PhilosofFine

К середине 1980-х гг. было разработано уже пять суперструнных теорий. К началу 1990-х гг. Эдвард Виттен и ряд других физиков-теоретиков обнаружили веские доказательства того, что различные суперструнные теории представляют собой различные предельные случаи не разработанной пока 11-мерной теории. В 1995 г. Виттен, на теперь уже эпохальной конференции в Лос-Анджелесе назвал ее М-теорией. Считается, что все пять суперструнных теорий связаны между собой, как если бы они были частными случаями одной фундаментальной теории. Эти теории связаны преобразованиями, называемыми дуальностями. Если две теории связаны между собой преобразованием дуальности (дуальным преобразованием), это означает, что первую из них можно преобразовать некоторым образом, так что один из ее пределов будет иметь вид второй из этих теорий. Более того, дуальности связывают величины, которые ранее считались принципиально различными, например, большие и малые масштабы, которые всегда считались совершенно четкими пределами поведения физических систем как в классической теории поля, так и в квантовой.

Строго и технически говоря, М-теория - это неизвестная 11-мерная теория, нижним энергетическим пределом которой является теория супергравитации, «объединяющая» различными дуальными связями все известные 10-мерные теории суперструн. Однако многие используют этот термин для обозначения неизвестной теории, которая, как считается, является более фундаментальной и специальным пределом которой являются суперструнные теории. До сих пор неизвестно, что это за фундаментальная теория, «стоящая за спиной» у теории струн. По мнению Виттена, «исходя из всех соотношений это должна быть очень интересная и богатая теория, у которой масштабы расстояний, сила связей и даже число измерений не фиксировано, а может изменяться в зависимости от нашей точки зрения».

Возможна ли экспериментальная проверка теории струн?

До настоящего времени ни один эксперимент не подтвердил истинность теории струн. С одной стороны, для того чтобы провести экспериментальную проверку, необходимы новые успешные предсказания, однако их достаточно сложно сделать, учитывая комплексный характер теории. Можно сказать, что теория струн еще не вышла из «младенческого возраста», по выражению Бартона Цвейбаха, «не так-то просто сделать предсказание, основываясь на теории, которая сама еще не закончена и не обладает принятой интерпретацией». Однако чисто теоретически можно указать на несколько возможностей экспериментальной проверки теории струн.

Во-первых, как отмечено выше, теория суперструн строится в 10-мерном пространстве. Если она верна, то скрытые размерности должны существовать. Можно ли проверить их существование? Все зависит от радиуса компактификации скрытых размерностей. В гл. 3 пособия мы указывали на то, что, по-видимому, пределом локализации вещественно-полевой картины мира, описываемой в рамках ОТО и релятивистской квантовой механики, является масштаб порядка планковской длины и

планковской массы mpl . В том случае если радиус компактификации

имеет порядок планковской длины, экспериментальная проверка теории струн, по-видимому, невозможна: энергетические затраты по исследованию столь малых масштабов будут слишком велики. В то же время не исключено, что радиус компактификации не так уж и мал. В этом случае проверка вполне возможна, как только экспериментальная физика выйдет за пределы современных мощностей.

Во-вторых, оставив в стороне попытки прямой эмпирической проверки, можно вернуться, например, к тому, что согласно теории струн Стандартная Модель физики элементарных частиц фактически является ее низкоэнергетическим пределом. Таким образом, возможен поиск объяснения тех явлений, которые не находят удовлетворительного объяснения в Стандартной Модели. Заслуживает внимания также анализ перехода между теорией струн и ОТО. Традиционно ОТО используется как основа для построения различных космологических моделей развития нашей Вселенной. Моделей предлагается много, однако выбор между ними, как правило, обосновывается лишь соображениями начальных условий, симметрии и простоты. В контексте анализа ОТО можно утверждать, что теория струн делает, по крайней мере, одно эмпирически фиксируемое предсказание: она «предсказывает» гравитацию. Конечно, это предсказание сложно назвать собственно предсказанием, скорее это постпредсказание, однако тот факт, что гравитация есть следствие теории струн, также может сыграть большую роль в выборе адекватных космологических моделей и тем самым подсказать нам, какую из возможных моделей теории струн следует выбрать.