Удивительные числа Вселенной. Путешествие за грань воображения

Первая струнная революция произошла в 1984 году. Шварц снова оказался в деле: на этот раз он сотрудничал с британским физиком Майклом Грином (который впоследствии будет преподавать квантовую теорию поля автору этой книги!). Грин и Шварц взялись за конфликт между струнами и квантовой механикой и показали, что его нет. Теория струн вернулась как квантовая теория гравитации, и на этот раз мир физики обратил на нее внимание. Для многих ученых теория струн быстро стала «единственной игрой в городе»[168].

Вскоре стало ясно, что есть не одна, а пять непротиворечивых систем теории струн. Цель состояла в том, чтобы выбрать правильную версию, пощекотать ее правильным образом – и бинго! У вас появилась бы теория, описывающая все, что есть в нашей Вселенной. Теория всего должна объяснять происхождение электронов, протонов, нейтронов и всех остальных известных частиц в точности с правильными массами, причем четыре фундаментальные силы природы толкают и притягивают эти частицы правильным образом. Однако на заре теории струн так никогда не получалось. В конце концов, с уравнениями всегда было слишком сложно обращаться. Физики строили разные приближения, видели намеки на Вселенную, подобную нашей, но этого было недостаточно. Единственная игра в городе оказалась не такой уж и веселой. Теория струн зашла в тупик.

Требовалась еще одна революция.

Вторая струнная революция началась в день числа пи, 14 марта[169] 1995 года. Эд Виттен делал первый утренний доклад на конференции по теории струн в Южной Калифорнии. Когда он обратился к аудитории, его голос был спокоен, чуть выше среднего тона, но слова несли в себе интеллектуальную глубину. Он был готов штурмовать Бастилию. Виттен показал, что пять различных версий теории струн описывают одну и ту же физику на пяти разных языках. Он продемонстрировал, что, когда уравнения становились слишком сложными на одном языке, они часто оказывались проще в другом. Благодаря этой глубокой идее теория струн освободилась из тюрьмы вычислений.

Но Виттен, как всегда, пошел дальше.

Он предложил новую теорию – материнскую, и пять различных теорий струн, о которых мы сказали, были ее «дочерями». Он утверждал, что эту материнскую теорию лучше всего понимать в одиннадцати измерениях пространства и времени, где фундаментальными объектами становятся уже не струны, а мембраны, имеющие несколько измерений. Это М-теория – таинственная одиннадцатимерная теория, объединяющая пять различных версий теории струн. Виттен всегда подразумевал, что М означает мембрану[170]. Другие могут сказать, что буква означает мать (mother), волшебство (magic) или даже тайну (mystery). Истина в том, что мы до сих пор не знаем, что такое М-теория. Во всяком случае, пока.

В комнате есть многомерный слон[171].

Суперструны имеют смысл только в десяти измерениях пространства и времени. М-теорию лучше всего понимать в одиннадцати измерениях. Погодите. О чем мы говорим? Забудьте о квантовой гравитации, оглядитесь вокруг. Измерений не десять и не одиннадцать, а четыре: три пространственных и одно временное. Если предполагается, что существует еще шесть или семь измерений, то где они?

Прячутся за спинкой дивана. Сидят на кончике вашего носа. Вы можете найти их даже в сэндвиче с огурцами, приготовленном по рецепту королевы. Они повсюду – отсюда и до туманности Андромеды или галактики Черный Глаз. Но они крошечные, свернутые и незаметные – молчаливый вечный партнер, живущий рядом с нашим макроскопическим миром.