Техника - молодёжи 2000-09, страница 19

Родилась же эта теория, можно сказать, с отчаяния — в ходе попыток подчинить сильное взаимодействие квантовой теории Формулы показывали, что ниже уровня кварков могут лежать еще более мелкие частицы — некие вибрирующие сгустки. Колебания этих сгустков, или нитей, струн и позволяют «озвучить» новую теорию строения Вселенной.

В общем, туман и еще раз туман. В нем потихоньку, можно сказать — ощупью физики и пытались продвигаться вперед.

Их настойчивость поддерживалась знанием, что в физике правильными оказываются как раз наиболее сумасшедшие теории. Например, в свое время даже Вольфганг Паули не мог поверить самому себе, что в природе может существовать нейтрино — некая сверхлегкая частица, способная запросто пронизать земной шар. Она была открыта им, что называется, на кончике пера. Но, глядите-ка, прошло полвека, и эта частица действительно была обнаружена сначала в недрах ускорителей, а потом и в просторах Вселенной. Так может, и в данном случае получится так же: сначала Зельдович предположил, что в нашем мире могут существовать некие объекты с поперечником всего-навсего 10~³⁷ см (для сравнения, диаметр атомного ядра равен примерно Ю^-13 см), но длиной иной раз во всю Вселенную (то есть около десятка миллиардов световых лет!), а когда-нибудь они будут открыты и экспериментально...

Так это будет или не так, нам еще предстоит убедиться. А пока выясняется: чтобы в расчетах сошлись концы с концами и теория могла работать, то есть чтобы с ее помощью можно было предвидеть какие-то экспериментальные результаты, приходится допустить, что в окружающем нас мире существует не четыре измерения — длина, ширина, высота и время, а как минимум десять.

Но где эти измерения? Как их себе представить? «Наглядно их, конечно, представить нельзя, — утешают обывателей теоретики. — Но ведь мы не можем представить себе и бесконечность. И не знаем, что было до Большого взрыва. Да что там — мы не знаем даже толком, что такое электричество. И, тем не менее, пользуемся им...»

Поэтому не стоит себе брать в голову проблему измерений. Может они попросту не успели развернуться в момент Большого взрыва и скрываются где-то там, в петельках этих самых таинственных суперструн. Ничего, привыкнем и будем ими пользоваться... Как тем же электричеством.

То ли остров, то ли кокон

Однако «струнников» вскоре стали подводить их же расчеты. Неожиданно выяснилось, что десяти измерений маловато — их число возросло до 26. Правда, героическими усилиями теоретикам удалось-таки сократить это число снова до десяти.

Но тут возникла новая напасть — оказалось, что и десяти измерений достаточно, чтобы с их помощью можно было создать практически бесконечное множество новых «струнных» теорий. Когда же удалось избавиться от лишних теорий, оказалось,

5 Техника — молодежи № 9

что их все равно не менее пяти Но может же истина существовать в нескольких вариантах! Исследователи было приуныли, однако со временем выяснилось, что истина действительно может быть только одной, а вот число ее представлений может быть равно и пяти...

Вроде бы можно двигаться дальше. Но куда?

Направление дальнейших поисков истины указал 29-летний аргентинский теоретик Хуан Молдасена. В 1997 г. он опубликовал статью, в которой указал на существование связей между теорией струн и стандартной моделью. Рассуждения его понравились многим, и в следующем году Молдасену чествовали на международной конференции по струнам, проходившей в легендарной Санта-Барбаре, штат Калифорния.

Еще бы! Ведь Молдасене наконец-таки удалось включить в свою теорию еще и гравитацию. Стало быть, счастливые теоретики теперь могут сказать, что они сделали еще один шаг на пути к созданию «теории всего».

Оставался сущий пустяк. Надо было как-то выявить, доказать существование в нашем мире, по крайней мере, еще шести измерений.

За эту работу взялся 25-летний физик из Стенфордского университета Мина Арканья Хамен и его коллеги — Гия Гвали и Товаз Гиннопулос. Вскоре они объявили, что, по крайней мере, одно из этих измерений существует где-то по соседству и к нему можно подступиться.

Картина, которую они нарисовали, примерно такова. Наша четырехмерная Вселенная плавает в океане пятого измерения Частицы же, из которых сложено вещество, тяготеют к поверхности, отделяющей нас от прочего мира. Но гравитоны — гипотетические носители тяготения — просачиваются в наш мир извне. Они словно бы всплывают из глубин многомерного океана. Вот поэтому-то мы и не можем пока разобраться в самой сущности тяготения. Оно — не из нашей Вселенной!

Олайзе Рендал из Принстона и Романо Сундуно из Стенфорда — тоже молодые теоретики — полагают, что ту же картину можно представить и несколько иначе. По их мнению, наша Вселенная окружена измерениями высшего порядка, опутана ими, словно кокон шелкопряда, тончайшими нитями.

Какое наглядное представление победит, в данном случае не так уж важно; главное, что оба представления стыкуются математически, а значит, не противоречат друг другу и, возможно, соответствуют истине.

Заодно Молдасена вдохновил еще нескольких молодых теоретиков на дерзновенные поиски. Шамих Кахру и Ева Силь-верстайн из Стенфорда, оперируя данными о дополнительных измерениях, попытались разрешить одну из основных проблем космологии.

Физика до сих пор хорошо объясняла — как началось расширение Вселенной в результате Большого взрыва. Теперь она, похоже, в состоянии ответить и на вопрос, будет ли она расширяться бесконечно, или

ТЕХНИКА-МОЛОД ЕЖИ 9 2 0 0 0

17

когда-либо повернет вспять, и расширение сменится сжатием. И это еще не все...

Листая книгу Природы

Основная идея революции, состоявшейся в первой четверти XX столетия, заключалась в том, что энергия распространяется порциями, или квантами. Теперь выясняется, что, похоже, подобными порциями или, точнее сказать, блоками может оказаться «нарезано» и само пространство-время.

Кстати, такой вариант развития событий в какой-то мере предвидел наш замечательный ученый-теоретик А.Д. Сахаров. Только он к своей работе прибегнул в несколько иной аналогии. Предположим, говорил он, что вся Вселенная представляет собой толстый том со многими страницами. Но если обычные страницы имеют по существу лишь два измерения, длину и ширину, а толщиной бумажного листа и его пожелтением со временем мы можем пренебречь, то в настоящей книге жизни каждая страница, как минимум, четырехмерна...

Лично мне эта аналогия кажется более удачной хотя бы потому, что она, в принципе, указывает путь, как можно попасть на другие страницы, в иные миры и измерения. Ведь страницы скреплены общим корешком...

Поисками этого «корешка» и занимается ныне Фатали Маркополу Паломара, 29-летняя исследовательница из Лондонского имперского колледжа. По ее мнению, возможно, что иные блоки, или страницы, и являются вместилищем той самой «темной материи», свыше 90 процентов которой мы недосчитываемся в нашем мире и догадались о ее существовании лишь по некоторым косвенным признакам.

Вместе со своими коллегами из Англии и США она намерена прояснить ситуацию, а заодно, быть может, подправить и самого Альберта Эйнштейна, теория относительности которого, как стало понятно в последнее время, содержит в себе немало ошибок. Например, он рассматривал пространство-время как нечто однородное и геометрически протяженное. А оно, похоже, вовсе не такое. Он полагал скорость света наивысшей, а ныне в экспериментах обнаруживаются частицы, которые движутся со сверхсветовыми скоростями...

Паломара вспоминает, как после окончания университета она провела лето, работая в Национальной физической лаборатории в Англии. И ее научный руководитель не раз уговаривал ее не портить себе жизнь и оставить физику элементарных частиц. «Эра ускорителей и великих экспериментов кончилась, — сказал он — Это уже бесплодная земля. Идите лучше в биологию с генетикой — там намечается прорыв».

«Но ведь в начале века уже было нечто подобное, смеется исследовательница. — Когда учитель Макса Планка узнал о намерении своего ученика заняться теоретической физикой, он тоже не советовал ему продолжать свои занятия. Планк не послушался его и открыл совершенно новое направление — квантовую механику. Вероятно, нечто подобное ожидает и нас в скором будущем»... ■