Леонард Сасскинд - Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики

Но отбросить большую часть Вселенной как абсурд довольно затруднительно. Нет никаких признаков того, что галактики редеют или исчезаюту горизонта. Согласно астрономическим наблюдениям, они есть всюду, куда можно заглянуть с помощью телескопа. Что нам делать в такой ситуации?

В прошлом уже бывали случаи, когда «ненаблюдаемые» вещи отбрасывались как ненаучные. Яркий пример — эмоции других людей. Целая психологическая школа — бихевиоризм — строится на том принципе, что эмоции и внутренние состояния сознания ненаблюдаемы, а потому никогда не должны упоминаться в научной дискуссии. Бихевиористская психология признает полноценными фактами лишь наблюдаемое поведение подопытных — движения их тел, мимику, температуру, кровяное давление. Бихевиоризм имел огромное влияние в середине двадцатого века, но сегодня большинство людей считают его экстремальной точкой зрения. Возможно, нам просто следует относиться к мирам, находящимся за горизонтом, так же, как мы относимся к тому, что другие люди обладают недоступной нам внутренней жизнью.

Но возможен и более удачный ответ. Свойства космологических горизонтов, по-видимому, очень похожи на свойства горизонтов черных дыр. Математика ускоряющейся (экспоненциально расширяющейся) Вселенной говорит, что по мере приближения объекта к космологическому горизонту мы будем видеть, как он замедляется. Если бы мы могли отправить в окрестности космологического горизонта термометр, прикрепленный к концу длинного кабеля, то обнаружили бы, что температура возрастает и в конце концов достигает бесконечности на самом горизонте. Означает ли это, что все люди на далеких планетах поджарятся? Ответ: не в большей и не в меньшей степени, чем вблизи черной дыры. Для наблюдателей, движущихся вместе с потоком, пересечение космологического горизонта — это не-событие, а просто математическая точка невозврата. Но наши собственные наблюдения, дополненные математическим анализом, будут говорить, что эти наблюдатели приближаются к области невероятно высокой температуры.

Что случится с битами их информации? Те же аргументы, которые использовал Хокинг, доказывая, что черные дыры излучают, говорят нам, что и космологический горизонт тоже излучает. Но в данном случае излучение направлено не наружу, а внутрь, как если бы мы жили в комнате с теплыми излучающими стенами. С нашей точки зрения все выглядит так, как если бы предметы, приближаясь к горизонту, разогревались и начинали испускать фотоны. Может ли существовать принцип космологической дополнительности?

Для наблюдателя внутри космологического горизонта последний кажется состоящим из «атомов горизонта», которые поглощают, перемешивают и затем возвращают назад все биты информации. Для свободно движущегося наблюдателя, пересекающего космологический горизонт, этот момент не является событием.

В настоящее время, однако, мы слишком плохо понимаем космологические горизонты. Смысл объектов, находящихся за горизонтом — реальны ли они и какую роль играют в нашем описании Вселенной, — может быть глубочайшим вопросом для космологии.

Что касается наследия Хокинга, то оно колоссально. Его предшественники знали, что провал между гравитацией и квантовой теорией рано или поздно будет преодолен, но Бекенштейн и Хокинг были первыми, кто достиг далекой страны и вернулся с золотом. Именно они положили этому начало, и я надеюсь, что будущие историки науки это признают.

Падающие камни и движущиеся по орбитам планеты — это лишь слабые намеки на то, что представляет собой гравитация. Черные дыры — это не просто чрезвычайно сильно сжатые звезды, скорее это конечные резервуары для информации, где все биты плотно упакованы, словно уложенные рядами пушечные ядра, но только меньше размером на тридцать четыре порядка. Именно вокруг этого — плотно упакованной информации и энтропии — и крутится вся квантовая гравитация.

И пусть на собственный вопрос Хокинг дал ошибочный ответ, но сам его вопрос был одним из глубочайших в физике последнего времени. Возможно, его мозг был слишком классически прошит, слишком привержен представлению о пространстве и времени как о предзаданном, пусть и гибком холсте, на котором пишется физика, чтобы осознать глубокие следствия примирения квантового сохранения информации с гравитацией. Но сам вопрос смог открыть путь для следующей большой концептуальной революции в физике. Немногим физикам доводилось сделать такое утверждение.

Воцаряются смущение и дезориентация; распадается связь причин и следствий; уверенность исчезает без следа; все старые законы перестают выполняться. Вот что случается, когда рушится доминирующая парадигма.

Но потом появляются новые схемы. Сперва в них нет смысла, но это схемы. Что делать? Бери эти схемы и классифицируй, квантифицируй, кодифицируй их с помощью новой математики и даже новой логики, если необходимо. Смени старую прошивку на новую и хорошенько с ней ознакомься. Это знакомство вызывает если не отвращение, то как минимум чувство смирения с неизбежным.

Весьма вероятно, что мы все равно останемся запутавшимися новичками с совершенно ошибочными умозрительными картинами, подлинная же реальность будет очень далека от нашего понимания. На ум приходит старый картографический термин terra incognita. Чем больше мы открываем, тем, кажется, меньше мы знаем. Это и есть сущность физики.

В 2002 году Стивен Хокинг отметил свой шестидесятилетний юбилей. Мало кто на подобное надеялся, и меньше других — его доктора. Событие отмечалось как большой праздник, была поистине грандиозная вечеринка, так что я вновь оказался в Кембридже в окружении сотен людей — физиков, журналистов, рок-звезд, музыкантов, двойника Мэрилин Монро, танцовщиц кордебалета, — а также огромного количества еды, вина и ликеров. Это было гигантское медиасобытие, приуроченное к серьезной физической конференцией. Все, кто хоть что-то значил в научной жизни Стивена, выступали с речами, включая самого Стивена. Вот короткая выдержка из моего выступления.

Стивен, как все мы знаем, — самый упрямый и тем доводящий до бешенства человек во Вселенной. Мои с ним научные отношения, я полагаю, можно назвать противоборством. Мы глубоко расходимся по глубоким вопросам, касающимся черных дыр, информации и тому подобных вещей. Временами он заставлял меня рвать волосы от досады, — и вы теперь ясно видите результат. Уверяю вас — когда мы начали спорить более двух десятилетий назад, вся моя голова была волосатой.

В этот момент я увидел в дальней части зала Стивена с его озорной улыбкой и продолжил.

Могу также сказать, что из всех физиков, которых я знаю, он оказал самое большое влияние на меня и мой образ мышления. Почти все, о чем я думал начиная с 1983 года, в том или ином смысле отвечало на его глубочайший вопрос о судьбе информации, падающей в черную дыру. Хотя я твердо убежден, что его ответ был ошибочным, сам вопрос Стивена вкупе с требованием убедительного ответа вынудил нас переосмыслить основания физики. Результатам стала совершенно новая парадигма, которая сегодня обретает форму. Я глубоко польщен возможностью отметить здесь монументальный вклад Стивена и особенно его блистательное упрямство.

Здесь мной было продумано каждое слово.

Я запомнил только три других выступления. Два из них — Роджера Пенроуза. Я не припомню, почему Роджер выступал дважды, но так уж случилось. В первый раз он доказывал, что информация должна теряться при испарении черной дыры. Аргументы были теми же, что приводил Стивен двадцать шесть лет назад, и Роджер подтвердил, что они со Стивеном по-прежнему в них верят. Я удивился: насколько было известно мне (и всякому, кто следил за последними научными результатами), матричная теория Малдасены и расчеты энтропии Строминджера и Вафы поставили окончательную точку в этом вопросе.

Но в своем втором выступлении Роджер заявил, что голографический принцип и работа Малдасены основаны на ряде недоразумений. Попросту говоря, он заявил: «Как это возможно, чтобы физика большего числа измерений описывалась теорией в меньшем числе измерений?» Я счел, что он просто недостаточно над этим подумал. Мы с Роджером были друзьями сорок лет, и я знал его как бунтаря, вечно восстающего против общепринятого здравого смысла. Так что меня не должно было удивлять, что он встал в оппозицию.

А еще у меня в памяти засело выступление Стивена, но не из-за того, что он сказал, а из-за того, о чем умолчал. Он кратко напомнил о главных достижениях своей карьеры — космологии, хокинговском излучении, замечательных комиксах, но он ни единым словом не упомянул о потере информации. Быть может, он начинал колебаться? Я думаю, так и есть.