Конечно, есть и другие объяснения этих явлений, но новые открытия дают учёным всё больше доказательств в пользу именно теории струн. Первые же исследования показали, что теория струн достигает значительных успехов в описании наблюдаемых явлений. Оказалось, что теория струн замечательно может свести все четыре фундаментальных взаимодействия Вселенной к одному – колебанию одномерной струны с соответствующим переносом энергии. Вспомним ещё раз о Пифагоре с его монохордом и гармонией музыки!
Теория струн основана на гипотезе о том, что все элементарные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в результате колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн на масштабах порядка планковской длины 10 в минус 35 степени метра. Картину Вселенной, предлагаемую этой теорией, однако, достаточно легко представить себе наглядно. В масштабах порядка 10 в минус 35 степени метра, то есть, на 20 порядков меньше диаметра того же протона, в состав которого входят три связанных кварка, структура материи отличается от привычной нам даже на уровне элементарных частиц. На столь малых расстояниях (и при столь высоких энергиях взаимодействий, что это и представить немыслимо) материя превращается в серию полевых стоячих волн, подобных тем, что возбуждаются в струнах музыкальных инструментов. Подобно гитарной, в такой струне могут возбуждаться, помимо основного тона, множество обертонов или гармоник. И каждой гармонике соответствует собственное энергетическое состояние.
Процедура квантования действия Полякова приводит к тому, что струна может вибрировать различными способами, и каждый способ её вибрации генерирует отдельную элементарную частицу. Масса частицы и характеристики её взаимодействия определяются способом вибрации струны, или своеобразной «нотой», которая извлекается из струны. Получающаяся таким образом гамма называется спектром масс теории струн.
Первоначальные модели теории струн включали как открытые струны, то есть нити, имеющие два свободных конца, так и замкнутые, то есть петли. Эти два типа струн ведут себя по-разному и генерируют два различных спектра. Не все современные теории струн используют оба типа, некоторые обходятся только замкнутыми струнами.
Некоторые качественные свойства квантовых струн можно понять на интуитивном уровне. Так, квантовые струны, как и обычные, обладают упругостью, которая считается фундаментальным параметром теории. Упругость квантовой струны тесно связана с её размером. Рассмотрим замкнутую струну, к которой не приложены никакие силы. Упругость струны будет стремиться стянуть её в более мелкую петлю вплоть до размера точки. Однако это нарушило бы один из фундаментальных принципов квантовой механики – принцип неопределённости Гейзенберга. Характерный размер струнной петли получится в результате балансирования между силой упругости, сокращающей струну, и эффектом неопределённости, растягивающим её.
В квантовой теории поля бесконечные значения амплитуд взаимодействия возникают в результате того, что две частицы могут сколь угодно близко подходить друг к другу. В теории струн это уже невозможно: слишком близко расположенные струны сливаются в струну!
Именно теория струн даёт первое фундаментальное обоснование давно открытого свойства чёрных дыр, невозможность объяснения которого многие годы тормозила исследования физиков, работавших с традиционными теориями.
Особенность теории струн состоит в том, что в ней, по-видимому, геометрия пространства-времени не фундаментальна, а появляется в теории на больших масштабах или при слабой связи.
В частности, одним из следствий теории струн могут являться «Космические струны». «Космическая струна» является одновременно и астрономическим, и микроскопическим объектом.
Существование «космических струн» впервые было предсказано британским физиком Томасом Кибблом ещё в 1976 году, а к 1981 году эта гипотеза была развита в теорию советским астрофизиком Яковом Зельдовичем…
Диаметр космических струн значительно меньше размеров атомных ядер (порядка 10 в минус 29 степени сантиметра), длина – как минимум десятки парсек при удельной массе – порядка 10 в 22 степени грамм на сантиметр, то есть, всего лишь километр струны имеет массу Земли, и это означает, что струны обладают чрезвычайно высокой плотностью.
Из теории следует, что «космические струны» возникли вскоре после первой вибрации и были либо замкнутыми, либо бесконечными. Струны изгибаются, перехлёстываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и их отдельные фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света…
Чем лично мне интересна такая тематика? Я – и писатель, и маркшейдер. Маркшейдерия, в общем смысле, необходима для задания направлений и измерения различных пространств как в недрах Земли, так и на её поверхности. Сдвижение части пространства относительно другой его части нередко происходит под земной поверхностью, например, во время землетрясений или в результате ведения горных работ (сдвижение горных пород). Геометризация недр в некотором смысле изучает поведение подземного пространства-времени. Ну, а в целом, мне кажется, что подобная тема должна интересовать каждого из людей.
Искра
Сейчас часто говорят, что мир возник из ничего, из бесконечно малой точки, в которой ничего не было. Хорошо. Но что есть в том месте, где возникает электрический разряд? Тоже ничего, а ведь разряд возникает как бы на пустом месте, как бы из ничего, потому что есть два объекта, которые его порождают. Может быть, и в случае с бесконечно малой точкой было то же самое: возник разряд между двумя телами, находящимися в разных параллельных мирах? Они и передали новому образованию и свою энергию, и свою массу?
Необъяснимое
Вчера ночью в очередной раз размышлял над известным парадоксом квантовой физики. Когда человек наблюдает за элементарной частицей, она ведёт себя, как тело, корпускулярная частица, обладающая определённым местоположением, но стоит человеку отвернуться и перестать наблюдать за элементарной частицей (фотоном, электроном, и так далее), и она начинает вести себя, как волна, не обладающая определённым местом в пространстве! Понимаете?
Но каким образом элементарной частице становится известно, наблюдают за ней или нет? У неё ведь нет ни разума, ни глаз. Более того, 99,93% её объёма составляет… пустота! Как нам, простым смертным людям понять такое? Мало того, у каждой частицы в этом мире есть пара, то есть, ещё одна частичка, которая может находиться рядом с ней, а может – на другом конце Вселенной. Но как только с одной из них начинает что-то происходить, как тут же, где бы ни находилась вторая частичка, она начнёт реагировать на эти изменения, происходящие с первой частицей! Безо всякой, извините, телефонной связи между ними. НА ЛЮБОМ РАССТОЯНИИ! Одна и та же элементарная частица (из которых, кстати, состоим и мы тоже) может одновременно находиться в двух (и более) разных местах.
Бог есть. Только Он – абсолютно не то, что о Нём пишут и говорят.
Другая сторона отсчёта
Свойства бесконечно малых и бесконечно больших величин эквивалентны. Бесконечно большое число ведёт себя точно так же, как бесконечно малое: стремится к нулю. Но – с другой стороны отсчёта. Мы считаем, что отсчёт – это линия. Но истина в том, что отсчёт – это замкнутая линия, то есть, окружность, в которой началом может быть любое произвольно выбранное место, которое на самом деле окажется таким же недостижимым, что и прежнее.