О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Вы, может быть, спросите – почему появление дополнительных измерений не привело к немедленному отказу от этой теории как реалистичного описания нашего мира? Ведь мы бы наверняка должны были заметить, что у пространства есть еще другие измерения? Однако это не обязательно так – что, если эти шесть добавочных измерений исключительно малы и скручены в тугой узел в каждой точке, а не простираются на космические расстояния, как три нам знакомых? Тогда догадаться об их существовании было бы очень нелегко – все равно что издалека смотреть на соломинку в коктейле. Соломинка выглядит одномерной, но мы знаем, что у нее есть второе скрученное в круглую трубочку измерение, которое мы увидим, только если будем, держа ее в руке, потягивать через нее коктейль. Подобным же образом, если в теории струн размер шестимерного комочка дополнительных измерений намного меньше масштаба длины, который проявляется при высокоэнергетических экспериментах на БАК или на других установках, то неудивительно, что существование этих измерений могло до сих пор скрываться от нашего внимания. Шестимерный пространственный комочек, спрятанный в каждой точке пространства, и выглядел бы просто, как эта точка (см. рис. 38).

Но именно потому, что струны так малы, они действительно способны проникать в скрытый шестимерный мир. И как форма виолончели определяет сочетание колебательных конфигураций, от которых зависит ее уникальный тембр, так в теории струн геометрия шестимерного комочка определяет, какие виды частиц и сил будут вызваны к жизни вибрациями этих струн.

Рис. 38. Согласно теории струн, если бы мы могли в огромное количество раз увеличить ткань пространства, мы обнаружили бы в каждой точке с тремя знакомыми пространственными измерениями крохотные дополнительные измерения. Больше того, форма этого комочка добавочных измерений, таящихся в каждой точке, оказывает воздействие на существующий в трех «больших» измерениях конгломерат сил и частиц.

С точки зрения теории струн наш видимый трехмерный мир – теневое отражение гораздо более сложной и еще более многомерной реальности, которую мы воспринимаем лишь косвенно.

Складывается такая картина: природа материи и форма физических законов, действующих в трех «больших» измерениях, доступных нашему опыту – силовые константы, число и виды частиц как обычной, так и темной материи, их массы, электрические заряды и так далее, и даже количество темной энергии, – все зависит от способа, которым скручены шесть малых измерений, таящихся в каждой точке.

Какой же принцип выбора формы крохотного пространственного комочка соответствует наблюдаемому нами дружественному к жизни макромиру? Это и есть загадка устройства таинственного математического пейзажа, который открывает перед нами теория струн.

Отцы-основатели теории струн возлагали большие надежды на то, что могучий математический принцип, лежащий в сердце теории, поможет выделить ту самую единственную форму дополнительных измерений. Казалось, вооруженные теорией струн, мы уже совсем близко подошли к объяснению количественных закономерностей Стандартной модели и секторной диаграммы строения Вселенной из чисто математических соображений. Платон скоро будет реабилитирован, гласила мантра, и поразительная благосклонность Вселенной к жизни окажется ничем иным, кроме как удачным следствием ее жестких математических оснований.

Эти ранние надежды были вскоре похоронены с открытием того, что, как бывает и с музыкальными инструментами, добавочные измерения в теории струн дают огромное количество разнообразных форм и сочетаний. На протяжении 1990-х годов теоретики с ужасом наблюдали за невероятным числом все новых и новых отыскивавшихся способов упаковать шесть добавочных измерений в крохотный комочек. Эти скрытые геометрии иногда оказывались крайне сложно устроенными, с многомерными лабиринтами геометрических ручек, мостиков и отверстий, вокруг которых оборачивались и в которые проникали потоки линий поля, туго свернутые в пространстве наподобие оригами. На рис. 38 я попытался изобразить такую усложненную форму, хотя проекция на двумерную плоскость страницы дает лишь очень приблизительное представление о многомерной сложности теории струн.