Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Квантовые частицы напоминают летящую по воздуху стрелу. Можно сказать, что стрела поражает мишень в момент измерения. Если оглянуться назад, то можно еще указать, кто из лучников выпустил стрелу. Задача обратима – стрела и лучник связаны. Именно поэтому физики в пределах определенной погрешности могут делать впечатляюще точные предсказания и связывать между собой причину и следствие.

Но если черные дыры разрушают квантовую информацию, то они прерывают и ясную траекторию движения во времени. Так сказать, прерывают полет стрелы. Это значит, что мы не будем знать, ни откуда она прилетела, ни куда направляется: стрела внезапно может вонзиться куда угодно – не исключено, что даже в стоящего за лучником зрителя. Какое‐либо даже небольшое сомнение в считающемся непреложным положении о сохранении информации заставляет сомневаться во всемогуществе квантовой физики и в предсказательных способностях физики вообще – и это серьезная проблема.

Некоторые теоретики полагают, что, возможно, квантовая информация запасается в центре черной дыры, то есть вблизи сингулярности. Но тогда вся информация, когда‐либо исчезнувшая за горизонтом событий, должна оставаться там до тех пор, пока черная дыра не испарится. Впрочем, особого смысла в этом предположении нет, поскольку даже просто для хранения информации требуются пространство и энергия. Безусловно, черная дыра слишком мала и в ней нет места, чтобы хранить информацию миллиарда Солнц.

Другие же физики считают, что информация задерживается на горизонте событий или сразу под ним. Возможно ли, что когда нечто пересекает горизонт событий, он начинает вибрировать, как мембрана, и таким образом сохраняет информацию? Возможно ли, что черные дыры – только информация, запасенная на их поверхности? Доведись Эйнштейну услышать подобные предположения, он перевернулся бы в гробу. Ведь, согласно его принципу эквивалентности, при свободном падении в темную бездну черной дыры частица не должна даже заметить переход через горизонт событий. Только “врезавшись” в сингулярность, она поймет, что что‐то пошло не так. В рамках общей теории относительности на горизонте событий места для информации нет.

Тем не менее большинство физиков полагает, что – так или иначе – информация накапливается в черных дырах и высвобождается оттуда вместе с излучением. Более того: они даже думают, что излучение черных дыр содержит секретный код, который, по крайней мере теоретически, можно расшифровать и который позволит выяснить, что с ними происходило в прошлом. Сам Стивен Хокинг, поначалу сомневавшийся, что такое возможно, проиграв пари[211], тоже перешел в лагерь сторонников этой идеи. А вот знаменитый математик Роджер Пенроуз, показавший, что существование черных дыр с необходимостью следует из теории Эйнштейна, настаивает, что на самом деле внутри черных дыр информация необратимо теряется. Короче говоря, мы пока еще не знаем, что в действительности гравитационное поле делает с квантовыми частицами.

Лично я, хоть и с некоторой осторожностью, склонен согласиться с мнением Пенроуза. Черные дыры – макроскопические объекты, не сводящиеся только к сингулярности в центре. Черная дыра – это скорее вся область искривленного пространства вокруг сингулярности. Она состоит из совокупности всех квантовых частиц внутри и вне сингулярности. Ни одна из этих квантовых частиц не является изолированной – на нее влияют все остальные частицы. Информация обобществляется[212]. Если это так, то можем ли мы по‐прежнему говорить об индивидуальном состоянии частицы и об информации, содержащейся в отдельной частице? Есть ли смысл использовать принципы квантовой физики, рассуждая о пространстве, если оно не квантовано? Обратима квантовая теория, но не реальная макроскопическая Вселенная. Почему же таковыми должны быть черные дыры? Может быть, это самый большой генератор случайных чисел в космосе?

Информационный кризис в физике в самом разгаре – об этом написаны целые книги. Ошибочна общая теория относительности – или ошибочна квантовая физика? Есть много убедительных гипотез, но мы не знаем, приведут ли они нас куда‐нибудь. Однако кризис в физике – это всегда возможность появления новой теории. Уже более сорока лет ученые пытаются согласовать теорию гравитации и квантовую физику, но пока безуспешно. Построение теории квантовой гравитации – дело невероятно сложное. В большинстве предлагаемых вариантов крайне трудно даже заставить яблоко упасть на землю.

Творческих идей хватает; скорее не хватает ясного намека свыше, какая из этих двух теорий правильна. Однажды Герман Николаи, один из ведущих исследователей в области гравитации из Потсдама, сказал мне: “Я не думаю, что продвинуться дальше удастся, только теоретизируя, – нужен эксперимент”. Нужна “квантово-гравитационная” экспедиция Эддингтона!