О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Через пару месяцев после выхода статьи Малдасены Виттен поместил черную дыру во внутренность AdS, применил теорию границы и посмотрел на получившуюся голограмму. Так как в мире границы нет тяготения – по крайней мере, в знакомом смысле, – то не следует ожидать, что голограмма черной дыры будет хоть как-то напоминать бездонную пропасть пространства-времени в эйнштейновской относительности. И в самом деле, сходства никакого нет. Когда Виттен исследовал дуальное описание черной дыры, он не обнаружил почти ничего, кроме роя горячих частиц. Голография трансформирует самые загадочные объекты во Вселенной в нечто весьма заурядное. Голографическая история жизненного цикла черных дыр, который оказалось так трудно понять на языке гравитации, выглядит чем-то вроде нагревания и последующего охлаждения плазмы из горячих кварков и глюонов – процесса, едва ли более экзотического, чем тот, который физики-экспериментаторы ежедневно воспроизводят в своих лабораториях, сталкивая друг с другом тяжелые ядра. Далее, тепловая энтропия горячего кваркового «супа» на граничной поверхности равна энтропии черной дыры во внутренности AdS, что, очевидно, является важным тестом голографического дуализма. Фактически, математическое наблюдение того, что энтропия черной дыры растет как площадь поверхности горизонта, в свете голографии нас больше не удивляет – ведь поверхность горизонта и кварковый «суп» существуют при одном и том же числе измерений.

Почти в виде сделанного задним числом дополнения, как бы примечания к словарной статье о черной дыре, Виттен отметил, что сделанное на граничной поверхности описание образования и испарения черных дыр согласуется с квантовой теорией. По-видимому, голографический дуализм и правда разрешил парадокс Хокинга. Причина этого в том, что волновые функции довольно ординарных скоплений частиц, составляющие дуальное описание черных дыр, согласно обычным квантовым правилам без учета гравитации эволюционируют гладким и сохраняющим информацию образом. Хотя квантовая динамика горячих кварков может искажать и трансформировать информацию, мы определенно знаем, что уничтожена информация не будет – в QFT даже не существует такой опции. Значит, по логике дуализма, вся информация, содержащаяся внутри испаряющихся черных дыр в AdS-вселенной должна в конечном счете утекать из них, «записываясь» в излучении Хокинга.

Вы, может быть, теперь подумали, что открытия Малдасены и Виттена заставили Стивена быстро изменить свои взгляды на судьбу информации внутри черных дыр. Ничего подобного.

Почему? Потому что аргументации Виттена оказалось недостаточно, чтобы завершить словарную статью «Информационный парадокс» в нашем словаре AdS – QFT. Основанное на дуализме утверждение Виттена, что все основные биты внутри коллапсирующей звезды в конечном счете выживают, в высшей степени формальное. Оно не объясняет, как именно информация переходит в изучение Хокинга. Дуализм говорит нам только, что это каким-то образом происходит. Если бы в конце 1998 года бесстрашный астронавт позвонил бы в Принстон, чтобы на всякий случай еще раз уточнить, сможет ли он выбраться из черной дыры, тамошние теоретики сказали бы ему: «Да, конечно, только ты выберешься оттуда очень помятым». Но если бы он нажал на них и спросил, каким именно образом он все же выберется, Виттену и его коллегам пришлось бы признать, что они этого не знают. C ранних лет голографической физики гравитационное описание выхода из старой испаряющейся черной дыры оставалось глубоко таинственным. Удивительный дуализм Малдасены успешно устранил все формальные противоречия между квантовой теорией и черными дырами, но он так и не смог пролить свет на вопрос, где именно Стивен допустил ошибку в своих исходных гравитационных вычислениях. Вполне понятно, поэтому, что Стивен, к чести своей, продолжал настаивать на разрешении парадокса в его собственных терминах: на описании способа выхода из черной дыры на языке гравитации и геометрии, на таком описании, которое не требовало бы от него слепой веры в дуальную магию.

Должно было пройти еще шесть лет, прежде чем Стивен наконец добился своего и публично объявил, что квантовая механика в присутствии черных дыр остается в безопасности. Сделал он это достаточно драматично, выбрав для своего выступления XVII Международную конференцию по общей относительности и гравитации, состоявшуюся в Дублине в июле 2004 года, – собрание того же рода, как и то, на котором в 1965 году он впервые представил свою теорему о сингулярности Большого взрыва. Когда Стивен отправил по электронной почте в оргкомитет конференции заявку, прося выделить в расписании время для сообщения, что «он решил информационный парадокс черной дыры», его просьбу не просто удовлетворили, но и зарезервировали для этого Большой концертный зал Королевского Общества в Дублине. И очень скоро устроители столкнулись с проблемой нехватки пропусков для прессы на, казалось бы, чисто научную лекцию.