О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

В сущности, идея о том, что Вселенная может быть чем-то похожа на голограмму, имеет длинную историю. Можно вспомнить платонову аллегорию пещеры: Платон уподобляет наше восприятие мира тому, как узники, заключенные в пещере, судят о происходящем снаружи по игре теней на стенах. Платон представлял наш видимый мир как слабый отблеск намного более совершенной реальности идеальных математических форм, которые существуют где-то вовне, независимо от нас. Сегодняшняя голографическая революция в физике переворачивает платоновское видение с ног на голову. Cогласно последнему воплощению голографической идеи все, что происходит в воспринимаемом нами четырехмерном мире, на деле есть проявление скрытой реальности, заключенной в тонком срезе пространства-времени. Голографическое мышление исходит из того, что существует альтернативное описание реальности, совершенно иная картина мира, из которой каким-то образом проецируются на наше восприятие гравитация и искривленное пространство-время. Больше того, утверждается, что наш трехмерный теневой мир квантовых частиц и полей может в конечном счете рассказать нам все и об истинном мире во всей его полноте. В своей наиболее амбициозной форме голографическая физика XXI века заявляет, что, если бы только нам удалось расшифровать скрытую голограмму, мы постигли бы глубочайшую природу физической реальности.

Теория голографии принадлежит к самым важным и далекоидущим достижениям физики конца XX века. Она непосредственно воздействовала и на идеи Стивена, уведя его еще дальше в глубь теории струн. И хотя физики все еще не пришли к соглашению по поводу того, где именно эта голограмма могла бы располагаться или из чего она могла быть сделана, новая перспектива, открытая голографией, уже до неузнаваемости изменила всю теоретическую физику. На протяжении десятилетий физики-теоретики бились над тем, чтобы завершить начатое теорией струн объединение общей относительности и теории квантов. Открытие голографии привело именно к этому. Оно показало, что гравитация и квантовая теория не обязаны непременно быть водой и пламенем – они могут быть как инь и ян, как два очень разных, но дополняющих друг друга описания одной и той же физической реальности.

CОГЛАСНО ПОСЛЕДНЕМУ ВОПЛОЩЕНИЮ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИДЕИ ВСЕ, ЧТО ПРОИСХОДИТ В ВОСПРИНИМАЕМОМ НАМИ ЧЕТЫРЕХМЕРНОМ МИРЕ, НА ДЕЛЕ ЕСТЬ ПРОЯВЛЕНИЕ СКРЫТОЙ РЕАЛЬНОСТИ, ЗАКЛЮЧЕННОЙ В ТОНКОМ СРЕЗЕ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ.

Хотя голография не была придумана с оглядкой на реалистическую Вселенную, космология вполне может быть той ареной, где этот метод обретет свое наиболее радикальное применение. Голография оказалась тем самым путем, который Стивен и я настойчиво искали, чтобы поставить нисходящую космологию на твердую почву. И в этой главе я расскажу, как именно голография делает полномасштабный подход «сверху вниз» неизбежным при описании Большого взрыва.

Разработка голографической космологии стала третьей стадией нашего путешествия. Эта стадия началась осенью 2011 года во время одной из поездок Стивена в Бельгию, а достигла кульминации в статье, которую мы опубликовали незадолго до его ухода[181]. Наше путешествие на самый передний край теоретической физики связало между собой далекие друг от друга области, от квантовой информации до черных дыр и космологии, и в процессе мучительно трудного синтеза показало, что возможно «время без времени».

Первые указания на роль голографии восходят к золотому веку исследований черных дыр в начале 1970-х, когда математики и физики-теоретики наконец поняли основные свойства этих невероятно плотных объектов.

Кульминацией этого золотого века стало удивительное открытие Хокинга: черные дыры не вполне черные, а испускают слабый поток излучения. Как сейчас всем известно, сначала Стивен решил, что ошибся в вычислениях. Считалось, что черные дыры поглощают все вещество и излучение, а не выбрасывают их наружу, – в конце концов, разве не в этом вся суть черной дыры? Однако вычисления были верны, а излучение черной дыры реально – Стивена убедило в этом то, что оно имело все характеристики теплового излучения, так называемого излучения черного тела. Этим термином физики называют излучение, испускаемое обычным неотражающим телом при некоторой температуре. К примеру, космическое микроволновое фоновое излучение с температурой 2,7 кельвина – чернотельное. Этот факт говорит нам, что даже вся наблюдаемая Вселенная ведет себя как обычное излучающее тело.