На лужайке Эйнштейна

С помощью D-бран Виттен смог, наконец, показать, что все пять десятимерных теорий струн плюс одиннадцатимерная супергравитация представляли собой различные аспекты единой M-теории, соотносящиеся одна с другой с помощью дуальностей, таких как T-дуальность и S-дуальность, которые устанавливают соответствие между состояниями с высокими энергиями в рамках одной теории струн и состояниями с низкими энергиями в рамках другой. Это означало, что вы могли начать с любой из шести теорий и, используя дуальности, перейти к любой другой. Если вы начинаете с одиннадцатимерной супергравитации и компактифицируете одну из размерностей в окружность, вы получите теорию струн типа IIA; а если компактифицируете одну из размерностей в отрезок, то вы получите SO (32). Достаточно повысить энергию в SO (32) – и вы окажетесь в низкоэнергетическом режиме теории струн типа I; применить T-дуальность к SO (32) – и вы в E₈ × E₈. Повысите энергию в E₈ × E₈, и возникнет дополнительное измерение пространства-времени, что приведет вас обратно к одиннадцатимерной супергравитации.

Было ясно, что D-браны дают в руки мощный инструмент. Но насколько реальные объекты им соответствуют? У меня были свои подозрения. D-браны состояли из пространства-времени, а, по словам Полчински, пространство-время не фундаментально.

– D-браны фундаментальны? – попросила уточнить я.

– D-браны – это еще не окончательный ответ, – сказал он. – Но в некоторых отношениях они ближе к окончательному ответу, чем сами струны. Струны были неверной отправной точкой. Намного ближе к ней голографический принцип. Теория струн… – он запнулся. – Я не хочу сказать, что она уже не актуальна, но…

Я рассмеялась:

– Но она уже не актуальна?

– Возьмем, к примеру, черные дыры и возьмем кварк-глюонную плазму: достаточно чего-то одного, чтобы понять другое, – сказал Полчински. – И вам не нужна для этого теория струн. Струн нет ни на одной из сторон этой дуальности, но они обеспечивают логическую связь, которая превращает одно в другое. Теория – это больше не теория струн. Струны появляются в одном классическом пределе. А нам нужна единая теория.

– М-теория? – спросила я.

– Совершенно верно.

– Поэтому было бы неправильно думать, что «мир состоит из струн».

– Совсем неправильно.

На самом деле, мне стало ясно: вообще было бы неправильно утверждать, что мир состоит из чего-либо. Наборы частиц, образуемые из элементарных струн, которым надлежит быть фундаментальными составляющими реальности, в каждой из пяти теорий струн – свои. Вы можете подумать, что этого уже достаточно для вердикта о принципиальном различии пяти теорий между собой, но тогда вы упустите половину истории. Если для каждой теории струн вы перечислите все элементарные частицы и все композитные частицы – частицы, состоящие из нескольких струн, списки частиц вдруг окажутся идентичными. Элементарная частица в одной теории оборачивается композитной в другой; и все же, благодаря дуальностям, все пять теорий в равной степени верны.

Мой папа у доски в Институте теоретической физики Кавли.

Фото: А. Гефтер.

Это был мощнейший удар по всей редукционистской затее – той самой, которая на протяжении веков заставляла ученых думать, что если они найдут те мельчайшие объекты, из которых сделано все остальное, то они поймут, как работает мир. Это был также мощный удар по каждому, кому случалось путешествовать с отцом на автомобиле вдоль калифорнийского побережья в поисках окончательной реальности. Теория струн с полной ясностью показала: не существует базовых ингредиентов. Некоторые только кажутся базовыми, в зависимости от точки зрения.

– В дуальности Малдасены струны возникают как связанные состояния глюонов, – сказал Полчински. – К М-теории можно подойти и через теорию матриц, реконструируя одиннадцатимерное пространство-время в виде огромных матриц, и тогда никаких струн вообще нет. Но теория струн привела к открытию голографического принципа. А это уже действительно фундаментальное открытие.

– Но М-теория должна обладать некоторой онтологией, верно? – спросила я. – Можете ли вы угадать, что это может быть? Струны, браны, частицы? Какие-то абсолютно новые объекты? Может быть, пространство? Время?

– Не могу даже предположить, – сказал Полчински. – Любопытно, что нам известно так много о различных приближениях, но у нас нет ни малейшего представления о том, приближениями чего они являются! Голография – это, очевидно, часть ответа. Фундаментальные переменные, вероятно, очень нелокальные, при этом локальные объекты возникают динамично.

Возможно ли, чтобы онтологии не существовало вообще? – недоумевала я. Это теория, построенная из ничего? Опять же, если это действительно теория всего, разве она не должна существовать?

– Теория струн привела нас к голографическому принципу, к AdS/CFT-соответствию, – сказала я. – Как мы можем теперь применить его к нашей деситтеровской Вселенной?