Знание - сила, 2005 № 04 (934)

Понять методику Хоукинга поможет аналогичный пример, который в свое время предложил Ричард Фейнман. Известно, что в квантовой физике частица не может так просто, по кратчайшему пути, попасть из пункта А в пункт В. Наоборот, существует бесконечное число троп, связывающих эти два пункта. По ним и готова передвигаться эта частица. У нее, как у людей: вы ведь тоже, отправляясь из дома на работу, редко когда след в след движетесь тем же путем. Вероятность одного маршрута выше, другого ниже, третьего — например, из Бирюлева в Чертаново с заездом в Зеленоград — и вовсе близка к нулю. Вот и вероятность того, что частица выберет тот или иной маршрут, весьма разнится. В большинстве случаев шансы очень низки. Кратчайший путь — все-таки самый вероятный, хотя возможны отклонения от него. Суммируя или интегрируя все пути, то бишь все возможности, открывающиеся перед частицей, можно вычислить ее путь в пространстве. Вот так и Хоукинг свел судьбу черной дыры к вероятностному поведению покидающих ее частиц, причем ему пришлось прибегнуть к интегрированию в четырехмерном пространстве.

Проблема заключается в том, что соответствующий математический аппарат не вполне разработан. Для интегрирования доступны не все разновидности четырехмерной геометрии, а преимущественно те, что лежат в окрестности решений классических уравнений общей теории относительности. Остается лишь уповать на то, что отброшенные — за невозможностью их вычислить — слагаемые не искажают окончательного ответа. Если вы не согласны с этим, замечает сторонник "нового Хоукинга" Джон Базе из Калифорнийского университета, "чего же проще? Займитесь математикой!"

Действительно, Хоукинг оставил широкое поле деятельности для любителей "запредельно высшей математики". Он рассмотрел лишь две разновидности классических решений: с вечно существующей черной дырой и без нее. Результат оказался одинаков, была ли черная дыра или нет. Информация сохранялась.

Однако при малых энергиях, например, подобный метод интегрирования дает бессмысленные результаты (обладает "инфракрасной расходимостью", говорят физики). Чтобы обойти эту проблему, Хоукинг ввел в расчет отрицательную космологическую константу. "Тут не одна лишь техническая проблема, — отмечает Жак Дистлер из Техасского университета. — Дальнейшая ар1ументация без этого не имеет никакого смысла".

Слоено брызги из кипящего котла, из черной дыры вырываются струи газы и пыли - джеты

Аргентинский "алхимик" Мальдасена

Другой важный момент: в основе расчетов Хоукинга лежит модная, но весьма спорная идея, связанная с "теорией струны" (о "теории струны" смотрите "ЗС", 2003, № 4). Пожалуй, это самый трудный для восприятия аспект работы британского ученого. Здесь он всецело опирается на выводы аргентинского физика Хуана Мальдасены, работающего ныне в Принстоне. В 1997 году тот обнаружил, что если "теория струны" справедлива, то пятимерные теории супергравитации в определенной космологической модели должны быть связаны с неким классом четырехмерных конформных теорий квантового поля. С математической точки зрения, обе теории эквивалентны.

По словам экспертов, это открытие имеет необычайно важное значение, поскольку впервые удалось найти соответствие двух на первый взгляд совершенно разнородных теорий. Самое же примечательное, что это соответствие поможет в определенной степени связать квантовую теорию и общую теорию относительности, то есть соединит Микромир и Макромир. Недаром статья Мальдасены в 1998 — 2004 годах цитировалась более трех тысяч раз.

Внутри газопылевого облака - черная дыра

Впрочем, как отмечал немецкий физик Урс Шрайбер, комментируя выводы Хоукинга на страницах журнала "Bild der Wissenschafb, это соответствие — "всего лишь самый простой частный случай общего соответствия теории струны и теории квантового поля".

Воображению же с трудом поддаются некоторые выводы из статьи Мальдасены. Наша четырехмерная Вселенная, очевидно, лежит на краю пятимерного пространства, подобно тому как двумерная карта России умещается на поверхности трехмерного глобуса. В таком случае наша окружающая жизнь представляет собой лишь голограмму, порожденную этим пятимерным пространством. Мы — только тени высших миров? Подобную экзотическую теорию уже давно отстаивают лауреат Нобелевской премии по физике Герард’т Хуфт из Утрехтского университета и Леонард Зусскинд из Стэнфордского университета (см. также статью "Миры Стивена Хоукинга" в "ЗС", 2003, № 2). Эта теория могла бы объяснить, куда исчезает информация, когда материя скрывается в недрах черной дыры.

А вот новое решение, предложенное Хоукингом, по мнению экспертов того же немецкого журнала, страдает рядом существенных недостатков.

* В своих расчетах Хоукинг использовал спорные математические приемы (выборочное интегрирование в четырехмерном пространстве).