Неприятности с физикой

К счастью для физики, мы скоро узнаем, верна СТО или нет. Большинство моих друзей ожидает, что экспериментальные наблюдения проявят эти величайшие человеческие глупости. Я надеюсь, что борцы с предрассудками ошибаются и что СТО пройдет этот тест. Но я не могу избавиться от опасений, что, возможно, именно мы ошибаемся, а они правы.

Так много по вопросам к относительности. Что, если квантовая теория неверна? Это чувствительное, уязвимое место всего проекта квантовой гравитации. Если квантовая теория не верна, тогда попытки объединить ее с гравитацией будут гигантской тратой времени. Кто-нибудь думает, что это так?

Да, и один из них Герард т′Хоофт. В качестве аспиранта в Университете Утрехта, т′Хоофт доказал вместе с более старым соратником, что квантовые теории Янга-Миллса были последовательными, открытие, которое сделало возможной всю стандартную модель, и он вполне заслужил Нобелевскую премию за эти достижения. Это только одно из его многих фундаментальных открытий по поводу стандартной модели. Но в последнее десятилетие он стал одним из самых смелых мыслителей над фундаментальными проблемами. Его главная идея названа голографическим принципом. Как он его формулирует, не существует пространства. Все, что происходит в регионе, который мы используем для размышлений как пространство, может быть представлено как имеющее место на поверхности, окружающей данное пространство. Более того, описание мира, который существует на этой границе не является квантовой теорией, а является детерминистической теорией, которая, как он уверен, заменит квантовую.

Как раз перед тем, как т′Хоофт сформулировал свой принцип, сходная идея была предложена Луисом Кране в контексте фоново-независимых подходов к квантовой гравитации. Он предположил, что правильный способ применения квантовой теории ко вселенной – не пытаться вставить всю вселенную в одну квантовую систему. Это пытались сделать Стивен Хокинг, Джеймс Хэртл и другие, и столкнулись с тяжелыми проблемами. Кране вместо этого предположил, что квантовая механика не является статическим описанием системы, но записью информации, которую одна подсистема вселенной может иметь возле другой посредством их взаимодействия. Далее он предположил, что имеется квантово-механическое описание, связанное с каждым способом разделения вселенной на две части. Квантовые состояния живут не в одной части или в другой, а на границе между ними.

Радикальное предположение Кране с тех пор выросло в класс подходов к квантовой теории, которые называются относительными квантовыми теориями, поскольку они основаны на идее, что квантовая механика является описанием взаимоотношений между подсистемами вселенной. Эта идея была развита Карло Ровелли, который показал, что она превосходно согласуется с тем, как мы обычно делаем квантовую теорию. В контексте квантовой гравитации это приводит к новому подходу к квантовой космологии, созданному Фотини Макропоулоу и ее сотрудниками. Маркопоулоу подчеркнула, что описание обмена информацией между различными подсистемами является тем же, что и описание причинной структуры, которая ограничивает, какие системы могут влиять друг на друга. Таким образом, она нашла, что вселенная может описываться как квантовый компьютер с динамически генерируемой логикой. Идея, что вселенная является разновидностью квантового компьютера также продвигалась Сетом Ллойдом из Массачусетского технологического института, одного из мечтателей из области квантовых вычислений. С двух сторон их соответствующих дисциплин Маркопоулоу и Ллойд возглавили движение, которое использует идеи теории квантовой информации для изменения концепции вселенной, приводя к пониманию того, как элементарные частицы могут возникать из квантового пространства-времени.

Идея Герарда т′Хоофта о мире, представленном на его границе, должна напомнить вам о предположении Малдасены. На самом деле идеи т′Хоофта отчасти вдохновили Хуана Малдасену, и некоторые думают, что голографический принцип окажется одним из базовых принципов теории струн. Одно это могло бы легко сделать его одним из лидеров сообщества теории струн, если бы он заинтересовался такой ролью. Но в 1980е т′Хоофт начал идти своим собственным путем. Он сделал это, когда он был в зените своей карьеры и в то время, когда никто не был сильнее технически. Однако в момент, когда он отклонился от генерального направления, он стал высмеиваться своими приятелями-физиками, занимающимися частицами. Он не казался озабоченным или даже обращающим на это внимание, но, я уверен, это уязвляло. Тем не менее, он почти во всем сомневался и изобретал свой собственный путь в фундаментальной физике. Его основная уверенность, развиваемая на протяжении десятилетий, заключается в том, что квантовая теория неверна.