Физические следствия дополнительных измерений
Годы исследований, отсчет которых идет с первой статьи
Калуцы, показали, что хотя размеры всех дополнительных измерений, предлагаемых
физиками, должны быть слишком малы, чтобы мы могли наблюдать их непосредственно
или с помощью имеющегося оборудования, эти измерения оказывают важное косвенное
влияние на наблюдаемые физические явления. В теории струн эта связь между
свойствами пространства на микроскопическом уровне и наблюдаемыми физическими
явлениями видна особенно отчетливо.
Чтобы понять это, вспомним, что массы и заряды частиц
определяются возможными модами резонансных колебаний струн. Представьте себе
крошечную струну, которая движется и колеблется, и вы поймете, что моды
резонансных колебаний подвержены влиянию со стороны окружающего пространства.
Подумайте, например, о морских волнах. На бескрайних просторах океана отдельная
изолированная волна может иметь любую форму и двигаться в любом направлении.
Это очень похоже на колебания струны, движущейся по развернутым протяженным
пространственным измерениям. Как указывалось в главе 6, такая струна в любой
момент времени может колебаться в любом из протяженных измерений. Но когда
морская волна проходит через более узкий участок, на форму волны будут влиять,
например, глубина моря, расположение и форма скал, форма канала, по которому
движется вода и т. п. Можно также представить себе органную трубу или валторну.
Звук, который может воспроизводить каждый из этих инструментов, непосредственно
зависит от резонансной моды колебаний воздуха, проходящего через них, а эта
мода определяется формой и размерами каналов в инструменте, через которые
движется поток воздуха. Свернутые пространственные измерения оказывают
аналогичное влияние на возможные моды резонансных колебаний струны. Поскольку
крошечные струны колеблются во всех пространственных измерениях, форма, в
которую свернуты эти дополнительные пространственные измерения, а также форма
их взаимного переплетения, сильно влияют и строго ограничивают возможные моды
резонансных колебаний. Эти моды, в значительной степени определяемые геометрией
дополнительных измерений, формируют набор свойств возможных частиц, наблюдаемых
в привычных протяженных измерениях. Это означает, что геометрия дополнительных
измерений определяет фундаментальные физические свойства, такие как массы
частиц и заряды, которые мы наблюдаем в нашем обычном трехмерном пространстве.
Это столь глубокий и важный момент, что мы повторим его еще
раз. Согласно теории струн Вселенная состоит из крошечных струн. Моды резонансных
колебаний этих струн определяют, на уровне микромира, массы и константы
взаимодействия элементарных частиц. Теория струн также требует существования
дополнительных измерений, которые должны быть свернуты до очень маленького
размера, чтобы не было противоречия с тем фактом, что исследователям до сих пор
не удалось их обнаружить. Но крошечные струны могут двигаться в крошечных
пространствах. Когда струна перемещается, осциллируя по ходу своего движения,
геометрическая форма дополнительных измерений играет решающую роль, определяя
моды резонансных колебаний. Поскольку моды резонансных колебаний струн
проявляются в виде масс и зарядов элементарных частиц, мы имеет право
утверждать, что эти фундаментальные свойства Вселенной в значительной степени
определяются размерами и формой дополнительных измерений. Этот результат
представляет собой одно из наиболее глубоких следствий теории струн.
Поскольку дополнительные измерения оказывают столь глубокое
влияние на фундаментальные физические свойства Вселенной, мы должны с
неослабевающей энергией исследовать, как выглядят эти свернутые измерения.
|
