Теория струн — это провал: почему «теория всего» оказалась пустышкой

Теория струн — одна из самых амбициозных идей в истории науки. Она обещает дать ответы на все вопросы мироздания и стать той самой «теорией всего». Но что, если все это — лишь красивая математическая сказка, которая не имеет ничего общего с реальностью? Похоже, так оно и есть.

Теория струн — это передовая идея о том, что все фундаментальные частицы на самом деле являются крошечными вибрирующими петлями струн.

Теория струн — это попытка создать «теорию всего», которая объединит два главных столпа физики XX века: квантовую механику и теорию относительности Альберта Эйнштейна. Она утверждает, что все фундаментальные частицы, из которых состоит Вселенная, на самом деле являются крошечными вибрирующими петлями энергии, похожими на струны. Их колебания и определяют свойства частиц, такие как масса и заряд.

Видео от DGL.RU

Эта парадоксальная идея появилась еще в 1960-х и 70-х годах, когда ученые пытались объяснить данные, которые они получали с ускорителей частиц. Струны предложили элегантный математический способ, который описывал сильное взаимодействие — одну из четырех фундаментальных сил во Вселенной, которая удерживает атомные ядра.

Долгие годы эта тема оставалась на обочине науки, пока в 1984 году не случилась «революция». Тогда два теоретика представили уравнения, которые показали, как струны избегают некоторых несостыковок, которые были присущи моделям, которые описывали частицы как точечные объекты. Позже, в 1995 году, произошла вторая революция, когда физики показали, что различные идеи можно объединить с другой теорией, которая называется «супергравитация» и работает в 11 измерениях. Этот подход и породил современную версию теории струн.

Раскрывая тайны

Теория струн — один из главных кандидатов на роль «теории всего», модели, которая описывает все известные частицы и силы и которая придет на смену Стандартной модели физики, которая может объяснить все, кроме гравитации. Многие ученые верят в нее из-за ее математической красоты. Уравнения теории струн описываются как элегантные, а ее описания физического мира считаются чрезвычайно убедительными.

Теория объясняет гравитацию через особую вибрирующую струну, свойства которой соответствуют гипотетическому гравитону — квантовой частице, которая переносила бы гравитационную силу. Тот факт, что для работы теории требуется 11 измерений, а не три пространственных и одно временное, к которым мы привыкли, не смутил ее сторонников. Они просто описали, что дополнительные измерения свернуты в крошечном пространстве, которое настолько мало, что мы обычно не можем его обнаружить.

Исследователи использовали теорию струн, чтобы попытаться ответить на фундаментальные вопросы о Вселенной. Например, они хотели понять, что происходит внутри черной дыры, или смоделировать космические процессы вроде Большого взрыва. Некоторые ученые даже пытались использовать теорию струн, чтобы разобраться в темной энергии — таинственной силе, которая ускоряет расширение пространства-времени.

Бесконечная погоня

Но в последнее время теория струн подвергается все большей критике. Большинство ее предсказаний невозможно проверить с помощью современных технологий, и многие исследователи задаются вопросом, не ведут ли они бесконечную погоню за призраком. В 2011 году физики собрались на дебаты, чтобы обсудить, имеет ли смысл вообще рассматривать теорию струн как жизнеспособное описание реальности.

Известный астрофизик однажды подколол сторонников теории, спросив: «Вы гонитесь за призраком, или вы все просто недостаточно умны, чтобы разобраться в этом?», указав на то, что прогресс в теории струн за последние годы был крайне незначительным.

Самые серьезные проблемы исходят от самого устройства теории. Она предсказывает существование огромного числа уникальных вселенных — 10 в 500-й степени (это единица с 500 нулями). Казалось, что такой ландшафт мультиверса предоставляет достаточно возможностей, чтобы среди них нашлась и наша версия реальности. Но влиятельная научная работа, которая вышла в 2018 году, показала, что ни одна из этих гипотетических вселенных не похожа на наш космос. В частности, в каждой из них отсутствовало описание темной энергии в том виде, в котором мы ее понимаем.

«Теоретики струн предлагают бесконечное количество математических конструкций, которые не имеют никакой известной связи с наблюдениями», — отметила одна из физиков, которая критикует теорию.

Другие исследователи продолжают верить, что теория струн однажды принесет результаты. По их мнению, с обновлениями, которые сейчас проводятся на Большом адронном коллайдере, в ближайшем будущем можно будет получить доказательства теории струн. Но ее окончательная судьба пока остается неизвестной.

Вас разорвет на атомы. Ученый объяснил, почему падение в черную дыру — худшая смерть во Вселенной