Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс. Сборник
нашего мира всего три измерения в пространстве
Гордон Кейн
Почетный профессор физики Массачусетского технологического института. Автор книги Super Symmetry and Beyond: From the Higgs Boson to the New Physics[16].
Физические теории обычно предсказывают такие явления окружающего мира, которые мы не можем наблюдать непосредственно. Например, теория электромагнетизма Максвелла правильно предсказала, что световой спектр, который мы видим, – это только часть полного спектра, включающего инфракрасные и ультрафиолетовые волны, невидимые для нас. Теория струн предсказывает, что наш мир имеет больше трех пространственных измерений. В противоположность многому из того, что пишут и говорят об этой теории, в широком смысле она обладает предсказательной силой и поддается проверке. Прежде чем объяснить ее проверяемость, я опишу, почему огромного прогресса в создании всеобъемлющей теории нашего физического мира можно добиться, формулируя теории в более чем трех пространственных измерениях. Вслед за Стивеном Вайнбергом я назову эту идею Окончательной теорией.
Что мы можем получить, отказавшись от представления о пространственной трехмерности нашего мира? Теория струн появилась, когда летом 1984 года Джон Шварц и Майкл Грин заметили, что возможно написать математически состоятельную квантовую теорию гравитации в десяти измерениях. Это большое достижение и ключ ко многим тайнам. Для меня и некоторых других теоретиков еще важнее тот факт, что теория струн обращается ко всем – или почти всем – темам и вопросам, на которые нужно найти ответы, чтобы построить Окончательную теорию. Здесь за последнее десятилетие был достигнут большой прогресс. Первоначальный преувеличенный энтузиазм струнных теоретиков привел к тому, что сначала теория была переоценена, однако сейчас это постепенно уравновешивается растущим числом результатов. Очень успешные и хорошо проверенные четырехмерные – так называемые Стандартные – модели физики частиц и космологии дают впечатляющие, точные и полные (с открытием бозона Хиггса) описания видимого мира. Но они не дают объяснений и понимания ряда проблем, которые ставит теория струн. Успех Стандартной модели (моделей) – это убедительное свидетельство того, что, опираясь на идею четырехмерного мира, можно выйти за рамки описания и перейти к объяснению и пониманию.
Чтобы объяснить нашу Вселенную, струнные теории в пространствах более высоких размерностей должны, очевидно, проецироваться на четырехмерную вселенную – процесс, который называется (по историческим причинам) вполне понятным, но не очень удачным словом «компактификация». Эксперименты и наблюдения приходится проводить в нашей 4-D Вселенной, поэтому непосредственной проверке поддаются только компактифицированные теории. Компактифицированные струнные теории задаются следующими вопросами: почему Вселенная состоит в основном из вещества, а не из антивещества? Что такое темная материя? Почему кварки и лептоны организуются в три подобных друг другу семейства (поколения), и каковы массы кварков