На лужайке Эйнштейна. Что такое НИЧТО, и где начинается ВСЕ - Аманда Гефтер

На меня эта ситуация производила удручающее впечатление. Как отбросить существование второго наблюдателя, когда второй наблюдатель – твой отец?

Физика ратовала за единоличное авторство, но для меня это по-прежнему походило на предательство. Кроме того, у нас уже кое-что было сделано в соавторстве: наша жизнь, моя карьера, тайная миссия познания Вселенной. Было ли это все на самом деле лишь иллюзией? Я пыталась перестать думать о словах, сказанных Мэтсон, но они снова и снова выскакивали, как крот в известной игре «Убей крота»: просто подумайте об этом.

Я нетерпеливо вздохнула, затем уселась на свободное кресло, оставив своих родителей ждать у стойки аренды автомобиля. В животе ворочалось что-то нехорошее. Несвежая пицца? Чувство вины?

Стандартная космологическая модель была основана на соавторстве. Весь смысл инфляции, расширения Вселенной со скоростью больше скорости света, был в распространении теории Большого взрыва за границы единственного светового конуса. Это теория о пространстве, которое находится по другую сторону нашего космического горизонта. Между тем расширенный принцип дополнительности запрещает нам рассматривать то, что существует по одну сторону горизонта, и то, что существует по другую его сторону, как составляющие единого пространства-времени. И если так, то вы не сможете избежать образования глобальной мультивселенной – единого объекта, который включает в себя бесконечное множество пространственно-временных областей, разделенных горизонтами событий. Космология имеет бесконечное количество соавторов. У нас их всего двое. И повсюду люди все еще говорят о золотом веке космологии, как будто ничего и не случилось вовсе.

Космология принципиально изменится, но как? Может быть, физики обуздают вечную инфляцию, поместив все внутри единого светового конуса, или придумают совершенно новую теорию? Мы с отцом приехали сюда, в Калифорнию, чтобы найти ответ на этот вопрос, а мама с радостью увязались за нами. «Я знаю, что вы будете заняты своей реальностью, – говорила она. – Но мы просто должны будем найти время, чтобы сходить на пляж».

Я перевела взгляд на стойку и увидела, что отец, подписав последний контракт, забирает ключи от «Тойоты», которая может привезти нас к искомым ответам на наши вопросы. Мама перехватила мой взгляд и улыбнулась. Она улыбнулась так, как если бы все было хорошо, как если бы мы все находились в одной счастливой Вселенной. «Я не могу сделать что-то из ничего, и вы не можете, – писал Уилер. – Но вместе мы можем». Это была космология «Кум-ба-я»^[48]. Это была детская мечта. Может быть, проблема второго наблюдателя это не более чем проблема взросления?

На следующее утро мы с отцом сели в поезд, направлявшийся из центра Сан-Франциско в Беркли, чтобы встретиться с Рафаэлем Буссо.

Перед входом в здание физического факультета я с недоумением уставилась на дорожный знак «Постоянно зарезервировано для нобелевского лауреата».

– Наконец-то хоть одна веская причина получить Нобелевскую премию! – сказал папа.

Я кивнула. Это, конечно, не офис Дэвида Гросса с дельфинами, но парковка была чертовски хороша!

Буссо поприветствовал нас у себя в кабинете. В свои тридцать с небольшим он был молод и красив, обладал спокойным характером и сладкой улыбкой. Он вырос в Германии и, прежде чем оказаться в Беркли, учился у Хокинга в Кембридже. В его акценте слышался мелодичный микс трех наций.

«Только для лауреата Нобелевской премии». Автомобильная парковка у здания физической лаборатории Калифорнийского

университета в Беркли.

Фото: А. Гефтер.

Мы хотели узнать, как модель мультивселенной согласуется с голографическим принципом, и Буссо был именно тем, кто мог ответить на этот вопрос. Вместе с Джо Полчински Буссо обнаружил ландшафт теории струн, коллекцию из 10⁵⁰⁰ вселенных, каждая со своими собственными физическими законами и собственной космологической константой, и, таким образом, отворил для антропного принципа дверь в физику мультивселенной. Но он также обнаружил наиболее общую форму голографического принципа. Известный как ковариантный предел энтропии вещества, этот принцип гласит, что для любой области пространства-времени – неважно, расширяющейся или коллапсирующей – количество информации, находящейся в этой области, не может превышать одной четвертой площади ее границы, что означало неизбежное применение голографического принципа в космологии. Действительно, пространство-время зависит от наблюдателя, и физика имеет смысл только с точки зрения одного наблюдателя. Как мог Буссо примирить глобальную мультивселенную, разрезанную горизонтами на 10⁵⁰⁰, фактически бесконечное количество частей, с требованием локальной системы отсчета, налагаемым голографическим принципом?

– Глобальный подход должен быть неверен на каком-то уровне, – сказал он нам, как только мы уселись в наших креслах.

Это было слишком очевидно даже без обобщенной дополнительности – достаточно просто обратиться к проблеме меры. В глобальной мультивселенной вероятности тонут в бесконечности и физики лишаются возможности делать предсказания – что было испокон веков делом науки. Буссо предположил, что эти бесконечности связаны с дублированием информации, которую вы получаете, когда пытаетесь смотреть на мир под горизонтом и над ним.

– Парадокс исчезновения информации в черной дыре нас научил всегда ограничиваться точкой зрения лишь одного наблюдателя, – сказал он. – Представляется естественным распространить такое ограничение и на всю мультивселенную.

Так он и сделал. Он задался вопросом, может ли такое ограничение решить проблему меры.

– Я подумал, почему бы не сделать что-то такое, если нас к этому и так принуждает парадокс исчезновения информации в черной дыре, и таким образом убить одним выстрелом сразу двух зайцев? – сказал Буссо.

Обычно вероятностную меру в мультивселенной пытаются ввести, действуя следующим образом. Выбираем произвольно одно измерение в мультивселенной и называем его «временем», а все другие измерения – «пространством», не обращая внимания на их зависимость от наблюдателя. Рассмотрим теперь ограниченную область мультивселенной в данный момент времени и сосчитаем относительное число вселенных в ней, для которых, скажем, плотность темной энергии имеет определенное значение. Возьмем предел этого отношения, устремив размер области пространства-времени к бесконечности. Затем сравним наш ответ с тем, что мы имеем в нашей Вселенной, в которой мы живем. Если получившаяся мера указывает, что вероятность вселенной с таким низким значением плотности темной энергии, какое в нашей, практически равна нулю, отправляем эту меру в корзину и начинаем все с начала.

Буссо, однако, подошел к проблеме иначе: учитывать только то, что находится внутри светового конуса одного наблюдателя, или, иными словами, причинно-связанную область. Таким образом вы избавляетесь от проблемы, связанной с бесконечностями, потому что с самого начала все, с чем вы имеете дело, конечно. Более того, вам больше не придется беспокоиться о двойном счете, который возникает, когда вы режете горизонты.