Научный взгляд на устройство вселенной
жүктеу/скачать 8,11 Mb. Pdf көрінісі
|
knocking on
| Человек на канате
Муравей на канате РИС . 61. Человек и крохотный муравей воспринимают натянутый канат очень по-разному. Для человека он имеет лишь одно измере- ние, для муравья — два 386 МОДЕЛИ, ПРЕДСКАЗАНИЯ И ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Почему мы не видим этих измерений? Причина может заклю- чаться в том, что они слишком малы, чтобы непосредственно вли- ять на что-либо из того, что мы можем наблюдать; это предполо- жил физик Оскар Клейн еще в 1926 г. Идея в том, что из-за ограни- ченных возможностей нашего восприятия некоторые измерения могут оказаться слишком маленькими и потому неразличимыми для нас. Так, гимнаст, идущий по канату, видит свой путь одно- мерным, тогда как крохотный муравей на том же канате может двигаться в двух измерениях (рис. 61). В другом варианте измерения могут быть скрытыми потому, что пространство-время изогнуто или скручено — как и должно происходить по Эйнштейну в присутствии энергии. Если искрив- ление достаточно сильное, то эффекты дополнительных измере- ний незаметны, как определили в 1999 г. мы с Раманом Сандра- мом. Это означает, что геометрия свернутого пространства также позволяет измерениям «прятаться». Но почему у ученых вообще возникла мысль о каких бы то ни было дополнительных измерениях, если никто никогда ни- чего подобного не видел? В истории физики такое происходило не раз. Никто до поры до времени не «видел» атомы и никто не «ви- дел» кварки. Тем не менее сегодня у нас полно экспериментальных доказательств существования и того и другого. Никакие законы физики не утверждают, что пространственных измерений может быть только три. Общая теория относительно- сти Эйнштейна работает при любом числе измерений. Более того, вскоре после того как Эйнштейн завершил свою теорию гравита- ции, Теодор Калуца расширил его идеи и предположил существова- ние четвертого пространственного измерения, а еще через пять лет Оскар Клейн предложил вариант того, как это измерение может быть свернуто и чем оно должно отличаться от трех привычных. Теория струн — ведущий кандидат на роль теории, объединя- ющей гравитацию и квантовую механику, — является еще одной причиной того, что физики сейчас всерьез думают о дополнитель- ных измерениях. Теория струн не включает в себя очевидным об- разом ту теорию гравитации, с которой мы знакомы. Для этого ей необходимы дополнительные измерения. ВАКАНТНОЕ МЕСТО ТОП-МОДЕЛИ 387 Меня часто спрашивают, сколько всего измерений существу- ет во Вселенной. Этого мы не знаем. Теория струн предполагает шесть или семь дополнительных измерений. Но создатели моде- лей на этом не останавливаются. Вполне возможно, что разные варианты теории струн дадут разные ответы на этот вопрос. Во всяком случае, авторов представленных в этой главе моделей интересуют только те измерения, которые в достаточной мере искривлены или настолько велики, что могут оказывать влияние на физические предсказания. Могут существовать и другие изме- рения, слишком маленькие даже для физики элементарных ча- стиц, но мы не будем принимать в расчет подобные сверхмалые сущности. Вспомним, что такое эффективная теория, и забудем обо всем слишком мелком или невидимом — о том, что не оказы- вает на нашу систему никакого измеримого воздействия. Кроме того, теория струн вводит новые элементы, а именно браны; их назначение — обеспечить геометрии Вселенной допол- нительные возможности в том случае, если она действительно со- держит дополнительные измерения. В 1990-е гг. физик-теоретик, специалист по теории струн Джо Полчински установил, что теория струн — это не просто теория одномерных объектов. Вместе с кол- легами он продемонстрировал, что для этой теории также прин- ципиально важны многомерные объекты, известные как браны. «Брана» происходит от слова «мембрана». Подобно мембра- нам, которые представляют собой двумерные поверхности в трех- мерном пространстве, браны в многомерном пространстве — это поверхности с меньшим числом измерений. Браны способны за- хватывать в ловушку частицы и силы, так что те теряют способ- ность передвигаться по пространству полной размерности. Браны в многомерном пространстве похожи на занавеску у вас в ванной, которая представляет собой двумерную поверхность в трехмерной комнате (рис. 62). Как капли воды могут двигаться только по дву- мерной поверхности оконного стекла, так и частицы и силы могут оказаться заперты на «поверхности» браны с меньшим числом из- мерений, чем в окружающем пространстве. Можно сказать, что существует два типа струн: жүктеу/скачать 8,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|