Откуда берется гравитация, было полной загадкой. Теория струн предлагает объяснение.
Вас волнует теория струн? Математически это выдерживает. Аспекты этого предполагают не одно, а несколько различных измерений, в которые мы обычно не посвящены, хотя мы можем постоянно взаимодействовать с некоторыми из них, совершенно не подозревая об этом. Если бы это было правдой, как бы выглядели эти измерения и как они могли бы повлиять на нас? И вообще, что такое измерение?
Два измерения - это просто точка. Мы можем вспомнить координатную плоскость из урока математики с осями x и y. Затем есть третье измерение, глубина (ось Z). Еще один способ посмотреть на это - широта, долгота и высота, которые могут определить местонахождение любого объекта на Земле. За ними следует четвертое измерение, пространство-время. Все должно происходить где-то и в определенное время. После этого все становится странным.
Теория суперструн, одна из ведущих сегодня теорий, объясняющих природу нашей Вселенной, утверждает, что существует 10 измерений. Это девять для пространства и один для времени. На протяжении 20го века физики возводили стандартную модель физики. Она довольно хорошо объясняет, как ведут себя субатомные частицы, а также силы Вселенной, такие как электромагнетизм, более сильные и слабые ядерные взаимодействия и гравитация. Но последнее стандартная физика объяснить не может.
Тем не менее, эта модель дала нам поразительную возможность заглянуть в моменты, происходившие сразу после Большого Взрыва. До этого ученые считают, что все было сконденсировано в единую точку бесконечной плотности и температуры, известную как сингулярность, которая взорвалась, сформировав все в наблюдаемой сегодня Вселенной. Но проблема в том, что мы не можем заглянуть дальше этой точки. Вот где вступает в действие теория струн. Инновации, которые она предоставляет, могут объяснить гравитацию и помочь объяснить, что существовало до Большого взрыва.
Последствия Большого Взрыва. НАСА.
Так что же это за другие измерения и как мы можем их испытать? Это сложный вопрос, но у физиков есть некоторое представление о том, на что это может быть похоже. Действительно, другие измерения связаны с другими возможностями. Как мы взаимодействуем с ними, трудно объяснить. В пятом измерении открываются другие возможности для нашего мира.
Вы сможете двигаться вперед или назад во времени, так же, как и в пространстве, скажем, во время прогулки по коридору. Вы также сможете увидеть сходства и различия между миром, в котором мы живем, и другими возможными мирами. В шестом измерении вы будете двигаться не по линии, а по плоскости возможностей и сможете их сравнивать и противопоставлять. В пятом и шестом измерениях, где бы вы ни жили, вы станете свидетелями всех возможных изменений того, что может произойти в прошлом, настоящем и будущем.
В седьмом, восьмом и девятом измерениях открывается возможность существования других вселенных, где меняются сами физические силы природы, мест, где гравитация действует по-другому и скорость света отличается. Так же, как в пятом и шестом измерениях, где перед вами очевидны все возможные перестановки во вселенной, в седьмом измерении становится ясна любая возможность для этих других вселенных, действующих по этим новым законам.
В высших измерениях вы одновременно увидите будущее, прошлое и настоящее всех возможных миров. Фликр.
В восьмом измерении мы достигаем плоскости всех возможных историй и будущего для каждой вселенной, простирающейся до бесконечности. В девятом измерении становятся очевидными все универсальные законы физики и условия каждой вселенной. Наконец, в десятом измерении мы достигаем точки, где все становится возможным и вообразимым.
Чтобы теория струн работала, требуется шесть измерений, чтобы она работала в соответствии с природой. Поскольку эти другие измерения имеют такой маленький масштаб, нам понадобится другой способ найти доказательства их существования. Один из способов - заглянуть в прошлое с помощью мощных телескопов, которые могут охотиться за светом миллиарды лет назад, когда Вселенная впервые зародилась.
Теория струн дает ответ на то, что было до Большого Взрыва. Вселенная состоит из девяти совершенно симметричных измерений, десятым из которых является время. Между тем четыре фундаментальные силы объединились при чрезвычайно высоких температурах. Конструкция находилась под высоким давлением. Вскоре он стал неустойчивым и сломался надвое. Это стало двумя разными формами времени и привело к трехмерной вселенной, которую мы знаем сегодня. Тем временем остальные шесть измерений сократились до субатомного уровня.
Представьте, что вы видите все возможности и перестановки во всех вселенных одновременно. Getty Images.
Что касается гравитации, теория струн утверждает, что основными единицами Вселенной являются струны - бесконечно малые вибрирующие нити энергии. Они настолько крошечные, что их можно было бы измерить по шкале Планка - самой маленькой шкале, известной физике. Каждая струна вибрирует с определенной частотой и представляет определенную силу. Таким образом, гравитация и все другие силы являются результатом вибрации определенных струн.
Одна из проблем заключается в том, что эту теорию трудно проверить, если не считать сложных математических уравнений. Некоторые эксперименты были проведены с использованием суперкомпьютеров, которые могут запускать симуляции и делать прогнозы. Этого недостаточно, чтобы доказать, что это правда, но это полезно и оказывает поддержку. Помимо астрономических наблюдений, физики надеются, что эксперименты с Большим адронным коллайдером в ЦЕРНе, на франко-швейцарской границе, могут предоставить доказательства существования дополнительных измерений, придав теории струн большее доверие.