Екатерина Диппер: Теория Большого взрыва: гид по сериалу по версии Kuraj-Bambey

Из этого вытекает одно неприятное следствие и одна проблема. Следствие состоит в том, что если пространство многомерно, никто не обязывал и саму струну иметь лишь одно измерение. В таком случае струна становится больше похожей на поверхность барабана, по крайней мере для тех, кто может представить себе семимерный барабан. С этим еще можно смириться, по крайней мере, физики просто переименовали струну в N-брану [33] По аналогии с двумерной мембраной, оставив «N» неизвестным, поскольку сами еще не уверены в том, какой размерности окажется окончательная теория. и на этом успокоились. А вот настоящую проблему перед учеными может поставить любой, кто внимательно прочитал предыдущий абзац. Сформулировать ее можно примерно следующим образом: «А куда, черт бы их побрал, деваются ваши дополнительные измерения, и почему в повседневной жизни о них ни слуху, ни духу?»

Хитрые ученые и на этот вопрос нашли ответ. В этом случае они даже не стали изобретать велосипед, а просто подняли на свет старые идеи шведа Клейна о том, куда деть пятое пространственное измерение, получавшееся в теории его коллеги немца Калуцы. Ответ звучит достаточно просто, но чтобы осознать его, обычно требуется некоторое время. Клейн сказал, что дополнительные измерения просто замкнуты сами на себя, причем на очень коротких расстояниях. Для понимания сказанного чаще всего прибегают к аналогии с садовым шлангом. На больших расстояниях кажется, что шланг имеет только одно измерение — длину. При ближайшем рассмотрении оказывается, что у него есть еще и толщина, но она скрадывается тем, что шланг замкнут сам на себя на достаточно малом по сравнению с его длиной расстоянии. Со струнами происходит то же самое, только не в одном, а в нескольких измерениях. Получающиеся при этом картинки сами по себе очень красивы, а аналогом садового шланга являются так называемые пространства Калаби-Яу, причем каждой точке нашего привычного пространства соответствует нечто, изображенное на картинке (рис. 1). Но именно здесь нас и подстерегает самая основная «засада» современной струнной теории.

Рис. 1

Дело в том, что создать трехмерное пространство из десятимерного можно огромным количеством способов. Сейчас это количество оценивается числом с сотней, а может быть, и пятьюстами нулей. Вполне возможно, что количество таких способов бесконечно, а тогда свести весь наш мир к компактному струнному многообразию даже не получится, и теория становится вещью в себе — принципиально объясняя, как устроен наш мир, она не может ничего предсказать и даже быть экспериментально подтверждена. При этом в философии физики давно выработаны правила, какую теорию можно считать научной, и одно из них (так называемый критерий фальсифицируемости или критерий Поппера) гласит, что теория, принципиально не проверяемая практикой, не может считаться физической. Из-за вопроса, насколько этот критерий применим в случае струнной теории, перессорилось уже не одно поколение теоретиков. Одни считают, что критерий устарел, и теория сама по себе настолько хороша, что не может быть неправильной, другие — что Поппер ничего не говорил о том, что это убогое человечество не может поставить по-настоящему интересный эксперимент, например, взорвать сверхновую звезду поблизости от Солнечной системы, а третьи говорят, что сама идея струн — полная ерунда, и квантовать нужно не частицы, делая из них струны, а само пространство-время.

Собственно, эти третьи и создали новый модный тренд в физике частиц под названием петлевая квантовая гравитация. Сама мысль о том, что пространство не однородно, а, также, как и материя, состоит из собственных атомов, звучит достаточно интересно. Настолько, что вполне может оказаться правдой. В свое время так же лихо звучали и постулаты Эйнштейна, и принципы Бора. Самое интересное, что как и в идее со шлангом из теории струн, пространство кажется однородным на больших расстояниях, поэтому все предыдущие теории, такие как стандартная модель, получаются и из новой теории, но при этом она оказывается даже более квантовой, чем теория струн, ведь в данном случае квантуется само пространство!

Что же касается теории относительности, то искривления пространства трактуются в этом случае как разрывы или новые соединения этих атомов пространства. Как в случае с молекулами, разные соединения одних и тех же атомов способны дать и сажу, и алмаз, в случае петлевой квантовой гравитации различные связи атомов дают и наш относительно плоский мир, и изуродованное, почти вывернутое наизнанку пространство черной дыры. Кстати, именно вычисления одного из параметров черных дыр дали косвенное подтверждение идеи квантованного пространства.