Глава 7. Обсуждение. С. Хокинг и р. Пенроуз 127

Стивен Хокинг 127

Рис. 7.1. Ящик, содержащий заданное количество энергии, будет содержать либо только тепловое излучение, либо черную дыру, находящуюся в тепловом равновесии с излучением 129

Рис. 7.2. Черная дыра, появляющаяся и исчезающая за счет тепловых флуктуаций 131

Рис. 7.3. Появление и исчезновение белой дыры за счет тепловых флуктуаций 133

Ответ Роджера Пенроуза 134

Коты и прочее 134

Виковский поворот 134

Потеря фазового пространства 135

Стивен Хокинг 135

Рис. 7.4. В процессе туннелирования к коллапсирующей 3-геометрии евклидово сечение определяет амплитуду волновой функции для 3-геометрии, в то время как лоренцевское сечение — ее фазу 137

Рис. 7.5. Диаграммы Картера-Пенроуза для черной и белой дыр 139

Ответ Роджера Пенроуза 139

Вопросы и ответы 140

Литература 141

Содержание

Предисловие ........................ 6

Благодарности ....................... 8

Глава 1. Стивен Хокинг. Классическая теория .... 9

Глава 2. Роджер Пенроуз. Структура пространственно-временных сингулярностей........... 36

Глава 3. Стивен Хокинг. Квантовые черные дыры . 48

Глава 4. Роджер Пенроуз. Квантовая теория и пространство-время .................... 75

Глава 5. Стивен Хокинг. Квантовая космология ... 89

Глава 6. Роджер Пенроуз. Твисторный взгляд на пространство-время .....................120

Глава 7. Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз. Обсуждение 138 Литература.........................157

Предисловие

Дискуссия между Роджером Пенроузом и Стивеном Хокингом, представленная в этой книге, явилась вершиной шестимесячной программы, проведенной в 1994 году в Институте математических наук имени Исаака Ньютона при Кембриджском университете. Дискуссия посвящена серьезному обсуждению некоторых наиболее фундаментальных идей, касающихся природы Вселенной. Излишне говорить, что мы пока еще далеки от конца пути. До сих пор существует множество неясных и спорных моментов и вопросов для обсуждения.

Около 60 лет назад произошел знаменитый продолжительный спор между Нильсом Бором и Альбертом Эйнштейном по основам квантовой механики. Эйнштейн отказался принять точку зрения, согласно которой квантовая механика является окончательной теорией. Считая ее философски неадекватной, он начал упорную борьбу против ортодоксальной интерпретации копенгагенской школы, которой придерживался Бор.

В определенном смысле дискуссия между Пенроузом и Хокингом является продолжением этого давнего спора, с той разницей, что роль Эйнштейна играет Пенроуз, а роль Бора — Хокинг. Обсуждаемые вопросы стали сложнее и разнообразнее, но, как и раньше, они представляют комбинацию технических рассуждений и философских точек зрения.

Квантовая теория или ее более утонченная версия — квантовая теория поля в настоящий момент является наиболее продвинутой и технически очень успешной, несмотря на то, что существуют такие философски настроенные скептики, как Роджер Пенроуз. Общая теория относительности, т.е. эйнштейновская теория гравитации, также выдержала проверку временем и может претендовать на замечательный успех, хотя

Предисловие · 7

в ней до сих пор существуют серьезные проблемы, касающиеся роли сингулярностей и черных дыр.

В дискуссии Хокинга и Пенроуза доминирует обсуждение вопроса о том, как построить теорию «квантовой гравитации», комбинируя эти две успешные теории. «Квантовая гравитация» имеет глубокие концептуальные и технические проблемы, которые обеспечивают необходимый простор для аргументов, приводимых в этих лекциях.

Обсуждаемые фундаментальные вопросы включают в себя «стрелу времени», начальные условия при рождении Вселенной и механизм поглощения информации черными дырами. По всем этим, а так же многим другим вопросам позиции Хокинга и Пенроуза несколько различаются. Их доводы как математически, так и физически корректны, а форма обсуждения позволяет разумным образом обмениваться критическими замечаниями.

Хотя некоторые из обсуждаемых вопросов требуют понимания математики и физики на технически продвинутом уровне, большая часть рассуждений проводится на более высоком (или более глубоком) уровне, представляющем интерес для широкой аудитории. По крайней мере, читатель получит представление о масштабности и тонкости идей, обсуждаемых в книге, а также о громадном вызове, который стоит перед современной наукой в достижении согласованной картины Вселенной, полностью учитывающей как законы гравитации, так и квантовую теорию.

Майкл Атья.