Стивен Хокинг: Теория всего. От сингулярности до бесконечности: происхождение и судьба Вселенной

Мы не видим дополнительные пространственные измерения, поскольку они столь малы, что мы их не замечаем. Когда мы смотрим на апельсин с некоторого расстояния, мы также не видим бугорки и складки на его кожуре.

Если эта картина верна, то потенциальным космическим путешественникам не повезло. Дополнительные измерения слишком малы для того, чтобы вместить космический корабль. Однако возникает еще одна важная проблема. Почему только некоторые, а не все измерения свернуты в крошечный шарик? Предположительно, на самом раннем этапе развития Вселенной все измерения были сильно искривлены. Почему три пространственных и одно временное измерения распрямились, а другие остались тесно свернутыми?

Один из возможных ответов дает антропный принцип. По-видимому, двух пространственных измерений недостаточно для появления таких сложно организованных существ, как мы. Например, двумерным людям, обитающим на одномерной Земле, потребовалось бы перебираться друг через друга, чтобы разойтись при встрече. Если бы двумерное существо съело что-нибудь и не смогло эту пищу полностью переварить, ему пришлось бы извергнуть остатки тем же путем, через который пища была проглочена, поскольку при наличии сквозного прохода через тело существо было бы разделено им на две части и попросту развалилось бы. Не менее трудно представить, как происходила бы циркуляция крови в теле двумерного существа.

Двумерным людям, обитающим на одномерной Земле, потребовалось бы перебираться друг через друга, чтобы разойтись при встрече.

Кроме того, проблемы возникли бы и при наличии более трех пространственных измерений. Сила гравитационного притяжения между двумя телами уменьшалась бы с ростом расстояния быстрее, чем в случае трех измерений. Это привело бы к тому, что орбиты обращающихся вокруг Солнца планет, таких как Земля, были бы неустойчивы. Малейшее отклонение от круговой орбиты, вызванное, например, гравитационным притяжением других планет, привело бы к тому, что Земля, двигаясь по спирали, стала бы удаляться от Солнца или приближаться к нему. Мы бы или замерзли, или сгорели. На самом деле такая зависимость силы тяготения от расстояния означала бы нестабильность и самого Солнца. Оно бы либо распалось, либо коллапсировало, превратившись в черную дыру. В любом случае оно не смогло бы служить источником тепла и света для жизни на Земле. На более мелких масштабах электрические силы, заставляющие электроны обращаться вокруг ядра атома, действовали бы таким же образом, как и силы тяготения. Таким образом, электроны двигались бы по спирали по направлению либо к ядру атома, либо от него. В любом случае атомов в известном нам виде не существовало бы.

Представляется очевидным, что жизнь, по крайней мере в известной нам форме, может существовать только в тех областях пространства-времени, в которых три пространственных и одно временное измерение не свернуты до мельчайших размеров. Это дает возможность применить антропный принцип, если удастся доказать, что теория струн по меньшей мере допускает существование таких областей Вселенной. И, по-видимому, все теории струн действительно допускают существование таких областей. Кроме того, могут существовать и другие области Вселенной или другие вселенные (что бы это ни значило), в которых все измерения свернуты до мельчайших размеров или более четырех измерений являются почти плоскими. Но в таких областях не будет разумных существ, способных наблюдать иное число эффективных измерений.

Антропный принцип указывает на то, что двух пространственных измерений недостаточно для появления столь сложно организованных существ, как люди и жирафы.

Помимо вопроса о количестве измерений пространства-времени в теории струн существует несколько других проблем, которые необходимо разрешить, чтобы можно было считать ее окончательной единой физической теорией. Мы до сих пор не знаем, компенсируют ли друг друга все бесконечности и как связать волны, распространяющиеся по струне, с конкретными типами наблюдаемых элементарных частиц. Тем не менее весьма вероятно, что ответы на эти вопросы будут найдены в течение нескольких ближайших лет и к концу столетия мы узнаем, является ли теория струн той долгожданной единой физической теорией.