Дымящееся ружье: экспериментальные свидетельства
Ничто не доставило бы специалисту по теории струн большего
удовольствия, чем возможность гордо предъявить миру подробный список
предсказаний, поддающихся экспериментальной проверке. Действительно, не
существует способа убедиться, что та или иная теория действительно описывает
наш мир, не подвергнув ее предсказания экспериментальной проверке. И неважно,
какие восхитительные картины рисует теория струн — если она не описывает с хорошей
точностью нашу Вселенную, она имеет не больше отношения к делу, чем
навороченная компьютерная игра Драконы и темницы. Эдвард Виттен с гордостью
объявил, что теория струн уже сделала впечатляющее и подтвержденное
экспериментально предсказание: «Теория струн обладает замечательным свойством:
она предсказывает гравитацию» 1). Этим Виттен хотел сказать, что Ньютон и
Эйнштейн разработали свои теории гравитации, так как наблюдения ясно показывали
им, что гравитация существует и поэтому требует точного и непротиворечивого
объяснения. Напротив, даже если бы физики, занимающиеся изучением теории струн,
совершенно ничего не знали об общей теории относительности, они неизбежно
пришли бы к ней в рамках теории струн. Благодаря существованию моды колебаний,
соответствующей безмассовому гравитону со спином 2, гравитация является
неотъемлемым элементом этой теории. Как сказал Виттен: «Тот факт, что
гравитация является следствием теории струн, является величайшим теоретическим
достижением в истории»2). Признавая, что «предсказание» правильнее было бы
называть «послесказанием», так как физики дали теоретическое описание
гравитации до появления теории струн, Виттен подчеркивает, что это просто
историческая случайность. Какая‑нибудь другая высокоразвитая цивилизация во
Вселенной, фантазирует Виттен, вполне могла бы сначала открыть теорию струн, а
уже после, в качестве ошеломляющего следствия, — теорию гравитации.
Однако, поскольку историю науки на нашей планете уже не
перепишешь, многие считают сделанное задним числом предсказание гравитации
неубедительным экспериментальным подтверждением теории струн. Большинство
физиков в гораздо большей степени было бы удовлетворено одним из двух: либо
чтобы теория струн дала обычное предсказание, поддающееся экспериментальной
проверке, либо чтобы она дала истолкование каким‑либо физическим свойствам
(таким, как масса электрона или существование трех семейств элементарных
частиц), для которых в настоящее время не существует объяснения. В этой главе
мы расскажем, насколько далеко ученые, работающие в области теории струн,
продвинулись в этом направлении.
Ирония судьбы состоит в том, что хотя потенциально теория
струн обещает стать по предсказательной силе наиболее мощной из всех теорий, с
которыми когда‑либо имели дело ученые, способной объяснить наиболее
фундаментальные свойства природы, физики до сих пор не могут делать
предсказания с точностью, достаточной для сопоставления с экспериментальными
данными. Представьте себе ребенка, который получил на Новый год игрушку, о
которой давно мечтал, но не может ее включить, потому что в инструкции не
хватает нескольких страниц. Так и современные физики, владея тем, что вполне
может оказаться святым Граалем современной науки, не могут воспользоваться всей
мощью этого средства, пока не напишут полное «руководство пользователя». Тем не
менее, мы увидим в этой главе, что при небольшом везении одно центральное
свойство теории струн может получить экспериментальное подтверждение уже в
ближайшем десятилетии. А при большей удаче косвенные подтверждения могут быть получены
в любой момент.
|
