Коллектив авторов - Квантовый мир. Невероятная теория в самом сердце мироздания

К сожалению, это нарушает незыблемый принцип квантовой механики, известный как принцип моногамии. Говоря простым языком, он утверждает, что частица B может быть запутана либо с частицей A, либо с частицей C, но не с обеими одновременно. Так что какая-то должна уступить. Огненная стена, наверно, сожжет общую теорию относительности. Или, может быть, квантовая механика не верна и информация не сохраняется.

Сусскинд по-прежнему скептически относится к огненным стенам, однако он утверждал, что они могут означать, что сингулярность, лежащая, как полагают, в центре черной дыры, вместо этого мигрирует к горизонту событий. Если огненные стены реально образуются, тогда пространство-время, каким мы его знаем, может кончаться на горизонте. Парадокс также может быть разрешен, если рядом с черной дырой есть что-то особенное в пространстве-времени, так что информация может быть перенесена быстрее света, как у Гиддингса, хотя это стало бы еще одним ударом для теории относительности.

Или, может быть, как на это указывает Прескилл, имеется четвертая возможность: «Ничто из вышеперечисленного, о чем мы еще не думали».

В 1997 году Джон Прескилл заключил знаменитое пари с Хокингом, поставив на то, что черные дыры не разрушают информацию. Работа, которая разрешила этот спор, началась в том же году, когда аргентино-американский физик Хуан Мальдацена использовал математику теории струн, чтобы показать эквивалентность теории гравитации внутри черной дыры квантовой теории, работающей на поверхности черной дыры.

Звучит эзотерически, но работа Мальдацены замечательна. Хотя мы до сих пор и не знаем, как описать черную дыру во всей ее полноте, мы все же представляем, как работать с квантовой теорией на ее поверхности. Это также означает, что квантовая механика действительна на поверхности черной дыры и что во время ее испарения черная дыра не теряет информацию. Одна оговорка связана с тем, что изученный Мальдаценой тип пространства-времени отличается от пространства-времени нашей Вселенной, но его результат настолько убедителен, что физики если и возражали ему, то неохотно, а в 2004 году он убедил Хокинга в том, что все-таки черные дыры не разрушают информацию. Он оплатил пари энциклопедией по бейсболу, которую Прескилл уподобил черной дыре, поскольку она тяжелая и требует усилий, чтобы извлечь из нее информацию.

Зашифрованное письмо от Хуана Мальдацены, отправленное им по электронной почте приятелю-физику Леонарду Сусскинду в 2013 году, дало ключ к решению парадоксов, вращающихся вокруг черных дыр, и, возможно, таким образом объединило квантовую теорию с общей теорией относительности. Оно содержало простое равенство: ЭР = ЭПР. Это короткое уравнение обещает наладить связь между двумя сильно различающимися частями физики, выдвинутыми Альбертом Эйнштейном.

Общая теория относительности Эйнштейна всегда проходила экспериментальные проверки, но мы знаем, что в ней чего-то не хватает. Теория описывает пространство-время как податливую, гладкую и лишенную особенностей декорацию реальности. Даже в экстремальном случае черных дыр пространство-время гладкое. Но в 70-е годы XX века физики Яаков Бекенштейн и Стивен Хокинг получили странный результат: черные дыры обладают температурой, а следовательно и свойством, называемым энтропией. Это переводит нас в область квантовой теории, где все распространяется дискретными порциями. Энтропия является мерой того, сколькими способами вы можете организовывать различные составляющие системы, например числа расположений атомов в газе. Более вероятные конфигурации означают более высокую энтропию. Но если черная дыра – это всего лишь гладкое пространство-время, она не должна иметь подструктуры и, соответственно, обладать энтропией. Для многих это является указанием на недостаток в теории Эйнштейна.

Эйнштейн аналогично относился к квантовой теории. В 1935 году статья, которую он написал вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном, выявила свойство квантового мира, в котором частицы могут мгновенно воздействовать друг на друга, даже находясь на противоположных концах Вселенной. С точки зрения Эйнштейна, это «жуткое действие на расстоянии» – квантовая запутанность, как ее стали называть, – было абсурдным. А около черных дыр, где запутанность встречается с общей теорией относительности, она создает все те парадоксы, которые мы до сих пор не способны устранить.