Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Обычно математики создают новые хитроумные структуры, которые физики позже включают в свои теории. К примеру, теория искривленных поверхностей была разработана математиками в XIX в., а в 1915 г. включена Эйнштейном в теорию гравитации. На этот раз, однако, произошло обратное. Теория струн открыла путь к такому количеству новых областей математики, что математики были поражены. Молодым амбициозным математикам, которые обычно с презрением относятся к прикладным аспектам своей дисциплины, приходится осваивать теорию струн, если они хотят работать на переднем крае своей науки.

Хотя теория Эйнштейна допускает существование кротовых нор и путешествий быстрее света, при расчете стабильности этих кротовых нор в присутствии квантовых поправок уже не обойтись без теории струн.

Подведем краткий итог. Квантовые поправки бесконечны, и избавление от этих бесконечностей является одной из фундаментальных задач физики. Теория струн устраняет эти квантовые поправки, потому что в ней присутствуют два типа квантовых поправок, которые в точности компенсируют друг друга. Точным соответствием параметров частиц параметрам счастиц мы обязаны суперсимметрии.

Но, какой бы элегантной и мощной ни была теория струн, одних теоретических выкладок недостаточно — теория должна пройти окончательную экспериментальную проверку.

Критика теории струн

Картина получается правдоподобная и убедительная, тем не менее остаются серьезные претензии, которые можно предъявить к теории струн. Во-первых, поскольку теория струн (как и любая теория всего) объединяет всю физику на уровне планковской энергии, на Земле не существует установки настолько мощной, чтобы строго и достоверно ее проверить. Для такой проверки потребовалось бы создать в лаборатории крохотную новую вселенную, что невозможно при нынешнем уровне технологий.

Во-вторых, как любая физическая теория, теория струн имеет не одно решение. К примеру, уравнения Максвелла, которым подчиняется свет, имеют бесконечное число решений. Это не проблема, потому что в самом начале любого эксперимента мы конкретизируем, что именно изучаем — электрическую лампочку, лазер или телевизор, — и решаем уравнения Максвелла, имея заданные начальные условия. Но если речь идет о теории Вселенной, то каковы могут быть начальные условия? Физики считают, что теория всего должна диктовать собственное начальное состояние, они предпочли бы, чтобы начальные условия Большого взрыва каким-то образом выводились из самой теории. Теория струн, однако, не сообщает нам, какое из множества ее решений является верным для нашей Вселенной. А без начальных условий теория струн включает в себя бесконечное число параллельных вселенных (их совокупность называют мультивселенной), и каждая из них не менее достоверна, чем любая другая. Так что мы получаем ошеломляющее богатство выбора, где теория струн предсказывает не только нашу знакомую Вселенную, но, возможно, и бесконечное число других столь же возможных чужих вселенных.

В-третьих, самое поразительное, наверное, предсказание теории струн состоит в том, что Вселенная вовсе не четырехмерна, а существует в 10 измерениях. Никогда и нигде в физике мы не видели столь странного основания — теория пространства-времени, самостоятельно выбирающая для себя размерность. Это настолько странно, что поначалу многие физики восприняли это как чистую фантастику. Когда теория струн только появилась, ее способность существовать только в 10 измерениях вызывала насмешки. Нобелевский лауреат Роберт Фейнман, к примеру, поддразнивал Джона Шварца, одного из основателей теории струн, вопросом: «Ну что, Джон, в скольких измерениях мы сегодня находимся?»

Жизнь в гиперпространстве

Как известно, любой объект в нашей Вселенной можно описать тремя числами: длина, ширина и высота. Если добавить время, то получится, что четырьмя числами можно описать любое событие во Вселенной. К примеру, если я собираюсь с кем-нибудь встретиться в Нью-Йорке, я могу сказать, что мы встречаемся на углу Сорок второй улицы и Пятой авеню, на десятом этаже, в полдень. Но для математика ограничение числа координат тремя или четырьмя может показаться достаточно произвольным, поскольку ни в трехмерности, ни в четырехмерности ничего особенного нет. Почему самая фундаментальная характеристика физической Вселенной должна описываться такими ничем не примечательными числами?