Стивен Хокинг. Непобедимый разум

Припомните, что такое комплементарность: она соединяет два разных, порой взаимоисключающих описания, потому что вместе они дают более полное и точное представление, чем каждое по отдельности. В начале ХХ века Нильс Бор таким образом решил проблему дуализма частиц и волн. Экспериментируя с движением света, физики убеждаются, что свет распространяется волнами, то есть отказываются от понимания света как потока частиц, но, исследуя взаимодействия света с материей, они видят, что свет ведет себя как совокупность частиц и тем самым исключается волновая модель. К 1920 году стало ясно, что свет можно понимать и как волны, и как частицы, но ни одна модель не объясняла полностью все экспериментальные данные. И от предположения, будто свет иногда бывает волнами, а иногда частицами или же представляет собой и волны, и частицы, легче не становилось. Эта же проблема обнаружилась и в изучении материи и излучения. В 1927 году Бор писал Эйнштейну, что с этим противоречием можно как-то смириться и жить, “покуда мы не позволяем интуитивному убеждению, что материя и излучение должны быть либо волнами, либо частицами, ввести нас в искушение”[299]. Два подхода к строению вещества и излучения казались несовместимыми, но оба были правильны и оба необходимы.

Так обстоит дело и с комплементарностью горизонта событий. Сасскинд подытожил: “Парадокс информации, воспринимаемой одновременно в двух разных местах, бросается в глаза, но внимательный анализ покажет, что тут не возникает противоречия”. “И все же это чудно”, – признает он[300]. Герард ’т Хоофт из Утрехта ввел в 1993 году понятие “редукция измерений”. Сасскинд переименовал его в “голографический принцип”.

Посмотрим еще раз, как Миранда падает к горизонту событий, – посмотрим глазами Оуэна, который находится на борту космического корабля. Замедление времени приводит к тому, что с борта корабля кажется, будто Миранда застыла и размазалась на горизонте событий. Сасскинд указывает, что точно так же Оуэн будет воспринимать все остальное, что когда-либо участвовало в формировании черной дыры, и все, что упало в нее: все это, с его точки зрения, застыло на горизонте событий. “Черная дыра состоит из огромной свалки расплющенной материи на горизонте событий”, – посмеивался Сасскинд.

“Голографический принцип” предполагает, что информация скапливается на границе системы, а не внутри. Взгляните на голографический значок, украшающий вашу банковскую карточку: трехмерный образ разместился на двухмерной поверхности карточки. Развивая эту идею, Сасскинд сравнил черную дыру с гигантским космическим проектором, который превращает трехмерную Миранду в двухмерное изображение на поверхности горизонта событий. Итак, информация, размазанная по краю черной дыры, не погибает. Она вся сохраняется там. Ничто не утрачивается.

Весьма интересное объяснение этой ситуации предлагает теория струн – как вы помните, эта теория представляет частицы не в виде точек, но в виде крошечных петель вибрирующих струн. Вид частицы зависит от типа колебания струны. Представьте себе, как одна такая струна падает в черную дыру, а вы наблюдаете за падением со стороны, в иллюминатор космического корабля. Струна приближается к горизонту событий, и вам кажется, будто вибрация замедлилась. Струна растягивается, хранящаяся в ней информация размазывается по всему горизонту событий. Каждая новая струна ложится на предыдущие, образуется плотный клубок. Поскольку все состоит из струн, все, что попадает в черную дыру, размазывается таким образом. Возникает гигантский клубок струн, покрывающий поверхность черной дыры и хранящий все огромное количество информации, которая упала в черную дыру в пору ее формирования и позднее. Здесь, на горизонте событий, находится все, что “упало в черную дыру”. С точки зрения наблюдателя, в дыру ничего не падает: все останавливается на горизонте событий и в дальнейшем излучается обратно в пространство.

Сасскинд наведался в Кембридж в 1994 году и воспользовался возможностью пообщаться с Хокингом и убедить его в том, что принцип комплементарности горизонта помогает разрешить информационный парадокс. К сожалению, Хокинг как раз в ту пору заболел. Уже под конец пребывания Сасскинда в университете Хокинг, поправившись, явился на его лекцию о принципе комплементарности черной дыры. Сасскинд вспоминал: “То был мой последний шанс поспорить со Стивеном. Лекционный зал был битком набит. Стивен едва поспел к началу лекции и устроился в дальнем ряду – обычно он садится поближе к докладчику. Его, как всегда, сопровождали сиделка и еще кто-то из помощников. Ему было явно нехорошо, и посреди моего выступления он уехал. На том дело и кончилось”[301]. Идеям Сасскинда пришлось дожидаться начала XXI века, чтобы ими наконец занялись и дали им строгое математическое обоснование.

Глава 15 У нас есть шанс избежать и Армагеддона, и новых Темных веков