О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

КОГДА ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ ИСПАРЯЮТСЯ, ИНФОРМАЦИЯ ОКАЗЫВАЕТСЯ НЕВОССТАНОВИМО ПОТЕРЯННОЙ, НО КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ГОВОРИТ, ЧТО ЭТО НЕВОЗМОЖНО.

Поначалу Стивен поставил на первый сценарий. Информация теряется; физика в серьезной опасности; квантовая теория должна быть пересмотрена. «Крах предсказуемости в гравитационном коллапсе» – так называлась статья, в которой Хокинг впервые рассмотрел следствия, вытекающие из потери информации.

Внесем ясность: черная дыра с массой Солнца начнет испаряться не раньше, чем через несколько сотен миллиардов лет, когда температура микроволнового фонового излучения наконец упадет ниже температуры черных дыр звездных масс. Сам процесс испарения затем займет еще по меньшей мере 10⁶⁰ лет – гораздо больше, чем нынешний возраст Вселенной. Так что, если только в ходе горячего Большого взрыва уже не образовались мини-черные дыры, или если в один прекрасный день на Большом адронном коллайдере их все же удастся получить, взрывы черных дыр, скорее всего, еще некоторое время останутся чисто теоретическим мысленным экспериментом.

Но для Стивена тут дело было в принципе. Если черные дыры уничтожают информацию, то они при испарении могут испускать какой угодно набор частиц. Если бы это было так, это означало бы, что весь жизненный цикл черных дыр, от гравитационного коллапса звезды до облака хокинговского излучения, вносит в физику совершенно новый уровень случайности и непредсказуемости – вдобавок к обычной вероятностной природе квантовой механики. Дело обстояло бы так, что часть волновой функции как будто просто-напросто исчезает внутри черных дыр или каким-то образом куда-то просачивается – возможно, в другую вселенную. Очевидно, это поставило бы под угрозу способность физики предсказывать будущее нашей Вселенной, даже в том усеченном вероятностном смысле, который нам хорошо знаком из квантовой механики. А если детерминизм, вероятностная предсказуемость Вселенной, основанная на законах науки, не работает в присутствии черных дыр, как мы можем быть уверены в том, что он не откажется работать и в других ситуациях? Как мы можем тогда быть уверены в своей собственной истории, в своих воспоминаниях? «Прошлое рассказывает нам, кто мы, – настойчиво указывал Стивен[187]. – Без него мы теряем свою идентичность». Размышляя над далекоидущими последствиями потери информации внутри черных дыр, Стивен пришел к заключению, что физика находится в очень серьезной опасности.

Несколько лет вокруг этой проблемы не утихали довольно-таки бесплодные споры. Те, кто рассматривал вопрос с точки зрения физики частиц, доказывали, что квантовая теория непоколебима, а Стивен допустил ошибку. Однако никто из экспертов по физике частиц ошибки в вычислениях Стивена найти не мог. С другой стороны, большинству релятивистов, специалистов по теории относительности, было очень хорошо известно о разрушительной мощи сингулярностей пространства-времени; они принимали сторону Стивена, но тоже не могли предложить убедительной стратегии спасения физики. Польза от сложившейся ситуации была в создании стимулирующей научной атмосферы, объединившей все научное сообщество. И специалисты по физике частиц, и релятивисты, применяя различные методы и инструменты исследований, учились друг у друга. В слабых фотонах, испускавшихся черными дырами, была скрыта глубокая истина, которую все стремились найти.

Но только на заре XXI века, когда физики наконец стали лучше понимать голографическую природу черных дыр, целой серии новых идей и мысленных экспериментов удалось вывести науку из тупика, в который ее привел парадокс черных дыр. Эти прозрения стали началом так называемой второй революции в теории струн, теории, которая в конце 1990-х дала толчок космологии мультивселенной, сыгравшей главную роль в попытках физики сформулировать единую квантовую теорию гравитации и всех других сил (см. главу 5).

Первым залпом этой революции стала лекция выдающегося струнного теоретика Эдварда Виттена из Института перспективных исследований в Принстоне, прочитанная им на ежегодном всемирном съезде специалистов по теории струн Strings’95 в 1995 году.