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

В мой последний рабочий день по дороге домой из офиса New Scientist я вспоминала наши семейные автомобильные поездки, которые мы совершали, когда я была ребенком. Несколько раз в году мы выезжали из Филадельфии в Стэмфорд, штат Коннектикут, чтобы посетить родителей отца. Мой отец заводил Боба Дилана, мама подсказывала ему дорогу, брат спал, надев наушники, и, пока мир проплывал мимо моего окна, я читала книгу, свернувшись калачиком.

В доме бабушки и дедушки царила своего рода автократия. Наш дом в сравнении с их домом выглядел хиппи-коммуной. Мой дед, врач на пенсии, был угрожающе строг и серьезен, с тонким интеллектом и неутолимой жаждой знаний. Ребенком я с интересом рассматривала их огромную библиотеку, сотни и сотни книг по каждому мыслимому предмету – архитектуре, политике, искусству, этике, религии, философии, науке. Когда дедушка находил меня стоящей у книжных полок, он предлагал мне сыграть с ним в шахматы. Мы садились за карточный стол посреди книг, и, пока играли, он после каждого хода спрашивал меня: «Ты уверена, что хочешь так пойти?» Я думала некоторое время и ходила иначе, а он спрашивал снова, пока, наконец, я не делала правильный ход, который бы его удовлетворил. Пока я изучала доску и искала победную комбинацию, он обсуждал со мной вопросы моральной философии, обнаруживая грандиозный словарный запас. Каждый раз, когда какое-то слово вызывало мой вопросительный взгляд, он посылал меня поискать его в толстом словаре.

В свое свободное время мой дед сочинял трактат по биомедицинской этике и составлял кроссворды на латыни. А я в свое свободное поджидала, когда он покинет комнату, чтобы переместить какую-нибудь из его бесчисленных безделушек хоть на полтора сантиметра со своего места, а потом с удовлетворением наблюдала, как он, вернувшись в комнату, в течение нескольких секунд находил беспорядок и возвращал безделушку в исходное положение.

Во время таких визитов мне запрещалось трогать некоторые из его вещей. Одной из них был бюст Эйнштейна. Когда я позже писала статью о Фотини Маркопулу, я показала ее деду. Так как в статье рассказывалось о петлевой квантовой гравитации и попытке с ее помощью примирить общую теорию относительности с квантовой механикой, научный редактор журнала дал ей заголовок «Жертвуя Эйнштейном ради петель». Дед, взглянув на заголовок, объявил его оскорблением Эйнштейна и бросил статью на кофейный столик, так и не прочитав.

Эйнштейн стоял у окна на солидном пьедестале и озирал бронзовым взглядом гостиную. Это был не единственный бюст. У противоположной стены, над телевизором, висел барельеф Гомера. Будучи ребенком, я часто сидела на диване между ними, глядя то на одного, то на другого, мои глаза метались туда и обратно, будто я смотрела теннисный матч между двумя мировыми колоссами: слова и идеи, поэзия и наука.

Как только все встало на свои места, земля разверзлась подо мной.

Это началось тогда, когда я просматривала физические статьи на arXiv.orgи заметила новый заголовок: «Черные дыры: дополнительность или файерволы?»

Файерволы? Я была заинтригована. Авторами статьи значились Джо Полчински с Ахмедом Альмхеири, Дональдом Маролфом и Джеймсом Салли. Я взяла чашку кофе и села читать.

В статье Скруда снова отправили погружаться в черную дыру, а затем сравнивали его взгляд на реальность со взглядом Сэйфа. Но на этот раз, вместо проявления беспокойства по поводу незаконного клонирования квантовых битов, они выражали озабоченность феноменом квантового запутывания.

Прежде чем начать свой мысленный эксперимент, Полчински и его соавторы ждали до тех пор, пока черная дыра не испарится более чем на половину от ее первоначального размера. Я помнила, что это было важно, потому что до этого момента Сэйф не сможет извлечь ни одного бита информации из излучения Хокинга. Затем они отправили Скруда в сторону горизонта, позволив Сэйфу наблюдать за происходящим издали.

Теперь рассмотрим, писали они, бит информации – назовем его В – вблизи внешней границы горизонта событий черной дыры. В системе отсчета Скруда B – часть вакуума. Скруд, в конце концов, находится в инерциальной системе отсчета, лишенной границ, что допускает присутствие всех положительных и отрицательных частотных мод вакуума – то есть все пары виртуальных частиц и античастиц, родившиеся в результате нулевых колебаний вакуума, полностью компенсируют друг друга.

Гарантией их компенсации является запутывание, форма квантовой суперпозиции, в которой две частицы – такие, как виртуальные частица и античастица, – описываются одной волновой функцией. При этом волновая функция всей системы говорит нам намного больше, чем могла бы просто сумма ее частей. Дело в том, что две частицы образуют одно квантовое состояние, поэтому их свойства коррелируют – неважно, как далеко друг от друга они находятся. Если во время измерения у одной из них были установлены положительные частоты, другая гарантированно будет иметь отрицательные. Эта корреляция обеспечивает полную их компенсацию, и вакуум остается вакуумом. Бит B , в соответствии с тем, что видит Скруд, запутан с его противоположностью, битом А , находящимся в глубинах черной дыры.