Читать книгу "О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга - Томас Хертог"

вниз. В голографическую космологию встроен взгляд «сверху вниз», в котором прошлое в некотором смысле зависит от настоящего.

Это понимание открывает дорогу к голографическому dS – QFT дуализму. Так же, как круговая граничная поверхность на рис. 57 содержит AdS, она естественно вмещает и голографическое описание расширяющейся вселенной. При таких сходных чертах дуальные поля и частицы, живущие в этой поверхности, могут разделять довольно многие свойства с AdS голограммами[196]. Физики сейчас напряженно работают над пониманием того, как именно, регулируя и подгоняя разные детали голографических поверхностных миров, мы можем генерировать из них как безжизненное AdS-пространство, так и вселенную, которая раздувается от инфляции и порождает галактики и жизнь. В конце концов, может, у Вселенной и есть граница, посмеивался Стивен.

Главное различие между голограммами, отражающими внутренние пространства AdS и те, что принадлежат вселенным с инфляцией, заключается в природе возникающего добавочного измерения. В первом случае возникающее направление есть криволинейное измерение пространства. Это глубина внутренней области AdS. В случае расширяющейся вселенной возникает временное измерение. То есть сама история голографически зашифрована. И это, возможно, самая сногсшибательная словарная статья во всем нашем голографическом словаре!

Сначала это, возможно, звучит просто шокирующе. Однако представление о том, что время и космологическое расширение есть возникающие свойства вселенной, естественно следует из череды озарений, с которыми мы столкнулись в нашем путешествии. Когда Жорж Леметр впервые высказал идею квантового рождения, он уже догадывался, что время может возникать: «Время начало бы иметь разумное значение после того, как исходный квант разделился на достаточное число квантов»[197]. Спустя пятьдесят лет данное Джимом и Стивеном описание при условии отсутствия границы дало обоснование интуитивной догадке Леметра: она совпала с их идеей, что по мере нашего приближения к началу время переходит в пространство. Голографическое воплощение теории Джема и Стивена, иллюстрируемое рис. 57, уводит нас еще дальше в мир отсутствия времени. Связывая гравитацию и космологическую эволюцию с множеством квантовых взаимодействий, заключенных в трехмерной поверхности, голография и вовсе расстается с первичным понятием времени. В голографической вселенной время было бы в некотором смысле иллюзией. В этом свете исходное предложение об отсутствии границы выглядит и правда довольно консервативным.

Замечательное получилось путешествие, от ньютонова абсолютного времени к времени без времени. Правда, думать о течении времени как о голографической проекции все же немного непривычно, даже для физиков-теоретиков. Я полагаю, пройдет еще очень много лет, прежде чем физики научатся расшифровывать голограммы, в которых закодированы зыбкие истории расширения колеблющихся в нерешительности вселенных вроде нашей. Бесчисленные запутанные математические тонкости, в высшей степени интересные сами по себе, не дадут физикам скучать еще очень и очень долго. И не стоит рассчитывать на то, что скоро в один прекрасный день голография потребует от нас переписать учебники по стандартной космологии. Не стоит забывать, что геометрический язык теории Эйнштейна идеален для описания большей части крупномасштабной Вселенной. С другой стороны, мы можем рассчитывать, что голография приобретет первостепенную важность там, где теория Эйнштейна не срабатывает – внутри черных дыр, и особенно в описании Большого взрыва. В конце концов, в этом природа – и сила – голографических дуальностей. Особенно волнующая возможность заключается в том, что голографическая подоплека расширения Вселенной может оказаться критически важной в ходе инфляции и что тончайшие отпечатки этого в флуктуациях микроволнового фона могут быть зарегистрированы в будущих гравитационно-волновых наблюдениях. Время покажет!

На концептуальном уровне голография прививает космологии подход «сверху вниз». Центральное положение голографической космологии – что прошлое проецируется из паутины запутанных квантовых частиц, формирующих голограмму с меньшим числом измерений, – подразумевает взгляд на Вселенную «сверху вниз». Если, как утверждает голографическая космология, поверхность наших измерений представляет в некотором смысле все сущее, то в этом утверждении уже содержится представление о действии, направленном против хода времени, – в чем и состоит главный пункт «нисходящей космологии». Голография говорит нам, что есть сущность более основная, чем время, – голограмма, из которой появляется прошлое. В концепции голографической вселенной эволюционирующая и расширяющаяся вселенная – это выходные, а не входные данные.

В полуклассическом подходе Стивена к квантовой космологии три опоры нисходящей триады – истории, генезис и наблюдение – были сплетены не слишком крепко. И хотя между всеми тремя этими элементами шло тесное взаимодействие, они все же оставались концептуально различными сущностями. Вследствие этого появлялись сомнения насчет того, могут ли эти три составляющие на самом деле слиться – и даже надо ли вообще их сливать? И вправду ли нисходящий подход представляет собой настолько фундаментальную смену ракурса, как это провозглашал Стивен? Но вся архитектура голографической космологии доказывает правоту Хокинга. Голография связывает нисходящую триаду в единый узел, образующий совершенно новую основу для предсказаний. Во-первых, удаляя время из нашего списка фундаментальных параметров, она сплавляет динамику с граничными условиями. Во-вторых, отдавая голографическому запутыванию приоритет перед пространством-временем, она подключает и наблюдение. И более того, математический аппарат голографической космологии заключает весь этот синтез в единое унифицированное уравнение, предварительную версию которого можно различить на доске позади Стивена (см. рис. 11 на вклейке). Все это ставит нисходящее мышление на более твердую почву.

В самое сердце туже сплетенной триады голография с ее акцентом на запутанности помещает способность систем хранить и перерабатывать информацию. С точки зрения голографии физическая реальность состоит не только из реальных вещей, вроде частиц вещества и излучения или даже поля пространства-времени; она включает в себя и гораздо более абстрактную сущность: квантовую информацию. Это обстоятельство вдыхает новую жизнь в еще одну из дерзких и на первый взгляд слишком искусственных и заумных идей Уилера. Ему ведь тоже нравилось думать о физической реальности как о некоторой теоретико-информационной сущности – эту идею он выразил в афоризме It from bit[198]. Он придерживался того мнения, что физический мир в конечном счете обязан своим существованием битам информации, которая формирует ни к чему не сводимое ядро в самом сердце реальности. «Каждый физический объект, каждое it, – писал он, – выводит свое значение из “битов”, двоичных единиц информации типа “да/нет”»[199]. Спустя тридцать лет голография сделала провидение Уилера реальностью с помощью кубитов, основных единиц квантовой информации (завернув их, правда, в несколько еще не развернутых слоев безумия). В соответствии с dS – QFT дуализмом квантовая информация, записанная в абстрактной вневременной голограмме запутанных кубитов, и образует нить, из которой соткана реальность. Если вы уберете запутанность на граничной поверхности, ваша внутренняя область тут же рассыплется.

В отличие от двоичных битов обычной информации, которые могут быть нулями или единицами, кубиты состоят из квантовых частиц, которые могут быть в одно и то же время в суперпозиции нуля и