Аманда Гефтер - На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё

– Значит ли это, что квантовая физика и пространство-время – два способа посмотреть на одно и то же? – спросила я.

– Ну, между этими двумя существует определенная конкуренция, и голография означает, что квантовая механика побеждает, – сказал он. – Квантовая теория остается неизменной. А взгляд на природу пространства-времени меняется.

– Потому что оно больше не инвариант?

– Вот именно, – сказал Полчински. – Пространство-время больше не считают фундаментальным.

Открытие D- бран привело не только к AdS/CFT-соответствию, оно также предвосхитило так называемую вторую суперструнную революцию. Первая революция произошла тогда, когда Шварц и Грин поняли, что теория струн была теорией квантовой гравитации. Это был крупный шаг вперед – до тех пор, пока не были открыты пять теорий квантовой гравитации, и прогресс в этой области застыл в ожидании очередной революции.

Вторая революция началась в 1995 году, когда Эд Виттен предположил, что все пять струнных теорий могут быть разными аспектами одной и той же теории, которую он назвал M- теорией. Но только после того, как Полчински открыл D- браны, он смог это доказать.

Воспользовавшись D- бранами, Виттен сумел вывести все пять теорий струн из единой М- теории. На самом деле, чтобы сделать это, он должен был включить в М- теорию еще одну теорию. Только это была не теория струн. Это была теория, известная как супергравитация.

Супергравитация появляется в теории, когда вы вводите в нее суперсимметрию локально, а не глобально. Я уже понимала, как локальная симметрия работает в калибровочной теории: на волновую функцию можно смотреть под разными углами, при этом у нее должна меняться фаза. Однако из-за того что скорость света конечна, изменение фазы волновой функции не может произойти во всем пространстве сразу, и она меняется локально. В результате фаза в разных точках оказывается рассогласованной, что мы интерпретируем как присутствие взаимодействия или силы.

Суперсимметрия – это симметрия, которая позволяет вам заменять в теории фермионы бозонами, и наоборот, но и тут конечность скорости света запрещает вам проделывать это во всем пространстве одновременно. Это означает, что если фермионы и бозоны поменялись местами в вашей системе координат, то из этого еще вовсе не следует, что то же случилось с ними и в любой другой. Снова возникает рассогласование, и вам требуется какая-то сила, чтобы залатать брешь. Какая сила нужна для починки суперсимметрии? Как ни удивительно, это гравитация. Только теперь гравитону требуется суперсимметричный партнер, гравитино. Вместе гравитон и гравитино образуют новое взаимодействие – супергравитацию.

Точно так же, как обычная гравитация компенсирует разницу в том, что видят ускоренный и инерциальный наблюдатели – чтобы совместить кривую и прямую линии, надо свернуть лист бумаги , супергравитация компенсирует тот факт, что частица, которая выглядит как фермион для одного наблюдателя, может выглядеть как бозон для другого.

С помощью D- бран Виттен смог, наконец, показать, что все пять десятимерных теорий струн плюс одиннадцатимерная супергравитация представляли собой различные аспекты единой M- теории, соотносящиеся одна с другой с помощью дуальностей, таких как T -дуальность и S- дуальность, которые устанавливают соответствие между состояниями с высокими энергиями в рамках одной теории струн и состояниями с низкими энергиями в рамках другой. Это означало, что вы могли начать с любой из шести теорий и, используя дуальности, перейти к любой другой. Если вы начинаете с одиннадцатимерной супергравитации и компактифицируете одну из размерностей в окружность, вы получите теорию струн типа IIA; а если компактифицируете одну из размерностей в отрезок, то вы получите SO (32). Достаточно повысить энергию в SO (32) – и вы окажетесь в низкоэнергетическом режиме теории струн типа I; применить T- дуальность к SO (32) – и вы в E 8× E 8. Повысите энергию в E 8× E 8, и возникнет дополнительное измерение пространства-времени, что приведет вас обратно к одиннадцатимерной супергравитации.

Было ясно, что D- браны дают в руки мощный инструмент. Но насколько реальные объекты им соответствуют? У меня были свои подозрения. D- браны состояли из пространства-времени, а, по словам Полчински, пространство-время не фундаментально.

– D- браны фундаментальны? – попросила уточнить я.