Чтение онлайн

Как раз перед тем, как т'Хоофт сформулировал свой принцип, сходная идея была предложена Луисом Кране в контексте фоново-независимых подходов к квантовой гравитации. Он предположил, что правильный способ применения квантовой теории ко вселенной — не пытаться вставить всю вселенную в одну квантовую систему. Это пытались сделать Стивен Хокинг, Джеймс Хэртл и другие, и столкнулись с тяжёлыми проблемами. Кране вместо этого предположил, что квантовая механика не является статическим описанием системы, но записью информации, которую одна подсистема вселенной может иметь возле другой посредством их взаимодействия. Далее он предположил, что имеется квантово-механическое описание, связанное с каждым способом разделения вселенной на две части. Квантовые состояния живут не в одной части или в другой, а на границе между ними [139] .

Радикальное предположение Кране с тех пор выросло в класс подходов к квантовой теории, которые называются относительными квантовыми теориями, поскольку они основаны на идее, что квантовая механика является описанием взаимоотношений между подсистемами вселенной. Эта идея была развита Карло Ровелли, который показал, что она превосходно согласуется с тем, как мы обычно делаем квантовую теорию. В контексте квантовой гравитации это приводит к новому подходу к квантовой космологии, созданному Фотини Маркопоулоу и её сотрудниками. Маркопоулоу подчеркнула, что описание обмена информацией между различными подсистемами является тем же, что и описание причинной структуры, которая ограничивает, какие системы могут влиять друг на друга. Таким образом, она нашла, что вселенная может описываться как квантовый компьютер с динамически генерируемой логикой [140] . Идея, что вселенная является разновидностью квантового компьютера также продвигалась Сетом Ллойдом из Массачусетского технологического института, одного из мечтателей из области квантовых вычислений [141] . С двух сторон их соответствующих дисциплин Маркопоулоу и Ллойд возглавили движение, которое использует идеи теории квантовой информации для изменения концепции вселенной, приводя к пониманию того, как элементарные частицы могут возникать из квантового пространства-времени.

Идея Герарда т'Хоофта о мире, представленном на его границе, должна напомнить вам о предположении Малдасены. На самом деле идеи т'Хоофта отчасти вдохновили Хуана Малдасену, и некоторые думают, что голографический принцип окажется одним из базовых принципов теории струн. Одно это могло бы легко сделать его одним из лидеров сообщества теории струн, если бы он заинтересовался такой ролью. Но в 1980-е т'Хоофт начал идти своим собственным путём. Он сделал это, когда он был в зените своей карьеры и в то время, когда никто не был сильнее технически. Однако в момент, когда он отклонился от генерального направления, он стал высмеиваться своими приятелями-физиками, занимающимися частицами. Он не казался озабоченным или даже обращающим на это внимание, но, я уверен, это уязвляло. Тем не менее, он почти во всём сомневался и изобретал свой собственный путь в фундаментальной физике. Его основная уверенность, развиваемая на протяжении десятилетий, заключается в том, что квантовая теория неверна.

Нет более искренней и чистой личности, чем т'Хоофт. Одна из вещей, за которую мы в области квантовой гравитации его любим, заключается в том, что он так часто там. Он приходит на многие наши встречи, и вы никогда не видите его в кулуарах, занимающегося политикой вместе с другими знаменитыми посетителями. Вместо этого он приходит на каждую секцию, а это нечто, что делают только молодые студенты. Он прибывает первым каждое утро, безупречно одетый в костюм-тройку (остальные из нас обычно в джинсах и футболках), садится в первый ряд и весь день слушает сообщения каждого отдельного студента и постдока. Он никогда не комментирует, может даже задремать на минуту или две, но уважение, которое он оказывает своим присутствием каждому из его коллег, производит глубокое впечатление. Когда его очередь выступать, он встаёт и скромно представляет свои идеи или результаты. Он знает, что он на одинокой дороге, и я не удивлюсь, если его это обижает. Как может личность отказаться от мантии лидерства, вполне заслуженной, только потому, что он не может найти смысла в квантовой механике? Представьте, что это говорит о характере некоторых.

Далее имеется Роджер Пенроуз. Проще говоря, нет никого, кто бы внёс больший вклад в наше понимание и использование ОТО, за исключением самого Эйнштейна, чем Роджер Пенроуз. Он является одним из четырёх или пяти самых талантливых и глубоко оригинальных мыслителей, с кем я встречался в любой области. Он делал великую математику и великую физику. Подобно т'Хоофту, много его трудов в последние двадцать лет мотивированы его уверенностью, что квантовая механика неверна. И, подобно т'Хоофту, он имеет взгляды на то, что её должно заменить.

Пенроуз доказывал в течение лет, что включение гравитации в квантовую теорию делает эту теорию нелинейной. Это приводит к разрешению проблемы измерения, в которой квантово-гравитационные эффекты заставляют квантовое состояние коллапсировать динамически. Предложения Пенроуза хорошо описаны в его книгах, хотя они до сегодняшнего дня не реализованы в детальной теории. Тем не менее, он и другие смогли использовать их, чтобы делать предсказания для выполнимых экспериментов, некоторые из которых в настоящее время проводятся.

Немногие из нас принимают аргументацию Пенроуза всерьёз; и даже ещё меньшее число убеждено в их обоснованности. Но большинство струнных теоретиков — и, определённо, все струнные теоретики генерального направления — не показывают признаков того, что они вообще о них слышали. Если даже большинство уважаемых провидцев не принимаются всерьёз, как только они начинают подвергать сомнению базовые предположения, вы можете представить, насколько хорошо люди обходятся с теми, кто является пророком, но не был достаточно удачлив, чтобы сделать сначала значительные вклады [142] .

Если некоторые из лучших живущих физиков-теоретиков чувствуют необходимость сомневаться в основных предположениях относительности и квантовой теории, должны быть другие, которые пришли к этой позиции с самого начала. В самом деле, имеются люди, которые весьма рано в своих занятиях начали думать, что квантовая теория должна быть неверной. Они изучили её, и они довели до конца её доказательства и вычисления, точно так же, как и любой другой. Но они ей не поверили. Что происходит с такими?

Грубо имеются два вида таких людей: искренние и неискренние. Я являюсь одним из тех, кто никогда не находил способа поверить в квантовую механику, но я один из неискренних. То есть я рано понял в процессе моего образования, что я не смогу иметь достойную карьеру как академический физик-теоретик, если я сосредоточусь на попытках придать смысл квантовой механике. Так что я решил делать то, что генеральное направление могло бы понять и оценить достаточно хорошо, так что я смог совершить нормальную карьеру.

К счастью, я нашёл способ исследовать мои сомнения по поводу оснований, работая в такой соответствующей генеральному направлению области как квантовая гравитация. Поскольку я, во-первых, не верил в квантовую механику, я был вполне уверен, что эти попытки приведут к неудаче, но я надеялся, что понимание неудачи могло бы обеспечить путеводную нить к тому, что должно заменить квантовую теорию. Несколькими годами ранее я смог бы быть немного счастлив в карьере, основанной на квантовой гравитации, как на чём-то, основанном на беспокойстве по поводу возможной неправильности квантовой механики. Однако, лёгкая благоприятная возможность открылась, когда я был аспирантом, и заключалась она в атаке на проблему квантовой гравитации с использованием недавних методов, разработанных для изучения стандартной модели. Так что я смог претендовать на вид физика нормальной науки и тренироваться как физик, занимающийся частицами. Затем я собрал то, что изучил, и применил это к квантовой гравитации. Поскольку я был среди первых, кто испробовал этот подход, и поскольку я использовал инструменты, которые были понятны лидерам генерального направления, это сделало возможным успешную, если не звёздную, карьеру.

Но я никогда не смог бы полностью подавить инстинктивное желание исследовать основания моей темы. В 1982 году я написал статью, озаглавленную «К взаимосвязи между квантовыми и тепловыми флуктуациями», которая, когда я смотрю на неё сегодня, кажется для меня невероятной по своей смелости [143] . Я задал новый вопрос по поводу того, как пространство, время и кванты подходят друг к другу — вопрос, который открыл целый новый путь поиска решения проблемы. Даже сегодня, после написания множества важных статей, я думаю, что эта была моей лучшей. Всякий раз, когда я иногда встречаю студента, который вчитывается в основания предмета, или некоего одиночку, который десятилетиями отшельничает, они говорят «О, вы тот Смолин! Я никогда не проводил связи. Я думал, он должен был умереть или оставить физику». Теперь, наконец, вместе с моими коллегами по Пограничному институту я окончательно вернулся к работе над основаниями квантовой механики.

А как насчёт искренних людей, которые не поверили в базовые предположения, вроде относительности и квантовой теории, и не имели достаточно покладистый характер, чтобы подавить свои склонности? Они особой породы, и каждый имеет историю для рассказа. Джулиан Барбур известен многим, кто следит за наукой, как автор книги Конец времени, в которой он доказывает, что время является иллюзией [144] . Это необычный физик, который с момента получения докторской степени в 1968 году в Университете Кёльна никогда не имел академической работы. Но он в высшей степени влиятелен среди небольшой группы людей, которые всерьёз думают о квантовой гравитации, которых именно он научил, что означает делать фоново-независимую теорию.