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

Когда решение пришло к нему в голову, даже Сасскинд удивился, насколько безумно оно выглядело.

– Любой другой вариант решения проблемы был исключен, оставалась только одна возможность, – сказал он. – Она казалась совершенно абсурдной, но я понимал, что это должно быть так.

Впервые он объявил о своей находке на конференции в 1993 году.

– Меня не волнует, согласны ли вы с тем, что я говорю, или нет, – сказал он аудитории. – Я хочу только, чтобы вы помнили, что я это говорил.

– Я чувствую, что мы должны сделать первый шаг, пока Брокман помнит, кто я такая, – сказала я отцу по телефону. – Я думаю, мы должны направить ему заявку на написание нашей книги.

– Но суть в том, что мы собирались писать книгу, только когда разгадаем тайну Вселенной, – возразил отец.

– Да, – сказала я. – Но «построй его, и он придет!»

– Что?

– «Поле его мечты». Помнишь, как призраки играют в бейсбол?[38] Если мы возьмемся за книгу, разгадка придет сама.

– Я не уверен, что это так работает, – сказал мой отец.

– Я думаю, что если Брокман станет нашим издателем, то это так и будет.

Отец был прав: книга всегда жила где-то в смутном будущем, как горизонт событий, который отступает так же быстро, как мы приближаемся к нему, и, наверное, мы оба хотели, чтобы так все и продолжалось, подозревая, что реальная книга никогда не будет даже близко похожей на ту, которая жила в наших мечтах, и что день, когда книга выйдет, станет последним днем нашего путешествия.

Но со смертью Уилера часы стали тикать громче. Мне не хотелось проснуться через десять, или двадцать, или тридцать лет, все так же будучи редактором журнала, беседовавшим когда-то давно с отцом о том, что такое ничто. Я хотела иметь что-то более осязаемое, что удерживало бы нас на нашем пути. Удерживало бы нас вместе. Что-то вроде издательского контракта.

– Ладно, – сказал отец; в его голосе звучали одновременно тревога и радостное возбуждение. – Если ты думаешь, что настало время идти к Брокману, так и сделаем.

«Быть? Существовать? Что это значит?» – таким вопросом задавался Нильс Бор в связи с проблемой существования частицы до того, как она стала наблюдаемой.

Сасскинд, предлагая свое радикальное решение парадокса потери информации в черной дыре, следовал по стопам не только Бора, но и Эйнштейна: месторасположение бита информации должно зависеть от наблюдателя. Если вы хотите спросить, где расположена информация, то сначала вам надо ответить на вопрос: «А с чьей точки зрения?»

В соответствии с квантовой механикой, информация сохраняется, поэтому Сэйф должен видеть, что она остается над горизонтом черной дыры. В соответствии с принципом эквивалентности общей теории относительности, Скруд должен видеть ту же самую информацию внутри черной дыры. Теорема Журека запрещает дублирование информации. Но, по утверждению Сасскинда, это и не важно. В конце концов, кто может обнаружить информацию одновременно в двух местах? Никто не может быть и над горизонтом событий, и под ним одновременно.

Обнаруженный Сасскиндом ключ к разрешению парадокса заключался в том, что нет такой системы отсчета, в которой бы информация клонировалась. Если вы интересуетесь, что может увидеть тот или иной наблюдатель, у вас есть возможность выбрать Сэйфа или Скруда, и у каждого из них своя история, – но вам никогда не удастся выбрать сразу обе. Это был своего рода вынос мозга: обе истории были одинаково истинны, но нельзя рассказывать их вместе. Вы должны выбрать систему отсчета и в ней оставаться. В любой данной системе отсчета ни один наблюдатель никогда не сможет стать свидетелем нарушения законов физики. Нарушения можно увидеть, только посмотрев божественным глазом, но этого, к счастью, ни одному наблюдателю не суждено. Два описания – над горизонтом событий и под горизонтом событий – комплементарны, дополнительны, как утверждает Сасскинд, ровно так же, как несовместимы, но дополнительны волновое и корпускулярное описания, скажем, электрона. Этот принцип Сасскинд назвал принципом дополнительности у черных дыр, или принципом дополнительности для горизонта событий.

Физиков заинтересовала гипотеза Сасскинда. Но Хокинг упрямо утверждал, что информация действительно исчезает под горизонтом, испаряясь в небытие, и многие приняли его сторону, оставив открытым вопрос о судьбе квантовой механики. Сасскинду, однако, проблема была очевидна. Парадокс потери информации в черной дыре надвигался на физику черной тучей. Кучевым хаосом. В 1997 году на поле произошла смена составов. Аргентинский физик Хуан Малдасена работал над теорией струн в антидеситтеровском пространстве, или, сокращенно, AdS-пространстве. В отличие от нашего деситтеровского пространства, dS-пространства, которое определяется положительным значением космологической постоянной, космологическая постоянная в AdS-пространстве отрицательна. Наша положительная космологическая константа расталкивает пространство наружу, вызывая ускоренное расширение Вселенной. Поменяйте плюс на минус, и она будет не расширять, а сворачивать пространство внутрь себя, изгибая его седлом в каждой точке, изминая пространство и время так, что только Эшеру под силу вообразить и изобразить неизобразимое, и тогда, например, будет возможно прохождение светового луча вдаль на бесконечное расстояние и обратно за конечное время. Но и это еще не все. В модели Малдасены пространство-время было десятимерным. При этом пять измерений были свернуты, как оригами, в каждой точке. Чтобы облегчить мне жизнь, Сасскинд посоветовал представить его себе в виде пятимерной (плюс время) сферы с четырехмерной границей.

Благодаря своей гениальной интуиции и сложной математике Малдасена обнаружил, что теория струн в десятимерной AdS-сфере математически эквивалентна обычной квантовой теории частиц на четырехмерной границе. Квантовая теория частиц, как оказалось, была удивительно похожа на КХД, квантовую хромодинамику, теорию, которая описывает взаимодействия кварков и глюонов в нашей Вселенной. Разница была только в том, что квантовая теория Малдасены относилась к классу конформных теорий поля (сокращенно – CFT): то есть, в отличие от КХД, в которой сильное взаимодействие становится слабее на меньших расстояниях, в его теории взаимодействия оставались одними и теми же на всех масштабах. Эта эквивалентность теории струн в AdS-пространстве и CFT на его границе стала известна, как AdS/CFT-дуальность.

Все это звучало довольно заумно, но чем больше я думала, тем больше понимала, и тем более удивительным мне представлялся результат. Во-первых, он означал, что теория струн, то есть теория, включающая в себя гравитацию, была полностью эквивалентна обычной теории квантовых частиц без гравитации. До этого все боролись за то, чтобы объединить квантовую механику и общую теорию относительности в единую «теорию всего», но AdS/CFT предполагает, что, может быть, гравитация – это то, как квантовая механика выглядит в другой геометрии. Неудивительно, что ведущие физики всего мира, узнав о находке, пустились в пляс: «Э-э, Малдасена!» Во-вторых, здесь странным образом снова вставал вопрос о размерности. Теория с пятью измерениями может быть прекрасно отображена на другую теорию – в четырехмерным пространстве.