Что такое теория струн
Фото: Эйнштейн играл на струнных, но так и не догадался, что весь мир — это струнный оркестр.
Ещё недавно идея о параллельных вселенных считалась чем-то несерьёзным, уделом шарлатанов и мистиков. А учёные, осмелившиеся ей заняться, очень рисковали своей репутацией и карьерой. В общем-то и сегодня гипотеза о параллельных вселенных не имеет экспериментального подтверждения, но вот только что-то такое произошло, что лучшие умы человечества теперь вдруг стали над ней работать, а в каждом уважающем себя университете есть лаборатория, изучающая эту идею. Давайте посмотрим, как такое могло произойти.
Всё дело в теории струн или даже в её последней версии – М-теории. Вероятно, М-теория сможет ответить на самый загадочный и волнующий нас тысячелетиями вопрос – вопрос о том, что было до Большого взрыва. Если удастся ответить, это будет самым главным открытием за последние 2000 лет.
Единая теория всего
Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нам нужна единая теория всего. А, как вы знаете, на протяжении долгого времени у нас были две разные, противоречащие друг другу физики: классическая физика и квантовая физика. Сам Эйнштейн потратил 30 последних лет своей жизни на объединение этих двух разных миров. У него не получилось.
Тут наверно был бы повод для других сложить ручки и сказать «ну у Эйнштейна же не получилось, а нам-то куда?» Но другие так не сделали и нашли выход. Так что не стоит считать, что раз вы не Эйнштейн, то мир науки не для вас. Это не так.
Да, после Эйнштейна подумали и придумали. Сегодня единственная теория, способная объяснить многообразие сил, правящих Вселенной – это М-теория. «М» обозначает «мембрана». Но, если вам больше нравится, можете считать, что оно обозначает слово «магия». Кто-то даже воспринимает М как «мать» J ). М-теория и теория струн — это примерно одно и то же. Даже так: разные теории струн – это лишь разные выражения одной и той же теории – М-теории.
Ещё 2500 лет назад древнегреческие философы предполагали, что всё состоит из крошечных, неделимых частиц – атомов. После того, как они это предположили, человечество на 2500 лет впало в тёмные века и лишь в прошлом веке Резерфорд подтвердил, что всё действительно состоит из атомов (почитать об этом можно здесь). Надеемся, мир больше не будет так тормозить. Представьте, если компьютеры были бы изобретены уже 2000 лет назад, а в наше время была бы уже возможна телепортация, чтение мыслей и туры в другие галактики! Но нет! Захотелось людям впасть в тёмное время аж на несколько тысячелетий…
Интересно, как выглядело бы средневековье, не будь оно тёмным.
Атомы делимы
Сегодня при помощи ускорителей вроде Большого адронного коллайдера мы поняли, что и атомы можно разделить на более мелкие частицы – субатомные. Субатомные частицы делятся на три основных семейства: кварки, лептоны и бозоны.
Из кварков состоит ядро атомов. Сейчас открыто шесть типов кварков, или, как их называю «шесть ароматов кварков». Уж не знаю, чем вдохновлялись физики, но название у каждого из шести кварков своеобразное: например, есть очарованный кварк, истинный кварк, странный кварк, прелестный кварк! Два других менее примечательны – это верхний кварк и нижний кварк.
Лептоны — это, например, электроны. Электроны текут по проводам, даруя нам электрический ток.
Третий вид субатомных частиц – бозоны. Не будем углубляться, просто знайте, что фотон – это бозон. Ещё один известный бозон – бозон Хиггса, дарующий всему и вся массу.
Если весы показывают неприятную цифру, просто сбросьте немного бозонов Хиггса! Шутка.
Моделирование рождения бозона Хиггса в результате столкновения двух протонов.
Из чего состоят субатомные частицы
Согласно М-теории субатомные частицы – это что-то вроде нот, по которым можно сыграть мелодию. В традиционной физике тот же самый электрон рассматривается, как бесконечно малая точка. Но согласно струнной теории, если бы у нас был супер-дупер-пупер микроскоп, позволяющий заглянуть внутрь этого электрона, мы бы увидели, что это не точка, а вибрирующая струна.
Струна может вибрировать с разной частотой. Если бы нам удалось задеть струну, которая вибрируя производит электрон, она превратилась бы, например, в очарованный кварк. Если бы дёрнули струну ещё раз – она стала бы нейтрино. Получается, что разные субатомные частицы – это одна и та же струна, вибрирующая на разных частотах.
Весь мир — симфония, и все мы в нём струны.
Если М-теория подтвердится, это будет значить, что все известные и неизвестные законы физики – это законы гармонии для струн. Законы химии – это мелодии, которые можно сыграть. Математика – нотная запись. А вся Вселенная – симфония для струнного оркестра. Только вот вопрос: кто или что автор этой симфонии, как думаете?
