Достучаться до небес. Научный взгляд на устройство Вселенной

Теория струн — величественное сооружение, которое уже помогло нам открыть для себя новые глубины математики и физики, и она вполне может содержать в себе кусочки верного фундаментального описания природы. К несчастью, громадная теоретическая пропасть отделяет эту теорию в ее современном виде от возможности прогнозировать на ее основе явления нашего мира.

В конечном итоге, если теория струн верна, то все модели, описывающие явления реального мира, должны выводиться из ее фундаментальных принципов. Но нынешняя формулировка этой теории абстрактна, а ее связь с наблюдаемыми явлениями очень слаба. Нам очень повезет, если удастся найти верные физические принципы, с учетом которых теоретические предсказания теории струн будут соответствовать нашему миру. Это, разумеется, конечная цель теории струн, но задача эта невероятно сложна.

Хотя элегантность и простота могут быть отличительными чертами верной теории, по–настоящему судить о ее красоте мы можем лишь тогда, когда достигнем достаточно полного понимания принципов ее работы. Выяснение того, как и почему природа прячет дополнительные измерения теории струн, стало бы поразительным достижением. Физики очень хотят понять, как это происходит.

ЛАНДШАФТ

Как я пошутила в книге «Закрученные пассажи», большинство попыток приблизить теорию струн к реальности явственно отдает пластической хирургией. Чтобы согласовать теорию струн с реалиями нашего мира, теоретикам приходится прятать то, чего здесь быть не должно, удалять частицы и скромно убирать с глаз долой лишние измерения. Но, несмотря на то что получившийся в результате комплект частиц иногда поразительно похож на правильный, всегда можно разглядеть, что похож‑то он похож, да не совсем.

В последнее время попытки приблизить теорию струн к реальности чем‑то напоминают кастинг актеров. Ну и что, что большинство явившихся на прослушивание девиц играть не умеет, а у некоторых лица не выражают никаких эмоций. Если как следует поработать и устроить достаточно прослушиваний, в конце концов вполне может появиться красивая, талантливая и очень перспективная актриса.

Точно так же некоторые идеи теории струн основаны на том, что наша Вселенная представляет собой редкое, но идеальное сочетание всех составных частей. Даже если теория струн сумеет в конце концов объединить все известные взаимодействия и частицы, может оказаться, что в ней присутствует единственный стабильный бассейн, представляющий конкретный набор частиц, сил и взаимодействий, или, что вероятнее, более сложный ландшафт с множеством возможных холмов и долин и соответственно множеством разнообразных следствий.

Судя по недавним исследованиям, теория струн может проявлять себя во множестве возможных вселенных — в сценарии, соответствующем варианту мультивселенной. Разные вселенные могут находиться так далеко друг от друга, что никогда не взаимодействуют — даже через силу тяготения — за все время своего существования. В этом случае каждая из вселенных может развиваться по собственному пути, а мы окажемся лишь в одной из них.

Если бы такие вселенные существовали, а способов заселить их у нас не было, то мы с полным основанием могли бы игнорировать все вселенные, кроме собственной. Но космологическая эволюция по крайней мере обеспечивает способы создания их всех. А разные вселенные могут обладать существенно разными свойствами; в них все может быть разным: вещество, типы взаимодействий, энергия.

Некоторые физики используют идею ландшафта вкупе с антропным принципом, чтобы попытаться обойти один из особенно неприятных вопросов теории струн и физики элементарных частиц. Суть антропного принципа заключается в том, что поскольку мы обитаем во Вселенной, допускающей существование галактик и жизни, то определенные параметры должны принимать (по крайней мере, примерно) именно те величины, которые они и имеют в реальности, в противном случае задаваться этими вопросами было бы просто некому. К примеру, наша Вселенная не могла обладать такой высокой энергией, чтобы расширяться с большей скоростью — так, чтобы вещество не успело сконденсироваться в различные космические объекты.

В таком случае нам нужно определить, какие физические особенности, если таковые имеются, выделяют одно–единственное сочетание частиц, сил и энергий (а именно наше) из всех возможных. Мы ведь даже не знаем, какие свойства должны быть предсказуемыми, а какие попросту необходимы для того, чтобы мы жили на Земле и могли обсуждать научные проблемы. Какие свойства имеют фундаментальные объяснения, а какие случайны и определяются местными условиями?