Сразу скажу, что я не понимаю теорию струн. Это настолько сложная и наполненная терминами теория, что осознать её или даже сделать какой-то пассивный вклад в развитие практически невозможно. Необходимо иметь огромный продвинутый бэкграунд в теории относительности, квантовой физике и высшей математике, чтобы хотя бы на каком-то уровне рассуждать о теории струн.
Осознавая, насколько тяжелый материал, страшно вообще читать научпоп о теории струн, потому что там несут ахинею. Но я здесь не для того, чтобы одних пугать, а других ругать. Выполняя образовательную миссию (хотя многие из вас в предмете разбираются лучше меня, я не сомневаюсь), я должен вызвать у вас интерес и ввести в курс дела. Давайте попробуем, ведь не зря теории струн в последние годы физики-теоретики уделяют большое внимание.
Из прошлых материалов, мы поняли то, что физики в начале прошлого века наломали дров и не смогли примирить теорию относительности и квантовую механику. Подобно Галилею, который не мог смириться с разными законами для небесных и земных тел, современные ученые находятся в поисках "теории всего", которая будет действовать и для объектов макромира, и для объектов микромира. Занятие это сложное, необходим взгляд со стороны. Поэтому в 1968 году подъехали математики.
Они заметили, что математическая функция, которая называется бета-функция Эйлера, идеально описывает свойства частиц, которые участвуют в так называемом сильном взаимодействии — одном из четырёх фундаментальных взаимодействий во Вселенной. Они проверяли раз за разом — и да, всё работает. Интересно то, что изначально бета-функция Эйлера применялась в описании физики натянутых струн. Казалось бы, что делать дальше? Почему струны?
И тут уже физики подумали о том, что возможно наш мир и состоит из натянутых струн. Что, если частицы — не частицы вовсе, а тончайшие струны? Обычно в материалах по квантовой механике дальше идёт много математических формул, но нам это ни к чему. Лучше давайте представим, чем вообще являются эти струны.
Мы живём в трёхмерном пространстве. Однако все объекты мы видим двухмерными. Только при добавлении четвёртого пространства — времени, мы можем трёхмерность объектов. Только в движении мы можем убедиться в трёхмерность объекта. А что, если пространств больше, но мы их не видим и не ощущаем? Представьте себе четырёхмерное пространство (не пространство-время, а именно пространство). Шутка, не представляйте, вы не сможете. Мы живем в трёхмерном пространстве, и поэтому наши возможности немного ограничены
Теория струн представляет собой многомерное пространство, через которое проходит огромное количество микроскопических струн, по которому, движутся нанизанные объекты. Колебание струны с последующим переносом энергии описывает движение и элементарных частиц и больших объектов. Развитие теории струн шло быстро, она подавала огромные надежды, но столкнулась с проблемами. В расчётах учёных всегда присутствовал тахион — элементарная частица с отрицательной массой. Со временем, страсти по теории струн стали утихать и учёные один за одним сдавались.
В 1971 году началась работа над теорией суперструн, которая должна была решить проблему теории струн. Так, к бозонам, которые присутствовали в теории струн, добавились ещё и фермионы (это названия элементарных частиц, сильно не заморачивайтесь). А от тахионов избавились. Супер, казалось бы, но нет. Новая проблема заключалась в том, что каждому бозону должен соответствовать фермион (принцип суперсимметрии). Но никто и никогда не наблюдал эти самые суперсимметричные фермионы. Объяснение тому нашли простое: по расчётам, суперсимметричные фермионы должны обладать огромной для микромира массой, и потому в обычных условиях их не получишь. Для того, чтобы зарегистрировать их, нужны огромные энергии, которые достигаются при столкновении лёгких частиц на почти световых скоростях. Как же нам экспериментально проверить это всё, где это всё запустить и посмотреть? Для таких вещей и был создан Большой Адронный Коллайдер.
Учёные продвинулись в исследованиях. Были несостыковки, появлялись уравнения с отрицательной и миллионной вероятностями(что очень странно). В итоге, после изучения теорий и трудов ранее неизвестных учёных, физики пришли к интересному заключения. В общем-то, существуют следующие пространства: три пространства, которые разворачиваются в космических масштабах; время, как же без него; и наконец, шесть пространств, которые завернуты сами в себя в микроскопических масштабах. Неплохо, да? Так, учёные навспоминали всевозможные догадки, подогнали под ответ и получили десятимерное пространство-время. Именно так, большинство противоречий теории струн было решено и родилась М-теория.
Учёным было необходимо всё больше и больше измерений. Уже одиннадцать и все проблемы решены — Общая теория относительности и квантовая механика сосуществуют в одной теории! Однако, родились и другие вопросы, двумерные струны и все остальное.
Сейчас, теория струн развивается быстро и мы скоро будем близки к окончательной теории всего со всеми объяснениями. Это будет большим прорывом в науке и гордостью всего человечества. Поднимутся бокалы и уже на следующий день появятся новые вопросы, которые нужно будет решать. В этом и прелесть в науке, в вечно голодных учёных и постоянно появляющихся вызовах.
"Когда наука достигает какой-либо вершины, с нее открывается обширная перспектива дальнейшего пути к новым вершинам, открываются новые дороги, по которым наука пойдет дальше."
