Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина

Наша новая теория на сцене это теория струн. Она даёт философски разумный ответ на старый вопрос «почему мы здесь?» И даже не используя при этом гигантских количеств параллельных вселенных.

Просто она более осторожна в обращении с ними.

Наш источник это статья «Ландшафт теории струн» Рафаэля Буссо и Джозефа Полчински в сентябрьском номере Scientific American — в специальном выпуске, посвященном Альберту Эйнштейну.

Если и есть единственная проблема в основе современной физике, то это объединение квантовой механики и теории относительности. Эти поиски «Теории Всего» необходимы потому что, хотя обе теории чрезвычайно успешно помогают нам понимать и предсказывать различные аспекты окружающего мира, они полностью не совместимы между собой. Найти согласованную, единую теорию довольно трудно и пока эти поиски не увенчались успехом. Но одна математически привлекательная попытка, теория струн, концептуально привлекательна, даже если в её пользу нет никаких данных наблюдений.

Теория струн утверждает, что то, что мы обычно считаем отдельными точками пространства и времени, которые не интересны по своей структуре, на самом деле являются очень-очень крошечными многомерными поверхностями очень сложной формы. Классической аналогией является садовый шланг. Со стороны шланг выглядит как линия, которая является одномерным пространством — измерением является всё расстояние вдоль шланга. При более близком взгляде можно увидеть, что шланг имеет два дополнительных измерения, находящиеся под прямым углом к этой линии и в этом направлении шлаг представляет собой округлую линию.

Может быть наша вселенная похожа на этот шланг. Пока мы не посмотрим достаточно близко, мы не увидим ничего кроме трех измерений в пространстве и ещё одно о времени. Ужасно много физики наблюдается только в этих четырёх измерениях, так что феномен такого типа имеют приятное четырёх мерное описаний — снова теория относительности. Но в других, «скрытых» измерениях может быть всё по другому — к примеру, та же самая толщина шланга. К примеру, представим, что в каждой точке видимого четырёхмерного пространства, есть нечто, что кажется точкой и в действительности является крошечным кружком, выпирающим под прямым углом к самому пространству и времени. Эти кружки могут вибрировать. Если так, то это будет похоже на квантовые описания частицы. Частицы имеют различные квантовые числа, такие как, например, спин. Эти числа возникают как целые числа кратные некоторой общей суммы. Так же происходит и с вибрациями кружков: в круг вписывается одна волна или две, или три… но никак, например, не две с четвертью.

Вот почему всё это называется «теорией струн». Каждая точка пространственно-временного континуума является крошечной струной.

Для того чтобы реконструировать нечто, что согласуется с квантовой теорией мы не можем в действительности использовать округлую струну. Существуют слишком много разных квантовых чисел и слишком много трудностей необходимо преодолеть. Есть предположение о том, что вместо точки нужно использовать более сложную, многомерную форму известную как «бран».[70] Представьте её в виде поверхности.

Существует много различных топологических типов поверхностей: сфера, бублик, два соединённых между собой бублика, три бублика. и в большем количестве измерений чем два существуют более экзотические формы.

Частица соответствуют крошечным замкнутым струнам, которые оплетают бран. Если множество различных способов оплести струну вокруг бублика — продеть через дырку один раз, два раза, три раза. Физические законы зависят от формы брана и траекториям, которым следуют эти петли.

Наиболее предпочтительны бран имеет шесть измерений, что в общем составляет все десять. Считаются, что дополнительные измерения очень плотно свернуты, меньше Планковской длины, которая является размером при котором вселенная начинает быть зернистой. Практически невозможно наблюдать что-то меньшее это длины, потому что из-за крупной зернистости всё выглядит размыто и невозможно различить мелкие детали. Так что нет никакой надежды непосредственно наблюдать какие-либо дополнительные измерения. Фактически, недавно обнаруженное ускорение темпов расширения вселенной может быть объяснено таким же образом. Конечно, это объяснение может быть неверным: нужно больше доказательств.