Можно ли теорию струн проверить экспериментально?
Среди многих свойств теории струн, которые мы обсудили в
предыдущих главах, возможно, особенно важны три нижеследующих. Во‑первых,
гравитация и квантовая механика являются неотъемлемыми принципами устройства
Вселенной, и поэтому любой проект единой теории обязан включать и то, и другое.
В теории струн это реализуется. Во‑вторых, исследования на протяжении
последнего столетия показали, что существуют и другие ключевые идеи, —
многие из которых были проверены экспериментально, — являющиеся
центральными для нашего понимания Вселенной. Среди этих идей мы упомянем спин,
существование поколений частиц материи и частиц‑переносчиков взаимодействия,
калибровочную симметрию, принцип эквивалентности, нарушение симметрии и
суперсимметрию. Все эти идеи естественным образом вытекают из теории струн. В‑третьих,
в отличие от более общепринятых теорий, таких, как стандартная модель с ее 19
свободными параметрами, которые могут подгоняться для обеспечения согласия с
экспериментом, в теории струн свободных параметров нет. В принципе, ее выводы
должны быть совершенно определенными — они должны обеспечить однозначную
проверку того, верна теория или нет.
На пути от этого общего теоретизирования к практическому
воплощению есть много препятствий. В главе 9 мы описали некоторые технические
преграды, которые и сегодня стоят перед нами, например, определение вида
добавочных измерений. В главах 12 и 13 мы рассмотрели эти и другие препятствия
в более широком контексте необходимости точного понимания теории струн,
которое, как мы видели, естественным образом приводит нас к М‑теории. Без
сомнения, для достижения полного понимания теории струн/М‑теории потребуется
очень много работы и столь же много изобретательности.
На каждом этапе исследований в теории струн физики искали и
будут продолжать искать экспериментально наблюдаемые следствия теории. Мы не
должны терять из виду и более отдаленные возможности для поиска подтверждений
теории струн, обсужденные в главе 9. В будущем, по мере углубления нашего
понимания, без сомнения будут открыты другие эффекты или свойства теории струн,
и они подскажут нам новые пути для косвенного экспериментального подтверждения.
Важно отметить, что главной вехой для теории струн могло бы стать подтверждение
суперсимметрии после открытия частиц‑суперпартнеров, рассмотренных в главе 9.
Напомним, что суперсимметрия была открыта в процессе теоретического
исследования теории струн, и что это — центральная часть теории. Ее
экспериментальное обнаружение могло бы стать убедительным, хотя и косвенным,
подтверждением теории струн. Более того, открытие частиц‑суперпартнеров могло
бы стимулировать новые исследования: важность подтверждения суперсимметрии не
исчерпывается лишь выяснением ответа на вопрос о том, имеет ли она отношение к
нашему миру. Значения масс и зарядов частиц‑суперпартнеров покажут, каким
конкретным образом суперсимметрия реализуется в законах природы. И у
теоретиков, занимающихся струнами, будет шанс проверить, допускает ли эта
реализация законченную формулировку и объяснение в рамках теории струн.
Конечно, с еще большим оптимизмом можно надеяться, что в течение следующих
десяти лет, перед тем, как заработает Большой адронный ускоритель в Женеве,
прогресс в понимании теории струн будет достаточным для того, чтобы сделать
детальные предсказания о суперпартнерах до их ожидаемого открытия.
Подтверждение таких предсказаний стало бы моментом фундаментальной важности в
истории науки.
|
