О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Эти дрожания порождают пары частиц-античастиц. Когда античастица падает в черную дыру, ее частица-партнер может ускользнуть в далекую Вселенную, где и проявляется как испускаемое черной дырой излучение Хокинга. Однако, несмотря на разделяющее их расстояние, пары частиц и античастиц сохраняют квантовомеханическую связь друг с другом. Физики говорят, что частицы остаются «запутанными». Запутанность означает, что, если вы измеряете испущенное излучение само по себе, оно выглядит как случайное тепловое излучение. Но если бы мы смогли рассмотреть оба элемента пары поодиночке, мы увидели бы, что они все же содержат информацию, закодированную в тонких корреляциях, которые связывают их индивидуальные свойства. Это немного похоже на шифрование данных с помощью ключа. Зашифрованные данные без ключа не имеют смысла. Ключ сам по себе (если вы нашли правильный ключ) тоже ничего не значит. Но вместе они раскрывают информацию. Так вот, Пеннингтон и струнный квартет обнаружили – а многие теоретики с тех пор подробно уточнили, – что накопление за многие миллиарды лет все большей квантовой запутанности между внутренней и внешней областями испаряющейся черной дыры можно рассматривать как генерирование кротовой норы, проходящей через горизонт. Как будто частицы излучения Хокинга вместе со своими партнерами-античастицами за горизонтом сообща строят пространственно-временной мост, превращая старую черную дыру из закрытого царства во что-то вроде автокафе без выхода из машины.

Более того, квантовая запутанность оказывается ключом к тому, как вообще работают голограммы Малдасены. Это касается, возможно, и самой очевидной и в то же время самой глубокой словарной статьи в словаре AdS – QFT: гравитация и искривленное пространство-время есть возникающие явления. Годы исследований привели к выводу: для того чтобы в поверхностной голограмме закодировалась искривленная геометрия внутренней области, далеко не достаточно иметь граничную поверхность с огромным числом составляющих, имеющих вид частиц. Нет, искривленная внутренняя область возникает, только если квантовая запутанность связывает друг с другом многочисленные составляющие граничной поверхности. Поразительно, но квантовая запутанность оказывается центральной машиной, которая в голографической физике генерирует тяготение и искривленное пространство-время. Для Малдасены это то же самое, что свет лазера для обычной оптической голограммы.

Это удивительное откровение. Эйнштейн показал, что тяготение есть проявление искривленного пространства-времени. Голография идет дальше и постулирует, что искривленное пространство-время соткано из квантовой запутанности. Как второе начало термодинамики происходит из статистического поведения многих классических частиц или как звуковые волны объясняются синхронизированными колебаниями молекул, так голографический дуализм отражает представление, что эйнштейновская общая относительность обусловлена коллективной запутанностью мириад квантовых частиц, движущихся по граничной поверхности с более низким числом измерений. Соседствующие друг с другом области внутренней части AdS соответствуют сильно запутанным компонентам граничной поверхности; удаленные друг от друга части внутреннего пространства соответствуют менее запутанным частям границы. Если конфигурация поверхности имеет упорядоченную картину запутанности, образуется почти пустая внутренняя область. Если поверхность находится в хаотическом состоянии, и все ее составляющие запутаны друг с другом, внутренняя область содержит черную дыру. И если, надеясь прочесть историю черной дыры, мы выполним над запутанными кубитами исключительно сложную квантовую операцию, то, к своему изумлению, мы получим геометрию внутренней кротовой норы.

Во всем этом есть заметный элемент подхода «сверху вниз». На языке предыдущей главы мы могли бы сказать, что запутанные биты граничной поверхности выполняют функцию наблюдения. В рамках нисходящей космологии данные на поверхности наблюдения отбирают некоторую версию прошлого из океана возможных прошлых. Голография описывает это похожим образом: картины запутанности на сферической граничной поверхности определяют форму измерения внутренней области. Таким образом, и голография, и нисходящая космология демонстрируют разительный переворот обычного принятого в физике порядка вещей: искривленное пространство-время оказывается вторичным по отношению к «заданным вопросам» на некоторой граничной поверхности.