Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики - Леонард Сасскинд

Как я уже сказал, доклад был незапоминающимся. Стивен сделал свои обычные заявления: информация уходит в черную дыру и никогда не возвращается. К тому времени, когда черная дыра испаряется, она полностью пропадает.

Сразу вслед за Хокингом выступал Герард т' Хоофт. Он тоже очень харизматичный человек, вызывающий всеобщее восхищение физического сообщества. Выступления Герарда производят колоссальный эффект и заслужили ему огромное уважение. Хотя его не всегда легко понять, с ним не связано такой «тайны оракула», как с Хокингом. Он довольно прямолинейный и вполне ощутимый датчанин.

Презентации Герарда всегда забавны. Он любит использовать свое тело, иллюстрируя разные моменты, и умеет готовить впечатляющую графику. Спустя много лет я помню видео, которое он подготовил для иллюстрации горизонта черной дыры. Сфера была случайным образом заполнена черными и белыми пикселами. По ходу видео пикселы начали мигать, переходя из черных в белые и обратно. Картинка выглядела как белый шум на неисправном телевизоре. Было совершенно очевидно, что идеи 'т Хоофта похожи на мои собственные в том, что касается существования активного слоя быстро меняющихся атомов горизонта, порождающих энтропию черной дыры. (Я уже опасался, что он перехватит мои аплодисменты, предложив собственную версию дополнительности черныхдыр» но если он об этом и думал, то не сказал.)

т' Хоофт — чрезвычайно глубокий и оригинальный мыслительно, как и очень многие оригиналы, он часто остается недопонятым. После его доклада о черных дырах стало ясно, что он утратил контакт с аудиторией. Не то чтобы слушающим стало скучно — вовсе нет, — но они не понимали его логики. Напомню: горизонт черной дыры считался пустым пространством, а не дефектным телеэкраном.

В общем, я сомневаюсь, что хоть один человек изменил свое мнение относительно судьбы информации в черной дыре. Никто не опрашивал аудиторию, но я бы оценил, что к этому моменту счет был где-то 2:1 в пользу Хокинга.

Что показалось мне удивительным в течение всей остальной части конференции, так это упорный отказ рассматривать верное решение парадокса. Большинство докладчиков упоминали о трех возможных решениях.

1. Информация уходит с хокинговским излучением.

2. Информация пропадает.

3. Информация в итоге удерживается в особом крошечном остатке черной дыры, который сохраняется после испарения. (Обычно остаток был не больше планковского размера и не тяжелее планковской массы.)

Один за другим докладчики повторяли эти три возможности и сразу отбрасывали первую из них. Среди выступающих сложился консенсус: информация или теряется, как настаивал Хокинг, или скрывается в некоем крошечном остатке, способном поглотить неограниченное количество информации. Возможно, были и отдельные защитники теории дочерних вселенных, но я этого не помню. Почти никто, за исключением 'т Хоофта и еще пары человек, не выражал уверенности в обычных законах информации и энтропии.

Дон Пейдж ближе всех подошел к выражению такой уверенности. Пейдж — дружелюбный человек-медведь с Аляски, обладающий колоссальным аппетитом. Очень подвижный, шумный, поклонник всякого экстрима, Дон — это ходячее противоречие, по крайней мере на мой вкус. Он выдающийся физик и глубокий мыслитель. У него очень впечатляющий уровень понимания квантовой теории Ноля, теории вероятности, информации, черных дыр и общих основ Научного метода познания. Он также евангельский христианин. Однажды он потратил больше часа, объясняя мне с применением тематических выкладок, почему вероятность того, что Иисус — Сын Божий, превышает 96 процентов. Но его физика и математика не идеологизированы и блестящи. Его работы оказали глубокое влияние не только на мои представления о черных дырах, но и на всю эту область знания.

В своем выступлении Дон повторил мантру о трех возможностях, но он, похоже, куда менее других был склонен отбрасывать первый вариант. Мне казалось, он действительно верил, что черные дыры должны уважать обычные законы природы, требующие, чтобы информация утекала при испарении. Но он тоже не видел, как примирить это с принципом эквивалентности. Просто поразительно, насколько невосприимчивы были тогда физики к возможности утечки информации с хокинговским излучением наподобие того, как она улетучивается с выкипающей из чайника водой.

Битва при черной дыре достигла мертвой точки. Ни одна из сторон, похоже, не могла повлиять на другую. На самом деле, дым над полем битвы стоял такой плотный, что трудно было различить сражающиеся стороны. Если не считать Хокинга и 'т Хоофта, остальные, по сложившемуся у меня впечатлению, представляли собой множество шатающихся контуженых солдат, пребывающих в полной дезориентации.

Мой доклад был назначен на следующий день. Я чувствовал себя во многом как Шерлок Холмс, говорящий Ватсону: «Когда вы исключили все невозможное, то, что осталось, даже самое невероятное, и есть истина». Поднимаясь для выступления, я чувствовал, что все исключено, кроме одной возможности — возможности, которая, похоже, звучит столь невероятно, что кажется нелепостью. Тем не менее, несмотря на всю абсурдность дополнительности черных дыр, эта идея верна. Все альтернативы относятся к разряду невозможного.

«Меня не беспокоит, согласитесь ли вы с тем, что я скажу. Я только хочу, чтобы вы запомнили сказанное», — этими двумя фразами я начал выступление; четырнадцать лет спустя[104] я все еще их помню.

Тогда, используя физическую терминологию, я обрисовал два несовместимых исхода, содержащихся в истории про Стива. «Очевидно, что по крайней мере один из финалов должен быть ошибочным, поскольку в них утверждаются противоположные вещи», — в зале согласно закивали. Но дальше я произнес: «Тем не менее я пришел сказать вам невозможное: ни одна из историй не ложная. Они обе истинные — дополнительным образом».

Объяснив, каким образом Бор использовал термин дополнительность, я показал, что в случае черной дыры экспериментатор стоит перед выбором: остаться вне черной дыры и регистрировать данные на безопасном расстоянии от горизонта или прыгнуть в черную дыру и наблюдать все изнутри. «Вы не можете сделать то и другое», — подчеркнул я[105].

Представьте, что к вашему дому доставили пакет. Ваша подруга, проходя мимо, видит, что почтальон не смог его вручить и отнес обратно в машину. В это же время вы, находясь дома, открываете дверь и забираете пакет из рук почтальона. Я думаю, все согласятся, что оба этих наблюдения не могут быть истинными. Кто-то ошибается.

Почему с черными дырами должно быть иначе? Я предложил проследить историю с пакетом немного дальше. В переводе с технического жаргона и математических символов эта история продолжается примерно так. Вечером в тот же день вы покидаете дом и встречаетесь со своей подругой в кафе. Она говорит: «Я шла днем мимо твоего дома и видела, что почтальон пытался доставить пакет. Но никто ему не открыл, так что он отнес пакет обратно в машину». — «Нет, ты ошибаешься, — отвечаете вы. — Он доставил пакет. Это было новое платье, которое я заказал по каталогу». Очевидно, что противоречие стало явным. Оба наблюдателя знают, что имеет место несовместимость. На самом деле вам даже не обязательно выходить из дома, чтобы обнаружить противоречие. Разбор по телефону тоже его выявил бы.

Но горизонт черной дыры принципиально отличается от входа в ваш дом. Образно говоря, это однонаправленная дверь: можно войти, но нельзя выйти. По самому определению горизонта, никакое сообщение не может вырваться изнутри горизонта наружу. Наблюдатель вне горизонта навсегда отрезан от всего и всех внутри, причем не толстыми стенами, а фундаментальными законами физики. Самое последнее звено в цепочке, приводящей к противоречию, — сведение двух якобы несовместимых версий в единое наблюдение — физически неосуществимо.

Я бы хотел добавить к этому кое-какие философские ремарки о том, как эволюция привела нас к той умозрительной картине, которая руководит нашими действиями, когда мы входим в пещеры, палатки, дома и двери, но вводит в заблуждение, когда применяется к черным дырам и горизонтам. Однако такие ремарки были бы проигнорированы. Физики хотят фактов, уравнений и данных, а не философии и научно-популярной эволюционной психологии.

Стивен улыбался по ходу моего сообщения, но я сильно сомневался, что он со мной согласен.

Затем я использовал аналогию с каплей чернил, падающей в сосуд с водой, чтобы проиллюстрировать, как растянутый горизонт может поглотить информацию, затем перемешать ее и, наконец, подобно тому как вода испаряется из сосуда, информация может быть унесена хокинговским излучением. Для всякого, кто находится вне черной дыры, это все довольно обыденно — черные дыры и ванны не так уж сильно различаются, сказал я.