О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Сейчас нередки конференции по «квантовой гравитации в лаборатории», на которых теоретики гравитации и квантовые экспериментаторы обсуждают пути создания сильно запутанных квантовых систем из захваченных в ловушки атомов или ионов, копирующих некоторые свойства черных дыр. Экспериментируя с этими системами, мы надеемся узнать больше о том, какие именно картины запутанности лежат в основе искривленного пространства-времени и что происходит с геометрией, когда поддерживающая ее квантовая запутанность разрушается. Эти вопросы очень важны и интересны. Кто на заре голографической революции середины 1990-х мог бы представить, что на струнных конференциях 2020-х квантовые экспериментаторы будут читать лекции по упрощенным лабораторным моделям черных дыр?

Как жаль, что Стивен не дожил до этих восхитительных новых открытий и не может им порадоваться! Он бы, конечно, пришел в восторг, увидев, как в испаряющихся черных дырах возникают кротовые норы – неуловимые каналы, по которым ускользает информация. Мы можем только догадываться, какой краткий и убийственный по остроумию афоризм он бы выдал по этому поводу. Думаю, Стивен был бы точно так же восхищен, увидев еще один уровень связи между нашим пониманием черных дыр и ранней Вселенной, – ведь эти две темы всегда были в центре его интересов. На всем протяжении его жизни как исследователя прорывы в области черных дыр обычно давали пищу его очередным работам по космологии – от теоремы Пенроуза о сингулярности черной дыры до его собственного открытия излучения Хокинга. Пришествие голографии привело к еще более тесным взаимосвязям между обоими направлениями: к таким космологическим озарениям, как подход «сверху вниз», который мы начали развивать в 2002 году и который вдохновил его работу по черным дырам в 2004-м.

При всем этом, однако, некоторые струнные теоретики немного растеряны недавними достижениями квантовой теории черных дыр. Они всегда надеялись, что разрешение информационного парадокса черной дыры приведет к замене предложенной Хокингом причудливой полуклассической смеси геометрий чем-то совершенно иным. А вместо этого вышло, что мы должны принимать хокинговскую суперпозицию геометрий всерьез и что результаты этого подхода к квантовой гравитации, когда мы действительно принимаем его всерьез, превосходят все ожидания (кроме, конечно, ожиданий самого Хокинга, которые всегда были недостижимо высокими). И хотя очень многое еще надо узнать, прежде чем мы сможем восстановить историю черной дыры из ее пепла – из излучения Хокинга, – все же многие теоретики ныне уверены, что реального парадокса больше нет. Более того, я смею утверждать, что этот шаг – переход от единичного пространства-времени к возникающим пространствам-временам – есть действительно нечто совершенно новое, что имеет поистине фундаментальное значение.

Начнем с того, что этот сдвиг означает конец старой редукционистской мечты в фундаментальной физике. Редукционизм – исключительно плодотворная идея, состоящая в том, что в науке стрела объяснений всегда направлена сверху вниз, в направлении более низких уровней сложности. Согласно этому воззрению на всех этажах в многоуровневой башне науки, в физике, химии, биологии, явления, происходящие на более высоких уровнях, могут в принципе быть объяснены через явления на уровнях более низких. Редукционизм не означает, что объяснения через переход на более низкий уровень нужны и полезны всегда; на практике они могут даже оказаться вообще недостижимыми. Редукционистский подход не конфликтует и с возникновением новых явлений и «законов» на более высоких уровнях сложности. Все, чего требует редукционизм, – это чтобы законы более высокого уровня не были отделены от их находящихся на более низких уровнях корней. Мы можем качественно объяснить биологические явления в терминах химии, а химические явления – в терминах физики. И будь у нас достаточно мощные компьютеры, позволяющие моделировать сложные биологические системы на микроскопическом уровне молекулярной химии, мы вполне могли бы увидеть, как именно формируется их биологическое поведение.