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

А еще у меня в памяти засело выступление Стивена, но не из-за того, что он сказал, а из-за того, о чем умолчал. Он кратко напомнил о главных достижениях своей карьеры — космологии, хокинговском излучении, замечательных комиксах, но он ни единым словом не упомянул о потере информации. Быть может, он начинал колебаться? Я думаю, так и есть.

Позже, на пресс-конференции в 2004 году Хокинг объявил о том, что изменил свое мнение. Его новейшие исследования, сказал Стивен, наконец привели к разрешению его собственного парадокса: похоже, что, в конечном счете, информация все же утекает из черных дыр и уносится прочь продуктами испарения. По словам Стивена, этот механизм каким-то образом постоянно ускользал, но он наконец заметил его и сообщит о своих новых выводах на предстоящей конференции в Дублине. СМИ пришли в полную готовность и, затаив дыхание, ожидали конференции.

Предсказуема ли квантовая гравитация?

Дон Пейдж ставит против Стивена Хокинга один фунт стерлингов на то, что соблюдается квантовая космическая цензура, а именно что чистое начальное состояние, построенное целиком из обычных конфигураций поля на полной, асимптотически плоской гиперповерхности, будет описываться уникальной S-матрицей, которая по законам физики эволюционирует к чистому конечному состоянию, построенному целиком из обычных конфигураций поля на полной, асимптотически плоской гиперповерхности.

Стивен Хокинг ставит против Дона Пейджа $1,00 на то, что в квантовой гравитации эволюция такого чистого начального состояния может описываться в общем случае только $-матрицей для смешанного конечного состояния и не всегда S-матрицей для чистого конечного состояния.

Дон Н. Пейдж

«Я сдаюсь ввиду ослабления $»

Стивен Хокинг, 23 апреля 2007

Газеты также сообщили, что Стивен рассчитается по пари с Джоном Прескиллом (который встревожил меня в Санта-Барбаре своим остроумным мысленным экспериментом). В 1997 году Джон побился об заклад со Стивеном, что информация выходит из черных дыр. Ставкой была бейсбольная энциклопедия.

Совсем недавно я узнал, что в 1980 году Дон Пейдж заключил со Стивеном похожее пари. Как я и заподозрил на основе доклада Дона в Санта-Барбаре, он уже давно скептически относился к утверждению Стивена. 23 апреля 2007 года, за два дня до того, как был написан этот абзац, Стивен формально сдался. Дон был столь любезен, что прислал мне фотокопию оригинального контракта — пари на один британский фунт против одного американского доллара — с подписью Стивена, подтверждающей поражение. Темное пятно в конце — это отпечаток пальца Стивена.

Что сказал Стивен в своей лекции? Я не знаю, меня там не было. Но написанная через несколько месяцев статья дала некоторые подробности. Их было немного: краткая история парадокса, словесное изложение некоторых аргументов Малдасены и мучительное окончательное объяснение того, как все всё время были правы.

Но все не были правы.

В последние годы ряд очень спорных вопросов подавался под видом научных дискуссий, но реально это были политические баталии. Это и полемика о разумном замысле; и о том, происходит ли на самом деле глобальное потепление, и если да, то является ли оно антропогенным; и о пользе дорогой системы противоракетной обороны; и даже о теории струн. К счастью, не все научные дебаты вырождаются в полемику. Время от времени появляется реальное различие в суждениях по важным вопросам, и это ведет к новым открытиям и даже к смене парадигм. Битва при черной дыре — это пример дискуссии, которая никогда не скатывалась до уровня полемики; она касалась подлинных расхождений во взглядах на противоречивые научные принципы. Хотя вопрос о том, теряется ли информация в черных дырах, поначалу, конечно, был спорным, научные представления о нем теперь в основном объединились вокруг новой парадигмы. Но хотя битва и окончена, я сомневаюсь, что мы полностью усвоили эти важные уроки. Самая большая проблема теории струн состоит в том, как применить ее к реальному миру. Голографический принцип ярко подтвержден малдасеновской теорией антидеситтеровского пространства. Мы живем в расширяющейся Вселенной, которая, если уж на то пошло, больше похожа на пространство де Ситтера с его космологическими горизонтами и пузырящимися вселенными-карманами. Сегодня никто не знает, как применить теорию струн, голографический принцип и другие наши знания о горизонтах черных дыр к космологическим горизонтам, но, скорее всего, между ними есть очень глубокие взаимосвязи. Лично я думаю, что эти связи лежат в основе многих космологических загадок. Надеюсь, когда-нибудь я еще напишу книгу, объясняющую, как тут все в конечном счете работает, но не думаю, что это случится очень скоро.

Клаудио Тейтельбойм, Герард т Хооф, автор книги, Джон Улер и Франсуа Энглер, Вальпараисо, 1994

Стивен и автор книги, Вальдивия, Чили, 2008

Глоссарий

D-брана — поверхность в пространстве-времени, на которой могут оканчиваться фундаментальные струны.

RHIC — релятивистский коллайдер тяжелых ионов; ускоритель, разгоняющий тяжелые ядра почти до скорости света и сталкивающий их для создания сгустков очень горячего ядерного вещества.

S-матрица — математическое описание столкновения частиц; S-матрица — это список всех возможных исходных состояний и амплитуды вероятностей для всех возможных исходов.

адроны—частицы, тесно связанные с атомными ядрами: нуклоны, мезоны и глюболы; адроны состоят из кварков и глюонов, антидеситтеровское пространство — пространство-время с постоянной отрицательной кривизной, напоминающее сферическую шкатулку.

белый карлик — конечная стадия эволюции звезды малой массы: до солнечной или немного больше.

бит — фундаментальная единица информации.

броуновское движение—хаотическое движение частиц пыльцы, помещенных в воду; оно вызвано постоянной бомбардировкой молекулами воды, находящимися в тепловом движении.

второе начало термодинамики — закон возрастания энтропии, вязкость — трение между слоями жидкости, когда они смещаются друг относительно друга.

гамма-излучение — самые короткие и самые энергичные электромагнитные волны.

геодезическая — наилучшее приближение к прямой линии в искривленном пространстве; кратчайший путь между точками.

герц — единица частоты, применяемая для измерения количества колебаний, совершаемых в секунду.

глухая дыра — сточное отверстие, в котором скорость потока превышает скорость звука (в воде) вблизи самой дыры.

глюбол — адрон, состоящий только из глюонов, без кварков; глюболы представляют собой замкнутые струны.

глюоны—частицы, которые соединяются в струны, связывающие кварки.

голограмма—двумерное представление трехмерной информации; разновидность фотографии, по которой может быть восстановлено трехмерное изображение.

голографический принцип — принцип, утверждающий, что вся информация содержится на границе области пространства.

горизонт — поверхность, внутри которой ничто не может уйти от сингулярности черной дыры.

граничная теория — математическая теория о границе области пространства, которая описывает все, что находится внутри области.

грок — понимание чего-либо на глубоко интуитивном уровне, способность «нутром чувствовать» что-либо.

детерминизм — принцип классической физики, утверждающий, что будущее полностью предопределяется настоящим; подорван квантовой механикой.

диаграмма вложения — представление пространства-времени в определенный момент, построенное путем «нарезания» пространственно-временного континуума на тонкие слои.

длина волны — расстояние, приходящееся на один полный период волны, от гребня до гребня.

доллар-матрица — хокинговская попытка заменить S-матрицу.

дополнительность черных дыр — принцип дополнительности Бора, примененный к черным дырам.

замкнутая струна — струна, не имеющая концов, подобно резиновому кольцу.

ИК — инфракрасный; часто используется для указания на большие размеры.

интерференция — волновое явление, при котором волны от двух отдельных источников гасятся или усиливают друг друга в определенных местах.

информация — данные, которые отличают одно положение дел от другого; измеряется в битах.

инфракрасное излучение — электромагнитные волны с длиной несколько большей, чем у видимого света.