Педро Феррейра - Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности

Враждебность по отношению к теории струн проявилась в 2011 году, когда Майкл Грин, сменивший Хокинга на должности Лукасовского профессора, решил прочитать в Оксфорде лекцию по этой теме. В 1984-м году именно Грин вместе с Джоном Шварцем дал толчок к развитию теории струн, а в начале 1990-х я присутствовал на его коллоквиуме в Лондоне, прошедшем с огромным успехом. Занимающиеся этой темой теоретики тогда были на коне. На этот раз в Оксфорде царила куда более холодная атмосфера. Большинство вопросов касалось деталей выступления, но проскакивали и откровенно колкие насмешки. Сейчас ни одна публичная лекция по теории струн не обходится без неизбежного вопроса: «Допускает ли эта теория проверку?». И задается он всегда лицами, принадлежащими к лагерю противников теории струн.

Пока еще нельзя сказать, когда же антагонизм между различными группами, работающими над квантовой гравитацией, изживет себя. Некоторое время противники теории струн со своими версиями квантовой гравитации были далеки от процветания, но сейчас, по всей видимости, гонения начались уже и на сторонников этой теории.

Примечательным результатом борьбы стала популяризация квантовой гравитации среди широкой публики. Война между каноническим и ковариантным подходами попала даже в телесериал «Теория большого взрыва». Персонажи разрывают свои отношения, потому что не могут договориться, какому подходу следует учить их детей. Как говорит Лесли Уинкл Леонарду Хофстедеру, выбегая из комнаты: «Это камень преткновения».

Через тридцать лет после того как Стивен Хокинг предсказал конец физики, а затем обрушил на ничего не подозревающий мир парадокс, связанный с исчезновением информации в черных дырах, квантовая теория гравитации так и не появилась, не говоря уже о единой теории фундаментальных взаимодействий. Но несмотря на раздоры при поиске квантовой гравитации, общность взглядов тоже присутствует. Возник новый и практически общепринятый взгляд на природу пространства-времени. Сторонники всех подходов, от теории струн и петлевой квантовой гравитации до более узконаправленных идей квантования общей теории относительности, отказываются от пространства-времени как от фундаментальной сущности. Возможно, это понимание можно напрямую связать с открытым Хокингом излучением черных дыр и оно поможет решить проблему исчезновения информации в черных дырах заодно с проблемой утраченной физикой возможности прогнозирования. Для устранения парадокса Хокинга нужно первым делом понять, каким образом черные дыры хранят поглощенную ими информацию и в каком виде они могут отдавать ее в окружающий мир. Но для этого уже недостаточно построенной на общей теории относительности наивной модели, ограничивающейся только горизонтом событий. Как ни странно, пролить свет на этот вопрос в какой-то степени могут петлевая квантовая гравитация и теория струн совместно с менее распространенными и менее известными подходами к квантовой гравитации.

В петлевой квантовой гравитации пространство-время дробится на мелкие части, причем существует некий минимальный размер, после которого уже не имеет смысла говорить о таких понятиях, как площадь и объем. Ли Смолин, Карло Ровелли и Кирилл Краснов из Ноттингемского университета показали, что эта теория позволяет разделить площадь черной дыры на микроскопические фрагменты, каждый из которых хранит бит информации как экран с цифровыми данными. Энтузиасты петлевой квантовой гравитации утверждают, что сложение этих фрагментов дает корректное значение энтропии черной дыры.

Приверженцы теории струн смотрят на вещи немного под другим углом. Эндрю Строминджер и Камра Вафа из Гарварда показали, что текущее воплощение теории струн — М-теория — также позволяет вывести точное соотношение между энтропией, информацией и площадью черной дыры. Для конкретного типа черной дыры они смогли показать, как объединение определенных типов бран дает возможность сохранить нужное количество информации. Враны предоставляют черной дыре микроструктуру, точно подходящую для разрешения парадокса Хокинга. В более общем виде они считают, что черная дыра представляет собой бурлящую смесь струн и бран, напоминающую запутанный клубок, концы и края которого бьются о горизонт. И эти биты бран и струн, отскакивающие от горизонта событий, могут использоваться для восстановления всей хранящейся в черной дыре информации. И снова сложением цифр получается корректное значение энтропии.