На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Гефтер Аманда
И вот я здесь – за миниатюрным рабочим столом, в миниатюрной квартирке в лондонском закоулке, в огромной расширяющейся деситтеровской вселенной, окруженная горизонтом событий. Быть окруженной деситтеровским горизонтом все равно что жить в окружении черных дыр: галактики торопливо удаляются в направлении горизонта событий, словно под действием сил тяготения, а затем исчезают за горизонтом. Поскольку пространство само по себе движется с ускорением, наш Скруд, инерционный наблюдатель, видит горизонт. С его точки зрения световые волны от далеких галактик растягиваются, а их бег кажется замедляющимся из-за ультрарелятивистских эффектов вблизи горизонта событий. К тому моменту, когда галактика погружается в темную область, откуда нет возврата, уже неважно, как она называется – черная дыра или деситтеровский горизонт: в любом случае ее больше не будет.
По мере того как галактики исчезают за горизонтом, площадь и энтропия горизонта неуклонно возрастают. Всего через два года после его открытия излучения черных дыр Хокинг и сотрудник Кембриджского университета физик Гэри Гиббонс доказали, что как горизонт черной дыры, так и деситтеровский горизонт обладают энтропией, пропорциональной площади. С энтропией появляется температура; с температурой – частицы. Наблюдатели в деситтеровской вселенной ощущают тепло. Я задумалась о том, почему в деситтеровской вселенной Лондон всегда такой холодный. Как оказалось, температура деситтеровской вселенной практически равна абсолютному нулю – ее почти невозможно измерить. Но однажды в нашем космическом будущем, когда микроволновый фон окончательно остынет из-за его красного смещения, излучение де Ситтера останется единственным источником постоянного тепла во всем космосе.
До меня постепенно стало доходить, что как горизонты событий черных дыр и горизонты Риндлера, так и деситтеровские горизонты зависят от наблюдателя. Ускорение расширяющегося пространства порождает горизонт, скрывающий область пространства-времени от данного наблюдателя. У каждого наблюдателя свой горизонт, немного сдвинутый по отношению ко всем прочим. Строго говоря, не найдется двух наблюдателей, для которых границы Вселенной расположены в одном и том же месте. Сидя здесь, в Лондоне, я нахожусь в совершенно другой деситтеровской вселенной, чем мой отец в Филадельфии. У каждого из нас своя вселенная. Маркопулу говорила о световых конусах – и я тогда узнала, что световые конусы растут со временем. Если подождать достаточно долго, вы увидите больше Вселенной. Подождав бесконечное время, можно увидеть ее всю. Но это не так в деситтеровском пространстве-времени. Деситтеровский горизонт работает с точностью до наоборот: чем дольше вы ждете, тем меньше видите. В деситтеровской вселенной ни один наблюдатель не может увидеть ее целиком. Никогда.
Конечно, если начать двигаться с ускорением, как это делает Сэйф, то горизонт исчезает. Теперь вы находитесь в той же системе отсчета, что и расширяющееся пространство. Ничто не скрыто от вас, пока вы продолжаете ускоряться. С точки зрения Скруда вы испытаете торможение вблизи деситтеровского горизонта и поджаритесь в его излучении. Но в своей собственной системе отсчета вы ничего этого не узнаете. Для вас не существует горизонта. Просто вы видите больше во Вселенной.
К сожалению, вы не можете ускоряться бесконечно – предельная скорость света тому гарантия. А пространство-время может. Пространство-время не имеет ограничения скорости, оно может расширяться быстрее скорости света, как это было во время инфляции. Если вы соревнуетесь в гонке с пространством-временем, оно всегда побеждает. В конце концов вам придется прекратить ускорение и увидеть горизонт, застряв в деситтеровской вселенной. Навсегда.
Теперь я поняла, что космология в деситтеровской вселенной – это совершенно другая песня! Какой смысл говорить о Вселенной, если у каждого наблюдателя она своя? В поисках ответа на этот вопрос я наткнулась на доклад бывшего студента Хокинга физика Рафаэля Буссо, сделанный в Кэмбридже на симпозиуме в честь шестидесятилетия учителя. Его имя мне было уже знакомо: он разделил с Маркопулу первое место на конкурсе молодых ученых на посвященном Уилеру симпозиуме в Принстоне. Доклад Буссо на конференции в честь Хокинга был озаглавлен так: «Приключения в деситтеровском пространстве». Буссо пояснил: Хокинг и Гиббонс обнаружили, что деситтеровский горизонт обладал теми же квантовыми свойствами, что и горизонт черных дыр, в том числе – энтропией и температурой. Отметив, что деситтеровский горизонт зависим от наблюдателя, Буссо добавил: «Хокинг и Гиббонс интерпретировали свои результаты как указание на то, что квантовая гравитация, возможно, несовместима с единым, объективным и полным описанием Вселенной. Скорее, ее законы могут быть сформулированы относительно наблюдателя – не более чем одного наблюдателя единовременно».
Никакого единого объективного описания Вселенной? Согласно предположению Маркопулу, нам нужна какая-то зависящая от наблюдателя логика, без которой нам не удастся ужиться с тем фактом, что у каждого из нас своя часть во Вселенной. Теперь Хокинг предполагал, что нам, возможно, нужна зависящая от наблюдателя теория всего?
Я вытащила скомканную салфетку из лос-анджелесской блинной и еще раз просмотрела список ингредиентов окончательной реальности: «Частицы/поля/вакуум. Пространство-время. Размерность. Струны. Вселенная. Мультивселенная. Скорость света».
От: Аманда Гефтер
Кому: Уоррен Гефтер
Тема: Сдуем еще пару пылинок
Ну, мы можем официально вычеркнуть из нашего списка вакуум, поля и частицы. Деситтеровский горизонт делает их зависимыми от наблюдателя. Как странно… мой крохотный столик – это всего лишь вопрос точки зрения, и все из-за горизонта по краю Вселенной. Я не должна говорить: «Вселенной» – моей вселенной. Неужели сама Вселенная может в действительности оказаться зависящей от наблюдателя? Нам нужно поговорить с Рафаэлем Буссо. Он предположил, что «квантовая гравитация, возможно, несовместима с единым, объективным и полным описанием Вселенной».
Боже! Эта связь между горизонтом и вакуумом не дает мне покоя. Словно один из них можно отобразить на другой, несмотря на разное количество измерений. Энтропия деситтеровского горизонта учитывает число квантовых состояний в каждой из наших вселенных, – но она конечна и пропорциональна площади горизонта. Забавно: все говорят, что самый большой вопрос в космологии – «что такое темная энергия?» А мне кажется, что вопрос можно перевернуть. Можно сказать так: темная энергия – это просто доказательство того, что мы живем в деситтеровской вселенной, поэтому гораздо интереснее было бы узнать, почему мы живем в деситтеровской вселенной? И как это меняет значение самой космологии?
От: Уоррен Гефтер
Кому: Аманда Гефтер
Тема: RE: Сдуем еще пару пылинок
Как такие большие мысли умещаются в такой маленькой квартирке? В то, что Вселенная зависима от наблюдателя, верится с трудом. Не может ли существовать одна реальная, инвариантная Вселенная, несмотря на тот факт, что каждый наблюдатель имеет доступ только к ограниченной ее части? Темная энергия / деситтеровский горизонт – вопрос увлекательный. Ты думаешь, что нам необходим деситтеровский горизонт, чтобы превратить ничто в нечто? Похоже, что нам еще есть над чем поработать! Как продвигаются дела с твоим дипломом?
О, черт! Диплом… Я провела последние месяцы, полностью погрузившись в исследования. Открытие, что частицы не могут быть частью окончательной реальности, обернулось серьезным прорывом в наших поисках, и я, в итоге, ни на шаг не продвинулась в написании своего диплома. Он должен быть готов через два дня.
Я собрала в огромную кучу все мои заметки и села за диплом: «Зависимость горизонтов событий от наблюдателя и онтология материи».
Когда я только поступила в Лондонскую школу экономики, один из профессоров после занятий отвел меня в сторону, чтобы сделать странное предупреждение:
