Про теорії струн за 5 хвилин

Влітку 2013 року, на закінчення освітньої програми інституту «Стрілка», знаменитий фізик Брайан Грін розповів про те, як влаштований Всесвіт, навіщо потрібна теорія струн і чому ми не одні в цьому світі.

Брайан Грін, фізик-теоретик Професор Колумбійського університету, один з найбільш відомих фахівців в області теорії струн. У 1999 році випустив книгу «Елегантна Всесвіт. Суперструн, приховані розмірності і пошуки остаточної теорії ». Є яскравим популяризатором науки і організатором щорічного фестивалю World Science Festival. Зіграв самого себе в серіалі «Теорія Великого вибуху».

Головні тези

Забудьте про Всесвіт і уявіть собі гумовий килимок. Кинемо на нього легкий маленький м`яч: він піде по прямій. Але якщо м`яч буде важким, зробленим, наприклад, з каменю, він відхилиться від прямої лінії та піде убік. Також зірки і планети викривляють простір навколо себе, проминають його і рухаються по жолобах. Це і є ідея Ейнштейна - простір не є порожнім, воно живе і передає силу інших тіл. Сонце не могло б передавати Землі силу тяжіння в пасивної порожнечі.

Після Великого вибуху повинно було залишитися реліктове тепло. У другій половині XX століття Арно Пензіас і Роберт Вудроу Вільсон виявили шум, працюючи з антеною, і зрозуміли, що вона сприймає це реліктове випромінювання. У 1978 році вони отримали за це Нобелівську премію.

Що було паливом Великого вибуху? Яка сила змусила його статися? Може, це була гравітація? Але вона притягує предмети, а не розштовхує їх. І все ж, якщо ми спробуємо подивитися, як Всесвіт стискається, стає щільною, то все математичні розрахунки дадуть нуль. Це вразило фізиків. Це означало, що існували екзотичні фактори навколишнього середовища, через які гравітація розштовхувала тіла в сторону. Все це відбулося в найдрібніші частки секунди 14 млрд. Років тому.

Частина космічного палива, яке живить розширення Всесвіту, не брала участі в Великому вибуху. Присутність цієї енергії могло спричинити за собою виникнення інших Всесвітів. Кількість їх невідомо. Наша буде серед них лише маленьким бульбашкою.

Теорія струн розроблена для того, щоб відповісти на питання, з чого зроблена матерія. Молекула складається з атомів, атоми - з електронів, нейтронів і протонів, протони - з кварків. Як російські матрьошки. Однак все це означає, що десь має бути неподільна частка, фінальна точка, яка вже не має структуру. Теорія струн говорить про те, що, можливо, це не частка. Усередині самої маленької точки може перебувати енергетична структура, яка вібрує, як струна, але виробляє не звук, а частку. Залежно від частоти, частинки виходять різні.

Струна настільки мала, що якби атом був розміром з Всесвіт, вона була б розміром з дерево. Ось чому емпірично теорію струн поки не можна підтвердити. Для тривимірного простору теорія струн не підходить. Але якщо вимірювань більше 10, вона стає несуперечливої. Можливо, ці вимірювання дуже малі, і їх не можна побачити неозброєним поглядом.

Є числа, які повністю описують наш Всесвіт. Це фундаментальні фізичні постійні: маси елементарних частинок, коефіцієнти електромагнітної взаємодії та інші. Якщо змінити будь-яке з цих чисел, світ просто перестане існувати. Можливо, ці постійні залежать від форми додаткових вимірів. Взаємодія вимірювань визначає взаємодію планет.

Спостереження показали, що Всесвіт, розширюючись, прискорюється, а не сповільнюється. Що розкидає галактики? Справа в тому, що весь простір заповнений паливом, темною енергією, яка штовхає їх один від одного. І це доведено. Скільки темної енергії потрібно, щоб подолати гравітацію? Її обсяг у числовому вираженні виглядає так: 128 нулів після коми, а в кінці число 138. Сьогодні це основне питання фізики. Звідки взялося таке число? Якщо Великих вибухів було багато, і кожна Всесвіт має свою кількість темної енергії, це просто означає, що в нашому Всесвіті її обсяг такий.

Наш Всесвіт ставатиме все більш розрідженій і непридатною для життя. Життя - це взагалі дуже проходить явище. Вона може зникнути в порожнечі часу і простору. Але якщо існують інші всесвіти, то в них є життя. Життя тут може загинути, але знову виникне в інших Всесвітів.

Всесвіти можуть зіткнутися, і це провокує коливання. Якщо ми знайдемо їх, це буде самий знаменний момент в історії, який доведе, що ми не одні. Але не можна перейти з однієї Всесвіту в іншу. Ми ж потрапимо за часів Великого вибуху.

За часів Ньютона існувала фізика, яку ти тримав в руці. Сьогодні ми далеко пішли від цього. Одного разу ми можемо зіткнутися з тим, що чогось в принципі не зможемо зрозуміти. Можливо, ми просто недостатньо розумні. Собаку можна навчити багато чому, але ви ніколи не зможете пояснити їй теорію відносності. Хоча, може бути, зараз який-небудь пес сидить і сміється з мене.

Поділися в соціальних мережах: