|
Выход из болота моделей теорий струн
|
|
|
|
Общая теория относительности хорошо описывает поведение Вселенной в больших масштабах, а квантовая механика — в малых. Физики давно пробуют их «подружить», создав «теорию всего». Так появилась теория струн, которую, несмотря на название, пока нельзя считать теорией в научном понимании.
|
|
|
|
В теории струн субатомные частицы, например электроны, — не «кирпичики», а маленькие вибрирующие «струны». Частота колебаний определяет наше восприятие струны — скажем, «видим» мы фотон или электрон. Так, все элементарные частицы — закрытые или открытые струны, вибрирующие на конкретной частоте. Причем мы не видим колебания, только их последствия.
|
|
|
|
Было бы неплохо, если бы уравнения теории струн имели несколько решений, которые мы могли сопоставить с нашей Вселенной. К сожалению, возможных решений — 10500. Каждое описывает уникальный космос со своими частицами и силами их взаимодействия. Более того, этот «ландшафт» из «островков» гипотетически реалистичных решений окружен «болотом», решения в котором не сочетаются ни с одним из существующих подходов к описанию квантовой гравитации.
|
|
|
|
Для выявления «островков» ученые предложили набор критериев. Проблема в том, что прошедшие такой отбор решения — конкретные модели квантовых теорий — не способны объяснить ни инфляцию, ни темную энергию нашей Вселенной. Получается, наша «версия» космоса попадает в «болото» моделей, которые в рамках теории струн считаются нереалистичными.
|
|
|
|
|
|
|
Физик Эдуардо Гэндельман из Университета имени Бен-Гуриона (Израиль) в своей новой работе, опубликованной в журнале The European Physical Journal C, показал, что есть подгруппа моделей теорий струн, которая «вытаскивает» нашу Вселенную из «болота». Их особенность — динамичное напряжение струн.
|
|
|
|
В большинстве используемых моделей струн напряжение струн задается вручную константой. По своей важности это значение похоже на космологическую постоянную, характеризующую свойства вакуума в Общей теории относительности (ОТО). Вот только, по ОТО, разные космологические постоянные задают разные Вселенные, а согласно теории струн, в одной Вселенной могут существовать и пересекаться несколько «полотен» струн.
|
|
|
|
Как отметил в статье физик, единое напряжение у всех струн всех «полотен» неестественно, ведь тогда нужно объяснить, какие взаимодействия позволяют струнам достигнуть такого баланса. Динамичное напряжение более логично.
|
|
|
|
Если напряжение возникает динамично от поведения струн, то, как показал Гэндельман, в каждом «полотне» может быть свое независимое напряжение. Самое важное — от этого напряжения зависит планковский масштаб, «пиксель» нашего пространства-времени. Именно на этом параметре «завязаны» критерии отбора моделей теорий струн. Динамичное напряжение дает динамичный планковский масштаб — и более комфортные критерии выхода из «болота».
|
|
|
|
«В случае, когда динамичное напряжение и, как следствие, планковский масштаб становятся очень большими, критерии становятся несущественными либо крайне слабыми. Поэтому теория струн с динамичным напряжением „дружит” с инфляцией и темной энергией», — объяснил Гэндельман.
|
|
|
|
Теория струн пока не особо полезна как физическая теория из-за множества допущений, отсутствия конкретных предсказаний и невозможности проверить ее экспериментально. Зато она успешно используется в математических вычислениях. Сегодня это единственная «система», которая позволяет напрямую «работать» с квантовой гравитацией, проводя расчеты.
|
|
|
|
Эдуардо Гэндельман занимается теорией струн с динамичным напряжением уже много лет. В новой работе он проанализировал несколько частных случаев взаимодействия струн с динамическим напряжением в одной области пространства. Ученый планирует продолжить работу: в частности, изучить, что будет происходить с тремя и более струнами разных напряжений.
|
|
|
|
В то же время очень многие ученые последовательно критикуют теорию струн даже с ее дополнениями вроде тех, что предлагает Гэндельман. Критики отмечают, что модификации в теории, позволяющие струнным гипотезам выглядеть реалистичнее, приходится вносить вручную, в то время как по принципу бритвы Оккама к реальности ближе концепции, в которые нужно вносить минимум дополнительных предположений.
|
|
|
|
Источник
|
