За последние несколько лет теория струн в меньшей степени пыталась найти объединяющее описание всех сил и материи во Вселенной, а в большей - исследовать соответствие, потенциальную связь между инструментами и методами, разработанными в струнном сообществе, и некоторые странные физические проблемы.
Вселенная, не такая как наша
Слово "AdS" в AdS/CFT корреспонденции означает "antide Sitter" (название вселенной, по Зиттеру), что на первый взгляд мало что объясняет. Название было навеяно Виллемом де Зиттером, физиком и математиком, который играл с теорией общей относительности Эйнштейна вскоре после ее опубликования в 1917 году. Де Зиттер экспериментировал с идеей различных видов теоретических вселенных, наполняя их различными веществами и выясняя, как они будут развиваться.
Его однофамилец, "вселенная де Зиттера", представляет собой теоретический космос, полностью лишенный материи, но наполненный положительной космологической константой. Хотя на самом деле наша вселенная не такая, по мере того, как вселенная продолжает стареть, она будет все больше и больше походить на видение де Зиттера.
Вселенная "антиде Зиттер" - это полная противоположность: абсолютно пустой космос с отрицательной космологической константой, что совершенно не похоже на то, что мы видим в нашей настоящей вселенной.
Но, хотя эта странная теоретическая "анти-де" вселенная не реальна, она все же является удобной математической игровой площадкой для теории струн.
Сама теория струн требует, чтобы было 10 измерений (6 из которых крошечные и скрученные до микроскопических пропорций), но ее версии могут быть превращены только в 5 измерений в анти-де-Зиттер пространстве-времени, и, хотя они полезны для нашей вселенной, все же могут функционировать.
Игра в поле
Другая сторона соответствия AdS/CFT, CFT, обозначает теорию конформного поля. Теории поля - это хлеб и масло нашего современного понимания квантового мира; это то, что происходит, когда вы вступаете в брак с квантовой механикой с особой относительностью, и используются для объяснения трех из четырех сил природы. Например, электромагнетизм описывается теорией поля, называемой квантовой электродинамикой (КЭД), а сильная ядерная сила - теорией поля, называемой квантовой хромодинамикой (КХД).
Но там есть дополнительное слово: конформная. Но прежде, чем перейти к конформной, я хочу быстро поговорить о чем-то другом: о масштабной инвариантности (поверьте, это будет иметь смысл через минуту). Говорят, что теория поля является масштабной инвариантностью, если результаты не меняются, если сила взаимодействий меняется. Например, у вас будет двигатель с инвариантной шкалой, если вы получите одинаковую эффективность независимо от того, в какое топливо вы вложили.
Строго математически конформная теория поля - это лишь частный случай инвариантной теории поля, но почти все время, когда физики говорят "конформная", они на самом деле подразумевают инвариантность масштаба. Поэтому каждый раз, когда Вы читаете или слышите "теорию конформного поля", Вы можете просто заменить её на "теорию инвариантного поля".
Наша вселенная, по большому счёту, определённо не инвариантна. Силы природы меняют свой характер с разными энергетическими масштабами и сильными сторонами взаимодействия - некоторые силы даже сливаются воедино при высоких энергиях. Масштабная инвариантность, как бы красива она ни была с математической точки зрения, просто не кажется предпочитаемой природой.
Итак, с одной стороны соответствия AdS/CFT, у вас есть вселенная, которая не похожа на нашу, а с другой стороны, у вас есть математическая теория, которая не применима к большинству ситуаций. Так в чем же проблема?
Дело в том, что более двадцати лет назад физики и математики обнаружили удивительную связь между теориями струн, написанными в пятимерном пространстве-времени против де Ситтера, и конформными теориями поля, написанными на четырехмерной границе этого пространства-времени. Это соответствие до сих пор не доказано, но если оно существует, то может иметь далеко идущие последствия.
На языке теории струн существует множество инструментов и хитростей, так что если вы сталкиваетесь с трудной физической проблемой, которую можно написать с точки зрения теории конформного поля (это не часто, но иногда случается), вы можете бросить ее с точки зрения 5d теории струн и применить эти инструменты, чтобы попытаться взломать ее.
Кроме того, если вы пытаетесь решить проблемы теории струн (как, например, объединение гравитации с другими силами природы), вы можете перевести свою задачу в терминах теории конформного поля и использовать проверенные техники на этом языке, чтобы попытаться взломать ее.
Большая часть работы в этой области связана с попытками использовать методы теории струн для решения реальных проблем, например, что происходит с информацией, попавшей в черную дыру, и с природой высокоэнергетических состояний материи.
