Как жаль, что Стивен не дожил до этих восхитительных новых открытий и не может им порадоваться! Он бы, конечно, пришел в восторг, увидев, как в испаряющихся черных дырах возникают кротовые норы – неуловимые каналы, по которым ускользает информация. Мы можем только догадываться, какой краткий и убийственный по остроумию афоризм он бы выдал по этому поводу. Думаю, Стивен был бы точно так же восхищен, увидев еще один уровень связи между нашим пониманием черных дыр и ранней Вселенной, – ведь эти две темы всегда были в центре его интересов. На всем протяжении его жизни как исследователя прорывы в области черных дыр обычно давали пищу его очередным работам по космологии – от теоремы Пенроуза о сингулярности черной дыры до его собственного открытия излучения Хокинга. Пришествие голографии привело к еще более тесным взаимосвязям между обоими направлениями: к таким космологическим озарениям, как подход «сверху вниз», который мы начали развивать в 2002 году и который вдохновил его работу по черным дырам в 2004-м.
При всем этом, однако, некоторые струнные теоретики немного растеряны недавними достижениями квантовой теории черных дыр. Они всегда надеялись, что разрешение информационного парадокса черной дыры приведет к замене предложенной Хокингом причудливой полуклассической смеси геометрий чем-то совершенно иным. А вместо этого вышло, что мы должны принимать хокинговскую суперпозицию геометрий всерьез и что результаты этого подхода к квантовой гравитации, когда мы действительно принимаем его всерьез, превосходят все ожидания (кроме, конечно, ожиданий самого Хокинга, которые всегда были недостижимо высокими). И хотя очень многое еще надо узнать, прежде чем мы сможем восстановить историю черной дыры из ее пепла – из излучения Хокинга, – все же многие теоретики ныне уверены, что реального парадокса больше нет. Более того, я смею утверждать, что этот шаг – переход от единичного пространства-времени к возникающим пространствам-временам – есть действительно нечто совершенно новое, что имеет поистине фундаментальное значение.
Начнем с того, что этот сдвиг означает конец старой редукционистской мечты в фундаментальной физике. Редукционизм – исключительно плодотворная идея, состоящая в том, что в науке стрела объяснений всегда направлена сверху вниз, в направлении более низких уровней сложности. Согласно этому воззрению на всех этажах в многоуровневой башне науки, в физике, химии, биологии, явления, происходящие на более высоких уровнях, могут в принципе быть объяснены через явления на уровнях более низких. Редукционизм не означает, что объяснения через переход на более низкий уровень нужны и полезны всегда; на практике они могут даже оказаться вообще недостижимыми. Редукционистский подход не конфликтует и с возникновением новых явлений и «законов» на более высоких уровнях сложности. Все, чего требует редукционизм, – это чтобы законы более высокого уровня не были отделены от их находящихся на более низких уровнях корней. Мы можем качественно объяснить биологические явления в терминах химии, а химические явления – в терминах физики. И будь у нас достаточно мощные компьютеры, позволяющие моделировать сложные биологические системы на микроскопическом уровне молекулярной химии, мы вполне могли бы увидеть, как именно формируется их биологическое поведение.
Но как же быть с самым низким уровнем фундаментальных физических законов? Является ли он абсолютной структурой, непоколебимым гранитным фундаментом, на котором зиждется башня науки со всеми ее более высокими этажами? Голография рисует нам совсем другую картину. Если запутанность – это призрачное явление, которое, как известно, не давало спать Эйнштейну, – и за исследования, связанные с которым, в 2022 году присуждена Нобелевская премия по физике, – является центральным пунктом в строении пространства-времени, то схема «редукционизм против эмерджентности»[194], пожалуй, кажется слишком ограниченным способом видения мира. Голография вводит фундаментальный элемент эмерджентности – возникновения новых свойств – в корни физики, в самую ткань пространства-времени. Голографический дуализм воплощает взгляд, в соответствии с которым физическая реальность и «фундаментальные» законы, которым она подчиняется, возникают из слияния основных строительных кирпичиков материи и способа, которым эти кирпичики запутываются друг с другом. Так возникает некая замкнутая петля взаимозависимостей, которая охватывает всю последовательность: от редукции до возникновения и обратно. Голография утверждает, что даже самые элементарные регулярные закономерности в конечном счете основываются на всей сложности Вселенной вокруг нас. И это подводит нас к вопросу: в чем космологическое значение этого вывода?
После открытия Малдасеной голографической природы анти-де-ситтеровского пространства теоретики быстро сообразили, что и наша расширяющаяся Вселенная тоже может быть голограммой. В блокнотах, куда я записывал некоторые из разговоров со Стивеном, я нахожу относящиеся еще к февралю 1999 года размышления о возможном описании расширяющегося пространства де Ситтера в терминах поверхности. Но только спустя десять лет, когда мы окончательно утвердились в нашем подходе «сверху вниз», мы начали серьезно разрабатывать идею голографической космологии.
К несчастью, к тому времени Стивен стал терять тот слабый контроль над своей мускулатурой, который ему чудесным образом удавалось сохранять на протяжении стольких лет болезни[195]. При этом заболевании, по еще не вполне понятным причинам, длинные нервные клетки, передающие электрохимические сигналы от мозга к позвоночнику и от позвоночника мускулам, истощаются и умирают. Это приводит к атрофии мышц. Ко времени, о котором я пишу, болезнь почти полностью лишила Стивена возможности управлять своими мускулами. Понятно, что это очень серьезно ограничивало его свободу движений. На ранних стадиях нашего сотрудничества Стивен легко мог управлять своим креслом на колесах; он раскатывал по факультету в поисках тех, кто был ему нужен, и, осторожно сжимая в правой руке кликер, вступал в разговоры. Теперь Стивен больше не мог ездить на кресле без посторонней помощи; на практике это значило, что его научное общение ограничивалось гораздо более узким кругом близких сотрудников. Больше того, развитие болезни сделало для Стивена непосильным управление «Эквалайзером» при помощи кликера. Это старомодное устройство, соединительная пуповина, столько лет связывавшая его с внешним миром, позволяя ему разговаривать, отправлять электронную почту, звонить по телефону или гуглить, теперь было заменено сенсором, вмонтированным в оправу его очков, – он мог активировать его слабым подергиванием щекой. Новое устройство оставалось жизненно важной линией связи, но оно не могло вернуть Стивену возможности перемещаться или даже, к примеру, разговаривать за обедом – а ведь совместные застолья были раньше основным местом, где он мог обмениваться мыслями с более широким кругом коллег. (Во времена кликера Стивен любил шутить, что он способен есть и разговаривать одновременно.) Поэтому Стивен постоянно рисковал остаться в изоляции. Пожалуй, именно невозможность обычного беглого общения и была самым большим ограничением в последние годы его жизни как ученого. Он не мог больше полноценно участвовать в жарких спорах обо всем – от минуса в уравнении до особенностей философии, – которые всем нам необходимы, чтобы совершенствовать и тестировать наши мысли. И хотя умственные способности Стивена оставались прежними, на протяжении примерно десяти последних лет своей жизни он был, по крайней мере время от времени, почти полностью заперт в четырех стенах.
Что было еще хуже, ему стало трудно дышать, и все мы боялись, что вскоре он вообще не сможет больше двигаться. Но потом его служба поддержки вмонтировала в кресло вентилятор, и в результате оно сделалось некой комбинацией мобильного блока реанимации и центра IT-технологий. Вскоре Стивен опять окунулся в работу. К тому же его влиятельные друзья предоставили в его распоряжение свои реактивные самолеты, что позволяло ему летать по всему земному шару; теперь путешествовать ему стало гораздо удобнее по сравнению с нашими былыми экспедициями. Часто Стивен отправлялся в Хьюстон – он подружился с техасским нефтяным магнатом Джорджем П. Митчеллом, который регулярно приглашал Хокинга и весь круг его близких коллег на ежегодный физический выездной семинар, проводимый на ранчо, чтобы «создать обстановку, в которой Стивен мог бы работать». Именно это Стивен там и делал. Каждый год я видел, как среди техасских лесов, вдалеке от шума и суеты его кембриджской штаб-квартиры, неугомонный исследовательский дух Хокинга снова и снова оживал. Там, на ранчо Митчелла, где семинары у доски незаметно переходили в ужин и споры у костра, и родилась у Стивена его голографическая теория Вселенной.
Первое препятствие к тому, чтобы применить голографию к космологии, заключается в том, что мы не живем в анти-де-ситтеровском «мире снежного шара». Мы живем в расширяющейся Вселенной, больше похожей на пространство де Ситтера. С классической точки зрения, AdS и его де-ситтеровский антипод имеют совершенно различные свойства. Отрицательная кривизна AdS-пространства создает гравитационное поле, которое стягивает объекты вместе, по направлению к центру пространства. В противоположность этому положительная кривизна расширяющейся вселенной де Ситтера заставляет отталкивать все остальное. Это различие можно приписать знаку космологической постоянной λ – она же «член темной энергии» в уравнении Эйнштейна. Во вселенной вроде нашей значение λ положительно, и это заставляет вселенную растягиваться, тогда как в AdS-пространстве λ отрицательна, что ведет к добавочному притяжению. Больше того, в отличие от AdS, расширяющиеся вселенные могут даже не иметь граничной поверхности, которая могла бы служить носителем голограммы. Некоторые расширяющиеся вселенные – гиперсферические трехмерные версии сферы. У гиперсфер нет границы, на которой мы могли бы надеяться закодировать то, что