Дуже ймовірно, що описаний вище сценарій становлення нашого Всесвіту буде істотно змінений. І то – на принципово інших основах, з використанням нових математичних ідей і прийомів. А що математика тут вкрай складна, то за прикладом багатьох інших авторів ухилимося від їх обговорення, обмежившись лише якісною характеристикою цих ідей. Допитливому читачеві радимо переглянути книгу М. Гріна, Дж. Шварца та Е. Віттена ("Теория суперструн" у 2-х томах, М., 1990). Усі згідні з тим, що Стандартна теорія елементарних частинок – "найуспішніша з усіх фізичних теорій", бо, зокрема, "відтворює природу з точністю 10(–9). Однак вона – наче будинок без даху, оскільки не в змозі дати відповіді на ряд надто важливих питань. Тож не випадково, скажімо, Мічіо Кайку у своїх книгах (2005, 2007 р.) про неї пише образно як про "поєднання мула, слона і кита" чи, в іншому місці, "африканського мурахоїда, кита і жирафи". Передусім ця теорія нездатна “включити в себе” гравітацію. Далі, вона не пояснює, "навіщо природі" саме три покоління (родини) кварків і лептонів. А ще – вона потребує "введення вручну, ззовні" 19 констант для опису мас окремих елементарних частинок та інтенсивностей їх взаємодій (а це – швидкість світла, стала Планка, гравітаційна стала та ін.). З гумором (але і з розумінням – "та нехай!") сприймаємо оте "теорія Великого Вибуху е образою здорового глузду" (авторів цього афоризму чимало). Або перлина від Нобелівського лауреата Х. Альвена (у кн. “Майбутнє науки” М.,1979, вип.12, с. 64): "Коли вчені борються проти астрологічного безглуздя, варто пригадати, що вони культивують ще гірше безглуздя" (тобто теорію ВВ). Тому то ми вище і розглянули детально "тести" Гамова і Сендіджа! Наприкінці XX ст. фізика, скажемо точніше – космомікрофізика, вийшла на якісно вищий рівень опису властивостей матерії – рівень суперструн. Найкраще про це написано у Передмові редакторів перекладу “Теорії суперструн” – І. Ареф’євої та І. Воловича: "Теорія суперструн – це сучасний варіант єдиної теорії фундаментальних взаємодій, іноді її навіть звуть теорією всього сущого... Струна – це крива у просторі, тому теорія струн – це теорія кривих, тобто протяжних об’єктів... Зі зміною часу струна замітає певну поверхню, дія для струни вводиться дуже природно – це якраз площа заметеної поверхні. Взаємодія струн також вводиться дуже природним геометричним чином – вона пов’язана з процесами розриву і злипання струн... В теорії суперструн здійснився синтез різноманітних ідей і методів теоретичної і математичної фізики. Теорія струн заторкує найглибші питання світобудови і є найбільше розробленою сучасною спробою відповіді на питання про природу фундаментальних взаємодій. Однак, незважаючи на великий інтерес до теорії і пречудові досягнення, слід сказати, що основні проблеми тут залишаються відкритими. З фізичної точки зору головна проблема – відсутність експериментальних передбачень... Також залишається нерозв’язаною фундаментальна задача побудови адекватного математичного формулювання в дусі польової теорії струн…" Самі ж автори завершили 1-й том книги зауваженням: "Насправді хоча нам багато відомо про теорію струн, але головна її суть залишається прихованою. Нам невідомо, які принципи об’єднують всі ті несподівані співпадання, що роблять можливою теорію струн. Відповіді на такі питання можуть прийти з таких напрямків, звідки їх поки що ніхто не чекає". Повторюючись, скажемо: з 1968 р. фізики здійснюють спробу розглядати елементарну частинку як об’єкт протяжністю lpl. Тобто – у фізику введено новий (і несподіваний!) принцип: на найменшому, мікроскопічному рівні все складається з вібруючих волокон. І – вже немає мови про різні частинки, а йдеться про різні ноти, які звучать на фундаментальній струні. А різні моди коливань породжують різні маси і константи взаємодії. Чим більша амплітуда і менша довжина хвилі, тим більша енергія, а нею і визначається маса елементарної частинки. Як вдалося з’ясувати, заміна точкових елементарних компонентів матерії струнами веде до усунення суперечності між загальною теорією відносності і квантовою механікою. Як хтось вдало висловився, теорія струн розплутує гордіїв вузол сучасної теоретичної фізики. Математичне узгодження рівнянь теорії струн досягають, якщо коливання струни відбувається в 11-вимірному просторі-часі: тут 10 просторових, з них сім компактифікуються – згортаються в кільця розміром lpl. Щоправда, є теорії, в яких деякі з цих додаткових вимірів можуть простягатися на нескінченність. Ми їх, однак, не сприймаємо, бо "приковані до своєї 3-вимірної гіперповерхні". Теорія ж суперструн є частиною грандіозного синтезу, що має назву М-теорії (хтось каже – від слова “мембрана”, інші – “містерія”). Таким чином, "вперше в історії фізики є єдина теорія, яка може пояснити всі фундаментальні особливості, що є в основі будови Всесвіту" (Б. Грін, 2005). Щоправда, "поки що фізики використовують лише наближені варіанти цих рівнянь, і навіть ці наближені рівняння настільки складні, що дотепер вдається отримати лише часткові розв’язки". І далі: “Ми не знаємо, якими були початкові умови у Всесвіті. В нас навіть немає ідей, понять і мови, які слід використовувати для їх опису. На наш погляд, безумні початкові умови з безконечною енергією, густиною і температурою у стандартній та інфляційній моделях є ознакою того, що ці моделі неправильні і дають неправильний опис справді тоді бувших початкових умов. Теорія струн дозволяє покращити опис, доказуючи, що такі екстремальні умови можна обійти. Однак ні в кого так і немає відповіді на питання, як усе розпочиналося насправді. Недостача наших знань поширюється навіть на грубший рівень: ми не знаємо, чи можна взагалі ставити питання про визначення початкових умов, або ж чи буде воно назавжди перебувати за межами будь-якої теорії, і ставити його так же безглуздо, як і намагатися за допомогою теорії відносності пролити світло на те, з якою силою кинуто м’яч. Деякі фізики, як ось Гокінг і Джеймс Хартл із Каліфорнійського університету, здійснювали відчайдушні спроби спрямувати питання про початкові космологічні умови в русло теоретичної фізики, однак усі ці спроби завершувалися плачевно. Сьогодні наш рівень розуміння космології в контексті теорії струн/М-теорії надто примітивний для того, щоб визначити, чи є гідним кандидат на "теорію всього" свого високого призначення і чи визначаються в його рамках початкові космологічні умови, які згодом можуть бути піднесені до рангу фізичних законів. Це – головна тема майбутніх досліджень” (Б. Грін, 2005, с. 236). Але й таке: “Пошук фундаментальних законів Всесвіту – це очевидна людська драма, що укріпила розум і збагатила дух людей... Ми всі, кожен по-своєму, шукачі істини, і ми всі прагнемо відповіді на питання, навіщо ми в цьому світі” (с. 243). Слово С. Вайнбергу (2004 р.): "Це буде єдина фундаментальна теорія. Але поки що ніхто не знає, як записати рівняння цієї теорії. А головне – невідомо, які фізичні принципи керують такою фундаментальною теорією". Справді, скажімо, в основі загальної теорії відносності лежить принцип еквівалентності тяжіння й інерції! "Ходять чутки", що теорію струн не будуть формулювати "в рамках простору-часу". Так. С. Вайнберг говорить про необхідність змін наших уявлень про матерію, простір і час. Аналогічно висловився й Е. Віттен: “Поняття "час-простір" приречене, від нього, очевидно, доведеться відмовитися". Тож не надто й дивують слова Ш.Глешоу: "Ті, хто працює над суперструнами та іншими загальними теоріями, більше не займаються фізикою, тому що їхні розмірковування вийшли далеко за межі будь-якого емпіричного тесту. А отже положення теорій необхідно приймати на віру і, вперше з часів раннього середньовіччя, ми бачимо, як може закінчитися наш благородний пошук, коли віра ще раз замінить науку". Зринає питання: то що ж робити нам, образно кажучи, людям із вулиці, далеких від отих дивугідних зусиль окремих якнайвище кваліфікованих учених? Очевидно, – “терпеливо очікувати”. Памятаючи сказане ще 2000 років тому римським філософом Сенекою: природа не показує одразу всі грані свого єства, більшість істин, на певний час ще прихованих, вона залишає для майбутніх поколінь допитливих… І – намагатися збагнути наявну сьогодні ситуацію в космології, вона ж, повторимося, є такою: “Недавні астрофізичні і космологічні вимірювання показали, що звичайна матерія складає менше 5% енергетичного вмісту Всесвіту, тоді як природа решти 95% залишається невідомою. Ситуація що склалась, є черговим прикладом з історії розвитку науки, коли дослідники опиняються перед фактом, який полягає в тому, що відомий світ, щодо якого ми, здавалося б, знаємо все або майже все, насправді складає лише малу частину поки що не дослідженого Всесвіту”. Це – зі статті В.А. Рябова, В.А. Царьова і А.М. Цховребова із “Успехов физических наук” (т.178, №11, 2008). Доступ до УФН в інтернеті – вільний, то ж – із вдячністю – очікуймо найновіших інформацій на сторінках цього поважного джерела!
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Всесвіт як плетиво струн» з дисципліни «Фрагменти космології»
