Сабина Хоссенфельдер - Уродливая Вселенная [Как поиски красоты заводят физиков в тупик]

Но несмотря на все споры, не утихающие вокруг теории струн в обществе, внутри сообщества физиков мало кто сомневается в ее полезности. В отличие от вихревой теории атома, математика теории струн глубоко коренится в теориях, которые очевиднейшим образом описывают природу: в квантовой теории поля и общей теории относительности. Поэтому мы уверены, что теория струн имеет связь с реальным миром. Также мы знаем, что она может помочь лучше понять квантовую теорию поля. Но действительно ли теория струн – это та желанная теория квантовой гравитации и объединения взаимодействий Стандартной модели, мы до сих пор не знаем.

Сторонники теории струн любят указывать на то, что, раз она является некоей теорией квантовой гравитации и связана с теориями, в правильности которых мы не сомневаемся, кажется разумным надеяться, что это та самая теория квантовой гравитации. Теория струн – настолько грандиозный и красивый математический аппарат, что ее сторонники не понимают, как это природа могла им не воспользоваться.

Например, широко используемый учебник по теории струн, написанный Ларсом Бринком и Марком Энно, начинается так: «Необыкновенная красота теории струн пленила многих физиков-теоретиков современности. Эта теория очаровала даже очень скептически настроенных людей уже известными своими результатами и большими возможностями в перспективе» 161 [92] Бринк Л., Энно М. Принципы теории струн . М.: Мир, 1991. – Прим. перев. . А вот слова Джона Шварца, одного из основоположников области: «…Математическая структура теории струн столь прекрасна и имеет столько поразительных свойств, что, несомненно, должна указывать на что-то более глубокое» 162 [93] Грин Б. Элегантная Вселенная: суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории. М.: URSS, 2008. – Прим. перев. .

Впрочем, в математике полно потрясающих и красивых вещей, и большинство из них мир не описывают. Я могла бы до скончания вечной инфляции распространяться о том, как же несправедливо, что мы живем не в комплексном многообразии размерности шесть, ведь расчеты в подобных пространствах куда красивее, чем в вещественном пространстве, с которым нам приходится иметь дело, – но это ничего бы не изменило. Природе все равно. К тому же не только никто не доказал, что теория струн однозначно следует из общей теории относительности и Стандартной модели, но такое доказательство вообще невозможно привести, поскольку – а теперь хором – ни одно доказательство не лучше своих допущений.

А мы никогда не сумеем доказать истинность допущений. Следовательно, теория струн – не единственный подход ни к квантовой гравитации, ни к объединению; просто другие подходы берут иные допущения в качестве отправных точек, как теория E 8Гарретта Лиси, которая исходит из предпосылки, что природа должна быть геометрически естественна. Однако помимо теории струн есть лишь несколько подходов к квантовой гравитации, развившихся до уровня заметных исследовательских программ.

Сейчас самый главный конкурент теории струн – петлевая квантовая гравитация. Во избежание проблем, которые обычно возникают при попытке проквантовать гравитацию, в этой теории вводятся новые динамические переменные, квантовые объекты – маленькие петли в пространстве-времени (отсюда и название теории). Сторонники петлевой квантовой гравитации считают, что важнее с самого начала соблюдать принципы общей теории относительности, чем принимать в расчет объединение взаимодействий Стандартной модели. Специалисты же по теории струн придерживаются противоположной точки зрения, полагая, что требование объединения всех взаимодействий дает дополнительные ориентиры.

Асимптотически безопасная гравитация – это, пожалуй, наиболее консервативное продолжение имеющихся у нас на сегодня теорий. Исследователи в этой области утверждают, что мы попросту ошибаемся, думая, что с квантованием гравитации возникает проблема. Если посмотреть внимательнее, говорят они, обычное квантование работает весьма неплохо. В этой теории проблемы, возникающие с квантованием гравитации, предотвращаются, поскольку гравитация становится слабее при высоких энергиях.

Причинная динамическая триангуляция разрешает проблему, сначала аппроксимируя пространство-время триангулярными формами (отсюда и название), а затем квантуя их. Благодаря этой идее в последние годы достигнут существенный прогресс, особенно в описании геометрии ранней Вселенной.