Томас Хертог – О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга (страница 64)

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 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».