Брайан Грин - Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса

В главе 3 мы обсуждали, что энергия гравитационного поля может быть отрицательной; однако, эта энергия является потенциальной. Энергия, которую мы обсуждаем сейчас, является кинетической, она обусловлена массой электрона и его движением. В классической физике она должна быть положительной.

Когда чёрная дыра сжимается, поверхность её горизонта событий тоже сжимается, что противоречит утверждению Хокинга об увеличении площади полной поверхности. Напомним, однако, что теорема Хокинга о площади основана на классической общей теории относительности. Здесь мы учитываем квантовые процессы и приходим к более точному заключению.

Помимо переворачивания монет можно также менять их расположение, но для демонстрации основных идей этим усложнением можно пренебречь.

Если более точно, то это минимальное число «да или нет» вопросов, ответы на которые однозначно определяют устройство системы на микроскопическом уровне.

Хокинг показал, что энтропия равна одной четвёртой от площади горизонта событий в планковских единицах.

Если вас, читатель, это заинтересовало, я рекомендую вам отличную книгу Леонарда Сасскинда «Войны чёрных дыр».

Читатель, знакомый с чёрными дырами, заметит, что даже без рассмотрения на квантовом уровне, которое приводит к излучению Хокинга, эти две точки зрения будут отличаться по течению времени. С помощью излучения Хокинга различие между двумя точками зрения становится ещё более очевидным.

Как мы уже говорили, «уставший», или «измотанный» свет — это свет, у которого длина волны растянулась (испытала красное смещение), а частота колебаний уменьшилась из-за затрат энергии на удаление от чёрной дыры (или от любого источника гравитации). Подобно более привычным циклическим процессам (как, например, орбитальное движение Земли вокруг Солнца, вращение Земли вокруг своей оси и так далее), колебания света можно использовать для определения прошедшего времени. Собственно, колебания света, испущенного возбуждёнными атомами цезия-133, сейчас используются учёными для определения одной секунды. Таким образом, замедленные колебания уставшего света означают, что течение времени вблизи чёрной дыры — с точки зрения удалённого наблюдателя — также замедляется.

Имеет смысл упомянуть историю, которую я обошёл в этой главе и которая касается давних споров о том, требуется ли из-за чёрных дыр пересмотреть квантовую механику — нарушают ли чёрные дыры, поглощая информацию, способность волн вероятности распространяться вперёд во времени. Если кратко подытожить, то результат Виттена об эквивалентности между чёрной дырой и физической ситуацией, в которой не происходит потери информации (разогретая квантовая теория поля), привёл к окончательному доказательству, что вся падающая в чёрную дыру информация в конечном счёте остаётся доступной внешнему миру. Не требуется никакого пересмотра квантовой механики. С помощью открытия Малдасены было установлено, что граничная теория даёт полное описание информации (энтропии), хранящейся на поверхности чёрной дыры.

Забавно, но объяснение, почему магнитные монополи до сих пор не были обнаружены (хотя они предсказываются во многих вариантах единой теории), состоит в том, что они стали очень редкими, растворились в быстро расширяющемся пространстве, как это предписывает инфляционная космология. Гипотеза, которая выдвигается теперь, состоит в том, что магнитные монополи могут инициировать последующие инфляционные эпизоды.

Другая лазейка возникает благодаря проблеме измерений, рассмотренной в главе 7. Если число реальных (не виртуальных) вселенных бесконечно (например, если мы часть лоскутной мультивселенной), то будет бесконечно много похожих на наш миров, в которых далёкие потомки смогут запускать симуляции, что приводит к бесконечному числу смоделированных миров. В этом случае снова может казаться, что число смоделированных миров сильно превышает число реальных миров, но, как мы видели в главе 7, сравнение бесконечностей является ненадёжным занятием.

Теория с конечным числом состояний в конечном пространственном объёме (в соответствии, например, с ограничениями на энтропию, обсуждавшимися в предыдущей главе) всё равно может содержать непрерывные величины как часть математического аппарата теории. Именно так происходит, например, в квантовой механике: величина волны вероятности может непрерывно изменяться даже тогда, когда возможно лишь конечное число разных результатов.