Стивен Хокинг. Непобедимый разум

Новым кандидатом – и, пожалуй, финалистом в гонке за звание “окончательной теории вселенной” – стала М-теория. В качестве теории всего – такой, как мы себе ее представляли – М-теория несколько разочаровывает. На футболке она не уместится и стихотворению Уилера отнюдь не соответствует. Не подпадает она и под золотое пифагорейское требование сочетать истину с ясностью и простотой. Значит ли это, что М-теория неверна? Хокинг полагает, что тут не приходится говорить о верной или окончательной теории – главное, что на лучшее мы уже не можем рассчитывать.

М-теория представляет собой не единую формулу, а целый ворох, “семейство теорий”, по выражению Хокинга. Каждый член семейства точно описывает наблюдения в определенной группе физических явлений, но ни одна из этих теорий не может считаться пригодным описанием всех физических ситуаций. Ни одна не отвечает за “все”. При этом они очень разные, но все работают на одном уровне и все можно рассматривать как аспекты единой, лежащей в их основе теории[454]. Однако сформулировать эту лежащую в основе глубинную теорию в виде единого набора уравнений не получается – и, вполне вероятно, никогда не получится.

Хокинг и Млодинов сравнивают эту ситуацию с изображением Земли на плоской карте. Поскольку проекция Меркатора, применяемая для таких карт, увеличивает северную и южную оконечности Земли пропорционально к другим регионам планеты, и искажение усиливается по мере продвижения к полюсам, а сами полюса на карте не представлены, Земля в целом изображается на карте с меньшей точностью, чем отдельные ее части на специальных картах. При совмещении региональных карт местами районы накладываются друг на друга, но при этом изображения не приходят в противоречие: одно и то же место выглядит одинаково на всех картах, любая карта вполне надежна и достоверно представляет конкретную область. Но единая плоская карта не может точно передать поверхность Земли. И точно так же ни одна теория не может полностью отобразить все наблюдения[455].

Ныне теоретики рассматривают пять разных теорий струн и супергравитацию, на которую Хокинг возлагал в 1980-х большие надежды, как семейство приблизительных выражений фундаментальной М-теории. Эти шесть приближений – словно шесть меньших карт в придуманной Хокингом аналогии.

Не очень-то это соответствует идеалу: мы-то надеялись достичь полного понимания устройства вселенной. Но мы же не будем сидеть тут и горевать о том, что не дается нам в руки фундаментальная и всеохватывающая теория. Кое-что нам все же известно. Существует десять или одиннадцать измерений пространства и времени. Существуют точечные частицы, вибрирующие струны, двухмерные мембраны, трехмерные объекты и другие объекты, разворачивающиеся в большем количестве измерений (до девяти или, по некоторым мнениям, до десяти измерений пространства), – эти объекты физики называют p-бранами.

Мы уже обсуждали предположение, что мы не замечаем других измерений пространства помимо известных нам трех, потому что они туго свернуты. Немыслимое число вариантов их сворачивания поначалу обескураживало тех, кто надеялся превратить теорию струн в единую теорию всего. Как происходит сворачивание, мы проиллюстрировали на примере садового шланга, но Хокинг и Млодинов придумали аналогию получше.

Они предложили читателям вообразить двухмерную плоскость – скажем, лист бумаги. Плоскость двухмерна – требуется зафиксировать лишь два числа, координаты по горизонтали и по вертикали, чтобы определить положение любой точки на листе. Но приходило ли вам в голову, что двухмерна и соломинка, через которую вы пьете сок? Для определения координат точки достаточно измерить расстояние от одного из концов соломинки плюс указать положение на окружности. Но представим себе очень, очень тонкую соломинку: в такой едва ли понадобится указывать положение точки на окружности. Если соломинка будет очень тонкой – одна миллионная миллионной миллионной доли сантиметра в диаметре, – измерение по окружности фактически исчезнет. Именно так теория струн предлагает нам понимать дополнительные измерения – они свернуты или искривлены, и оттого масштаб их столь мал, что мы их вовсе не замечаем. Принято говорить, что они свернуты “во внутреннее пространство”.

В первой половине 1990-х годов теоретики уже перестали страшиться невероятного количества вариантов скручивания дополнительных измерений. Они пришли к пониманию, что все эти многочисленные способы сворачивания на самом деле представляют собой лишь разные способы смотреть на дополнительные измерения с нашей точки зрения – из четырехмерного пространства-времени. Тем не менее Андрей Линде указал, что способ сворачивания дополнительных измерений имеет принципиальное значение. В каждой вселенной именно им определяются наблюдаемые законы природы. Но М-теория допускает множество вариантов свертывания внутреннего пространства, то есть допускает множество типов вселенных, в каждой из которых действуют свои законы. Число это непостижимо велико.