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

Наконец, если обе рукоятки прокрутить до нуля, гравитационные и электрические силы исчезнут. Что останется? Струна без всяких сил, действующих между её частями. На протяжении всего этого процесса энтропия не меняется. Но ключевой момент состоит в том, что и масса тоже не меняется. Взаимно компенсирующие друг друга электрические и гравитационные силы «не совершают работы», что на языке физиков означает, что энергия остаётся в точности такой же, как вначале.

Вафа рассуждал, что если мы знаем, как создать такую чёрную дыру в теории струн, то можем с высокой точностью изучить, как рукоятки управления гравитационными и электрическими силами включаются и выключаются. Он сказал, что должна быть возможность с использованием теории вычислить точные значения коэффициентов, которые я тогда понятия не имел, как определять. Смешивая метафоры, можно сказать, что точное вычисление этих коэффициентов стало Священным Граалем для струнных теоретиков и способом закончить приготовление моей идеи. Но никто не знал, как собрать подходящего типа заряженную чёрную дыру из компонентов, которые предлагает теория струн.

Теория струн немного напоминает очень сложный набор «Тинкертой»[143], с большим количеством различных деталей, которые могут соединяться друг с другом в целостные конструкции. Я ещё расскажу немного об этих математических «колёсиках и шестерёнках», но в 1993 году некоторые важные детали, необходимые для построения экстремальной чёрной дыры, ещё не были открыты.

Индийский физик Ашок Сен был первым, кто попробовал собрать экстремальную чёрную дыру и проверить струнную теорию энтропии чёрных дыр. В 1994 году он подошёл к этому очень близко, но всё же недостаточно для завершения истории. В среде физиков-теоретиков Сена ценят очень высоко. Он имеет репутацию глубокого мыслителя и технического волшебника. Застенчивый, хрупкий человек с исключительно сильным мелодичным бенгальским акцентом, из-за которого его иногда трудно понять. Тем не менее его лекции славятся своей ясностью. В строго педагогической манере он записывает каждое новое понятие на доске. Идеи разворачиваются с неизменной последовательностью, которая делает всё сказанное кристально ясным. Его научным статьям тоже присуща эта совершенная ясность.

Я даже не знал, что Сен занимался чёрными дырами. Но вскоре после того, как я вернулся в Соединённые Штаты из поездки в Кембриджд, кто-то — думаю, это была Аманда Пит — вручил мне для прочтения его статью. Она была длинная и техническая, но в последних нескольких абзацах Ашок применял идеи теории струн — те, что я описывал в Ратджерсе, — чтобы вычислить энтропию нового класса экстремальных чёрных дыр.

Чёрная дыра Сена была сделана из деталей, о которых мы знали в 1993 году, — фундаментальных струн и шести дополнительных свёрнутых размерностей пространства. То, что сделал Сен, было простым, но очень ясным развитием моих собственных ранних идей. Его главная инновация состояла в том, чтобы начать со струны не только очень сильно возбуждённой, но также ещё и многократно охватывающей одно из свёрнутых измерений. В упрощённом цилиндрическом мире — расширенной версии Лайнландии — витки струны выглядят как резиновая лента, обёрнутая вокруг куска пластиковой трубы.

Такие струны тяжелее обычных частиц, поскольку требуется энергия для того, чтобы растянуть их вокруг цилиндра. В типичной теории струн масса витка струны может составлять несколько процентов планковской массы.

Затем Сен взял простую струну и дважды обернул её вокруг цилиндра.

Струнные теоретики сказали бы, что эта струна имеет винтовое число[144], равное 2, и она ещё тяжелее, чем струна, делающая один виток. Но что, если струна намотана вокруг свёрнутого измерения не один или два раза, а миллиарды раз?

На количество оборотов струны вокруг свёрнутого измерения пространства нет ограничений. В результате она может сравниться по массе со звездой или даже с галактикой. Но место, которое она занимает в обычном пространстве, то есть в несвернутых размерностях обычного трёхмерного пространства, очень мало. Вся эта масса заключена в столь крошечном пространстве, что она гарантированно будет чёрной дырой.

Сен применил ещё одну хитрость, ещё один ингредиент теории струн образца 1993 года: извивы, движущиеся вдоль струны. Информация должна была скрываться в особенностях этих извивов, в точности как я описывал это годом ранее.

Извивы на эластичной струне не остаются неподвижными. Они распространяются вдоль струны, подобно волнам: одни по часовой стрелке, а другие против. Два извива, движущиеся в одном направлении, гонятся друг за другом по струне, никогда не сталкиваясь. Однако если две волны движутся в противоположных направлениях, они сталкиваются, порождая сложную мешанину. Поэтому Сен решил хранить всю скрытую информацию в волнах, движущихся «в ногу» по часовой стрелке без всяких столкновений.