Галина Железняк - Параллельные миры

Однако эта работа не привлекла особого внимания, потому что как раз в то время многие отказались от первоначальной струнной теории сильного взаимодействия, обратившись к теории кварков и глюонов, результаты которой значительно лучше согласовались с экспериментом. В 1984 году интерес к струнам неожиданно возродился. На то было, по-видимому, две причины.

Во-первых, никто не мог ничего добиться, пытаясь показать, что супергравитация конечна или что с ее помощью можно объяснить существование всех разнообразных частиц, которые мы наблюдаем. Второй причиной стала публикация статьи Джона Шварца и Майка Грина из лондонского Куин-Мэри-колледжа, в которой было показано, что с помощью теории струн можно объяснить существование части с левой спиральностью, как у некоторых из наблюдаемых частиц.

Но струнные теории содержат серьезную трудность: они непротиворечивы лишь в 10- или 26-мерном пространстве — времени, а не в обычном четырехмерном! Лишние измерения — это обычное дело в научной фантастике, там без них и в самом деле почти невозможно обойтись — пришлось бы путешествовать в космосе неизмеримо долго. А так путь можно сократить, проходя через лишнее измерение.

Но почему же мы не замечаем всех этих дополнительных измерений, если они действительно существуют? Почему мы видим только три пространственных измерения и одно временное?

Возможно, причина кроется в том, что другие измерения свернуты в очень малое пространство размером порядка одной миллиардной доли микрона. Оно так мало, что мы его просто не способны заметить и видим лишь одно временное и три пространственных измерения, в которых пространство — время выглядит довольно плоским.

То же самое происходит, когда мы глядим на поверхность апельсина: вблизи она выглядит искривленной и неровной, а издали бугорки не видны и апельсин кажется гладким. Так и пространство — время: в больших масштабах оно 10-мерно и сильно искривлено, а в очень малых масштабах кривизна и дополнительные измерения не видны. Если это представление верно, оно несет дурные вести будущим поколениям покорителей космоса: дополнительные измерения будут слишком малы для прохода космического корабля.

Возникает и другая серьезная проблема. Почему лишь некоторые, а не вообще все измерения должны свернуться в маленький шарик? На очень ранней стадии все измерения во Вселенной были, по-видимому, очень сильно искривлены. Почему же одно временное и три пространственных измерения развернулись, а все остальные остаются туго свернутыми?

Один из возможных ответов дается антропным принципом. Двух пространственных измерений, скорее всего, недостаточно, чтобы могли развиться такие сложные существа, как мы.

Трудности неизбежны, и если бы пространственных измерений было больше трех, стали бы неустойчивыми гравитационные связи между телами и планеты Солнечной системы, например, разлетелись бы или упали на Солнце.

Тогда очевидно, что жизнь, по крайне мере соответствующая нашим представлениям, может существовать лишь в таких областях пространства — времени, в которых одно временное и три пространственных измерения не очень сильно искривлены. Это означает, что мы имеем право призвать на помощь слабый антропный принцип, если сможем показать, что струнная теория допускает (а она, по-видимому, действительно допускает) существование во Вселенной областей указанного вида.

Вполне могут существовать и другие области Вселенной или другие вселенные (что бы под этим ни подразумевалось), в которых либо все измерения сильно искривлены, либо распрямлено больше четырех измерений. Но в подобных областях не будет разумных существ, которые могли бы увидеть это разнообразие действующих измерений.

Кроме определения числа измерений, которыми обладает пространство — время, в теории струн есть еще и другие вопросы, которые надо решить, прежде чем провозглашать теорию струн окончательной единой теорией физики. Ответы на эти вопросы будут, судя по всему, найдены в ближайшие несколько лет, и очень скоро мы узнаем, является ли теория струн такой долгожданной единой теорией физики.

Вторая суперструнная революция

Около 1995 года были обнаружены некоторые удивительные и неожиданные дуальности, приведшие к первым догадкам о новых чертах струнной теории. Достаточно быстро стало понятно, что эти дуальности предполагают три следствия.

Дуальности позволили нам связать все пять теорий суперструн друг с другом. Это подразумевает, что в некотором глубинном смысле они все эквивалентны друг другу. Иначе говоря, есть одна основная теория, а то, что мы считали пятью теориями, надо понимать как пертурбационные расширения этой основной теории на пять различных точек.