Аманда Гефтер - На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё

Для Сасскинда такой сценарий был не что иное, как кризис.

– В физике мы исходим из того, что информация никогда не теряется, – сказал он мне. – В квантовой механике это означает, что начальное состояние может быть восстановлено по конечному состоянию. Это очень, очень принципиальное положение. Квантовые состояния должны что-то значить. В физике, как мы знаем, все основывается на том, что информация сохраняется, даже если она сильно перемешивается.

Если какой-то физический закон, вроде закона сохранения информации, может нарушаться на границе черной дыры, он может нарушиться и в любом другом месте. Либо мир описывается квантовой механикой, либо нет – достаточно построить один сценарий, в котором она не работает, и вся она становится совершенно бесполезной. По словам Сасскинда, если в черных дырах может теряться информация, все здание квантовой механики рушится. Уравнение Шрёдингера, которое описывает эволюцию квантовой системы во времени, потеряло бы смысл. Волновые функции сдулись бы и опали. Распался бы любой намек на связь будущего с прошлым. Предсказания, сделанные на основе квантовой механики, выглядели бы абсурдно, так как сумма вероятностей оказалась бы когда-то меньше, а когда-то и больше единицы.

С другой стороны, если черные дыры не теряют информацию, то с общей теорией относительности надо попрощаться. Потому что существует только одна реальная возможность сохранения информации от испарения в небытие. Она не может выбраться из внутренностей черной дыры, потому что пересечение горизонта в обратном направлении потребует сверхсветовой скорости. Единственная надежда была на то, что информация никогда не падает в черную дыру, и, в первую очередь, на то, что горизонт как-то препятствует ее прохождению в царство теней.

Этот сценарий, однако, нарушает принцип эквивалентности, краеугольный камень общей теории относительности. Самой счастливой находкой Эйнштейна была мысль о том, что свободно падающий наблюдатель всегда ощущает себя находящимся в инерциальной системе отсчета, свободной от сил тяготения, что неизбежно подтвердит любой физический эксперимент. Как человек, падающий с крыши, так и слон, падающий в черную дыру, не чувствуют сил тяготения. Любой физический эксперимент убедит слона, что он находится в состоянии покоя. «Гравитация» – это фиктивная сила, которую мы вводим, когда, наблюдая за слоном из какой-то другой системы отсчета, обнаруживаем у него необъяснимое ускорение. Это способ обеспечить переход из одной системы отсчета в другую с сохранением хотя бы подобия единства реальности.

Если слон покоится в своей собственной системе отсчета, то никакая непроницаемая стена не материализуется внезапно перед ним. Стенки, блокирующие поток информации, не появляются из ниоткуда – по крайней мере так, чтобы при этом не нарушались законы физики.

– Из принципа эквивалентности следует, что если вы находитесь в окрестности, где кривизна пространства-времени невелика, то с вами не должно происходить ничего странного или неожиданного, – объяснил Сасскинд. – Кривизна вблизи горизонта небольшая, поэтому, проваливаясь сквозь горизонт, никто не должен испытывать ничего странного. Информация, чтобы не быть потерянной, никогда не должна пересекать горизонт. С другой стороны, принцип эквивалентности говорит, что горизонт – это не какое-то особое место, поэтому информации ничто не мешает пройти прямо через него.

На первый взгляд, в этих рассуждениях была какая-то ошибка: почему это кривизна вблизи горизонта черной дыры должна быть маленькой? Логично предположить, что она там весьма велика, учитывая, что черная дыра все притягивает к себе сильнее любого другого объекта во Вселенной. Но если размер черной дыры достаточно велик, пояснил Сасскинд, то гравитационные приливные силы на горизонте будут ничтожно малы. А при произвольном размере черной дыры у вас всегда есть возможность выбрать настолько малый участок поверхности горизонта, что пространство вблизи него окажется в достаточной мере плоским, чтобы не мешать потоку информации и не изменять предписаниям Эйнштейна.

Это был идеальный парадокс: информация не могла быть потеряна, не нарушая квантовой механики, и она не могла сохраниться, не нарушая общей теории относительности. Хокинг принял сторону Эйнштейна и предпочел спасти теорию относительности, жертвуя слоном и квантовой механикой. Но Сасскинд был убежден, что нельзя отказаться от квантовой механики, не отказавшись при этом и от всего окружающего нас мира. Интуиция говорила ему, что информация никогда не пересекает горизонт, но он должен был найти способ сохранить при этом принцип эквивалентности.