Пол Халперн - Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность [litres]

Как стало ясно, для достижения успеха требовался более крупный и чувствительный детектор. Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) впервые достигла цели в сентябре 2015 года (объявлено в начале 2016-го). Она засекла гравитационные волны, произведенные парой отдаленных черных дыр, сжавших друг друга в смертельных объятиях и падающих по бесконечной спирали. Другой студент Уилера, Кип Торн, ставший профессором в Калтехе, был инициатором и ведущим специалистом этого проекта.

Но в середине пятидесятых, когда Вебер учился у Уилера, гравитационные волны были противоречивой темой. В 1955 году, когда в Берне (Швейцария) отмечался юбилей специальной теории относительности, Розен заявил, что эти волны не переносят энергию. Заявление это базировалось на расчетах, показывающих, что гравитационная энергия должна собираться в окрестностях звезд и других массивных объектов, но не в пустом пространстве. Двумя годами позже на конференции в Чапел-Хилл Фейнман предложил простую линию доказательств, объясняющих, что гравитационные волны должны переносить энергию, и она стала известна как «аргумент липких бусин».

В сентябре 1957 года чета Девиттов – и Сесиль была главной движущей силой – организовала первую в США значительную международную конференцию, посвященную общей теории относительности. Спонсорскую поддержку оказал институт полевой физики и непосредственно Бэнсон, и мероприятие получилось столь значимым, что его назвали GR1 [15] От General Relativity, общая теория относительности ( прим. ред .). .

Как вспоминал Брайс Девитт: «Это была конференция только по приглашениям. Среди прочих явились Джон Уилер, Леон Розенфельд, Томми Голд, Фред Хойл и Ричард Фейнман. Это была прекрасная конференция» 96.

Уилер привез нескольких магистрантов, в их числе оказались Мизнер и Вебер. Эверетт не приехал, но Уилер отправил Девитту жестоко отредактированную версию диссертации с неопределенным названием «Относительное состояние. Формулировка квантовой механики», чтобы ее вложили в материалы конференции вместе со второй статьей, в которой суммировались собственные взгляды Уилера на предмет.

Ну а учитывая, что там же было еще восемь статей Уилера и его учеников, в сумме они составляли более одной трети всех материалов. Другие участники конференции мягко подтрунивали над Джоном, обвиняя его в «захвате власти».

Фейнман согласился посетить конференцию в качестве своего рода стороннего наблюдателя, который, не являясь специалистом по гравитации, может сказать тем, кто ею занимается, имеют ли их идеи какой-либо смысл. Когда он прибыл в аэропорт Роли-Дарем 97на второй день конференции, он попросил таксиста отвезти его в университет Северной Каролины.

Но в том же самом регионе находится и Государственный университет Северной Каролины, поэтому водитель не был уверен, куда нужно пассажиру, а тот тем более. Однако у Фейнмана появилась идея, и он поинтересовался у диспетчера, куда вчера отвозили кучку персонажей откровенно не от мира сего, бормотавших нечто совершенно невнятное. Диспетчер немедленно понял, о чем речь, и велел таксисту отвезти пассажира в Чапел-Хилл.

Прибыв на конференцию, Фейнман решил подразнить Уилера по поводу странных идей последнего. Как вспоминал Девитт 98, «Едва показавшись, Ричард немедленно поприветствовал Джона «Хай, Джеон! [16] «Geon» по-английски произносится «Джеон». », а затем все время называл его Джеон Уилер».

Фейнман был не одинок в скептическом отношении к геонам.

«Никто не верил в них, – вспоминал Девитт. – Но Уилер пытался сделать то же самое, что и я. Он пытался вернуть теорию относительности обратно в центр физики. Пытался применить инженерный подход. Просто старался взять эту эзотерическую математическую штуковину и сделать из нее нечто, что ты можешь схватить и о чем ты можешь поговорить с точки зрения физики» 99.

Вместе с геонами Уилер представил на GR1 целый «мешок» разных странностей, связанных с геометродинамикой, идею червоточин и пенистости пространства-времени в его мельчайшем масштабе. Он предложил хитрую метафору о том, что человек воспринимает пространство-время как вид на океан с самолета, гладкий и спокойный. Только если спуститься на уровень земной поверхности, то море может оказаться беспокойным и пенящимся. Схожим образом и пространство-время в планковском масштабе может бурлить от громадного количества эфемерных объектов вроде неустойчивых мини-червоточин.

Одним из важнейших вопросов, обсуждавшихся на конференции, был такой: может ли пустое пространство переносить энергию в форме гравитационных волн? Участники предложили массу отличных аргументов против такой возможности, например, утверждение Розена о том, что у волн энергия вообще отсутствует. Но после комментариев Фейнмана по поводу того, что гравитацию необходимо квантовать, Леон Розенфельд указал, что приложение квантовых методов к гравитации потребует исчерпывающего описания гравитационного излучения, аналогичного тому, какое существует для электромагнетизма. Если его не создать, то совершенно непонятно, с чего начать. Следовательно, гравитационным волнам лучше бы существовать, иначе квантовая гравитация имеет шансы никогда не появиться на свет.

Глубоко обдумав проблему, Фейнман мысленно вернулся к простому опровержению негативного заключения Розена. Представим два массивных объекта, находящихся рядом, но не соприкасающихся, нечто вроде громадных костяшек на счетах. Они присоединены к одной и той же проволоке, первая жестко, вторая свободно и может скользить. Теперь вообразим гравитационную волну, проходящую через эту часть пространства и сотрясающую объекты. Вторая костяшка начнет скользить по проволоке, создавая тепловую энергию в процессе трения. Учитывая это и закон сохранения энергии, мы должны признать, что энергия откуда-то явилась, и очевидно, что ее принесла гравитационная волна. Отсюда вывод – гравитационные волны могут переносить энергию.

Если бы Фейнман был жив в 2015 году, то, безо всяких сомнений, он обрадовался бы, узнав, что его догадка подтвердилась открытием гравитационных волн, сделанным с помощью LIGO. Но его жизнь всего на несколько лет пересеклась с программой, начатой в 1984 году, когда Торн при участии Райнера Вайсса и Рональда Древера затеял проект. Когда успех после десятилетий работы оказался достигнут, Кип Торн носил звание Фейнмановского профессора теоретической физики в отставке в Калтехе.

После завершения конференции Девитт взял на себя задачу отредактировать выпуск Reviews of Modern Physics, посвященный статьям и дискуссиям в Чапел-Хилл. Поскольку Эверетт не присутствовал, и его работа не обсуждалась, то включение его материала – представленного Уилером наряду с анализом, – выглядело слегка таинственно. Название вроде бы соответствовало квантовой части конференции, но почти не соотносилось с темой гравитации, за исключением общей идеи универсальной волновой функции (квантовое описание без коллапса).