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

единицы. Когда индивидуальные кубиты взаимодействуют, их возможные состояния становятся запутанными, и шансы каждого из них получить значение нуля и единицы прямо зависят от шансов всех остальных. Их запутанность означает, что, если бы вы измерили состояния некоторых кубитов, вы также могли бы что-то узнать об их запутанных партнерах, даже когда эти партнеры находятся далеко. Очевидно, что запутанность большего и большего числа кубитов экспоненциально увеличивает число одновременных возможностей – это-то и делает квантовые компьютеры теоретически такими мощными. Распределенный характер хранения информации при квантовой запутанности помогает компенсировать тот факт, что индивидуальные кубиты исключительно уязвимы для ошибок, – это составляет главную трудность при построении квантовых компьютеров. Самые слабые магнитные поля или электромагнитные импульсы могут заставить кубиты переворачиваться и сорвать вычисления. Поэтому квантовые инженеры предпочитают работать с пространственно распределенными, запутанными кубитами; они разрабатывают специальные схемы на основе взаимозаменяемости, чтобы защитить квантовую информацию от потери, даже когда индивидуальные кубиты повреждены. По сути, одно из основных направлений в гонке «кто быстрее построит квантовый компьютер» – это составление исправляющих ошибки программ, способных справиться с обескураживающе высоким процентом ошибок в физических кубитах.

А ведь это и правда впечатляющий поворот событий – что, пока суд да дело, после голографической революции, охватившей теоретическую физику, струнные теоретики начали разрабатывать свои собственные квантовые программы исправления ошибок – чтобы конструировать пространство-время! На деле способ, которым внутреннее пространство-время проецируется в голографические дуальности, довольно сильно напоминает высокоэффективную квантовую программу исправления ошибок. Это обстоятельство могло бы объяснить, как пространство-время приобретает присущую ему устойчивость, даром что оно соткано из столь хрупких и ненадежных квантовых материй. Некоторые теоретики зашли так далеко, что даже предположили: пространство-время и есть квантовая программа. Они представляют голограмму с более низким числом измерений как некий вид исходной программы, действующей в огромной сети взаимосвязанных квантовых частиц, обрабатывающей информацию и в ходе этого генерирующей тяготение и все остальные знакомые нам физические явления. С их точки зрения Вселенная есть разновидность процессора, обрабатывающего квантовую информацию. Такое видение мира на волосок от идеи, что мы «живем в симуляции».

Голография рисует нам Вселенную, находящуюся в процессе непрерывного творения. Как если бы существовала программа, действующая на бесчисленных запутанных кубитах, которая реализует и обуславливает физическую реальность; и именно эту реальность мы и воспринимаем как течение времени. В этом смысле голография помещает истинное начало Вселенной в отдаленное будущее – ведь только далекое будущее могло бы раскрыть нам эту голограмму во всем ее великолепии.

А как с далеким прошлым? Как вневременная космология представляет себе происхождение времени? Вообразим, что завтрашние теоретики идентифицировали голограмму, которая соответствует нашей расширяющейся Вселенной, и мы вот-вот прочтем ее с AdS – QFT словарем в руках, путешествуя назад во времени. Что бы мы нашли, пройдя весь этот путь и опустившись на самое дно пространства-времени?

Мы отправляемся в прошлое голографической космологии, вооружившись чем-то вроде размытой голограммы. Это вроде обратного зума, постепенного уменьшения размеров. Вспомним, что в дуализме Малдасены мы движемся глубже во внутреннюю область AdS, рассматривая все более крупный масштаб на поверхностной голограмме. Объекты, расположенные в самом центре AdS, голографически закодированы как дальние корреляции поперек всей голограммы. Похожим образом голограмма расширяющейся Вселенной записывает далекое прошлое в кубиты, разнесенные на огромные расстояния в поверхностном мире. Мы движемся все дальше в прошлое – по направлению к центру диска на рис. 57, – снимая, как шелуху, на голограмме слой информации за слоем, пока у нас не остается только несколько далеко разбросанных запутанных кубитов. С голографической точки зрения, самые ранние моменты Вселенной определенно самые жуткие из всех. Наконец, у нас заканчиваются запутанные биты. Это, выходит, и было бы начало времени[200].

Ранний Хокинг (пользовавшийся подходом «снизу вверх») представлял предложение об отсутствии границы как описание создания Вселенной из ничего. В те дни он стремился дать фундаментальное причинное объяснение происхождения Вселенной: «почему», а не «как». Но голография дает более радикальную интерпретацию его теории. Голографическая космология показывает, что придуманный Стивеном переход «время-превращается-в-пространство» на деле пытается нам сказать: сама физика исчезает, когда мы возвращаемся внутрь Большого взрыва. Гипотеза об отсутствии границы возникает из голографии не столько как закон начала Вселенной, сколько как начало закона. Что же тогда остается от вечного вопроса об первопричине Большого взрыва? Он, похоже, испаряется. Последнее слово будет принадлежать не законам как таковым, но их способности меняться и преобразовываться.

Представление о космогенезе как истинно ограничивающем пределе, который возникает из голографической космологии, имеет далекоидущие последствия и для космологии мультивселенной. Ни в одной из голограмм, когда-либо полученных физиками, нет никаких свидетельств существования мозаики островных вселенных. Напротив, голографически закодированные волновые функции внутренних областей, оказывается, охватывают лишь очень малый участок струнного ландшафта. «Голографическая космология отрезает мультивселенную, как бритва Оккама», – заключил Стивен[201]. В последние несколько лет своей жизни он был твердо убежден, что вся эта суматоха вокруг мультивселенной была просто артефактом «классического мышления “снизу вверх”, завязывающего самое себя в узлы».

Во многих отношениях мультивселенная – это космологический аналог (полу)классической теории черных дыр. Последняя упускает из виду, что существует верхний предел количества информации, которое может быть заключено в черных дырах. Похожим образом космология мультивселенной предполагает, что наши космологические теории могут содержать произвольно большое количество информации без того, чтобы повлиять на космос, который они описывают. Но голографическая космология рисует совершенно иную картину. В ней космическое лоскутное покрывало островных вселенных, растянувшееся во все уголки ландшафта теории струн, теряется в океане неопределенности. Этот ландшафт лучше представлять не реальной физической сверхструктурой, а математической областью, которая может делиться с физикой информацией, но не нуждается в существовании как таковая, – нечто вроде того, чем может быть таблица Менделеева для биологии. «Спрашивать, что лежит вне нашей собственной Вселенной, было бы все равно, что спрашивать, через какую щель проходит электрон в эксперименте с двумя щелями», – сказал об этом Стивен. Мы живем на лоскутке пространства-времени, окруженном океаном неопределенности, о котором мы – ну, скажем, должны хранить молчание.

Уже к концу наших странствий на одной конференции я столкнулся с Андреем Линде и спросил его, что теперь, спустя двадцать лет, он думает о мультивселенной. К моему удивлению, Андрей сказал, что, по его мнению, для того чтобы понять идею мультивселенной, необходимо принять правильный квантовый взгляд на роль наблюдателей в космологии. Думал ли он об этом все время, с тех пор как пришел к этой идее? Конечно, нет. Наука – это то, что делают ученые. Мы продвигаемся вперед, обмениваясь идеями, споря и убеждая, основываясь на имеющихся фактах и абстракциях. Со времен Ньютона, чтобы более отчетливо сосредоточиться на ограничениях