Одна Вселенная
Аманда Гефтер
Научный обозреватель, консультант журнала New Scientist. Автор книги Trespassing on Einstein’s Lawn[24].
У физиков есть освященная временем традиция поднимать на смех наши самые важные интуитивные представления. Теория относительности Эйнштейна заставила нас отказаться от понятия абсолютного пространства и времени, а квантовая механика – чуть ли не от всех остальных понятий. И все же одна упрямая идея устояла: это идея Вселенной.
Разумеется, с годами наша картина Вселенной эволюционировала – ее история динамична, она расширяется с самого зарождения, и это расширение ускоряется. Нашу Вселенную даже низвели до всего лишь одной из множества ячеек Мультивселенной, состоящей из бесконечных вселенных, навеки разделенных горизонтами событий. Но мы всё еще цепляемся за веру в то, что мы, обитатели Млечного Пути, живем в едином пространстве-времени, нашем общем уголке космоса – в нашей Вселенной.
В последние годы, однако, идея единого и общего пространства-времени предложила физике новую головоломку – стремительно нарастающий информационный парадокс. Первый сигнал того, что что-то неладно, подал Стивен Хокинг в своей эпохальной работе 1970-х годов, в которой он показал, что черные дыры излучают и поэтому постепенно испаряются, исчезая из Вселенной и, предположительно, унося с собой какую-то квантовую информацию. А между тем квантовая механика исходит из того, что информация в принципе не может быть потеряна.
Возникает парадоксальное противоречие. Однажды упав в черную дыру, информация не может выбраться назад, если только ее скорость не выше скорости света, что противоречило бы теории относительности. Следовательно, единственный способ сохранить информацию – это показать прежде всего, что она никогда не падала в черную дыру.
С точки зрения ускоряющегося наблюдателя, который остается вне черной дыры, сделать это не так уж трудно. Находясь в этом положении, он видит, что, благодаря релятивистским эффектам, информация по мере приближения к черной дыре растягивается и замедляется, а потом испепеляется жаром излучения Хокинга, не успев пересечь горизонт.
Однако совсем другое дело – движущийся по инерции наблюдатель, который падает в черную дыру, проходит через горизонт и при этом не замечает никаких странных релятивистских эффектов хокинговской радиации – спасибо принципу эквивалентности Эйнштейна. Для этого наблюдателя информация спокойно проваливается в черную дыру – иначе у теории относительности возникнут проблемы. Иными словами, чтобы соблюсти все законы физики, нужно, чтобы всякий бит информации оставался вне черной дыры, пока его клон падает в черную дыру. Кстати, чуть не забыла кое-что напоследок: квантовая механика запрещает клонирование.
Стэнфордский физик Леонард Сасскинд в конечном счете разрешил информационный парадокс, настаивая на том, что мы должны ограничить свое описание мира либо частью пространства-времени по эту сторону от горизонта черной дыры, либо внутренностью черной дыры. Каждое описание внутренне непротиворечиво – законы физики окажутся нарушены только в том случае, если говорить сразу и о том, и о другом. Это явление стали называть обобщенной дополнительностью, и оно говорит нам, что внутренность черной дыры и ее окрестности – это не составные части единой Вселенной. Это две вселенные, но только совершенно разного рода.
