Ловкость рук?
Обсуждение, приведенное выше, может оставить у вас чувство
неудовлетворенности. Вместо того чтобы показать, что теория струн укрощает
субпланковские флуктуации структуры пространства, мы, похоже, использовали
ненулевой размер струн для того, чтобы обойти всю проблему стороной. Решили ли
мы вообще хоть что‑нибудь? Решили. Следующие два соображения позволят нам лучше
понять это.
Прежде всего вывод, который можно сделать из предыдущего
обсуждения, состоит в том, что предполагаемые флуктуации структуры пространства
в масштабе субпланковских расстояний связаны исключительно с формулировкой
общей теории относительности и квантовой механики в рамках модели, основанной
на точечных частицах. Это означает, что центральное противоречие современной
теоретической физики в определенном смысле является проблемой, которую породили
мы сами. Поскольку мы ранее предположили, что все частицы вещества и все
частицы, передающие взаимодействие, должны быть точечными объектами,
практически не имеющими пространственной протяженности, мы были обязаны
рассматривать свойства Вселенной на произвольно малых масштабах. И на самых
малых расстояниях мы столкнулись с проблемой, выглядящей неразрешимой. Теория
струн утверждает, что мы столкнулись с этой проблемой только потому, что не
поняли истинных правил игры: новые правила гласят, что существует предел тому,
насколько глубоко можно исследовать Вселенную, — предел, определяющий, до
какого уровня наше обычное понятие расстояния может применяться к
ультрамикроскопической структуре мироздания. Становится понятно, что фатальные
флуктуации структуры пространства возникают в наших теориях из‑за неосведомленности
об этих пределах: модель с точечными частицами далеко выходит за рамки
физической реальности.
Видя кажущуюся простоту этого решения, позволяющего
разрешить конфликт, возникающий между общей теорией относительности и квантовой
механикой, вы можете удивиться, почему прошло столько времени, пока ученые не
осознали, что точечная модель частиц всего лишь идеализация, и что в реальном
мире элементарные частицы имеют некоторые конечные размеры. Это второй момент,
на который мы хотели бы обратить внимание. Уже давно некоторые из величайших
умов теоретической физики, такие как Паули, Гейзенберг, Дирак и Фейнман,
предполагали, что компоненты природы в действительности могут быть не точками,
а маленькими, колеблющимися «капельками» или «ядрышками». Однако они, как и
другие ученые, столкнулись с тем, что очень трудно построить теорию,
фундаментальные компоненты которой не являются точечными частицами, и которая,
в то же время, совместима с основополагающими физическими принципами, такими,
как сохранение квантово‑механической вероятности (согласно которому физические
объекты не могут внезапно исчезать из Вселенной без всякого следа) и
невозможность передачи информации со скоростью, превышающей скорость света.
Снова и снова их исследования с разных точек зрения показывали, что отказ от
парадигмы точечных частиц приводит к несоблюдению одного из этих принципов или
их обоих. Поэтому в течение долгого времени казалось невозможным построить
разумную квантовую теорию, основанную на чем либо ином, кроме точечных частиц.
За двадцать с лишним лет глубоких исследований выяснилась поистине впечатляющая
особенность теории струн: при всей непривычности некоторых понятий теория струн
обладает всеми свойствами, которые должна иметь каждая разумная физическая
теория. И, более того, благодаря наличию мод колебаний, реализующих гравитон,
теория струн представляет собой квантовую теорию, включающую гравитацию.
|
