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

Точно так же, как обычная гравитация компенсирует разницу в том, что видят ускоренный и инерциальный наблюдатели – чтобы совместить кривую и прямую линии, надо свернуть лист бумаги, супергравитация компенсирует тот факт, что частица, которая выглядит как фермион для одного наблюдателя, может выглядеть как бозон для другого.

С помощью D-бран Виттен смог, наконец, показать, что все пять десятимерных теорий струн плюс одиннадцатимерная супергравитация представляли собой различные аспекты единой M-теории, соотносящиеся одна с другой с помощью дуальностей, таких как T-дуальность и S-дуальность, которые устанавливают соответствие между состояниями с высокими энергиями в рамках одной теории струн и состояниями с низкими энергиями в рамках другой. Это означало, что вы могли начать с любой из шести теорий и, используя дуальности, перейти к любой другой. Если вы начинаете с одиннадцатимерной супергравитации и компактифицируете одну из размерностей в окружность, вы получите теорию струн типа IIA; а если компактифицируете одну из размерностей в отрезок, то вы получите SO (32). Достаточно повысить энергию в SO (32) – и вы окажетесь в низкоэнергетическом режиме теории струн типа I; применить T-дуальность к SO (32) – и вы в E8 × E8. Повысите энергию в E8 × E8, и возникнет дополнительное измерение пространства-времени, что приведет вас обратно к одиннадцатимерной супергравитации.

Было ясно, что D-браны дают в руки мощный инструмент. Но насколько реальные объекты им соответствуют? У меня были свои подозрения. D-браны состояли из пространства-времени, а, по словам Полчински, пространство-время не фундаментально.

– D-браны фундаментальны? – попросила уточнить я.

– D-браны – это еще не окончательный ответ, – сказал он. – Но в некоторых отношениях они ближе к окончательному ответу, чем сами струны. Струны были неверной отправной точкой. Намного ближе к ней голографический принцип. Теория струн… – он запнулся. – Я не хочу сказать, что она уже не актуальна, но…

Я рассмеялась:

– Но она уже не актуальна?

– Возьмем, к примеру, черные дыры и возьмем кварк-глюонную плазму: достаточно чего-то одного, чтобы понять другое, – сказал Полчински. – И вам не нужна для этого теория струн. Струн нет ни на одной из сторон этой дуальности, но они обеспечивают логическую связь, которая превращает одно в другое. Теория – это больше не теория струн. Струны появляются в одном классическом пределе. А нам нужна единая теория.

– М-теория? – спросила я.

– Совершенно верно.

– Поэтому было бы неправильно думать, что «мир состоит из струн».

– Совсем неправильно.

На самом деле, мне стало ясно: вообще было бы неправильно утверждать, что мир состоит из чего-либо. Наборы частиц, образуемые из элементарных струн, которым надлежит быть фундаментальными составляющими реальности, в каждой из пяти теорий струн – свои. Вы можете подумать, что этого уже достаточно для вердикта о принципиальном различии пяти теорий между собой, но тогда вы упустите половину истории. Если для каждой теории струн вы перечислите все элементарные частицы и все композитные частицы – частицы, состоящие из нескольких струн, списки частиц вдруг окажутся идентичными. Элементарная частица в одной теории оборачивается композитной в другой; и все же, благодаря дуальностям, все пять теорий в равной степени верны.

Мой папа у доски в Институте теоретической физики Кавли.

Фото: А. Гефтер.

Это был мощнейший удар по всей редукционистской затее – той самой, которая на протяжении веков заставляла ученых думать, что если они найдут те мельчайшие объекты, из которых сделано все остальное, то они поймут, как работает мир. Это был также мощный удар по каждому, кому случалось путешествовать с отцом на автомобиле вдоль калифорнийского побережья в поисках окончательной реальности. Теория струн с полной ясностью показала: не существует базовых ингредиентов. Некоторые только кажутся базовыми, в зависимости от точки зрения.

– В дуальности Малдасены струны возникают как связанные состояния глюонов, – сказал Полчински. – К М-теории можно подойти и через теорию матриц, реконструируя одиннадцатимерное пространство-время в виде огромных матриц, и тогда никаких струн вообще нет. Но теория струн привела к открытию голографического принципа. А это уже действительно фундаментальное открытие.

– Но М-теория должна обладать некоторой онтологией, верно? – спросила я. – Можете ли вы угадать, что это может быть? Струны, браны, частицы? Какие-то абсолютно новые объекты? Может быть, пространство? Время?

– Не могу даже предположить, – сказал Полчински. – Любопытно, что нам известно так много о различных приближениях, но у нас нет ни малейшего представления о том, приближениями чего они являются! Голография – это, очевидно, часть ответа. Фундаментальные переменные, вероятно, очень нелокальные, при этом локальные объекты возникают динамично.

Возможно ли, чтобы онтологии не существовало вообще? – недоумевала я. Это теория, построенная из ничего? Опять же, если это действительно теория всего, разве она не должна существовать?

– Теория струн привела нас к голографическому принципу, к AdS/CFT-соответствию, – сказала я. – Как мы можем теперь применить его к нашей деситтеровской Вселенной?

– Антидеситтеровское пространство – это совершенно особое пространство, – сказал он. – Засуньте гравитацию в ящик, и получите нечто похожее. Но дело в том, что среди нас все больше таких, кто снова не хочет думать ни о каком ящике. В нашей Вселенной нет никаких стенок. Так что у нас здесь вопрос, который еще ожидает своего ответа.

Да, мы живем не в ящике, подумала я, но мы живем внутри конуса. Я никак не пойму, почему бы нам не признать несостоятельность хаотической инфляции и не поместить космическую голограмму просто на поверхность светового конуса каждого наблюдателя в деситтеровском пространстве, которому больше не угрожает распад. Конечно, при этом мы теряем последнюю надежду на инвариантность, но к чему лицемерить? Разве у нас есть выбор?

– А как насчет деситтеровского горизонта, зависящего от наблюдателя? – рискнула спросить я.

Полчински задумался:

– Вы уже разговаривали с Томом Бэнксом? У него довольно оригинальный подход, который, я думаю, созвучен с вашим вопросом. Его смысл в том, что, каким-то образом, у каждого отдельного наблюдателя должна быть собственная голография.

По стечению обстоятельств, Том Бэнкс в этот момент уже приближался к Санта-Барбаре.

Глава 13

Как разбивать стекло

Меня разбудил телефонный звонок.

– У папы колика, – это из соседнего номера звонила мама.

– Черт! – выругалась я, пытаясь проснуться. – Как он?

– Не могу сказать. Видимо, придется ехать в больницу. Машина нам может понадобиться здесь. Возьми такси до кампуса.

Я надела шлепанцы и побежала в их комнату. Отец лежал на кровати, согнувшись от боли пополам, и стонал. Такое с ним было не впервые, и я знала, что в конце концов все будет хорошо. Он все-таки был врачом. Заболев, мы сами бежали к нему за помощью. Видеть больным его было для нас все равно что видеть мир перевернувшимся.

– Я никуда не поеду, – сказала я. – Я отменю встречу и останусь здесь.

Он скорчился, схватившись за живот:

– Ты… должна… поехать, – проговорил он, запинаясь и еле выговаривая слова из-за сильной боли. – Задать… физике… перцу.

– Поезжай, – успокоила меня мама. – Здесь ты ничем не поможешь. Если что-то изменится, я тебе позвоню.

Я не знала, сколько добираться до кампуса на такси, и поэтому вызвала его сразу же. Машину подали быстро, и я, оказавшись в Институте Кавли на сорок пять минут раньше назначенной встречи с Бэнксом, решила подождать его в комнате отдыха сотрудников.