О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

«В тот момент, когда мы говорим, что черная дыра описывается геометрией Шварцшильда, мы получаем проблему потери информации», – говорил Стивен в своем докладе в Дублине[191]. И продолжил: «Однако информация о точном состоянии сохраняется в другой геометрии. Путаница и парадокс возникли, потому что мы думали на классическом языке, в терминах единичного объективного пространства-времени. Но фейнмановская сумма по геометриям позволяет этому пространству иметь сразу обе геометрии».

Это слова нового Хокинга, который принял подход «сверху вниз».

В своем исходном выводе формулы излучения черных дыр Хокинг, придерживавшийся тогда ракурса «снизу вверх», предполагал (и очень разумно), что любое покидающее черную дыру излучение распространяется в искривленной геометрии пространства-времени черной дыры, описанной Карлом Шварцшильдом в 1916 году. Конечно, такое предположение исключает возможность, что в отдаленной перспективе в игру вступит совершенно новая форма пространства. Спустя тридцать лет Стивен увидел, что его тогдашняя логика была чересчур классической. Теперь он объявил, что когда черные дыры стареют, то, как ни удивительно, большая часть информации о дыре и о ее истории уже не хранится в исходной геометрии черной дыры, а находится в совершенно ином пространстве-времени. Таким образом, этот новый «нисходящий» Стивен признал – может, и с неохотой, кто знает, – что его молодое альтер эго, предположив, что пространство-время есть некая данность, ошиблось еще до начала вычислений.

Теперь, задним числом, ясно, что интуиция не обманула «нисходящего» Стивена: в дело вмешалась другая геометрия. Правильное квантовое мышление в терминах суммы по геометриям внутренней области вместо единичной геометрии в конечном счете оказалось ключевым для начала распутывания парадокса черной дыры. Противоречие в его дублинской лекции заключалось в том, что Стивен не определил, в какой искривленной форме может тогда храниться прошлое старой черной дыры. Он, в сущности, предположил (неверно), что для решения парадокса достаточно принять, что не было никакой черной дыры, с которой можно было бы начать.

Понадобится еще очень много работы в голографической лаборатории Малдасены и поисков выхода из множества тупиков, прежде чем теоретики наконец начнут нащупывать путь выхода из недр старой черной дыры. За годы, прошедшие после ухода Стивена, новое поколение физиков, изучающих черные дыры и съевших собаку в голографии, осознало, что, возможно, все дело в кротовых норах. Кротовые норы – экзотические пространственные формы, несколько напоминающие ручки; они действуют как геометрические мосты, соединяющие далеко отстоящие друг от друга места или моменты пространства-времени. Рис. 56 воспроизводит сделанный Уилером в 1955 году самый первый набросок кротовой норы; в то время он называл эту конфигурацию «множественно связанным пространством». Теперь, в 2019 году, Джефф Пенингтон, работающий в одиночку в Стэнфорде, и «струнный квартет» из Принстона и Санта-Барбары в составе Ахмеда Альмейри, Нетты Энгельгардт, Дональда Мэрольфа и Генри Максфилда нашли поразительное доказательство того, что где-то посредине процесса испарения черные дыры могут испытывать загадочное переустройство[192]. Их вычисления показали, что медленное, но неуклонное накопление излучаемых частиц может в конце концов активировать скрытую геометрию кротовой норы в фейнмановской суперпозиции, создав некоторый вид геометрического туннеля через будущую область горизонта. Это обеспечит канал, по которому информация изнутри сможет ускользнуть из черной дыры[193].

Считается, что излучение может выполнить эту необычную задачу благодаря одному тонкому квантовому явлению, называемому квантовой запутанностью. Вспомним, что излучение Хокинга возникает в квантовых вибрациях полей вблизи горизонта черных дыр.

Рис. 56. Первое схематическое представление о кротовой норе. Набросок сделан Джоном Уилером, который в 1957 году и пустил этот термин в оборот, чтобы описать туннели, соединяющие две удаленные точки, в геометрии пространства-времени. В последние годы теоретики предполагают, что кротовые норы могут обеспечить канал выхода информации из старой испаряющейся черной дыры.