Мы существуем в двух различных мирах. Один из них - видимый нам мир, величественный и спокойный, который находится под властью уравнений Эйнштейна. Другой - это таинственный и хаотичный квантовый мир, скрытый от наших глаз и подчиняющийся законам квантовой механики. Несмотря на кажущуюся несовместимость этих двух миров, теория струн стремится объединить их, предлагая единый подход к описанию всех частиц и сил в нашей Вселенной.
Теория струн была впервые предложена в конце 1960-х годов, когда итальянский физик Габриэле Венециано обнаружил, что существует определенное математическое выражение, которое объясняет сильное взаимодействие между элементарными частицами. Эта формула называлась формулой Венециано.
Позже Леонард Сасскинд, Холгер Бек Нильсен и другие физики предложили, что формула Венециано может быть объяснена, если предположить, что элементарные частицы не являются точками, а представляют собой одномерные струны. Эта идея положила начало теории струн.
Теория струн поднимает вопросы о самой природе существования и реальности. В отличие от традиционных представлений, она предполагает, что элементарные частицы не являются точками, а представляют собой крошечные вибрирующие фрагменты энергии, напоминающие струны. Эти струны способны вибрировать на разных частотах, создавая различные частицы, подобно тому как разные вибрации струн пианино создают разные музыкальные ноты.
Этот новаторский подход к описанию Вселенной предлагает ответы на фундаментальные вопросы науки, открывая перед нами удивительные перспективы понимания того, почему мы здесь и какова природа реальности, в которой мы существуем.
По словам сторонников этой теории, элементарные частицы, из которых состоит наш мир, такие как электроны и кварки, являются проявлениями различных режимов вибрации струн. Именно эти вибрации определяют характеристики частиц, такие как масса, электрический заряд и спин.
В рамках этой теории, при определённых условиях, может возникнуть частица, обладающая свойствами гравитона – гипотетической квантовой частицы, которая отвечает за передачу гравитационного взаимодействия. Это является ключом к объединению законов физики, описывающих как макро-, так и микромир.
Однако, несмотря на элегантность и красоту теории струн, на пути её подтверждения стоит ряд серьёзных препятствий. Одно из них – необходимость наблюдения струн в эксперименте. Согласно расчётам, размеры струн настолько малы, что для их обнаружения потребовался бы ускоритель частиц размером с нашу галактику. Это ставит под вопрос возможность экспериментального подтверждения теории в обозримом будущем.
Но это ещё не всё. По математическим расчётам теории струн, струны не трёхмерны, а одномерны, то есть обладают размерами только в одном измерении и представляют собой фрагменты энергии. Чтобы в рамках этой теории объяснить существование различных элементарных частиц, струны должны вибрировать в девяти пространственных измерениях, в то время как мы привыкли воспринимать только три: высоту, ширину и глубину.
Так где же спрятаны оставшиеся шесть измерений? Согласно теории струн, эти дополнительные измерения настолько малы, что мы не в состоянии их воспринять. Это можно представить себе так: ковёр издалека кажется трёхмерным объектом, но если приглядеться поближе, можно увидеть петли и переплетения, которые можно сравнить с дополнительными измерениями, скрытыми от нашего восприятия.
Одна из удивительных черт теории струн заключается в том, что она делает необычные космологические предсказания, способные объяснить сущность нашего бытия. Аналогично тому, как вибрации трубы отличаются от вибраций скрипки благодаря различиям в формах и структуре инструментов, вибрационные паттерны струн также различаются в зависимости от формы дополнительных измерений.
Мы живем во Вселенной, где формы дополнительных измерений таковы, что они позволяют нашей Вселенной существовать. Ниже, например, представлено двумерное изображение того, как выглядит наша 6D-Вселенная, также известная как многообразие Калаби-Яу. Подробнее об этой загадочной форме мы поговорим в грядущих статьях, так что подпишитесь на канал, что бы не ничего пропустить.
Оказывается, что незначительные изменения формы дополнительных измерений могут породить другую Вселенную, причем с совершенно иными свойствами, чем у нашей. Таким образом, теория струн подразумевает, что мы можем жить в мультивселенной, где наша Вселенная - это всего лишь одна из многих мембран, существующих в этом многообразии.
Идея существования мультивселенной также предполагает, что мы живем потому, что среди бесконечного количества вселенных с разными свойствами, непременно найдется такая, в которой гравитация способна формировать планеты, а сложные молекулы - жизнь.
Если мы действительно существуем на одной из таких мембран, то математика показывает, что столкновение нашей мембраны с другой могло бы высвободить колоссальное количество энергии, внешне напоминающее Большой взрыв - то событие, которое мы, конечно же, наблюдаем в нашей Вселенной.
К слову, законы физики в других мембранах могут радикально отличаться от наших, и потому потенциальные другие вселенные не обязательно будут похожи на нашу, где существуют альтернативные версии Земли или, например, ваш злой двойник.
Хотя идея мультивселенной присутствует в математике теории струн, она также не лишена проблем. Если теория струн действительно может моделировать множество других вселенных, то её критики заявляют, что она является лишь математической конструкцией. Они утверждают, что математика может быть адаптирована для моделирования чего угодно, и что теория струн не обладает уникальными знаниями, применимыми именно к нашей Вселенной, а является просто набором математических выкладок.
В конце концов, решение по теории струн следующее: большинство физиков, занимающихся поиском теории всего, используют для этого теорию струн, что говорит о том, что у неё есть много сторонников среди очень умных людей. И история науки должна научить нас не отвергать идеи только потому, что они противоречат нашим представлениям или интуиции.
Если вы хотите узнать больше о теории струн, квантовой гравитации, и других интересных феноменах Вселенной, не забудьте подписаться на наш канал! Ваши лайки и комментарии помогают нам развиваться и создавать для вас интересный и полезный контент. Спасибо за внимание!
