Теория струн: ученые ищут новые способы проверки идеи, которая объединит физику
В 1980 году Стивен Хокинг прочитал лекцию с интригующим названием: «Не близок ли конец теоретической физики?» Он предположил, что до конца XX века ученые создадут «теорию всего» — единое объяснение Вселенной, объединяющее общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику.
Светлана ЛевченкоАвтор новостей
Спустя почти полвека этого так и не случилось, но современные астрономические наблюдения впервые дают надежду на экспериментальную проверку главного кандидата на эту роль — теории струн.
Теория струн предполагает, что все частицы и силы во Вселенной — это не точки, а крошечные вибрирующие струны. Подобно струнам скрипки, они колеблются с разными частотами, создавая различные частицы. Эта элегантная идея объединяет квантовую механику, описывающую мир атомов, с общей теорией относительности, управляющей космосом.
Главная проблема теории струн — невозможность прямой проверки. Чтобы увидеть струны, нужны энергии, недостижимые даже на самых мощных ускорителях частиц. Однако ученые нашли обходной путь — искать следы струн в космосе.
Ключевую роль играет темная энергия, загадочная сила, которая заставляет Вселенную расширяться с ускорением и составляет около 70% всей энергии космоса. Согласно теории струн, темная энергия может быть квантовой энергией самого пространства — неустранимой дрожью всех частиц и полей, включая гравитацию.
Недавние результаты обсерватории DESI в Аризоне, чьей задачей является картирование миллионов галактик, показали, что темная энергия меняется со временем именно так, как предсказывают некоторые версии теории струн. Это еще не доказательство, но уже важный шаг в правильном направлении. Космические телескопы Euclid и Roman продолжат делать такие измерения с беспрецедентной точностью, что позволит исключить многие альтернативные теории.
Другой способ проверки связан с черными дырами. Теория струн предполагает, что внутри них нет бесконечно плотной точки-сингулярности. Вместо этого объекты распределяются в виде «пушистых шаров» из струн. При слиянии таких черных дыр гравитационные волны должны содержать особые эхо-сигналы, которые можно будет обнаружить более совершенными детекторами в будущем.
Кроме того, если существуют дополнительные измерения пространства, как утверждает теория струн, черные дыры будут колебаться особым образом, что также можно будет зафиксировать.
Интересно, что теория струн уже приносит практическую пользу в других областях науки, например, помогая понять, как можно использовать в прикладных вычислениях квантовые системы. Возможно, до полного понимания этиой удивительной теории всего еще очень далеко, но за 45 лет после лекции Хокинга мы многому научились. Поэтому сейчас перспективы доказательства теории струн выглядят как никогда обнадеживающе.
Ранее физики превратили слабое квантовое «свечение» пустого пространства в измеримую вспышку.
Поделиться
