Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики

На маленьком компьютерном экране, закреплённом на подлокотнике его кресла, более или менее непрерывно бегут последовательности слов и вспыхивают буквы. Стивен выдёргивает их поодиночке и сохраняет в компьютере, формируя предложение или пару. Это может занять до десяти минут. Пока оракул составляет ответ, в комнате стоит тишина, как в склепе. На фоне нарастающего ожидания и беспокойства все разговоры прерываются. Наконец, появляется ответ: это может быть не более чем «да», или «нет», возможно, фраза или пара фраз.

Я видел, как это происходит в помещении с сотней физиков, а равно на небольшом стадионе с пятью тысячами зрителей, включая южноамериканского президента, министра обороны и нескольких высших генералов. Моя реакция на эту невероятную тишину варьировалась от удивления до серьёзного раздражения (почему моё время растрачивается на этот фарс?). Мне всегда хотелось пошуметь, может быть, просто поговорить с соседом, но я никогда этого не делал.

Что же в Стивене вызывает такое восхищённое внимание, какого мог бы удостоиться святой, раскрывающий глубочайшие секреты Бога и Вселенной? Хокинг высокомерный человек, самовлюблённый и предельно эгоцентричный. Впрочем, это верно в отношении половины людей, которых я знаю, включая меня самого. Я думаю, что ответ на этот вопрос отчасти связан с магией и таинственностью бестелесного интеллекта, который перемещается по Вселенной в инвалидном кресле. Но отчасти дело в том, что теоретическая Физика — это небольшой мир, состоящий из людей, знающих друг друга много лет. Для большинства из нас это продолжение семьи, и Стивен — любимый и глубоко уважаемый член этого семейства, несмотря даже на то что порой он вызывает фрустрацию и раздражение. Нас всех очень тревожит, что он не может общаться иначе, как тем скучным и долгим способом, который он использует. Поскольку мы ценим его точку зрения, то сидим и тихо ждём. Я также думаю, что степень концентрации Стивена в процессе составления ответа, вероятно, столь высока, что он даже не замечает странной тишины вокруг.

Как я уже сказал, доклад был незапоминающимся. Стивен сделал свои обычные заявления: информация уходит в чёрную дыру и никогда не возвращается. К тому времени, когда чёрная дыра испаряется, она полностью пропадает.

Сразу вслед за Хокингом выступал Герард т' Хоофт. Он тоже очень харизматичный человек, вызывающий всеобщее восхищение физического сообщества. Выступления Герарда производят колоссальный эффект и заслужили ему огромное уважение. Хотя его не всегда легко понять, с ним не связано такой «тайны оракула», как с Хокингом. Он довольно прямолинейный и вполне ощутимый датчанин.

Презентации Герарда всегда забавны. Он любит использовать своё тело, иллюстрируя разные моменты, и умеет готовить впечатляющую графику. Спустя много лет я помню видео, которое он подготовил для иллюстрации горизонта чёрной дыры. Сфера была случайным образом заполнена чёрными и белыми пикселами. По ходу видео пикселы начали мигать, переходя из чёрных в белые и обратно. Картинка выглядела как белый шум на неисправном телевизоре. Было совершенно очевидно, что идеи 'т Хоофта похожи на мои собственные в том, что касается существования активного слоя быстро меняющихся атомов горизонта, порождающих энтропию чёрной дыры. (Я уже опасался, что он перехватит мои аплодисменты, предложив собственную версию дополнительности чёрных дыр, но если он об этом и думал, то не сказал.)

т' Хоофт — чрезвычайно глубокий и оригинальный мыслительно, как и очень многие оригиналы, он часто остаётся недопонятым. После его доклада о чёрных дырах стало ясно, что он утратил контакт с аудиторией. Не то чтобы слушающим стало скучно — вовсе нет, — но они не понимали его логики. Напомню: горизонт чёрной дыры считался пустым пространством, а не дефектным телеэкраном.

В общем, я сомневаюсь, что хоть один человек изменил своё мнение относительно судьбы информации в чёрной дыре. Никто не опрашивал аудиторию, но я бы оценил, что к этому моменту счёт был где-то 2:1 в пользу Хокинга.

Что показалось мне удивительным в течение всей остальной части конференции, так это упорный отказ рассматривать верное решение парадокса. Большинство докладчиков упоминали о трёх возможных решениях.

1. Информация уходит с хокинговским излучением.

2. Информация пропадает.

3. Информация в итоге удерживается в особом крошечном остатке чёрной дыры, который сохраняется после испарения. (Обычно остаток был не больше планковского размера и не тяжелее планковской массы.)

Один за другим докладчики повторяли эти три возможности и сразу отбрасывали первую из них. Среди выступающих сложился консенсус: информация или теряется, как настаивал Хокинг, или скрывается в некоем крошечном остатке, способном поглотить неограниченное количество информации. Возможно, были и отдельные защитники теории дочерних вселенных, но я этого не помню. Почти никто, за исключением 'т Хоофта и ещё пары человек, не выражал уверенности в обычных законах информации и энтропии.

Дон Пейдж ближе всех подошёл к выражению такой уверенности. Пейдж — дружелюбный человек-медведь с Аляски, обладающий колоссальным аппетитом. Очень подвижный, шумный, поклонник всякого экстрима, Дон — это ходячее противоречие, по крайней мере на мой вкус. Он выдающийся физик и глубокий мыслитель. У него очень впечатляющий уровень понимания квантовой теории Ноля, теории вероятности, информации, чёрных дыр и общих основ Научного метода познания. Он также евангельский христианин. Однажды он потратил больше часа, объясняя мне с применением тематических выкладок, почему вероятность того, что Иисус — Сын Божий, превышает 96 процентов. Но его физика и математика не идеологизированы и блестящи. Его работы оказали глубокое влияние не только на мои представления о чёрных дырах, но и на всю эту область знания.

В своём выступлении Дон повторил мантру о трёх возможностях, но он, похоже, куда менее других был склонен отбрасывать первый вариант. Мне казалось, он действительно верил, что чёрные дыры должны уважать обычные законы природы, требующие, чтобы информация утекала при испарении. Но он тоже не видел, как примирить это с принципом эквивалентности. Просто поразительно, насколько невосприимчивы были тогда физики к возможности утечки информации с хокинговским излучением наподобие того, как она улетучивается с выкипающей из чайника водой.

Дополнительность чёрных дыр

Битва при чёрной дыре достигла мёртвой точки. Ни одна из сторон, похоже, не могла повлиять на другую. На самом деле, дым над полем битвы стоял такой плотный, что трудно было различить сражающиеся стороны. Если не считать Хокинга и 'т Хоофта, остальные, по сложившемуся у меня впечатлению, представляли собой множество шатающихся контуженых солдат, пребывающих в полной дезориентации.

Мой доклад был назначен на следующий день. Я чувствовал себя во многом как Шерлок Холмс, говорящий Ватсону: «Когда вы исключили всё невозможное, то, что осталось, даже самое невероятное, и есть истина». Поднимаясь для выступления, я чувствовал, что всё исключено, кроме одной возможности — возможности, которая, похоже, звучит столь невероятно, что кажется нелепостью. Тем не менее, несмотря на всю абсурдность дополнительности чёрных дыр, эта идея верна. Все альтернативы относятся к разряду невозможного.

«Меня не беспокоит, согласитесь ли вы с тем, что я скажу. Я только хочу, чтобы вы запомнили сказанное», — этими двумя фразами я начал выступление; четырнадцать лет спустя [104] я всё ещё их помню.

Тогда, используя физическую терминологию, я обрисовал два несовместимых исхода, содержащихся в истории про Стива. «Очевидно, что по крайней мере один из финалов должен быть ошибочным, поскольку в них утверждаются противоположные вещи», — в зале согласно закивали. Но дальше я произнёс: «Тем не менее я пришёл сказать вам невозможное: ни одна из историй не ложная. Они обе истинные — дополнительным образом».

104

Книга впервые опубликована на английском языке в 2008 году. — Прим. перев.

Объяснив, каким образом Бор использовал термин дополнительность, я показал, что в случае чёрной дыры экспериментатор стоит перед выбором: остаться вне чёрной дыры и регистрировать данные на безопасном расстоянии от горизонта или прыгнуть в чёрную дыру и наблюдать всё изнутри. «Вы не можете сделать то и другое», — подчеркнул я [105] .

Представьте, что к вашему дому доставили пакет. Ваша подруга, проходя мимо, видит, что почтальон не смог его вручить и отнёс обратно в машину. В это же время вы, находясь дома, открываете дверь и забираете пакет из рук почтальона. Я думаю, все согласятся, что оба этих наблюдения не могут быть истинными. Кто-то ошибается.

105

Язык, который я использовал, был обычной математикой, применяемой физиками-теоретиками при общении, но я атаковал умозрительную картину, созданную прежним опытом, а не математические формулы. С тем же Успехом можно было использовать картинки.