Согласно струнной теории, изначально Вселенная была де- сятимерной, а все взаимодействия в ней были объединены струной. Однако десятимерное гиперпространство было неустойчивым, и шесть из десяти измерений начали сворачиваться в крошечный ша- рик, а остальные четыре расширились в Большом Взрыве. Причиной, по которой мы не видим эти другие измерения, является то, что они намного меньше атома, а потому ничто не может в них проникнуть. (Например, садовый шланг и соломинка издалека кажутся одно- мерными объектами, основной характеристикой которых является их длина. Но если рассмотреть их поближе, то мы обнаружим, что они, в сущности, являются двумерными поверхностями или цилин- драми, но второе измерение свернулось таким образом, что мы его не видим.)
Почему струны?
Хотя все предыдущие попытки построить единую теорию поля с треском провалились, струнная теория до сих пор выдержала все испытания. В сущности, ей нет равных. Существуют две причины, по которым струнная теория преуспела там, где все остальные теории потерпели поражение.Во-первых, будучи основанной на протяженном предмете (стру- не), струнная теория избегает многих отклонений, связанных с точечными частицами. Как заметил Ньютон, гравитационное взаи- модействие, окружающее точечную частицу, при приближении к нейстановится бесконечным. (В знаменитом законе обратных квадратов Ньютона гравитационное взаимодействие увеличивается пропорци- онально зависимости 1/г2, так что оно стремится к бесконечности, когда мы приближаемся к точечной частице; то есть когда г стремит- ся к нулю, гравитационное взаимодействие возрастает и стремится к 1/0, что представляет собой бесконечность.)Даже в квантовой теории эта сила остается бесконечной, если мы приблизимся к квантовой точечной частице. За многие десятилетия Фейнман и другие ученые создали ряд хитрых правил, с помощью которых эти и многие другие противоречия можно было замести под ковер. Но для того, чтобы исключить все бесконечности в кван- товой теории гравитации, недостаточно даже мешка ухищрений, собранного Фейнманом. Проблема в том, что точечные частицы бес- конечно малы, а это означает, что их силы и энергии потенциально бесконечны.Но при внимательном рассмотрении струнной теории мы увидим, что есть два способа, при помощи которых мы можем избавиться от этих противоречий. Первый способ исходит из топологии струн, а второй из-за своей симметрии называется суперсимметрией.Топология струнной теории носит совершенно другой характер, чем топология точечных частиц, а отсюда различны и возникающие противоречия. (Грубо говоря, поскольку струна обладает конечной длиной, это означает, что силы не стремятся к бесконечности при приближении к струне. Рядом со струной силы возрастают про- порционально зависимости 1 /L2, где L — это длина струны, соиз- меримая с длинной Планка, порядка 10"33 см. Эта длина L позволяет отсечь все противоречия.) Поскольку струна не является точечной частицей, обладая определенным размером, можно показать, что противоречия «размазаны» вдоль всей струны, и отсюда все физи- ческие величины становятся конечными.Хотя интуитивно кажется совершенно очевидным, что все про- тиворечия струнной теории «размазаны» и потому конечны, точное математическое выражение этого факта довольно сложно и пред- ставлено «эллиптической модулярной функцией», одной из самых странных функций математики. Ее история настолько захватывающа, что ей даже довелось играть ключевую роль в одном из голливудских фильмов.
Присоединяйтесь к ОК, чтобы подписаться на группу и комментировать публикации.
Комментарии 3