президент Goldman Sachs International, сидевший справа от меня, тихонько пошутил, что настоящая черная дыра, с которой нам придется иметь дело, – это экономика. Аналогия оказалась чрезвычайно удачной.

Черные дыры захватывают все, что оказывается поблизости, и преобразуют при помощи сильных внутренних сил. Черную дыру полностью характеризуют ее масса, заряд и величина, известная как угловой момент импульса, поэтому дыра не отслеживает, что именно и как попадает внутрь; захваченная информация, судя по всему, теряется. Черные дыры делятся этой информацией, но очень медленно, через тонкие корреляции в излучении, которое просачивается наружу. Мало того, крупные черные дыры испаряются медленно, тогда как мелкие исчезают почти мгновенно. Это означает, что если мелкие черные дыры не могут протянуть слишком долго, то крупные, по существу, слишком велики, чтобы погибнуть[36]. Это вам ничего не напоминает? Информация, а также долги и деривативы, попавшие в банки, оказались в ловушке и превратились в не поддающиеся расшифровке сложные активы.

Сегодня вокруг слишком много глобальных явлений, и мы, по существу, проводим крупномасштабные неуправляемые эксперименты. Однажды в радиошоу Coast to Coast меня спросили, буду ли я продолжать эксперимент – каким бы потенциально интересным он ни был, – если существует вероятность подвергнуть опасности весь мир. К неудовольствию консервативной аудитории радиоканала я ответила, что мы уже проводим такой эксперимент с выбросами углерода в атмосферу. Почему это тревожит лишь немногих?

Как и в случае с открытиями в научном мире, резкие изменения редко происходят без всяких предварительных признаков. Мы не знаем наверняка, что климат изменится катастрофически, но мы уже видим признаки перемен – тающие ледники и т. д. Возможно, в 2008 г. экономика рухнула внезапно, но многие финансисты знали достаточно и успели покинуть рынки до катастрофы. Новые финансовые инструменты и высокое содержание углерода потенциально способны подтолкнуть грядущие радикальные перемены. В подобных ситуациях вопрос заключается не в том, существует ли риск. Здесь нам нужно определить, какие следует принять меры предосторожности, чтобы устранить возможные опасности, и решить, какой уровень рисков считать приемлемым.

 

РАСЧЕТ РИСКОВ

 

В идеале одним из первых шагов должен быть расчет рисков. Иногда мы, люди, просто неверно оцениваем вероятности. Когда журналист Джон Оливер расспрашивал Уолтера Вагнера, одного из истцов в деле против БАКа, о черных дырах, то Вагнер полностью потерял доверие, которое к нему, может быть, кто‑то испытывал; он оценил вероятность того, что БАК уничтожит Землю, в 50%, потому что это событие либо произойдет, либо нет. Джон Оливер недоверчиво отозвался на это: «Не уверен, что вероятность работает так, как вы говорите». К счастью, Оливер прав, и мы способны оценивать вероятности лучше, чем Вагнер.

Но сделать это иногда очень непросто. Подумайте, к примеру, о вероятности губительных изменений климата, или о вероятности возникновения кризиса на Ближнем Востоке, или о судьбе экономики. Существуют и гораздо более сложные ситуации.

Дело не только в том, что уравнения, описывающие риски, сложно решаются. Дело в том, что мы зачастую просто не знаем, что это за уравнения. В вопросе о климатических изменениях мы можем строить модели и изучать исторические записи. В двух других ситуациях мы можем поискать исторические аналогии или попытаться построить упрощенные модели. Но во всех трех случаях любой прогноз будет смазан сильнейшими неопределенностями.

Точный и надежный прогноз – дело сложное. Даже когда мы изо всех сил стараемся учесть в модели все существенные нюансы, входные данные и предположения, лежащие в ее основе, могут существенно повлиять на результат. Оптимистичный прогноз не имеет смысла, если модель построена на предположениях, связанных с серьезными неопределенностями. Чтобы прогноз имел какую‑то ценность, необходимо тщательно рассматривать эти неопределенности и никогда о них не забывать.

Прежде чем обратиться к другим примерам, позвольте мне привести в качестве иллюстрации к проблеме забавный случай. В начале своей научной карьеры я обратила внимание на то, что Стандартная модель допускает для определенной величины гораздо более широкий диапазон, чем предсказывалось ранее, за счет квантово–механической составляющей, размер которой зависел от недавно (на тот момент) измеренной и удивительно большой массы t–кварка. Когда я представила свои выводы на конференции, мне предложили построить график зависимости предсказанной мной величины от массы t–кварка. Я отказалась, зная, что эта величина зависит от слишком многих параметров и что оставшиеся неопределенности не позволят построить здесь простую кривую. Однако среди коллег нашелся «специалист», который, недооценив неопределенности, все‑таки построил график (мне почему‑то кажется, что сегодня многие прогнозы в реальной жизни делаются именно так), и некоторое время на его предсказание достаточно широко ссылались. Со временем, когда эту величину измерили, и она не попала в предсказанный диапазон, такая несогласованность нашла простое и верное объяснение: эксперт был слишком оптимистичен в оценке неопределенностей. Очевидно, лучше избегать подобного подхода как в науке, так и в любой жизненной ситуации. Мы хотим, чтобы прогнозы имели смысл, а это возможно только при тщательном учете неопределенностей.

Реальные ситуации бывают еще более «упрямы» и требуют, чтобы мы еще осторожнее обращались с неопределенностями и неизвестными. Нужно с оглядкой подходить к прогнозам, в которых невозможно учесть или просто не учтены все эти вещи.

Одна из проблем прогнозирования связана с корректной оценкой системных рисков, которые почти всегда очень трудно перевести в количественную форму. В любой крупной взаимосвязанной системе меньше всего внимания уделяется крупномасштабным элементам, которые «тянут» за собой модели множественных отказов, возникающих из‑за многочисленных взаимосвязей между меньшими частями. Информация может потеряться при передаче или просто остаться незамеченной. Такие системные проблемы способны многократно умножить последствия любых других потенциальных рисков.

Будучи членом комиссии по безопасности исследовательских программ NASA, я не раз сталкивалась с подобными структурными проблемами. Как известно, подразделения космического агентства раскиданы по всей стране. И если о своей технике и оборудовании отдельные центры агентства еще заботятся, то качество связи между ними никого особенно не интересует и денег в эту инфраструктуру вкладывается куда меньше. В путешествиях между подразделениями информация легко теряется. В адресованном мне электронном письме аналитик по рискам Джо Фрагола, работавший в NASA и аэрокосмической отрасли и проводивший на этот счет специальное исследование, писал: «Мой опыт говорит о том, что анализ рисков, проведенный без совместного участия специалистов по конкретным вопросам, команды системной интеграции и риск–аналитиков, не имеет смысла. В частности, так называемые риск–анализы под ключ превратились в упражнения по статистике и представляют в настоящее время лишь академический интерес». Слишком часто аналитикам приходится поступаться либо широтой, либо подробностью, хотя в долгосрочной перспективе важно и то и другое.

Одним из самых наглядных примеров подобной ошибки (из целого ряда других) стал инцидент на платформе British Petroleum в Мексиканском заливе в апреле 2010 г. В лекции, прочитанной в Гарварде в феврале 2011 г., Черри Мюррей, декан Гарвардского университета и член Национальной комиссии по утечке нефти на платформе Deepwater Horizon, назвал ошибки руководства ВР одной из серьезнейших составляющих аварии. Ричард Сирс, бывший вице–президент компании Shell Oil Co., который в комиссии был старшим советником по науке и техническим вопросам, рассказал, что руководство ВР мыслило, как он выразился, «гиперлинейно»; оно пыталось решать проблемы по очереди, одну за другой и даже не пыталось сформировать общую картину происходящего.

Физика элементарных частиц – высокоспециализированная и сложная отрасль, цель которой – выделить простые элементарные составляющие и научиться строить четкие прогнозы на базе наших гипотез. Наша задача – получить доступ к маленьким расстояниям и большим энергиям, а не разбираться в сложных взаимосвязях. Хотя мы зачастую не знаем, какая из предложенных моделей верна, мы можем предсказать–для каждой конкретной модели, – какого рода событий следует ожидать, к примеру, когда протоны в коллайдере столкнутся друг с другом. А когда мелкие масштабы входят в более крупные, то эффективные теории этих крупных масштабов говорят нам, какое место занимают в них мелкие масштабы и какие ошибки мы можем совершить, если проигнорируем такие детали.

Однако в большинстве реальных ситуаций нет того четкого и понятного разделения по масштабам, о котором мы говорили в главе 1. Несмотря на то что иногда мы пользуемся одними и теми же методами, уже несколько нью–йоркских банкиров успели заявить, что «финансы – это не раздел физики». В банковском деле без знаний о взаимодействиях на мелких структурных уровнях, как правило, невозможно предвидеть крупномасштабные результаты тех или иных действий.

Отсутствие четкого понимания границ между масштабами может привести к катастрофическим последствиям. Возьмем коллапс банка Barings. До своего падения Barings, основанный в 1762 г., был старейшим коммерческим банком Британии. Он финансировал наполеоновские войны, покупку Луизианы и строительство канала Эри. Тем не менее в 1995 г. несколько неудачных ставок, сделанных одним–единственным трейдером в крохотной сингапурской конторе, его разорили.

Чуть ближе к нам по времени махинации Джозефа Кассано из страховой компании AIG едва не привели к гибели компании и создали угрозу крупного финансового коллапса уже в мировом масштабе. Кассано возглавлял относительно небольшое (400 человек) подразделение AIG Financial Products в составе этой компании. Дела AIG обстояли относительно стабильно до тех пор, пока Кассано не начал использовать кредитно–дефолтные свопы (сложный финансовый инструмент, продвигаемый банками и относящийся к категории внебиржевых деривативов) для хеджирования ставок по обеспеченным долговым обязательствам (биржевым деривативам).

Задним числом мы знаем, что его схема хеджирования представляла собой пирамиду. Тем не менее группа Кассано легко довела объем внебиржевых деривативов до 500 млрд долларов, из которых более 60 млрд долларов было завязано на низкокачественные ипотечные кредиты. Если бы, как в физике, мелкие подразделения объединялись в крупные системы, то информация об их действиях (или их результаты) в надлежащем порядке появилась бы на более высоком уровне и руководитель среднего звена смог бы без труда вмешаться в ситуацию. Но разделение масштабов в компании, к несчастью, широко нарушалось, причем без всякой на то необходимости; в результате махинации Кассано остались практически незамеченными. Его деятельность не регулир