Педро Феррейра - Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности

Создается впечатление, что при всем своем отличии и петлевая квантовая гравитация, и теория струн находятся на верном пути к разрешению информационного парадокса. Потому что если горизонт событий и в самом деле хранит информацию, именно она может являться топливом для испускаемого черной дырой излучения Хокинга, которое выводит информацию в окружающий мир по мере того, как сама дыра медленно испаряется. Тогда к завершению этого процесса вся изначально поглощенная информация возвращается и речи о ее потере больше нет.

Приверженцы теории струн весьма смело и настойчиво утверждают, что обнаружили связанное с излучением Хокинга еще более глубокое свойство физических теорий. Черные дыры кажутся странными, так как количество сохраняемой ими информации, хотя и связано с энтропией, является функцией не объема, как наивно можно было бы ожидать, а площади поверхности — впрочем, это еще в середине 1970-х утверждали Бекенштейн и Хокинг. Но в более общем виде это означает, что максимальное количество информации, которое можно сохранить в произвольном объеме пространства, всегда ограниченно. Чтобы найти это максимальное количество, следует взять гипотетическую черную дыру, занимающую в пространстве определенный объем, и посчитать, сколько информации в состоянии сохранить ее поверхность. Таким образом, вместо описания физики фрагмента пространства достаточно определить, что происходит на окружающей это пространство поверхности, — примерно как двумерная голограмма может содержать все данные о трехмерной сцене. Но если подобное верно для фрагмента пространства, оно должно быть верным везде, в том числе для Вселенной как целого. В подобной голографической Вселенной поведение пространства-времени в отдельных точках становится уже неважным.

Это свойство является настолько поразительным, что Эдвард Виттен и ряд его коллег, занимающихся теорией струн, объявили пространство-время «приблизительной, производной классической концепцией», не имеющей смысла на квантовом уровне. Создается впечатление, что при любом подходе к квантовой гравитации на наиболее фундаментальном уровне пространства-времени не существует.

Когда в 1950-х Джон Уиллер со своими студентами начал задумываться о пространстве-времени и квантах, он предположил, что если бы пространство можно было рассмотреть через невероятный сверхмощный микроскоп, оказалось бы, что «локально пространство напоминает пену». Его прозорливости можно только удивляться, но в свете вещей, которые мы только начинаем понимать, даже Уиллер выглядит консерватором. Однако даже пена дает только начальное представление о сложности явления, порождающего пространство-время.

Кажется, пора пересмотреть одну из основных идей, лежащих в основе великой теории Эйнштейна, — само пространство-время. По-видимому, кванты раздвинули общую теорию относительности до границ ее применимости, и следует выработать совершенно новый стиль мышления. Есть и другие намеки на то, что теория Эйнштейна больше не сможет ничего рассказать нам ни о пространстве, ни о времени, ни о Вселенной в целом. Как в свое время отметил Уиллер, именно доведя теорию до границ применимости, мы получаем новые и удивительные результаты. Только при таких условиях рано или поздно проявится нечто большее и лучшее, способное в итоге занять место великого открытия Эйнштейна.

Я только что закончил читать лекцию и стоял вместе со слушателями в главном зале Института астрономии Кембриджского университета, попивая дешевое вино из пластикового стаканчика. Мы собирались группами, перемещаясь по залу и пытаясь завязать оживленный разговор. Лекция, которую меня пригласили прочитать, рассказывала об измененной гравитации и описывала класс теорий, предложенных, чтобы избавиться от общей теории относительности при объяснении ряда космологических загадок. Во время лекции никаких сюрпризов не было. В начале лекции я запнулся, опровергая комментарий о темной материи, но благополучно вышел из положения. Никто не говорил, что я не прав, никто не надоедал вопросами, и я собрался отправиться домой в Оксфорд.

Однако ко мне, сверкая глазами и размахивая белым пластиковым стаканчиком как оружием, приблизился директор института Джордж Эфстатиу. «Спасибо, что приехал, — сказал он, — выступление было интересным. Должен сказать, что это была хорошая лекция на реально глупую тему». Я вежливо улыбнулся в ответ на его хлопок по моей спине. С подобной реакцией я сталкивался не в первый раз, так что удивляться не приходилось. Эфстатиу играл важную роль в проработке деталей развития темной материи при формировании крупномасштабной структуры. Кроме того, он одним из первых начал утверждать, что распределение галактик свидетельствует о космологической константе. Быстро поднимающийся по карьерной лестнице Эфстатиу был преуспевающим и уверенным в себе человеком. «Приступив к руководству институтом, я попытался объявить его зоной, свободной от модифицированной гравитации. И в целом, я думаю, у меня это получилось». Он лучезарно улыбался, в то время как люди вокруг нас смотрели в пол. «Какого черта вы над этим работаете?» — спросил он, не ожидая ответа.