121
В физике существует неутолимая жажда — стремление к единой теории, способной объяснить абсолютно все: от рождения Вселенной до поведения мельчайших частиц. И одним из самых амбициозных претендентов на эту роль долгие годы остаётся теория струн. Однако, как это часто бывает в науке, за блестящей теорией скрываются свои «но». Самое серьезное из них — неспособность описать Вселенную, в которой мы живем, а именно — расширяющуюся с ускорением.
Проблема расширения: тупик теории струн?
Если коротко, теория струн прекрасно описывает бесчисленное множество возможных вселенных. Проблема в том, что наша реальность в этот список не попадает. Уравнения теории, кажется, «не любят» ускоряющееся расширение. Это связано с тем, что теория струн предпочитает пространство анти-де Ситтера (AdS) — геометрию, похожую на седло и не допускающую расширения. Астрономические наблюдения, однако, говорят об обратном: наша Вселенная — это пространство де Ситтера (dS), сферическое и постоянно ускоряющееся.
Что же делать? Отказаться от теории струн? Слишком радикально. И вот, на горизонте появляется новая, дерзкая идея: представить нашу Вселенную не как отдельный объект, а как часть чего-то гораздо большего. Но что если наша привычная реальность — это всего лишь тонкая мембрана, плавающая в океане многомерного пространства?
Брана, пузырь и небытие: новые горизонты
Эта идея не нова, но её радикальная интерпретация может спасти теорию струн. Представьте себе, что наша Вселенная — это брана, или мембрана, окружающая некий пузырь. Этот пузырь, в свою очередь, находится в пятимерном пространстве. И здесь начинается самое интересное: этот пятимерный мир нестабилен. Он постоянно распадается, образуя новые «тёмные пузыри» с более низкой энергией. Каждый такой пузырь окружён новой браной — новой вселенной. Таким образом, Большой взрыв, породивший нашу Вселенную, — это всего лишь момент рождения нашего «пузыря-родителя».
Но и это еще не все. Другая, еще более смелая гипотеза предполагает, что наша брана — это не просто мембрана, а граница между пятимерным космосом и… полным небытием. То есть, мы живем на краю Вселенной, в буквальном смысле этого слова!
Гравитация: главный подозреваемый
В обеих гипотезах ключевую роль играет гравитация. Почему она такая слабая? Теория струн отвечает: из-за существования дополнительных измерений, гравитация «размывается», распределяясь по большему объему. Однако, если гравитация слишком слаба, планеты разлетятся, а галактики потеряют форму. Поэтому необходимо найти способ ограничить её распространение, позволив лишь небольшой части утечь в дополнительные измерения.
В сценарии с множеством пузырей это сделать сложно: гравитация может утекать куда угодно. Поэтому вводится дополнительное условие: специальные «струны», привязывающие гравитацию к мембранам. Во втором сценарии, с «границей между мирами», проблема решается проще: нет бесконечного пространства, и утечка гравитации ограничена.
Проблема «ничего»
Гипотеза о существовании «ничего» за границей нашей Вселенной вызывает закономерный вопрос: как из ничего может возникнуть что-то? Физика, изучающая отношения между существующими объектами, не может дать окончательный ответ. Однако, некоторые теоретики предлагают смелое решение: представить «ничто» как пространство с бесконечной кривизной, где все длины сжаты до нуля. В таком «ничто» квантовая механика все еще действует, и она допускает возможность спонтанного возникновения крошечного пузыря — зародыша новой вселенной.
Тень реальности
Если наша Вселенная действительно является браной, окружающей пятимерный пузырь, то всё, что мы видим и чувствуем, — лишь проекция, тень более сложной и богатой реальности. Фундаментальные частицы, составляющие наше существование, — это концы струн, живущих в пятимерном пространстве. Мы же видим лишь их «отпечаток» на нашей четырёхмерной мембране.
Перспективы и сомнения
Стоит подчеркнуть, что обе эти гипотезы — пока лишь эскизы. Чтобы стать полноценными теориями струн, необходимо показать, как оставшиеся измерения «сворачиваются» в эти пятимерные миры. Это задача сложная и, возможно, невыполнимая.
Кроме того, возникает вопрос: не слишком ли это смелые, почти фантастические идеи? Проверить их экспериментально крайне сложно. Можно искать признаки утечки гравитации в дополнительных измерениях, но существующие методы пока недостаточно точны.
Тем не менее, эти гипотезы вдохнули новую жизнь в теорию струн, вселив надежду, что она все-таки сможет описать нашу расширяющуюся Вселенную. Вопрос о том, живем ли мы на краю реальности, остается открытым. Но даже сам факт его постановки свидетельствует о неутолимой жажде человечества познать тайны мироздания и раздвинуть границы нашего понимания.
источник Размещено через приложение ЯПлакалъ
yaplakal.com