Теория Струн - 11 измерений реальности
«…в теоретической физике нам удается объяснить то, что мы уже не можем себе представить»- Лев Давидович Ландау
Как уже упоминалось выше, самая большая проблема у теоретических физиков - как объединить все 4 фундаментальных взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, слабое (радиоактивное) и сильное (ядерное)) в единую "Теорию Всего" (Теорию квантовой гравитации). Теория струн (ТС) вполне может претендовать на роль этой теории, так как способна описать все эти взаимодействия. Однако за такую универсальность приходится платить сложностью и некоторой неуклюжестью теории - необходимо работать в 10-мерном пространстве времени, в котором 9 пространственных и 1 временное измерение. Если измерений больше или меньше (а физики с математиками пробовали по-всякому, стартанув с 4х)), математики уже не смогут помочь в обосновании - математические уравнения будут давать иррациональные результаты, уходящие в бесконечность.
Следующий этап развития ТС (М-теория) - насчитала уже 11 измерений. Но математический аппарат, который пытались подогнать математики под это число, снова был неубедительным. И тогда возникла F-теория, она описывает уже 12 измерений уже более простыми уравнениями.. Продолжение следует). Пока что решено остановиться на 10 измерениях +1 временное, а математики с физиками по-прежнему плохо спят по ночам.
Чтобы понять основную идею ТС, сначала нужно немного вникнуть в суть её ближайшего конкурента - стандартной модели. В СМ предполагается, что материя и взаимодействия описываются определенным набором частиц, которые можно поделить на следующие группы: кварки, лептоны, бозоны. Отличие ТС состоит в том, что её основа - не частицы, а ультрамикроскопические квантовые струны, которые совершают колебания. Причем разные режимы колебаний (а стало быть, разные частоты колебаний) соответствуют различным частицам стандартной модели ( так как у всех частиц в СМ разные энергии). Здесь важно понимать, что струна не представляет собой никакую материю, а по сути является энергией, и поэтому ТС как бы намекает, что всё, что существует, состоит из энергии.
Самую простую, хотя, может, и не очень удачную аналогию, какую я могу придумать для наглядности - это огонь: когда вы на него смотрите, кажется, что он материален, вроде бы как объект, который можно потрогать, но на деле - просто энергия, которую нельзя потрогать. Только в отличие от огня, через струну или струны нельзя пропустить руку, т. к. колеблющаяся струна - это как бы возбужденное состояние пространства, которое становится осязаемым.
И вот еще одно фантастическое свойство ТС
Одна из причин, почему мы не можем наблюдать остальные измерения - локализация - состоит в том, что дополнительные измерения не столь малы, однако в силу ряда причин все частицы нашего мира локализованы на четырёхмерном листе в многомерной вселенной (мультивселенной) и не могут его покинуть. Этот четырёхмерный лист (брана) и есть наблюдаемая часть мультивселенной. Поскольку мы, как и вся наша техника, состоим из обычных частиц, то мы в принципе неспособны взглянуть вовнутрь.
Бра́на (пространство Калаби-Яу) в теории струн - гипотетический фундаментальный многомерный физический объект размерности, меньшей, чем размерность пространства, в котором он находится.Z
Единственная возможность обнаружить присутствие дополнительных измерений - гравитация. Гравитация, будучи результатом искривления пространства-времени, не локализована на бране, и потому гравитоны и микроскопические чёрные дыры могут выходить наружу. В наблюдаемом мире такой процесс будет выглядеть как внезапное исчезновение энергии и импульса, уносимых этими объектами.
И тут, как часто бывает в физике, возникает стандартная проблема: ТС нуждается в экспериментальной проверке, однако ни один из вариантов теории не даёт однозначных предсказаний, которые можно было бы проверить в критическом эксперименте. Таким образом, ТС находится пока в «зачаточной стадии»: она обладает множеством привлекательных математических особенностей и может стать чрезвычайно важной в понимании устройства Вселенной, но требуется дальнейшая разработка для того, чтобы принять её или отвергнуть. Поскольку ТС, скорее всего, нельзя будет проверить в обозримом будущем в силу технологических ограничений, некоторые учёные сомневаются, заслуживает ли данная теория статуса научной, поскольку, по их мнению, она не соответствует критерию Поппера (нефальсифицируема). Тем не менее, проект БАКа получил финансирование в том числе благодаря Теории Струн - микрочастицы фермионы (продукт распада бозона Хиггса), являются одним из сооставляющих в поддержку принципов ТС.
Разумеется, это само по себе не является основанием считать ТС неверной. Часто новые теоретические конструкции проходят стадию неопределённости, прежде чем, на основании сопоставления с результатами экспериментов, признаются или отвергаются (например, уравнения Максвелла). Поэтому и в случае ТС требуется либо развитие самой теории, то есть методов расчёта и получения выводов, либо развитие экспериментальной науки для исследования ранее недоступных величин.
Кстати, ТС также позволяет обнаружить микроскопические "чёрные дыры", многие следствия ТС предсказал Стивен Хокинг.
Моё мнение - данная теория обладает огромным потенциалом, и мне близка мысль, что всё в мире "звучит", в т.ч. и мы сами. В следующих постах буду подробнее рассказывать о ТС, т.к. прониклась этой темой.
