Книга о странном (с иллюстрациями)

Известные свойства «черных дыр» заставляют отнести их к объектам, фундаментально отличающимся от обычных форм материи, а нынешние теоретические концепции пока не способны сказать что-либо определенное о физических законах для этих объектов. Хотя бы по той причине, что современные теории в этом месте серьезно противоречат друг другу. Здесь отчетливо проглядывается парадокс, весьма похожий на тот, что столетие назад привел Макса Планка к пересмотру закона излучения абсолютно черного тела, а в конечном счете породил квантовую механику. Интуиция ученого подсказала 'т Хоофту, что изучение парадокса «черных дыр» может привести к чему-то столь же великому.

Особое внимание привлекал один из самых красивых результатов исследования термодинамики «черных дыр», полученный в 1970-е годы Якобом Бекенштайном, ныне профессором Иерусалимского университета. Бекенштайн показал, что энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта. А в 1980-е годы, исследуя энтропию не только как меру потерянной энергии или хаотичности термодинамической системы, но и как меру информационной емкости, Бекенштайн пришел к выводу, что информация, необходимая для описания любого объекта, ограничена его внешней поверхностью.

В 1993-94 гг. Герард 'т Хоофт обратился к изучению физики черных дыр, сформулировал понятие гравитационных степеней свободы, а в процессе обсуждений новой концепции с коллегой из Стэнфорда Леонардом Зюсскиндом у ученого родилось и подобающее ей название – «топографический принцип». Фундаментом для топографического принципа стали результаты Бекенштайна: вся информация, содержащаяся в некоторой области пространства, может быть представлена как некая «голограмма» – то есть теория, помещающаяся на границе этой области. Грубо говоря, абсолютно все, что содержится, скажем, в комнате, можно описать на стенах, полу и потолке этой комнаты. Второе же базовое утверждение топографического принципа гласит, что теория на границе исследуемой области пространства должна содержать не более одной степени свободы на каждую зону Планка. Зоны Планка считаются элементарными «зернами» пространства нашей Вселенной, длина каждой стороны такой зоны (так называемая длина Планка) равна примерно 1033 сантиметра. Таким образом, согласно топографической теории, количество степеней свободы для некоторой ограниченной области пространства растет пропорционально площади поверхности, а не объему…

Если же перевести данную концепцию на обычный человеческий язык, окажется, что весь наш мир и мы сами – суть голограммы, «тень», проекция чего-то гораздо более грандиозного. И при этом имеем достаточно информации, чтобы получить об этом целом представление.

Поначалу идеи 'т Хоофта разделялись лишь небольшой группой единомышленников, «экстравагантными» методами изучавших квантовые черные дыры. Но затем, по мере развития теории струн и с появлением понятия мембран различной размерности, предоставивших инструментарий для изучения черных дыр, оказалось, что концепции топографического принципа чрезвычайно удобны и применимы к пространству-времени любой размерности. Никто не может объяснить, почему этот принцип работает, но идея «голограммы» постепенно становится одним из главных инструментов в поисках способа объединения гравитации и квантовой механики.

Три взгляда назад

Некоторые исследователи, уже не первое десятилетие ратующие за холономный подход к природе Вселенной и человека, не устают указывать, что у данной концепции имеются мощные исторические корни – в древних духовных учениях Востока, удивительных прозрениях мистиков Запада или, скажем, в «Монадологии» немецкого математика и философа Готфрида Вильгельма фон Лейбница. Так, в философии последнего все знание о целокупной Вселенной можно вывести из информации, относящейся к одной-единственной монаде.

Холистическому взгляду на Вселенную в древнекитайской традиции учила и буддийская школа хуаянь. Есть история об одном из основателей школы, учителе Фа Цанге, обучавшем премудрости императрицу By. Однажды императрица, отчаявшись самостоятельно постичь тонкости учения, попросила Фа Цанга дать ей наглядную и простую демонстрацию всеобщей космической взаимозависимости.

Тогда Фа Цанг подвесил горящий светильник к потолку комнаты, уставленной зеркалами, чтобы показать отношение Единого ко многому. Затем он поместил в центре комнаты маленький кристалл и показал By, как все окружающее отражается в кристалле, тем самым проиллюстрировав, каким образом в Предельной Реальности бесконечно малое содержит бесконечно большое, а бесконечно большое – бесконечно малое. Одновременно Фа Цанг подчеркнул, что данная статичная модель, к сожалению, не способна отразить вековечное, многомерное движение во Вселенной и беспрепятственное взаимопроникновение Времени и Вечности, включая прошлое, настоящее и будущее.