«Эту теорию принимали и отвергали в течение нескольких лет, — объясняет Николас Уорнер, профессор физики, астрономии и математики. — Впервые ее изобрели как теорию сильного взаимодействия, но в таком виде она провалилась. В 80-х ее воскресили как теорию квантовой гравитации, и вроде бы получилось».
На самом деле, на ранней стадии сделали одно важное наблюдение — эти вибрирующие струны могли описать ожидаемые свойства гравитонов.
«Самое классное в теории струн то, что это единственная теория, которая примиряет квантовую механику и общую теорию относительности, — говорит Уорнер, использующий теорию струн, чтобы понять квантовую физику черных дыр, самый гравитационно мощный феномен во всей Вселенной. — Она словно расширяет все, что мы могли рассчитать до текущего момента».
Но у этих расчетов есть одно но. Вселенная должна вмещать дополнительные измерения.
К счастью, дополнительные измерения — не проблема. Вселенная может содержать бесчисленные измерения, которые слишком малы, чтобы их засечь. Но поскольку струны тоже невероятно малы и одномерны, они могут вибрировать в любом из этих измерений. Это важно, поскольку хотя теория струн хорошо описывает наблюдаемые частицы — и даже гравитоны — она преуспевает лишь в том случае, если струны вибрируют в 10 измерениях как минимум.
«Когда вы начинаете работать с математикой, струны возвращаются и говорят вам, что математика не будет работать, если вы не обеспечите им свободу вибрации в других измерениях», — говорит Джонсон. И добавляет: — Когда вы позволяете струнам становиться многомерными, диапазон ваших возможностей существенно увеличивается, и появляется возможность включить все, что вы наблюдаете, в струнную теорию».
Теория струн
«Теоретики струн пытаются сказать, что есть один базовый тип частиц, и все зависит от разных вибрирующих состояний струны, — объясняет Уорнер. — Гравитон — это одна флуктуация или вибрация струны, фотона — другая… и так далее».
В конце концов, все может быть сведено к простейшим вещам — к струнам. Если бы не еще одно но. Хотя теория струн потенциально может объяснить все известные частицы материи и силы, ее еще предстоит проверить.
«Всегда остается возможность того, что эта база не полная или же просто неправильная, — говорит Джонсон. — Нам нужен способ получения измеримых прогнозов из теории, чтобы мы могли пойти и проверить — ключевой шаг в любой научной деятельности».
Струны, однако, скорее всего, слишком малы, чтобы их можно было увидеть непосредственно с помощью хоть какого-нибудь эксперимента в обозримом будущем. Поэтому ученые должны искать косвенные признаки струн, а теория струн до сих пор не настолько хорошо разработана, чтобы предсказать, какими могли бы стать эти признаки.
Но надежда есть. Теория струн может получить косвенную проверку, если применить ее к самому распространенному материалу во Вселенной. Наблюдения показывают, что темная материя и темная энергия составляют более 95% Вселенной. Ученые установили, что это незнакомые нам формы вещества и энергии, но их точная природа остается неизвестной. Возможно, они прячут ключи, подтверждающие правдивость теории струн, считает Джонсон.
«Все это удивительно — и унизительно. Существуют формы материи, которые естественным образом вписываются в теорию струн и которые могут быть кандидатами на темную материю, — говорит он. — Люди надеются, что они могут стать ключом, соединяющим теорию и природу».
По материалам:
hi-news.ru
