Брайан Грин - Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса

Как только идея бранной мультивселенной возникла в струнном сообществе, немедленно возник вопрос. Если гигантские браны существуют по соседству, целые параллельные вселенные висят где-то рядом подобно ржаным ломтикам, удобно расположившимся по соседству, то почему мы не видим их?

Струны бывают двух видов: в виде петель и отрезков нитей. До сих пор мы не делали различий, потому что это несущественно для понимания большинства общих свойств теории. Но для миров на бране это различие между петлями и отрезками нитей становится решающим, и следующий простой вопрос объясняет, почему. Могут ли струны улететь с браны? Ответ: петли могут, отрезки нитей нет.

Знаменитый струнный теоретик Джо Польчински впервые осознал, что всё определяется поведением концов струнной нити. Уравнения, убедившие физиков, что браны являются частью струнной теории, также показали, что между струнами и бранами есть особенно тесная связь. Брана — это единственное место для концов струнных отрезков (рис. 5.4). Математические выкладки показывают, что открепить концы струнных отрезков от поверхности браны попросту невозможно, это всё равно, что пытаться уменьшить число π или увеличить квадратный корень из 2. С физической точки зрения такая ситуация сродни попытке удалить северный или южный полюс магнита. Сделать такое просто невозможно. Струнные нити могут свободно двигаться внутри и сквозь брану, играючи скользя туда и сюда, но покинуть её они не могут.

Рис. 5.4.Браны — это единственное место, где могут быть расположены концы отрезков струнных нитей

Если это не просто интересная математика, и мы действительно живём на бране, то прямо сейчас вы ощущаете, как наша брана мёртвой хваткой держит концы струнных отрезков. Попробуйте спрыгнуть с нашей три-браны. Попытайтесь ещё, сильнее. Подозреваю, что вы никуда не исчезли. Струны в бранном мире, из которых состоите вы и вся остальная привычная материя, — это отрезки нитей. Покинуть брану нельзя , хотя можно прыгать вверх и вниз, кидать бейсбольный мяч и посылать звуковые волны, совершенно беспрепятственно со стороны браны. Если вы попробуете спрыгнуть, то концы ваших струнных отрезков наглухо притянут вас к бране. Наш мир — это такой дрейфующий плот в многомерном океане, но мы не можем его покинуть, не можем вырваться и исследовать космос за его пределами.

То же самое происходит с частицами-переносчиками трёх негравитационных взаимодействий. Можно показать, что они тоже составлены из струнных отрезков. Самые важные среди них фотоны — переносчики электромагнитного взаимодействия. Таким образом, видимый свет потоком фотонов может свободно распространяться внутри нашей браны от этого текста до ваших глаз или от галактики Андромеды до Вильсоновской обсерватории, но всё равно не сможет вырваться за её пределы. Вполне возможно, что другой мир на бране находится в нескольких миллиметрах от нас, но свет не может преодолеть этот промежуток, и поэтому мы никогда не получим ни малейшего намёка на его существование.

Единственное взаимодействие, которое отличается в этом отношении — это гравитация. В главе 4 мы отметили особое свойство гравитона — спин-2, превышающий в два раза спин частиц, составленных из струнных отрезков (как фотоны), являющихся переносчиками негравитационных взаимодействий. Тот факт, что спин гравитона в два раза превышает спин отдельного струнного отрезка, означает, что гравитон можно представить в виде двух таких отрезков, причём концы одного слипаются с концами другого и возникает петля. Поскольку у петель нет концов, они не могут быть захвачены бранами. Поэтому гравитоны могут покинуть одну брану и попасть на другую. Тогда в сценарии мира на бране только с помощью гравитации можно прощупать то, что находится за пределами нашего трёхмерного пространства.

Такая идея играет ключевую роль для некоторых возможных тестов теории струн (глава 4, табл. 4.1). В 1980–1990-х годах, до появления концепции бран, физики полагали, что дополнительные измерения в теории струн имеют приблизительно планковский размер (примерно 10 −33сантиметра), естественный масштаб для теории, описывающей гравитацию и квантовую механику. Но сценарий мира на бране заставляет нас думать шире. Поскольку лишь гравитация, слабейшее из всех взаимодействий, может вырваться за пределы привычного трёхмерного пространства, дополнительные измерения вполне могут иметь достаточно большой размер и всё равно оставаться невидимыми. По крайней мере пока.