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

Он рассмеялся:

– На такое гениальное озарение я еще способен.

– Кажется, наметились крупные перемены в космологии, – сказала я, когда разговор стал серьезным. – Может быть, даже изменение парадигмы, переход от божественного взгляда к перспективе единичного наблюдателя. Так ли это?

– Да, так, – сказал Сасскинд. – Я думаю, что эта идея начинает обретать силу. Но в то же время бывают случаи, когда полезно подумать и о глобальной перспективе. Мы приписываем определенную степень реальности всему находящемуся где-то там, за горизонтом событий, всякий раз, когда начинаем говорить о вещах вроде антропного принципа. Это так. Но с другой стороны, мы должны быть в состоянии сформулировать полную теорию наблюдений и эксперимента, не привлекая ничего из-за горизонта. В этом есть определенное напряжение. Это напряжение нам еще предстоит осознать. И я надеюсь, что, когда мы его осознаем, у нас появится более ясная картина связи между локальным и глобальным – это то, о чем я думаю уже в течение многих лет.

Напряжение, как я знала, нарастало уже в его собственной работе. С одной стороны, Сасскинд в Санта-Барбаре приводил доводы, почему он твердо верил в предсказательную силу антропного принципа. Эта вера была основана на интригующей аналогии между ландшафтом теории струн и бесконечным числом пузырьков-вселенных, рождаемых в процессе хаотической инфляции. С другой стороны, его собственное открытие обобщенного принципа дополнительности ставило космологию перед необходимостью отбросить как нефизический взгляд на мир глазами Бога и описывать вселенную только в терминах того, что может увидеть единичный наблюдатель.

– Мы давно и много размышляем о природе реальности, – сказала я, – определяя реальное как инвариантное. Но изучая список того, из чего может, как мы думаем, состоять реальность, мы не находим среди них ни одного инварианта. Так что же в конечном счете реально?

Сасскинд покачал головой:

– Могу предположить лишь, что здесь нас ожидает большой сюрприз и все встанет с ног на голову.

– Вы думаете, что теория струн поможет найти ответ? – спросил отец.

– Нет, я так не думаю, – сказал Сасскинд. – Теория струн – это невероятная конструкция, которая обладает поразительной степенью внутренней согласованности, она содержит квантовую механику и, в какой-то степени, теорию гравитации, но она не описывает Вселенную. Она не описывает ничего из того, что известно космологии, кроме пустого пространства.

«Пустое» для Сасскинда означало пространство без темной энергии, таящейся в ее глубинах, пространство без горизонтов событий. Взаимодействия струн описываются S-матрицей, с помощью которой вычисляется вероятность перехода любого начального состояния в любое конечное, но она не содержит в себе никакой информации о том, что происходит в промежутке, собственно во время взаимодействия. В таком пространстве струны на самом деле означают что-то. Но, как сказал Хокинг, «мы живем в середине этого конкретного эксперимента». Мы не знаем и не можем измерить то, что было в начале, или то, что будет в конце; все, о чем мы когда-нибудь что-нибудь узнаем, – только об этой самой середине. Но тут, в середине, S-матрица бесполезна, а вместе с ней бесполезны и струны.

Я вдруг сообразила почему: потому что S-матрица теряет инвариантность. Взаимодействие струн в середине Вселенной можно рассматривать с бесчисленных точек зрения, с разных сторон в пространстве и времени, по отношению к системам отсчета, находящимся в разных состояниях движения. То, что для одного наблюдателя выглядит как струна, вибрирующая на одной конкретной частоте и производящая соответствующую этой частоте частицу, для другого наблюдателя будет выглядеть по-другому: как струна, вибрирующая на другой частоте и производящая другую частицу. Наблюдатели расходятся во мнениях по поводу увиденного, и, как подчеркивал Эйнштейн, не существует выделенного наблюдателя, доводы которого значили бы больше, чем доводы других.

Это мне напомнило историю со спиральностью частиц. Для того чтобы все наблюдатели пришли к единому мнению по поводу знака спиральности, частица должна двигаться со скоростью света. Тогда ни один наблюдатель не сможет ее обогнать и не увидит, как знак спиральности меняется на противоположный. Так же и здесь: определяя состояние струн в бесконечно отдаленном будущем, S-матрица гарантирует, что каждый наблюдатель будет видеть их одинаково. Во вселенной, свободной от темной энергии, световой конус любого наблюдателя, располагающего неограниченным временем, достигнет достаточно больших размеров, чтобы охватить всю вселенную, и полностью перекроется со световыми конусами всех остальных наблюдателей, так что все получат в итоге единую перспективу. Струны перестанут зависеть от точки зрения наблюдателя. Они станут реальными.

Но во вселенной, где есть темная энергия, – такова, например, наша Вселенная, – никто не может заглянуть в бесконечно далекое будущее, будучи запертым, как все мы, в ловушке за горизонтами событий, разными для разных наблюдателей. В нашей деситтеровской Вселенной мы все Скруды, дрейфующие по воле расширяющегося с нарастающим ускорением и все более пустеющего пространства, окруженные каждый своим собственным горизонтом, навсегда обреченные на провинциальность и ограниченность. Наши световые конусы никогда не будут перекрываться полностью, сколько бы мы ни ждали. Не существует двух наблюдателей, которые когда-нибудь увидят одну и ту же Вселенную. В деситтеровском пространстве все надежды на инвариантность теряются. S-матрица ничего не значит, а вместе с ней ничего не значит и теория струн.

– Есть ли надежда построить космологию в деситтеровском пространстве? – спросила я.

– Есть три идеи, – сказал Сасскинд.

Первая заключается в том, чтобы рассмотреть границу нашей Вселенной в бесконечно далеком будущем и построить теорию поля, которая закодирует наше высокоразмерное деситтеровское пространство в виде голограммы. Если бы это сработало, то у нас было бы dS/CFT-соответствие.

Сасскинд, однако, не был уверен, что эта идея как-то особенно хороша.

– Она может вести в никуда, потому что предполагает глобальный подход, – сказал он. – Световые конусы всех наблюдателей – Сэйфа, Скруда и любого другого – должны быть закодированы вместе.

Наличие голограммы в бесконечно далеком будущем вряд ли будет кому-нибудь особенно полезно, потому что чей бы мир ей тогда описывать? Ни один наблюдатель не имеет доступа ко всему пространству; только в глобальной божественной перспективе можно придать смысл голограмме, которая бы одновременно описывала внутренние и внешние области, разделенные горизонтами событий. В соответствии с обобщенным принципом дополнительности голограмма не имеет смысла – это привело бы к ошибке при подсчете числа слонов и нарушало законы квантовой механики.

– Из обобщенного принципа дополнительности мы знаем, что квантовая механика применима только в пределах одной причинно-связанной области, – сказал Сасскинд.

Это что касается dS/CFT-соответствия.

– Вторая идея, – сказал Сасскинд, – состоит в том, чтобы сформулировать физику в рамках одной причинно-связанной области в деситтеровском пространстве.