Нелокальность. Феномен, меняющий представление о пространстве и времени, и его значение для чёрных дыр, Большого взрыва и теорий всего

Оба сценария должны объяснять, почему Вселенная сейчас выглядит такой однородной. В эпоху до Большого взрыва материя и энергия должны были окружать сеть и распределяться равномерно еще до зарождения и роста пространства. Две галактики на противоположных сторонах неба, разделенные океаном пространства, не могут коммуницировать друг с другом сейчас. Однако на заре времен пространство не существовало, и их ничего не разделяло. Поскольку галактики были связаны напрямую в те времена, их сходство не случайно. Лишь с появлением пространства эта связь разорвалась. «Эта идея пришла как нечто совершенно очевидное, когда я впервые посмотрела на полностью связанный граф в качестве возможной модели начальной фазы существования Вселенной, — вспоминает Маркопоулоу. — Просто взглянула и поняла: здесь не должно быть проблемы горизонта».

Процесс возникновения может объяснить и другие общие свойства Вселенной. Например, астрономы замечают, что первоначальная Вселенная была не однородной, а немного пятнистой. Едва уловимые отклонения от идеальной однородности были зародышами, вокруг которых позднее сконденсировались галактики и другие космические структуры. Весьма любопытно, что пятна выглядят одинаково независимо от их размера. Такая независимость от масштаба — общее свойство некоторых видов фазовых переходов, например процесса превращения сжатого пара в воду. При тонком балансе двух состояний материи условия изменяются скоординированно во всех масштабах. Фазовый переход от отсутствия пространства к его наличию вполне может иметь такой же характер.

•

Черные дыры — это своего рода Большой взрыв наоборот: превращение пространства в отсутствие пространства. В картине эмерджентного пространства-времени они — скопления талой воды в тундре: изолированные места во Вселенной, где пространство буквально тает, его упорядоченная кристаллическая структура превращается в текучую субстанцию. Нам трудно даже представить, на что в действительности похожа эта жидкость. «Что бы это ни было, оно не имеет геометрической интерпретации, — говорит Мартинек. — Понятие традиционной геометрии пространства-времени здесь прекращает существование».

В той мере, в какой возможно визуализировать эту жидкость, она представляется сильно взаимосвязанной сетью — не столько гравитационным пылесосом, сколько космическим лабиринтом. Она фактически бесконечномерная. Объекты, попавшие в нее, не могут вернуться не потому, что их держит сила гравитации, а потому, что им трудно найти выход. Возможно, когда-нибудь это удастся, но в краткосрочной перспективе их положение безнадежно. Их ждет судьба людей, которые звонят в страховую компанию и проводят всю ночь напролет, бродя по кошмарно-бессмысленному телефонному меню. «Эта высокосвязанная область действует как ловушка», — говорит Маркопоулоу.

В соответствии с квантовым граффити этот лабиринт представляет собой буквально комплекс каналов, а в матричных моделях он более абстрактен — лабиринт сложности. D0-браны, которые составляют дыру, находятся в непрерывном движении, постоянно перегруппировываясь так, словно плутают в лабиринте возможных размещений. Иногда бране везет: ее связи с партнерами на мгновение ослабевают, и она вылетает. Частица за частицей черная дыра рассеивается, как предсказывает Стивен Хокинг. «Длительное пребывание в сильном гравитационном поле, прежде чем вырваться в виде излучения Хокинга, — говорит Мартинек, — очень характерно для частицы, затерявшейся в этом огромном пространстве состояний».

Появление пространства может не только вызывать проявления нелокальности, наблюдаемые или ожидаемые физиками, но и предсказывать явления, которые пока что никто не видел. Одно из них известно под довольно противоречивым названием «пузырь ничего». Как и черная дыра, пузырь ничего — это фазовый переход, однако ближе по духу к кипению, чем к таянию. Когда вода в кастрюле на плите кипит, пузырьки пара зарождаются, расширяются и начинают сливаться до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Аналогичным образом может зарождаться и расти небольшой карман отсутствия пространства. «В какой-то момент в пространстве-времени образуется квантово-механическая дыра, — говорит Розали. — Граница этой дыры распространяется со скоростью света. Это своего рода пожирание пространства-времени». К счастью, пузырь не должен засасывать вас подобно черной дыре — по правде говоря, вы не можете увидеть его непосредственно, поскольку он за пределами пространства. Несмотря на свое название, пузырь — это не совсем ничего. Квантовая система никуда не исчезает (как не исчезает вода при кипении), а просто становится слишком беспорядочной, чтобы считаться пространственной.

•