На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Гефтер Аманда

Ну конечно, это было верно для Сэйфа, подумала я. Независимо ни от чего не существует никакой другой стороны. Проблема состоит в том, что для Скруда это должно быть не так. По Эйнштейну выходит, что Скруд находится в инерциальной системе отсчета, где никакого края нет. Я начала ерзать на своем неудобном сиденье. Почему все так спокойно сидят? Если для Скруда у черной дыры нет внутренности, то все фундаментальные достижения теоретической физики в новейшей истории не стоят и гроша. Почему все молчат?

– По крайней мере, в этом случае вся неизвестная физика происходит в сингулярности, а мы не знаем, какие уравнения там работают, – Стэнфорд пожал плечами.

Именно в этот момент Эндрю Строминджер, струнный теоретик из Гарварда, потерял терпение:

– У вас плоское пространство, и сингулярность появляется из ниоткуда? – крикнул он с места.

– Именно в этом и состоит проблема с файерволом! – крикнул в ответ Буссо.

– Ну, тогда я рад, что вы выразили ее таким прозрачно абсурдным способом! – кричал Строминджер, его голос был полон сарказма. – Я думаю, это замечательно, что кто-то, не моргнув глазом, вытащил сингулярность из плоского пространства.

Я чувствовала себя отмщенной. Сейчас не тот случай, когда надо быть вежливым.

Но настроение в аудитории поменялось, когда с вдохновенной речью выступил молодой физик по имени Патрик Хейден из университета Мак-Гилл. AMPS-парадокс, сказал он, основывается на предположении, что Скруд может проводить измерения B, убеждаясь в его запутанности с R, до того, как он упадет в черную дыру, где обнаружит, что B также запутано с А, – если, конечно, на его пути нет файервола. Но мы должны задаться вопросом, говорил Хейден, – что в действительности необходимо для выполнения этого измерения? Что необходимо предпринять, чтобы декодировать «болтунью» излучения Хокинга и извлечь информацию о корреляции между B и R? На практике обнаружить корреляции в излучении Хокинга еще сложнее, чем, например, найти слово в словаре после того, как его сожгли на костре. Излучение Хокинга взбито не на шутку. Для декодирования информации потребуется самый мощный компьютер, который только можно себе представить. А именно: квантовый компьютер.

Квантовые компьютеры используют преимущество суперпозиции квантовых состояний для быстрого выполнения вычислений, которые обычный компьютер не смог бы выполнить даже за миллиарды лет. В то время как обычный бит информации, который используется в обычных компьютерах, – это либо 0, либо 1, квантовый бит, или кубит, может быть 0, 1 или суперпозиция 0 и 1 одновременно. По мере того как растет число кубитов, стремительно увеличивается количество квантовых состояний, в которых квантовый компьютер находится одновременно. Десять кубитов могут быть одновременно в 1024 состояниях. Двадцать кубитов – более миллиона состояний. Три сотни кубитов могут быть одновременно в большем числе состояний, чем число частиц во Вселенной. Способность квантового компьютера одновременно выполнять так много вычислений одновременно означает, что он может, в принципе, раскладывать большие числа на простые, проводить поиск в больших базах данных за одно мгновение и, вполне возможно, декодировать облако излучения Хокинга. Кого заботит, что крупнейший квантовый компьютер из построенных до сих пор располагал лишь горсткой кубитов? Вопрос состоит в том, сказал Хейден, что измеримо в принципе. Квантовые вычисления – это предел вычислительных возможностей вообще. Если квантовый компьютер не может вычислить что-то, то это невозможно вычислить вообще. Точка.

– Утверждение, сделанное AMPS в их статье, состоит в том, что гипотетически мы можем декодировать излучение и затем нырнуть в черную дыру, – сказал Хейден. – Но в духе принципа дополнительности мы должны исходить из предельных операциональных возможностей… Можно ли провести такую декодировку на квантовом компьютере? И если да, то за какой период времени?

Стоя у доски, Хейден провел ряд вычислений, показывающих, что значит обсчитать излучение Хокинга с помощью последовательных универсальных двухкубитных логических вентилей за данный период времени. И вот его вывод: время декодировки излучения растет экспоненциально.

Это означает, что время, за которое Скруд может декодировать излучение, растет с каждым новым битом информации в геометрической прогрессии. Для черной дыры любого размера к тому моменту, когда он и его квантовый компьютер завершат декодирование, – то есть к тому моменту, когда он сможет выяснить, запутано ли В с R, черная дыра уже успеет испариться и опасность встречи с файерволом исчезнет сама собой.

На следующее утро, до начала совещания, я увидела Хейдена и Харлоу, сидящих на диване перед уравнениями, выписанными на доске. Мне не терпелось спросить Хейдена о его вчерашнем выступлении, которое всю ночь не выходило у меня из головы.

– Просто из того, что вы не можете декодировать информацию, можно ли заключить, что ее не существует? – спросила я. – Я хочу сказать: просто из того, что мы не можем измерить запутанность В с R, выводится ли автоматически, что В не запутано с R?

– Сравните с принципом дополнительности в квантвой механике, – сказал Хейден. – Вы бы могли сказать: просто из того, что невозможно измерить координату и импульс одновременно, еще не следует, что у частицы на самом деле нет координаты и импульса одновременно. А между тем из принципа дополнительности именно это и следует. Может быть, и здесь то же самое.

Это хороший аргумент, подумала я, возвращаясь в конференц-зал. Однако почему, черт возьми, вычислительные возможности должны иметь какую-то связь с тем, что существует на онтологическом уровне. Но это так, и квантовая механика совершенно ясно это доказывает. И все же – почему? Если принять точку зрения Эйнштейна – реальность существует независимо от наблюдения, – то эта логика была бы необъяснима. Был только один способ объяснить, почему то, что мы можем знать, определяет то, что может существовать: реальность принципиально зависит от наблюдателя. И если реальность принципиально зависит от наблюдателя, думала я, то файерволы рассыпаются сами собой.

Во время заседания Харлоу взял слово и выразил свое согласие с Хейденом.

– Кажется, существует довольно надежный барьер, предотвращающий возможность измерения R… Даже если наблюдатели находятся внутри одного светового конуса, они оказываются недоступны друг для друга вычислительно.

Вторя предположению Сасскинда, что A равно R, Харлоу задался вопросом, не должны ли мы придерживаться «сильной дополнительности».

– Принцип сильной дополнительности гласил бы, что у одного наблюдателя [Сэйфа] имеется некая квантовая теория и у другого [Скруда] имеется некая квантовая теория, и существуют какие-то критерии того, насколько они согласуются друг с другом. Но они должны быть согласованы только в отношении величин, которые они могут оба измерить.

Я улыбалась, сидя на неудобном стуле.

Обычная дополнительность говорит, что если имеется горизонт событий, то вместо нефизического глобального взора на мир глазами Бога вам придется ограничиться системой отсчета одного наблюдателя. Это было смелое утверждение, из которого вытекало, что пространство-время зависит от наблюдателя. Сильная дополнительность переносит все на совершенно новый уровень. Она говорит, что вы должны ограничиться системой отсчета одного наблюдателя независимо от того, имеется горизонт событий или нет. Ведь в AMPS-случае расхождения в описании события между Сэйфом и Скрудом происходят в области, где двое наблюдателей еще не разделены горизонтом. Сильная дополнительность делает зависимым от наблюдателя не только пространство-время, зависимым от наблюдателя становится все.

– С другой стороны, – сказал Харлоу, и лицо его помрачнело, – здесь, по-видимому, не будет AdS/CFT-соответствия, потому что предполагается существование единого квантово-механического описания, которое можно поместить в одно гильбертово пространство.