В начале XX века в физике появились две основополагающие теории — общая теория относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна, которая описывает Вселенную на макроуровне, и квантовая теория поля, которая описывает Вселенную на микроуровне. Проблема в том, что эти теории несовместимы друг с другом. Например, для адекватного описания происходящего в чёрных дырах нужны обе теории, а они вступают в противоречие.
Эйнштейн многие годы пытался разработать единую теорию поля (Теорию всего – Theory of everything), но безуспешно, поскольку игнорировал квантовую механику.
Пословица гласит: “Будь осторожен с желаниями, а вдруг оно сбудется?”
Давним самым пламенным желанием ученых было желание создать единую теорию, которая объединила бы в нашей Вселенной ВСЕ.
В 1980-ые годы в университетах появлялись все новые идеи.
В Британии известный физик Стивен Хокинг провозгласил, что физика прочтет мысли Бога и скоро не останется больших научных проблем. Одна идея была самой революционной. Она захватила воображение таких ученых как Берт Офманн. Все было связано со струной.
Физика говорила нам о том, что вещество состоит из частиц, однако сейчас наука говорит о том, что вещество состоит из струн. Частицы оказались тонкими невидимыми струнами. Да-а уж…оказалось, что физики изучали то совсем не то! Теорию назвали Теорией струн (теорией суперструн) и утверждали, что вещество возникает из этих тонких струн как музыка. Можете сравнить ее со струнами скрипки или гитары – щипните ее определенным образом и получите некую часто ту, но если щипать ее по-другому – то можно получить на этой струне больше частот и фактически получить разные ноты. Природа сделана изо всех этих нот – музыкальных нот, которые сыграны на этих суперструнах. Физики вдруг осознали, что Вселенная – симфония, а законы физики – гармония суперструн. Теория сразу стала выглядеть как Теория Всего – основной определяющий принцип природы. Но тогда она должна объяснить особое событие – рождение Вселенной. Начало Вселенной было особым субъектом для космологов, изучающих мир звезд и галактик. Сначала они узнали, что все началось с Большого Взрыва, потом пришло время уточнений и детализации. Они углублялись в прошлое все ближе и ближе. Если бы все во Вселенной было бы объяснено, то теория струн и теория Большого Взрыва должны плотно слиться и отлично дополнять друг друга. Ведь одна занималась рождением Вселенной, а другая – всем веществом в ней. Похоже физики были на пороге триумфа, но все пошло не так. Им никак не удавалась сшить две теории воедино. Две любимые теории стали саморазрушаться. Первая проблема возникла с Большим Взрывом. Она ничего не говорит нам ничего самом большом взрыве, она не говорит, что взорвалось, почему, что вызвало взрыв. Фундаментальная проблема космологии, что фундаментальные законы физики как мы их знаем рушатся в момент Большого взрыва. Некоторые говорят: “Ну и что из того, что рушатся физические законы”. Но для физики это катастрофа. Всю свою жизнь ученые посвятили утверждению, что Вселенная подчиняется известным законам, которые могут быть описаны языком математики и вот основа самой Вселенной попадает за пределы физического закона. Начало Большого Взрыва – самая большая загадка космологии. Ее назвали сингулярностью.
Сингулярность – это точка пространства-времени, в которой кривизна его становится бесконечной. (о кривизне пространства-времени говорится в Теории Энштейна).
Со струнами тоже возникли неприятности. Чем больше людей занимались теорией струн, тем более одна запутывалась. Вскоре ученые получили пять разных теорий струн. Куда уж тут думать о единой теории! Некоторые стали говорить, что это не теория всего, а теория ничего!
Но было сделано новое открытие. Оно вдохновило их на новые попытки и повернуло лицом к последней популярной идее – параллельные вселенные. Когда развалилась теория струн – никто не обезумел от горя.
Майкл Дафф -один из создателей теории супергравитации. Эта теория не очень то сильно отличалась от теории суперструн. Отличие было лишь в маленькой детали – в числе измерений. Обычно мы рассматриваем себя живущими в трех измерениях. Но физикам нравится добавлять измерения.
Энштейн предложил добавить в качестве четвертого – время. Затем кто-то предложил – пятое, кто-то – шестое…их число продолжает расти. Это измерения, которые мы не можем ощутить. Теория суперструн утверждает, что существует 10 измерений – 9 пространственных и временное. А в теории супергравитации получается 11. Приверженцов первой теории было намного больше, нежели второй, утверждающей, что всего во Вселенной 11 измерений.
Многие не воспринимали всерьез вторую теорию. Но приверженцы этой теории не оставляли надежды.
И вот, наконец, теоретики струн все таки добавили одиннадцатое измерение в свою теорию. И оказалось, что все пять теорий струн оказались проявлением одной теории, о которой говорили в ранних 1980-ых.
Что случилось со струной? С появлением 11-ого измерения, струны меняются – они растягиваются и соединяются. Удивительный вывод – все вещество во Вселенной связано одним единым веществом – мембраной, т.е. вся наша Вселенная есть МЕМБРАНА. Эту теорию назвали М-Теорией. М…. Магическая мистерия, Магия, М-Теория, Мать всех теорий? М…
М-теория, похоже, – та теория, которая сможет объяснить ВСЕ во Вселенной.
Но прежде чем ученые решат, что это верно, им придется узнать больше об 11-ом измерении. Максимальный размер 11-ого измерения может быть что-то около триллионной доли миллиметра (это 10 в -20 степени мм). То есть на расстоянии триллионной доли миллиметра находится каждая точка нашего пространства, это даже ближе, чем одежда к нашей коже, но мы, увы, не может ощутить его. В этом таинственном пространстве плавает наша мембрана – Вселенная. Сначала никто не мог представить, как это действует. Затем кто-то предположил, что она может плавать как резиновая пленка, а еще кто-то, что это скорее пузырь, который вибрирует, бесцельно плавая в гиперпространстве. Но затем предположили, что на другом конце 11-ого измерения пульсирует другая мембрана – Вселенная. Поначалу идею не восприняли всерьез, но затем физики задались вопросом: “Действительно ли наша Вселенная одинока?”
Все началось с Лизы Рендолл. Она восхищалась очень интересным явлением, таким как гравитация… Задумывались ли вы когда-нибудь о силе гравитации? Ведь она, пожалуй, самая слабая по сравнению с другими силами в природе, но в повседневной жизни она не выглядит слабой – это она держит наши ноги на грунте, вращает Землю вокруг Солнца и т.д. Это легко понять. Если мы возьмем магнит и поднесем его к булавке лежащей на столе, то магнитная сила оторвет булавку от стола. Это иллюстрирует насколько слаба сила гравитации по сравнению с магнитной силой магнита.
Возникли идеи о том, как можно объяснить слабость гравитации, если имеется дополнительное измерение. Не может ли утекать гравитация в пустое пространство 11-ого измерения? Рендолл попыталась вычислить, как гравитация утекает из нашей мембраны – Вселенной в пустое пространство, но у нее не получилось. Затем она услышала о теории, по которой в этом пространстве существует другая мембрана и у нее появилась странная мысль: что, если гравитация не утекает из нашей Вселенной, а втекает в нее? Что, если она приходит к нам из другой Вселенной, а в той – другой мембране гравитация может быть такой же сильной, как и другие силы, но пока она достигает нас остается лишь слабый сигнал. Когда Рендолл переделала вычисления – все точно совпало. Слабость гравитации наконец-то получило свое объяснение, но только с введением параллельной Вселенной. Физики ринулись изучать 11-ое измерение, пытаясь решить застарелые проблемы, и каждый раз для хорошего объяснения нужна была еще одна параллельная Вселенная. Куда бы они не взглянули, они находили все новые и новые Вселенные. Некоторые принимали форму трехмерных мембран, как наша Вселенная, другие походили на пленки энергии, затем появились цилиндрические и даже витые мембраны. Каждая мембрана, возможно, была другой Вселенной. Некоторые Вселенные могут быть очень похожи на нашу, но там нас может и не быть.
Оставалось выяснить смысл, мешающий сингулярности в начале Большого Взрыва. М-теория должна была вот-вот дать приемлемый ответ.
Берт выдвинул идею о том, что мембраны движутся в 11-ом измерении как гигантские турбулентные волны. И для них мало места, значит они сталкиваются… а что будет, если они столкнутся?
На конференции в Кембридже пионеры М-теории собрались обсудить последствия М-теории. Звездой ‘шоу’ был Берт. Его видение 11-ого измерения воодушевило физиков и привлекло внимание космологов, главной проблемой которых, как известно, является проблема объяснения сингулярности. В последний день конференции Нейл Турок, Пол Стейнхард и Берт решили отдохнуть, и все трое сели в поезд до Лондона – они хотели посмотреть пьесу “Копенгаген”, которую давали там. Им выдался часок, сидя в вагоне, обсудить все идеи.
Три физика, один поезд, и самый большой секрет Вселенной – что вызвало Большой Взрыв? Они играли ассоциациями. Кто-то из них троих начал с вопроса: “Почему мы не можем получить Вселенные из столкновения?” Другой подхватил: “ Если это так, можно получить всё вещество и излучение Вселенной”… так они и беседовали, дополняя друг друга, отпустив на свободу воображение. Постепенно они поняли, как возможно из этих столкновений получить все эффекты ранней Вселенной.
Когда Вселенные сталкиваются – можно получить Большой Взрыв.
Но как подобное столкновение стало причиной мира, в котором мы живем. Наша Вселенная состоит из звезд, галактик, квазаров . Нужно было объяснить, как из столкновения параллельных Вселенных создаются эти скопления вещества. Можно ли это сделать с помощью М-теории?
Была тенденция считать, что мембрана – это гладкие плоские листы геометрической плоскости, но ученым стало ясно, что эта картина не верна – не могут они быть гладкими, они должны покрываться рябью. Когда эти мембраны сталкиваются, должна появляться рябь. К тому же они бьют друг друга не точно в одно и то же время и в одно и то же место, а фактически, они бьют друг друга в разных точках и в разное время. Ученые считают, что при столкновении они превращают рябь в настоящее вещество. Эта рябь и создала вещество после Большого Взрыва.
Наконец, они нашли полное объяснение появления нашей Вселенной.
Возможно ли создать новую Вселенную в лаборатории? Получится это или нет, никто из ученых наверняка не знает. Но похоже, может получиться. Вообще создать Вселенную в подвале возможно и вполне безопасно. Она не займет окружающее пространство , она создаст себе собственное пространство и сразу же полностью разъединиться с нашей, разовьется как отдельная, изолированная от нас Вселенная, растущая в космических пропорциях, не занимая территории, на которую претендуем мы.
Во всем этом огорчать может лишь одно, наша Вселенная – не особая, не единственная, а маленькая частичка мульти-Вселенной, одна из множества других Вселенных, имеющих право на существование в других мирах.
В написании статьи мне очень помогли источники: ВВС – Параллельные Вселенные, http://ru.wikipedia.org/
