Вечность. В поисках окончательной теории времени

Однако ситуация предстает в совершенно ином свете, как только в игру вступает хокинговское излучение. Теперь черная дыра не живет вечно; если мы терпеливо подождем, она полностью испарится. И если информация не теряется, то мы должны оказаться в том же случае, как и в примере с огнем; то есть, в принципе, быть способными восстановить содержимое книги, изучая свойства выходящего излучения.

Проблема с подобными ожиданиями возникает, когда мы начинаем анализировать, каким образом виртуальные частицы порождают хокинговское излучение вблизи горизонта событий черной дыры. Исходя из того, что изображено на рис. 12.5, можно подумать, что книга проваливается сквозь горизонт и попадает в сингулярность (или туда, что заменяет сингулярность в теории квантовой гравитации), забирая с собой всю информацию, содержащуюся на страницах. В то же время излучение, которое предположительно переносит ту же информацию, уже покинуло черную дыру. Как одна и та же информация может быть одновременно в двух местах?[229] Расчеты Хокинга показывают, что выходящее излучение совершенно одинаково для всех типов черных дыр, независимо от того, из чего они сделаны. Таким образом, получается, что информация попросту уничтожается? Если вспомнить наши предыдущие примеры с шахматными досками, то это аналогично существованию определенного рода пятна, которое случайным образом порождает либо серые, либо белые квадраты вне зависимости от предыдущего состояния.

Эта загадка известна как «парадокс о потере информации в черных дырах». Поскольку экспериментальную информацию о квантовой гравитации очень сложно получить напрямую, размышления о том, как же все-таки разрешить этот парадокс, в последние несколько десятилетий непрерывно занимали умы множества физиков-теоретиков. Физическое сообщество раскололось на две части. Физики, которые, грубо говоря, долго занимались общей теорией относительности (включая Стивена Хокинга), склонялись к тому, что информация действительно теряется и что испарение черной дыры — это пример нарушения привычных правил квантовой механики. В то же время ученые, занимавшиеся физикой элементарных частиц и квантовой теорией поля, скорее были готовы поверить в то, что нам необходимо лучше разобраться в вопросе испарения черных дыр, и тогда мы увидим, что информация все же каким-то образом сохраняется.

В 1997 году Хокинг и его коллега Кип Торн (оба из лагеря общей теории относительности) заключили пари с Джоном Прескиллом, физиком-теоретиком, занимающимся изучением элементарных частиц в Калтехе. Вот текст этого договора:

Исходя из того что Стивен Хокинг и Кип Торн твердо уверены, что информация, поглощаемая черной дырой, навсегда скрывается из внешней Вселенной и никогда, даже после испарения черной дыры, не может быть обнаружена повторно и полностью исчезает, а также принимая во внимание, что Джон Прескилл твердо уверен, что механизм выхода информации при испарении черной дыры должен быть и будет обнаружен в правильной теории квантовой гравитации,

Прескилл предлагает, а Хокинг и Торн принимают предложение заключить пари о следующем:

Когда чистое квантовое начальное состояние претерпевает гравитационный коллапс, формируя черную дыру, конечное состояние по завершении испарения черной дыры всегда будет являться чистым квантовым состоянием.

Проигравший (проигравшие) наградит победителя (победителей) энциклопедией по выбору победителя, откуда тот может извлекать информацию по своему желанию.

Стивен У. Хокинг, Кип С. Торн, Джон П. Прескилл

Пасадена, Калифорния, 6 февраля 1997 г.