На лужайке Эйнштейна. Что такое НИЧТО, и где начинается ВСЕ - Аманда Гефтер

Затем я перешла к рассказу о физике черной дыры и горизонтах Риндлера и де Ситтера. Я дала определения их температуре и энтропии, подробно разобрав связь между механикой горизонта событий и термодинамикой. Затем я остановилась на вопросе, являются ли три типа горизонтов событий эквивалентными или просто аналогичными. «С точки зрения физики, все три ситуации кажутся существенно различными, – писала я. – В одном случае у нас имеется черная дыра, останки потухшей звезды. В другом – наблюдатели перемещаются через пустое пространство. В третьем – вся вселенная выворачивается наружу. Возможно ли говорить, что речь идет об одном и том же?»

С позиции структурного реализма, тем не менее, эти описания не имеют значения. Значение имеет структура. Математика. А с математической точки зрения между тремя горизонтами нет никакой разницы.

«Физика горизонтов событий – излучение, которое они производят, например – определяется соотношением между системой отсчета наблюдателя и геометрией пространства-времени, – писала я. – Это соотношение одинаково во всех трех рассматриваемых случаях: в случае черной дыры гравитация определяет геометрию пространства-времени; в случае деситтеровского горизонта космологическая постоянная определяет геометрию пространства-времени; и в случае горизонта Риндлера ускоренное движение наблюдателя определяет геометрию пространства-времени. Но физика этих явлений зависит не от сил тяготения, не от космологической постоянной, не от ускорения, а от соотношения между геометрией и наблюдателем. Это соотношение определяет искомые „структуры“, и они оказываются эквивалентными. Принимая это положение во внимание, мы следуем за Эйнштейном, чей принцип эквивалентности гласит, что сила тяжести и ускорение не просто аналогичны – они эквивалентны».

«Хорошо, – подумала я. – Кто будет спорить с Эйнштейном? Или с оратором, использующим в речи королевское „мы“?»

Я объяснила смысл энтропии, вывод формулы для излучения Хокинга и неэквивалентность метрик, зависящих от наблюдателя вакуумных состояний, заключив под конец: «Наличие горизонта событий указывает на вырождение вакуумных состояний при невозможности определить предпочтительные колебательные моды поля. Онтологические последствия всего этого безумно офигительны!»

Перечитав, я подумала, что последнее предложение может показаться недостаточно «академичным». Я нажала на клавишу delete и попробовала написать предложение заново: «Онтологическим следствием всего этого является принципиальное изменение используемых понятий „поля“ и „частицы“, которые, как было показано, характеризуются выбором системы отсчета».

Так-то лучше.

Сохранить, распечатать, спать.

Учеба закончилась, и мой шестимесячный контракт с редакцией журнала New Scientist тоже подошел к концу. Мне не терпелось вернуться в Штаты. Увидеть родных, друзей, солнце. Пожить в Ньютоновой квартире. В то же время мой опыт работы в New Scientist открыл для меня целый мир новых возможностей. Он обеспечил мне стабильный доступ к физикам и железное алиби для проведения поисков истоков реальности. Я не собиралась отказываться от всего этого. Поэтому я убедила мое начальство, чтобы они держали меня в качестве редактора в Соединенных Штатах, где бы я могла продолжать работать в их филиале, расположенном в Кембридже, штат Массачусетс.

Портрет редактора: работа, о которой можно только мечтать. В офисе журнала New Scientist в Кембридже штата Массачусетс.

Фото: У. Гефтер.

Направляясь обратно через Атлантику, я хотела разузнать подробнее о горизонтах событий. Многие вопросы по-прежнему не давали мне покоя. Как можно энтропии вакуума поставить в соответствие площадь горизонта событий, если у горизонта на одну размерность меньше? Что значит для космологии, что мы живем в деситтеровской вселенной с неотвратимо надвигающимся непрозрачным горизонтом событий в отдаленном будущем? И почему существование деситтеровского горизонта заставило Хокинга и Гиббонса верить, что, как выразился Буссо, «квантовая гравитация, возможно, несовместима с единым, объективным и полным описанием Вселенной», но «ее законы могут быть сформулированы относительно наблюдателя – не более чем одного наблюдателя единовременно»? Я была уверена, что ответы помогут нам выяснить, что является инвариантом. Что имеет отношение к окончательной реальности.

Вернувшись в Соединенные Штаты, я поселилась в Кембридже. Офис журнала New Scientist находился в окрестностях Кендалл-сквер, походивших на физический Диснейленд. Всего в нескольких кварталах от офиса проходила улица Галилея и располагались ресторан MC2, книжный магазин «Квантовая книга» и бар «Чудо науки». Я сняла квартиру на окраине кампуса MIT с видом на реку Чарльз.

Не хватало только Кэссиди. Я была благодарна моим родителям, что они взяли ее на время моего пребывания в Лондоне, но теперь, когда я вернулась в Штаты, мне не терпелось получить ее обратно. Но мама держала ее в заложниках. Та самая женщина, которая когда-то сходила с ума при одной только мысли о том, что животное поселится в ее доме, теперь отказывалась возвращать это животное ее законному владельцу. И Кэссиди, которая выросла в Нью-Йорке с его высоким темпом жизни, теперь привыкла к жизни в пригороде, со всеми его «пространством» и «травкой». Более того, эта маленькая изменница обожала моих родителей. Она все еще радостно виляла хвостом при виде меня, но уже смотрела на них, как будто именно они были ее семьей.

Чтобы как-то заполнить образовавшуюся пустоту, я подобрала бездомного котенка.

– Твоя задача – следить за вторжениями грызунов, – сказала я ему, внося его в дом. – Неважно, квантовые они или нет.

Он замурлыкал.

Дела потребовали съездить в Санта-Барбару. Еще перед отъездом из Лондона я получила сигнальный экземпляр книги Леонарда Сасскинда «Космический ландшафт». Леонард Сасскинд, физик из Стэнфорда, был одним из создателей теории струн.

В течение последних нескольких лет я познакомилась с основами теории струн. Ее посыл был прост: всякая частица – электрон, фотон, кварк и все остальные – это различные вибрации одной и той же крошечной струны. Вместо зоопарка разнообразных частиц, говорит теория струн, мир состоит всего из одного животного: струны. Имея около 10—33 сантиметра в длину, струны вибрируют, как струны гитары, производя на свет различные частицы, словно музыкальные ноты, в том числе и ту, которая звучит подобно гравитации.

Когда я впервые услышала об этой теории, вся идея струн показалась надуманной. Непонятно, при чем тут струны? Почему не свистки или спиральки? Но со временем я поняла, что струны были выбраны не случайно. На самом деле, их следы обнаруживалсь в экспериментальных данных.

До того как физики узнали, что адроны, такие как протоны и нейтроны, состоят из кварков, результаты, полученные на ускорителях элементарных частиц в 1960-х годах, были им совершенно непонятны. В то время все более популярным в физике частиц становился подход, связанный с так называемой S-матрицей. Его идея заключалась в том, чтобы, вместо описания взаимодействия двух частиц при их столкновении в данной точке пространства-времени, учитывать только их начальные и конечные состояния. S – это первая буква слова scattering, то есть «рассеяние», которое мыслится следующим образом. Шаг первый: две частицы направляются навстречу друг другу. Шаг второй: они сталкиваются, и энергия, выделяемая при их столкновении, идет на рождение новых частиц, которые распадаются на другие частицы, которые, взаимодействуя, формируют еще больше частиц, которые находятся в окружении полчища виртуальных частиц, которые, в свою очередь, взаимодействуют с другими виртуальными частицами, которые, в свою очередь… и так далее. Шаг третий: всего несколько частиц вылетают наружу из этой каши.