Квантовые миры Стивена Хокинга

В принципе, даже неважно, какая дистанция разделяет сцепленные квантовые частицы, — при изменении состояния одной из них меняется состояние другой. Это явление получило громкое, но маловразумительное название из научно-фантастических произведений: «квантовая телепортация». Есть тут и сомнения в правильности интерпретации экспериментальных методик, но в целом об этом замечательном квантовом эффекте можно рассказывать очень много и долго, поэтому наиболее любознательным читателям стоит порекомендовать книгу автора «Просто квантовые чудеса» (СПб: Страта, 2018).

Итак, может ли теория струн, а точнее — ее самое развитое и расширенное толкование — М-теория, претендовать на объединение идей теории относительности и квантовой механики, и стать шагом к окончательной и долгожданной «Теории Всего»?

Несмотря на бурное развитие теории струн в последние десятилетия, она пока еще остается чисто теоретической конструкцией. Никто и никогда не только не поставил ни единого эксперимента, но и, по большому счету, не знает, как к этому подступиться… Так что, в отличие от той же теории относительности или квантовой механики, М-теория является сугубо умозрительным построением или чистой воды научной спекуляцией, правда, снабженной весьма солидным математическим аппаратом.

Изначально в тех же струнных моделях видели очень весомого кандидата на долгожданную общую теорию всех частиц и сил. Однако после появления в начале семидесятых годов прошлого века теории сверхэлементарных кварков, быстро выросшей в целый раздел физики элементарных частиц, модель стрингов явно стала проигрывать объединяющей модели кварков.

В данной ситуации казалось, что моделям ПКГ и М-теории суждено остаться чисто умозрительными построениями. До этого физики-теоретики много раз пытались создать основы квантовой версии релятивистской гравитации, опираясь на то, что уравнения теории Эйнштейна предсказывают существование гравитационных волн, и переносчиков сил тяготения — гравитонов. При этом теория предсказывала, что гравитоны должны обладать нулевой массой и двойным спином. И вот, в 70-х годах прошлого века появились научные работы, в которых таинственная безмассовая частица струнной модели и сопоставлялась с гравитоном! Отсюда следовало, что теория струн — это математический каркас для конструирования квантовой теории тяготения, и ее основная задача — объединить все фундаментальные взаимодействия в Теории Всего.

Надо честно признать, что, несмотря на прогнозы о близости окончательной победы над тайнами строения фундамента Мироздания, заполняющие научно-популярные журналы, всесторонняя разработка многомерных квантовых мембран еще очень далека от завершения. Самое любопытное в концепции суперсимметричных струн и мембран, это даже не проверка их реальности (об этом пока и речи не идет), а конструирование мысленных экспериментов, в которых эти удивительнейшие «суперквантовые» объекты хоть как-то могли бы себя проявить.

При этом математические формулы, описывающие поведение, скажем, трех квантово-сцепленных частиц, весьма напоминают описание определенного класса коллапсаров в М-теории. Хокинг всегда убеждал, что подобное сходство никак не является простым совпадением и наверняка отражает что-то очень важное в основе Мироздания. Трудно сказать, насколько сбудутся оптимистичные прогнозы, и струнным теоретикам посчастливится открыть некую чрезвычайно важную деталь Великого Объединения. Но даже после смерти главного автора идеи определенные надежды сохраняются…

Глава 9. Миры-частицы

Каждая Вселенная имеет множество предысторий и множество возможных будущих состояний, то есть времена, подобные настоящему, спустя долгий срок после их возникновения. Большинство из этих состояний будут значительно отличаться от условий той Вселенной, которую мы можем наблюдать, а также будут слабо подходить для существования любой формы жизни. Только малая часть из них позволит созданиям, подобным нам, существовать. Таким образом, наше присутствие выбирает из этого огромного массива только те вселенные, которые совместимы с условиями нашего существования. Это дает нам ощущение себя как венцов творения, хотя мы слабы и незначительны.

С. Хокинг, Л. Млодинов. Великий замысел