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

«Но мы живем не в AdS!» – молча возмутилась я. Бэнкс был прав: они пытались снять пятый сиквел «Пилы». Мы живем в деситтеровском пространстве, в котором, в отличие от антидеситтеровского пространства, горизонты зависят от наблюдателя. Если мы хотим понять космологию, мы должны оставить в покое AdS и иметь дело с нашей Вселенной.

– Каким-то образом эти R и A должны быть одним и тем же оператором, – сказал Харлоу. – Но мне и нравится/ненавистна эта мысль.

Я видела кивающего Сасскинда:

– Нам тоже.

От: Леонард Сасскинд

К: Аманда Гефтер

Тема: следите за arXiv

Аманда,

следите за обновлением arXiv в начале следующей недели. Обратите внимание на работы Харлоу – Хейдена и мою. Кое-что происходит.

Ленни.

Кое-что происходит?

Что именно делает человек, когда получает письмо от одного из величайших среди ныне живущих физиков, в котором написано только: «кое-что происходит»? Очевидно, обегает несколько раз гостиную, затем делает несколько прыжков перед возмущенной кошкой, крича: «Кое-что происходит! Кое-что происходит!»

– Что, по-твоему, происходит? – спросил папа по телефону. Со времени совещания в Стэнфорде не прошло еще и шести недель.

– По-моему? По-моему, он разрешил парадокс, и, наверное, мир стал еще более зависимым от наблюдателя. По-моему, он согласился и с тем, что A эквивалентно R, и с сильным принципом дополнительности, и он знает, что может это сделать, приняв во внимание соображения Хейдена и Харлоу о возможностях квантовых вычислений.

Наступил понедельник. Я сидела перед компьютером и жала кнопку «обновить» на моей страничке в arXiv в ожидании чего-нибудь нового от Сасскинда. В 9:30 вечера оно появилось – «Принцип дополнительности для черных дыр и гипотеза Харлоу – Хейдена».

Я прочитала статью так быстро, как только смогла.

«Буссо и Харлоу предположили сильную форму принципа дополнительности, которую можно описать, сказав, что у всякой причинно-связанной области свое собственное квантовое описание, – излагал свою мысль Сасскинд. – В квантовой механике [Скруда] B запутано с A, а не с исходящим излучением. В описании [Сэйфа] B запутано с R… Пока преждевременно объявить парадокс решенным, но если Х – Х гипотеза верна, то сильный принцип дополнительности Буссо и Харлоу позволит избежать необходимости введения файерволов. По этой причине я считаю, что принцип дополнительности для черных дыр в том виде, в каком он был изначально сформулирован Прескиллом, ’т Хоофтом и Сасскиндом – Торлациусом – Угломом, все еще жив».

Сасскинд сказал, что праздновать победу пока преждевременно, но, насколько я понимала, Сасскинд, Буссо, Харлоу и Хейден раздули пламя. И с исчезновением файерволов наша с отцом миссия вернулась в свое русло.

В то же время из всей этой драматической истории я извлекла один важный урок. Парадокс файервола не пытался нам рассказать что-либо о черных дырах. Он пытался рассказать нам что-то о квантовой механике.

Если каждый наблюдатель имеет свое собственное квантовое описание, как гласит сильный принцип дополнительности и как все время требовал Бэнкс, мы нуждаемся в новом понимании квантовой физики. В обычной квантовой теории существует одно гильбертово пространство, и запутанность является абсолютной. В голографическом мире без файерволов на каждого наблюдателя приходится по гильбертову пространству, и запутанность становится относительной в зависимости от системы отсчета.

К счастью, я была почти уверена, что это именно то, что нам было необходимо, чтобы, наконец, докопаться до окончательной реальности и происхождения бытия. В наших исследованиях мы обнаруживали, как уходили инвариант за инвариантом, уступая место зависимости от наблюдателя. Но каждый раз, когда прояснялось что-нибудь новое, ясность возникала из предположения, что реальность подчиняется законам квантовой механики. Излучение Хокинга, голографический принцип, подход «сверху вниз» в космологии, М-теория, голографическое пространство-время, сильный принцип дополнительности – каждый из них с самого начала предполагал квантовую механику. Если они отрицают онтологию Вселенной, то это только потому, что квантовая механика отрицает онтологию Вселенной. Теперь я отчетливо понимала, что если бы мы хотели разгадать тайну Вселенной, то надо было сначала ответить на один-единственный вопрос, тот самый, который Уилер задал нам когда-то в Принстоне, тот самый, на котором он решил сосредоточиться, когда понял, что дни его сочтены: почему квант?

Глава 15

«…На поля»

«Если разные наблюдатели по-разному видят одну и ту же последовательность событий, то их квантово-механическое описание должно иметь значение только относительно конкретного наблюдателя. Таким образом, квантово-механическое описание определенной системы (состояния и/или значений физических величин) не может быть принято в качестве абсолютного (независимого от наблюдателя) описания реальности, но, скорее, как формализация, или кодификация, свойства системы относительно данного наблюдателя… В квантовой механике „состояние“, а также „значение величины“ – или „исход измерения“ – относительные понятия».

Когда я читала статью Карло Ровелли, в моей голове ангельский хор отчетливо пел «Аллилуйя».

Почему я не слышала об этом раньше? Это было так просто. Это было так блестяще. Это было именно то, чего нам не хватало.

Как подчеркивал Уилер в своих дневниках, центральной проблемой квантовой механики было соавторство – проблема второго наблюдателя. Или, как это формулировал Уилер, «что происходит, когда несколько наблюдателей „разрабатывают“ одну и ту же Вселенную». Именно эту проблему намеревался решить Ровелли в своей статье 1997 года «Реляционная квантовая механика», на которую я наткнулась во время отчаянных поисков физической литературы, посвященной новому пониманию квантовых тайн.

Ровелли начал со сравнения проблемы второго наблюдателя с проблемой преобразования Лоренца в специальной теории относительности. Для того чтобы объяснить факт, впервые наблюдавшийся в 1887 году в опыте Майкельсона – Морли и состоявший в том, что для всех наблюдателей свет распространяется с одинаковой скоростью, независимо от скорости их собственного движения, Хендрик Лоренц предположил, что физические объекты сжимаются или растягиваются в нужной пропорции, чтобы скомпенсировать эффект движения наблюдателя и сохранить измеряемую скорость света постоянной. Это было в 1892 году, более чем за десять лет до того, как Эйнштейн опубликовал свою специальную теорию относительности. Преобразования Лоренца успешно объясняли постоянство скорости света при любых попытках ее измерить, но вам достаточно будет задуматься об этом хотя бы на секунду, чтобы осознать, что его идея была безумна. Если я измеряю, сколько времени требуется лучу света, чтобы преодолеть некое расстояние вдоль длинной дороги, и во время измерения я передвигаюсь по этой дороге, откуда, черт побери, дороге знать, что надо сократить себя именно в такой пропорции, какая скомпенсирует мою скорость относительно скорости света, и мне покажется, что свет всегда распространяется со скоростью в 186 000 миль в секунду (300 000 км/с)? Не говоря уже о том, что нет такого физического процесса, благодаря которому дорога могла бы сама сокращаться в зависимости от движения наблюдателя. Преобразования Лоренца дают правильный ответ, но, как и квантовая механика, кажутся абсурдными.

Если уравнения специальной теории относительности уже были записаны Лоренцем в 1892 году, то что же тогда нового сделал Эйнштейн? – вопрошал Ровелли и тут же отвечал: «Он смог понять физический смысл преобразований Лоренца». Лоренц предложил правильную структуру, но неправильное толкование. Как сказал Ровелли, это была «не очень привлекательная интерпретация, удивительно похожая на современные интерпретации коллапса волновой функции. В своей статье 1905 года Эйнштейн прояснил ситуацию, указав причину беспокойства, возникающего, если подходить к преобразованиям Лоренца серьезно, – молчаливое использование концепции (не зависящего от наблюдателя времени), не пригодной для описания реальности».