Хуан Мартин Малдасена: Человек, построивший голографическую Вселенную

В 1997 году 29-летний аргентинский физик опубликовал статью, в которой предположил, что Вселенная с гравитацией может быть математически идентична более плоской Вселенной без нее — как будто реальность скрывает в своих краях голограмму. Спустя почти три десятилетия и более 25 000 цитирований эта статья о том, что сейчас называется AdS/CFT-соответствием, остается одной из самых цитируемых работ в истории физики высоких энергий, а Хуан Мартин Малдасена стал одним из немногих ныне живущих физиков, которых коллеги регулярно называют лучшим в своем поколении.

Из Буэнос-Айреса в Барилоче

Малдасена родился 10 сентября 1968 года в Аргентине. Он начал свое физическое образование в Университете Буэнос-Айреса, а затем перешел в легендарный Институт Бальсейро в Барилоче, главный центр подготовки физиков в Аргентине, где в 1991 году получил степень лиценциата под руководством Херардо Альдасабаля. Оттуда он переехал в Принстонский университет, где в 1996 году защитил докторскую диссертацию на тему «Черные дыры в теории струн» под руководством Кертиса Каллана. Это было подходящее обучение: черные дыры и теория струн стали двумя полюсами его карьеры, а их столкновение породило его определяющую идею.

Гипотеза, изменившая теоретическую физику

После постдокторантуры в Ратгерском университете Малдасена в 1997 году стал доцентом Гарварда — в том же году он опубликовал статью, которая принесла ему известность. AdS/CFT-соответствие предлагает эквивалентность между теорией гравитации, действующей в искривленном «анти-де-ситтеровском» пространстве, и конформной теорией поля — квантовой теорией без гравитации, — живущей на низкоразмерной границе этого пространства. Проще говоря: Вселенную с гравитацией можно полностью описать как голограмму, проецируемую из Вселенной без нее. Американская академия искусств и наук, избравшая его своим членом в 2007 году, приписывает предложению 1997 года «огромное влияние с множеством подтверждений» в последующие годы. Она впервые предоставила физикам рабочую математическую модель квантовой гравитации и открыла мост между теорией струн и квантовой хромодинамикой, по которому исследователи до сих пор ходят в обоих направлениях.

К 1999 году Гарвард повысил его до профессора, что было необычайно быстрым карьерным ростом для физика всего через три года после получения докторской степени. Два года спустя он ушел в Институт перспективных исследований в Принстоне, где когда-то работали Эйнштейн и Гёдель, где он остается с 2001 года и сейчас носит звание профессора теоретической физики имени Карла П. Файнберга. Модель института — постоянные должности без преподавательской нагрузки, призванные позволить горстке ученых заниматься только самыми глубокими вопросами в своей области, — сама по себе является институциональной ставкой на тот тип долгосрочного, высокорискованного мышления, который породил AdS/CFT, и его пребывание там сделало его наставником и ориентиром для поколения молодых теоретиков струн и исследователей квантовой гравитации, проходящих через Принстон.

Черные дыры, запутанность и природа пространства-времени

Малдасена не остановился на 1997 годе. В широко обсуждаемой статье 2001 года он утверждал, что «вечная» черная дыра — с двумя входами — математически эквивалентна паре запутанных квантовых состояний, идея, которая помогла заложить основу современной исследовательской программы, связывающей квантовую запутанность с самой тканью пространства-времени. В 2013 году совместно с Леонардом Сасскиндом он предложил гипотезу «ER=EPR», предположив, что запутанные частицы соединены микроскопическими червоточинами — поразительная попытка примирить общую теорию относительности Эйнштейна с самой контринтуитивной особенностью квантовой механики. Это же сотрудничество также напрямую затронуло парадокс «файрвола черной дыры», одну из самых сложных нерешенных проблем в этой области.

Признание среди коллег

Награды следовали одна за другой: стипендия Слоуна и стипендия Паккарда в 1998 году, «грант для гениев» Макартура в 1999 году, премия Саклера по физике в 2000 году, медаль Дирака в 2008 году, членство в Национальной академии наук в 2013 году, первая премия по фундаментальной физике (ныне Breakthrough Prize) в 2012 году, а также медаль Альберта Эйнштейна и медаль Лоренца в 2018 году. Немногие ныне живущие теоретики могут похвастаться таким сочетанием, и еще меньше получили первую из этих меняющих жизнь наград — Макартура — за одну-единственную гипотезу, опубликованную всего двумя годами ранее, до того, как научное сообщество успело проверить, выдержит ли эта идея испытание временем.

Что говорят коллеги

Леонард Сасскинд, сам являющийся основоположником теории струн и не чуждый смелым заявлениям, назвал Малдасену «возможно, величайшим физиком своего поколения» и, более конкретно, «безусловно, величайшим физиком-теоретиком своего поколения». Это суждение коллеги, который помог построить область, в которой он работает, имеет особый вес; это не тот комплимент, который раздают за компетентную, осторожную науку, а за конкретный, уникальный прорыв.

Почему Хуана называют гением

Аргумент в пользу гениальности здесь необычайно ясен, потому что он основан на идентифицируемом акте воображения, а не на карьере стабильного совершенства. AdS/CFT-соответствие не было постепенным расширением существующих инструментов; оно предложило, что две теории, живущие в разном количестве измерений и построенные на совершенно разном математическом аппарате, тайно являются одной и той же теорией. Такая двойственность — нахождение скрытой идентичности между, казалось бы, не связанными структурами — является самой редкой валютой в теоретической физике, и именно этот специфический когнитивный навык здесь проявлен: не вычислительная виртуозность, а способность увидеть, еще до того, как у кого-либо были доказательства, что тонкая нить, соединяющая теорию струн и калибровочную теорию, на самом деле является несущей конструкцией. Непрошеное заявление Сасскинда о «величайшем в своем поколении» — это мощное внешнее подтверждение изнутри области. Честный контраргумент заключается в том, что AdS/CFT остается гипотезой, никогда не доказанной строго во всей своей общности, и она еще не дала экспериментально проверяемого предсказания о нашей собственной Вселенной, которая не имеет формы анти-де Ситтера; некоторые физики предупреждают, что три десятилетия интенсивного изучения скорее уточнили и применили эту идею, чем подтвердили ее реальностью. Гениальность в данном случае описывает скачок теоретического прозрения, окончательный эмпирический вердикт по которому еще не вынесен.

Наследие

Каким бы ни был окончательный вердикт, AdS/CFT изменила целую область исследований, научив поколение физиков думать о гравитации и квантовой информации как о двух описаниях одной фундаментальной реальности — и навсегда вписала имя Малдасены рядом с именами Эйнштейна и Гёделя в список Института перспективных исследований.