На лужайке Эйнштейна

«Пространство-время само по себе может быть переосмыслено как приближенное, производное понятие», – писал физик Эд Виттен в статье, озаглавленной «Размышления о судьбе пространства-времени». Успех теории струн, объяснял Виттен, сводится к тому, что «не существует больше инвариантного представления о том, когда и где происходят взаимодействия».

Однажды прочитав эти строки, я долго не могла успокоиться. Что именно Виттен хотел сказать? Обычно физики объясняют отсутствие бесконечности в теории струн конечными размерами струны и, соответственно, размытием точки взаимодействия. Но Виттен, первосвященник теории струн, казалось, приписал размытие не самим струнам, а наблюдателям. Если наблюдатели не могут прийти к единому мнению о положении точки взаимодействия, как если бы расположение точки взаимодействия в пространстве-времени изменялось от одной системы отсчета к другой, – тогда сингулярности не существует. В окончательной реальности их нет. Не значит ли это, что пространство-время и само не реально? Что оно зависит от наблюдателя?

Частицы, согласно теории, состоят из струн. Но спросите физиков, из чего состоят струны, и они скажут вам, что это некорректный вопрос. Струны фундаментальны. Они – исходные строительные блоки. Они не сделаны из чего-либо кроме самих себя. Вряд ли это можно считать удовлетворительным ответом. Предлагал ли Виттен какой-то другой? Он, кажется, говорил, что струны натянуты между различными точками, которые наблюдатель может определить как места столкновения. Как будто струны сами представляют собой наши возможности наблюдать за ними. Как если бы они представляли собой системы отсчета. Как если бы они были, в некотором смысле, изготовлены из нас.

Я не могла не вспомнить слова Уилера: «Поэтому одни подозревают, что, проникая все глубже и глубже в структуру физики, мы никогда не сможем достичь конца, обнаружив, что она завершается на каком-то N-ом уровне. Другие опасаются, что столь же неверно думать о структуре, слои которой чередуются, сменяя друг друга до бесконечности. Третьи в отчаянии спрашивают: что, если структура не заканчивается на уровне каких-то мельчайших объектов или частиц, а приводит непрекращающийся поиск основ мироздания обратно к самому наблюдателю, образовав таким образом замкнутую цепь взаимозависимостей…».

Возможно, теория струн позволяет лучше понять, каким Уилер видел мир, но за это вам придется принять некоторые радикальные изменения во Вселенной. Вам придется добавить пространству несколько дополнительных измерений.

Согласно теории струн, различные колебательные моды соответствуют различным частицам. Какие именно моды возможны, определяется формой и размерностью пространства в окрестности струны. В одномерном мире движение возможно только взад и вперед; если добавить еще одно измерение, то можно двигаться также вверх и вниз. Чем больше имеется измерений, тем больше способов, какими струна может вибрировать. Для того чтобы вибрации струн воспроизвели все известные нам частицы, в дополнение ко времени необходимо иметь девять пространственных измерений. Проблема, очевидно, заключается в том, что мы видим только три.

Дополнительные шесть измерений, говорят физики, свернуты в крошечные области пространства подобно крошечным сложным оригами, которые присутствуют в каждой точке нашего обычного трехмерного пространства. Их размеры слишком малы для того, чтобы мы могли их увидеть, но достаточно велики, чтобы вместить струны – одна триллионная триллионной размера атома, на шестнадцать порядков меньше, чем можно разглядеть с помощью лучших микроскопов.

Все было бы прекрасно, если бы существовал только один способ свернуть дополнительные шесть измерений. Не тут-то было. В 2000 году и Буссо, и Джо Полчински обнаружили, что существует 10⁵⁰⁰ таких способов – число не такое, конечно, большое, как бесконечность, но все же довольно большое. Нет такой причины, по которой природа предпочтет один способ любому другому, и каждое оригами содержит свой вакуум, обладает своими физическими константами, своим набором частиц, своей физикой.

Такая ситуация вызвала огромное разочарование среди тех, кто занимался разработкой теории, но Сасскинд почувствовал в вопросе антропный подтекст. В своей книге он утверждал, что неспособность теории струн предложить единую теорию всего было благом, потому что в этом случае можно с помощью А-слова объяснить, среди прочего, чудовищно маленькое, но ненулевое значение космологической постоянной, для объяснения которой необходим некоторый безумно невероятный механизм, позволяющий сократить энергию вакуума с точностью до 120 десятичных знаков, а затем остановиться, оставив после сокращения величину, совпадающую с наблюдаемой силой темной энергии. Теория струн описывает огромное число вселенных. Вечная инфляция производит огромное количество вселенных. В итоге мы имеем дико разнообразную мультивселенную, в которой значение космологической постоянной изменяется от одной вселенной к другой.