Теория струн десятилетиями претендовала на звание «теории всего», объединяющей все силы природы. Но одна проблема ставила под сомнение её правдоподобность: она не могла объяснить, почему наша Вселенная расширяется с ускорением. Теперь физики предлагают радикальное решение: наша реальность — всего лишь проекция на границе между пятимерным миром и… ничем.
Теория струн родилась в 1960-х как попытка описать взаимодействие частиц, связанных сильным ядерным взаимодействием. Учtные обнаружили, что математика струн — крошечных вибрирующих нитей — может объяснить не только частицы, но и гравитацию, объединив еt с остальными силами природы. Однако цена этого успеха оказалась высокой: теория требует 10 измерений (6 из которых свtрнуты в невидимые микроскопические формы) и допускает существование 10^500 разных вселенных. Ни одна из них не похожа на нашу.
Проблема обострилась в 1990-х, когда астрономы предположили, что расширение Вселенной ускоряется под действием темной энергии. Теория струн же предсказывала, что стабильными могут быть только «анти-де-ситтеровские» (AdS) пространства — с отрицательной кривизной, где расширение невозможно. Наша Вселенная, по данным наблюдений, относится к «де-ситтеровским» (dS) пространствам с положительной кривизной. Казалось, теория струн окончательно оторвалась от реальности.
Браны: выход в пятое измерение
В 1999 году физики Лиза Рэндалл и Раман Сундрум предложили идею, которая изменила взгляд на измерения. Они представили нашу Вселенную как 4-мерную мембрану (брану), плавающую в 5-мерном AdS-пространстве. Поверхность браны при этом могла иметь ускоренное расширение, как у нашей Вселенной. Но стабильность такой конструкции оставалась под вопросом: брана «зажата» между двумя AdS-мирами и легко разрушается.
Прорыв произошел, когда ученые из Уппсальского университета (Швеция) во главе с Ульфом Даниельссоном решили превратить недостаток в преимущество. Они предположили, что наша Вселенная — это «темный пузырь», возникший внутри нестабильного 5-мерного AdS-пространства. По их модели, такой пузырь окружен 4-мерной браной (нашей реальностью) и постоянно порождает новые пузыри, создавая мультивселенную. Большой взрыв в этой схеме — просто момент «отпочкования» нашего пузыря от родительского.
Край мироздания: где заканчивается реальность?
Группа Антонио Падильи из Ноттингемского университета (Великобритания) пошла дальше. Они отказались от мультивселенной, предложив модель, где наша брана — граница между 5-мерным AdS-пузырем и… абсолютной пустотой. «Мы как тень на стене, проекция более сложной реальности», — поясняет Падилья.
Пустота здесь — не просто отсутствие материи, а пространство с бесконечной кривизной, где даже длина равна нулю. Однако квантовая механика допускает рождение «пузырей» даже в таких условиях. Используя метод голографической ренормализации (математический приём для устранения бесконечностей), учёные показали: наша брана может стабильно существовать на краю такого пузыря.
Проблемы и парадоксы
Обе модели сталкиваются с критикой. Например, если гравитация «просачивается» в дополнительные измерения, почему планеты не разлетаются? Уппсальская группа вводит дополнительные струны в пятом измерении, чтобы «удержать» гравитацию. Ноттингемский подход решает проблему радикально: пустота за браной не даёт гравитации уходить в никуда.
Но остаётся вопрос: как вписать остальные 6 измерений теории струн в 5-мерную модель? «Пока это техническая сложность, но она может оказаться фатальной», — отмечает Анхель Уранга из Мадридского института теоретической физики.
Можно ли это проверить?
Учёные ищут следы утечки гравитации:
- В лабораториях измеряют силу гравитации на микроуровне.
- Наблюдают за чёрными дырами — их размер может зависеть от дополнительных измерений.
- В коллайдерах пытаются зафиксировать гравитоны — частицы гравитации, «убегающие» в другие измерения.
Пока точность экспериментов недостаточна, но прогресс идёт.
Post Scriptum
Теория струн, казалось бы, обречена на роль красивой, но бесполезной математики. Однако идея о бранах-«пузырях» вдохнула в неё новую жизнь. Если наша Вселенная действительно проекция высших измерений, это не только объяснит тёмную энергию, но и перевернёт представление о реальности. «Окончательного вердикта ещё нет, — говорит физик Ральф Блюменхаген. — Но есть шанс, что ускорение Вселенной — не конец теории струн, а начало новой эры».
Пока это лишь смелые гипотезы, но они напоминают: иногда, чтобы понять мир, нужно посмотреть на него с края.
-----
Смотрите нас на youtube. Еще больше интересных постов на научные темы в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости