На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Гефтер Аманда

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.

Но я была в замешательстве.

– Если вы смотрите на причинно-связанную область, почему вы имеете дело с вероятностями? – спросила я. – Если вы ограничиваете себя областью пространства-времени, в которой все, что вы когда-либо захотите наблюдать, находится в вашем распоряжении, то для чего нужно измерение? Вам не нужно рассчитывать вероятность увидеть что-либо – просто откройте глаза и посмотрите вокруг.

К сожалению, пояснил Буссо, это не так просто. В мире, где правит бал хаотическая инфляция, законы физики внутри причинно-связанной области изменяются со временем, поскольку каждый вакуум с положительным значением темной энергии является нестабильным и подлежит распаду. Согласно общепринятой точке зрения, наша Вселенная образовалась в состоянии с ложным вакуумом – состоянии, устойчивом лишь на время, поскольку значение энергии не минимально. После этого Вселенная полетела вниз, раздуваясь быстрее света, устремляясь к состоянию истинного вакуума. В этом состоянии мы живем последние 13,7 млрд лет. Но, как мы теперь знаем, наш вакуум также не является истинным, даже если он и не такой ложный. Наш вакуум пропитан темной энергией, плотность которой хоть и невелика, но все же заметна, в то время как истинный вакуум не должен иметь совсем никакой темной энергии. В нашей Вселенной мы находимся на устойчивом возвышении, на плато, но точный квантовой толчок всегда может послать нас через край, куда-то вниз. По дороге мы можем где-то на время задерживаться, чтобы осмотреться. Каждая остановка – это новый Большой взрыв, каждое промежуточное плато – вселенная. Этот конечный, но невообразимо разнообразный путь космической истории – тоже своего рода мультивселенная, несмотря на то что она не имеет ничего общего с какой-либо реальностью за пределами светового конуса.

Как и распад радиоактивного атома, вакуумный распад любой вселенной – случаен, им не управляет ничто более определенное, чем вероятность. Как наблюдатель вы не знаете, в какой вселенной находитесь, так что если вы захотите сделать проверяемые предсказания, вам необходима вероятностная мера, чтобы рассчитать, с чем вам, скорее всего, придется столкнуться.

– Итак, вы начинаете с какого-то вакуума, считаете все вероятности каналов его распада, а потом суммируете их, – сказал Буссо. – Вместо глобальной мультивселенной у вас имеется вакуумный ансамбль внутри одной причинно зависимой области.

Если вы хотите что-то предсказать – например, значение плотности темной энергии, то вам не надо учитывать другие пузыри в мировой мультивселенной. Достаточно учесть возможные истории внутри вашего собственного космического горизонта. Результатом было то, что Буссо назвал причинно-связанной мерой.

Казалось бы, хорошая идея: взять бритву Оккама, отрезать все, что находится за вашим горизонтом, сделать пространство-время конечным и определить вероятностную меру, основанную на истории вакуумных распадов, раскрутить на полную катушку антропный принцип для мультивселенной, уклонившись от необходимости иметь дело с «попперацци» и избавившись от метафизического бремени недоступных вселенных.

Но дальше – больше.

– Я думал, что нашел радикально новое направление, избежав необходимости держать в поле зрения всю мультивселенную целиком, – сказал Буссо. – Потом я понял, что локальная причинно-связанная мера воспроизводит те же самые вероятности, какие дает мера глобального светового конуса. Для меня это было сильным шоком.

Во фразе «мера глобального светового конуса» определение «глобального» более уместно, чем «светового конуса». Это одна из большого количества глобальных мер на выбор, из тех, которые видят все сквозь горизонты, из тех, которые, по словам Буссо, на каком-то уровне неверны. Но эта глобальная мера, однако, обладала тем, чем не обладали другие: она давала точно те же вероятности, что и причинно-связанная мера.