Научный взгляд на устройство вселенной

412 МОДЕЛИ, 
ПРЕДСКАЗАНИЯ 
И ОЖИДАЕМЫЕ 
РЕЗУЛЬТАТЫ
ной планковской длине будет очень заметно влияние квантовой 
механики.
Эта проблема ни в коем случае не снижает ценности вычисле-
ний, проведенных для наблюдаемых явлений — по крайней мере 
для любых явлений в БАКе, — но она означает, что теоретическая 
физика на данный момент неполна. Физики пока не знают, как не-
противоречиво включить квантовую механику и гравитацию 
на чрезвычайно высоких энергиях и малых расстояниях, где вли-
яние обоих взаимодействий примерно одинаково важно для про-
гнозов и ни одним из них нельзя пренебречь. Этот важный пробел 
в наших знаниях о мире потенциально способен указать нам путь 
вперед. Многие считают, что теория струн может быть решением 
проблемы.
Название «теория струн» происходит от фундаментальных 
осциллирующих струн, лежавших в основе первоначальной фор-
мулировки теории. Частицы в теории струн существуют, но воз-
никают в результате колебаний струны. Различные частицы со-
ответствуют различным колебаниям — примерно так же, как ви-
брации одной и той же скрипичной струны могут рождать разные 
ноты. В принципе, экспериментальным доказательством теории 
струн должно стать обнаружение новых частиц, соответствующих 
многочисленным дополнительным модам вибрации струны.
Однако в большинстве своем такие частицы, скорее всего, 
окажутся слишком тяжелыми, чтобы мы когда-нибудь смогли 
их непосредственно наблюдать; именно поэтому так трудно экс-
периментально проверить, действительно ли теория струн верно 
описывает природу. Уравнения теории струн описывают объекты 
настолько невероятно крохотные и обладающие при этом такой 
невероятно высокой энергией, что никакой детектор, который мы 
в состоянии себе хотя бы вообразить, не способен их зарегистри-
ровать. Теория определена на масштабе энергий, которые пример-
но в десять миллионов миллиардов раз превосходят все, что мы 
можем экспериментально исследовать при современном уровне 
техники. А ведь в настоящее время мы не знаем даже, что произой-
дет при увеличении энергии столкновения частиц в коллайдере 
всего на один порядок — в 10 раз.

СНИЗУ ВВЕРХ ИЛИ СВЕРХУ ВНИЗ? 413
Специалисты по теории струн не могут точно предсказать, 
что происходит на экспериментально достижимом диапазоне 
энергий, потому что содержимое и другие свойства частиц в тео-
рии струн зависят от пока не установленной конфигурации фун-
даментальных составляющих. Следствия теории струн в природе 
зависят от того, как организованы элементы. В современной фор-
мулировке теория струн содержит больше частиц, взаимодействий 
и измерений, чем мы наблюдаем в окружающем нас мире. Что же 
тогда отличает видимые частицы, взаимодействия и измерения 
от невидимых?
Пространство в теории струн — это не обязательно то трех-
мерное пространство, которое мы видим вокруг себя. Вместо этого 
формулы теории струн описывают шесть или семь дополнитель-
ных пространственных измерений. Работоспособная версия те-
ории струн должна объяснять, чем невидимые дополнительные 
измерения отличаются от трех известных нам. Как бы интересна 
и замечательна ни была теория струн, ее загадочные особенности, 
такие как несколько дополнительных измерений, затрудняют ее 
привязку к реальной действительности и видимой Вселенной.
Чтобы перейти от высоких энергий, для которых определена 
теория струн, к прогнозам в измеримых диапазонах энергий, не-
обходимо выяснить, как будет выглядеть оригинальная теория 
без самых тяжелых частиц. Существует немало возможных прояв-
лений теории струн в достижимом диапазоне энергий, но мы пока 
не знаем, как различить между собой громадное число возмож-
ных вариантов или хотя бы выделить среди них вариант, похожий 
на наш мир. Проблема в том, что мы пока недостаточно хорошо 
понимаем теорию струн, чтобы предсказать ее следствия в види-
мом диапазоне энергий. Сложность теории мешает нам делать 
точные прогнозы. Мало того, что она ставит перед нами сложней-
шие математические задачи; иногда вообще не ясно, как правиль-
но организовать ингредиенты теории струн и определить, какую 
именно математическую задачу следует решать.
Помимо всего прочего, мы теперь знаем, что теория струн го-
раздо сложнее, чем первоначально считалось, и включает в себя 
множество других ингредиентов с разными размерностями — 

414 МОДЕЛИ, 
ПРЕДСКАЗАНИЯ 
И ОЖИДАЕМЫЕ 
РЕЗУЛЬТАТЫ
бран. Название «теория струн» продолжает использоваться, но фи-
зики говорят также об М-теории, хотя никто достоверно не знает, 
что в этом названии означает буква М.
Теория струн — величественное сооружение, которое уже по-
могло нам открыть для себя новые глубины математики и физики, 
и она вполне может содержать в себе кусочки верного фундамен-
тального описания природы. К несчастью, громадная теоретиче-
ская пропасть отделяет эту теорию в ее современном виде от воз-
можности прогнозировать на ее основе явления нашего мира.
В конечном итоге, если теория струн верна, то все модели, 
описывающие явления реального мира, должны выводиться из ее 
фундаментальных принципов. Но нынешняя формулировка этой 
теории абстрактна, а ее связь с наблюдаемыми явлениями очень 
слаба. Нам очень повезет, если удастся найти верные физические 
принципы, с учетом которых теоретические предсказания теории 
струн будут соответствовать нашему миру. Это, разумеется, конеч-
ная цель теории струн, но задача эта невероятно сложна.
Хотя элегантность и простота могут быть отличительными 
чертами верной теории, по-настоящему судить о ее красоте мы 
можем лишь тогда, когда достигнем достаточно полного понима-
ния принципов ее работы. Выяснение того, как и почему природа 
прячет дополнительные измерения теории струн, стало бы порази-
тельным достижением. Физики очень хотят понять, как это про-
исходит.
ЛАНДШАФТ
Как я пошутила в книге «Закрученные пассажи», большинство 
попыток приблизить теорию струн к реальности явственно от-
дает пластической хирургией. Чтобы согласовать теорию струн 
с реалиями нашего мира, теоретикам приходится прятать то, 
чего здесь быть не должно, удалять частицы и скромно убирать 
с глаз долой лишние измерения. Но, несмотря на то что получив-
шийся в результате комплект частиц иногда поразительно похож 
на правильный, всегда можно разглядеть, что похож-то он похож, 
да не совсем.

СНИЗУ ВВЕРХ ИЛИ СВЕРХУ ВНИЗ? 415
В последнее время попытки приблизить теорию струн к реаль-
ности чем-то напоминают кастинг актеров. Ну и что, что боль-
шинство явившихся на прослушивание девиц играть не умеет, 
а у некоторых лица не выражают никаких эмоций. Если как сле-
дует поработать и устроить достаточно прослушиваний, в конце 
концов вполне может появиться красивая, талантливая и очень 
перспективная актриса.
Точно так же некоторые идеи теории струн основаны на том, 
что наша Вселенная представляет собой редкое, но идеальное со-
четание всех составных частей. Даже если теория струн сумеет 
в конце концов объединить все известные взаимодействия и ча-
стицы, может оказаться, что в ней присутствует единственный 
стабильный бассейн, представляющий конкретный набор частиц, 
сил и взаимодействий, или, что вероятнее, более сложный ланд-
шафт с множеством возможных холмов и долин и соответственно 
множеством разнообразных следствий.
Судя по недавним исследованиям, теория струн может про-
являть себя во множестве возможных вселенных — в сценарии, 
соответствующем варианту 

жүктеу/скачать 8,11 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: