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

Материя, зависящая от наблюдателя! Это умопомрачительно, верно? Такого не бывает в обычной физике… как в теории относительности, так и в квантовой механике. Возможно, найдутся наблюдатели, которые не согласны по поводу некоторых свойств частиц, но все они сходятся к единому мнению об их существовании. Горизонт событий отменяет все это. Некоторые наблюдатели считают пространство пустым, а другие видят в нем частицы. Некоторые наблюдатели не видят ничего, другие что-то видят. Это безумие! И почему никто и никогда не говорил об этом? Всякий раз, когда вы слышите об излучении Хокинга, вам будто бы говорят: о! черные дыры-то на самом деле вовсе не черные! Будто бы это и есть самое главное. А как насчет того, что материя на самом деле не реальна?!

Я тоже раньше не понимала глубины открытия Хокинга. В глубине души у меня всегда таились подозрения, что его слава сильно подогревалась его болезнью: в человеке, говорящем голосом робота, всегда есть что-то такое, от чего его мысли кажутся необычайно глубокими. Но когда мне стали ясны следствия эффекта Хокинга, я поняла, что он еще совершенно недооценен. Конечно, все знают, кто он такой, но много ли людей знает, что он сделал и почему это так важно? Частицы могут зависеть от системы отсчета наблюдателя. Частицы не инвариантны. Частицы не являются в конечном счете реальными.

Излучение Хокинга дает наглядный пример зависимости вакуума от системы отсчета наблюдателя. В плоском и неограниченном пространстве все наблюдатели соглашаются по поводу низшего энергетического состояния – состояния, лишенного частиц, вакуума. По сути, это означает отсутствие разногласий у наблюдателей относительно того, что представляет собой ничто. Горизонт событий подрывает их согласие. Горизонт определяет границу пространства, изменяет структуру вакуума. Но только наблюдатели, движущиеся с ускорением, видят эту границу; инерциальные наблюдатели видят лишь плоский бескрайний космос. То, что как-то выглядит для одного наблюдателя, никак не выглядит для другого.

На первый взгляд, горизонт событий черной дыры не должен зависеть от наблюдателя. Ведь черная дыра – это вполне конкретный, локализованный объект; одна из черных дыр покоится в центре нашей Галактики, прямо сейчас. Кажется, мы все согласны с утверждением о том, что ее существование не зависит от наблюдателя, но это только потому, что каждый из нас комфортно чувствует себя в шкуре Сэйфа. Если же мы подумаем о судьбе Скруда, погружающегося в бездонную черную пропасть, мы поймем, что горизонт существует не для всех наблюдателей, а лишь для некоторого их количества, хотя его и достаточно для того, чтобы обмануть нас, заставить думать, что это объективная характеристика мира. Как только мы понимаем, что это не так, что существование горизонта событий зависит от наблюдателя, – мы вдруг осознаем, что частицы Хокинга, существование которых привязано к горизонту, в конечном счете также зависят от наблюдателя.

Отец был прав: я нашла тему для своей работы. Ее философское значение было трудно переоценить. Со времен атомистов Древней Греции частицы рассматривались в качестве основных строительных блоков материального мира – твердые, объективные, бесспорные. Теория относительности учила нас, что наблюдатели могут не соглашаться по поводу положения какой-то частицы в пространстве или времени, но они все согласны с тем, что эта частица где-то существует. Конечно, квантовая механика сделала понятие частицы более расплывчатым, но, опять же, само их существование оставалось в целости и сохранности. Мысль о том, что разные наблюдатели могут не соглашаться по поводу самого существования частиц, – гораздо более странная, чем что-либо, предложенное теорией относительности или квантовой теорией по отдельности. Частицы являются так называемыми строительными блоками реальности, так что если их существование зависит от того, кого вы спросите, что тогда происходит с реальностью?

Я приступила к работе над дипломом. Вся моя жизнь сконцентрировалась на излучении Хокинга. Я размышляла о нем все время – днем в офисе, а ночью в моей квартирке планковского масштаба. На работе я нашла способ превращать результаты своих исследований в статьи для журнала и поэтому могла продолжать читать о горизонтах, энтропии и онтологии частиц, не вызывая никаких подозрений. По ночам тихий шелест страниц, мягкие щелчки клавиатуры, а иногда и шуршание невидимой крысы служили умиротворяющим саундтреком к моей беззвучной охоте.

Бывали моменты, когда мне хотелось, чтобы отец был рядом: такое случалось, если я обнаруживала какой-нибудь удивительный факт или меня мучил какой-то вопрос, на который я не могла ответить, или у меня возникало чувство, что я действительно добралась до чего-то важного. Я как будто слышала звук хлопка одной ладонью. Но наша непрерывная переписка позволяла держать его в курсе всего, что я узнавала, и в слабом эхе, несущемся по черному небу над просторами Атлантики к тускло освещенной маленькой тупиковой улочки в Ноттинг-хилле, я слышала его аплодисменты.

В том же эхе я слышала его вопрос, не дававший мне покоя: разве излучение черных дыр – это не специфическая и крайне редкая ситуация? Правильно ли приписывать это материи в целом?

Это было справедливое замечание. Даже мама, которая волнуется больше, чем кто-либо из тех, кого я знаю, не беспокоилась по поводу черных дыр. Если черные дыры так далеки от повседневной жизни, какое значение имеет тот факт, что частицы Хокинга не реальны? Они вообще, возможно, были не более чем причудой теоретиков?

Однако мои поиски быстро привели меня к открытию, что черные дыры – не единственная причина появления горизонта событий. В самом деле, существует гораздо более прозаическая причина: ускорение. Если наблюдатель ускоряется, свет из некоторых отдаленных уголков Вселенной никогда не достигнет его, сколько бы времени ни прошло, пока он сохраняет ускорение. В это было трудно поверить, пока я не вспомнила те пространственно-временные диаграммы, которые мой папа нарисовал много лет назад в своем желтом блокноте. Мировая линия луча света в пространственно-временном континууме – прямая, мировая линия ускоренного наблюдателя – искривлена. В тот момент, когда какой-то луч света, кажется, вот-вот настигнет наблюдателя, тот сворачивает вдоль своей кривой, успешно избежав встречи со светом, у которого не остается больше никакого выбора, кроме как продолжить движение вдоль своей прямолинейной траектории. Таким образом, есть целые области Вселенной, свет от которых никогда не достигнет ускоренного наблюдателя. Целые области, находящиеся в недосягаемости. Темные. Подобные черной дыре.