V-kosmose.com

Как вселенная может иметь больше измерений

Источник: : © Getty

Физики надеются, что однажды теория струн объяснит… всё. Согласно ей все силы, все частицы, все константы и все явления являются результатом крошечных, вибрирующих струн. Теоретики разрабатывают эту идею с 1960-х годов, и одним из первых обнаруженных ими нюансов стало, что согласно теории, должно быть больше измерений, чем те четыре, к которым мы привыкли.

В теории струн маленькие петли вибрирующей струны проявляются как различные частицы (электроны, кварки, нейтрино и т. д.) и как носители силы (фотоны, глюоны, гравитоны и т. д.). Каждая струна настолько крошечная, что кажется невидимой, но может колебаться в разных режимах.

Считается, что каждый режим вибрации соотносится с разными видами частиц. Чтобы согласовать теорию с математикой, в нашей вселенной должно быть больше четырех измерений. Наше обычное пространство-время не дает струнам достаточного «пространства», чтобы колебаться всеми способами, необходимыми им для полного выражения всех разновидностей частиц в мире.

Другими словами, струны покачиваются гипермерно.

Текущие версии теории струн требуют 10 измерений. Еще более гипотетическая теория суперструн, известная как М-теория, требует 11. Но человек может наблюдать только обычные три пространственных измерения плюс измерение времени. Как можно согласовать требование теории струн с нашим повседневным опытом во вселенной?

Однажды физик-теоретик Теодор Калуца добавил в уравнения Эйнштейна пятое измерение, а затем заставил его обернуться вокруг себя в то, что он назвал «состоянием цилиндра». Позже другой физик Оскар Клейн интерпретировал эту идею с точки зрения квантовой механики. Он обнаружил: если это пятое измерение существует и отвечает за электромагнетизм, то оно должно быть обернуто вокруг себя и сдавлено вплоть до 10 ^ -35 метров.

Если бы дополнительные измерения были бы действительно такими маленькими, то мы бы не смогли их зафиксировать при помощи нынешних технологий. Позже математически было обнаружено, что теории струн необходимо шесть дополнительных пространственных измерений.

Эти дополнительные измерения можно сворачивать в себя различными конфигурациями (многообразие Калаби — Яу), что будет влиять на то, как струны вибрируют внутри них. Поскольку то, как колебания струн определяет, как они ведут себя в макроскопическом мире, то каждый выбор многообразия ведет к отдельной вселенной со своим собственным набором физики.

Это порождает проблему ландшафта теории струн − мультивселенной из всех возможных вселенных, предсказанных различными многообразиями, а наша вселенная является лишь одной из многих точек.