Что такое теория струн

Первой теорией, которая так или иначе описывала взаимодействие объектов нашего мира считается ньютоновская механика. В начале XX века бывший банковский клерк Альберт Эйнштейн значительно расширил представления человечества о том, как работают законы изменения тел в пространстве и времени, разработав общую и специальную теории относительности. Несмотря на то, что до сих пор она считается общепризнанной и наиболее точно описывает механизмы работы нашего мира, она не лишена изъянов, например, совершенно неприменима в ситуациях взаимодействия объектов микромира, то есть, элементарных частиц.

Впервые теория струн появилась для того, чтобы объяснить особенности строения некоторых элементарных частиц, однако в 1970 году ученые ввели теорию струн для объяснения взаимодействия между двумя пионами (вид элементарных частиц из группы мезонов). Было высказано предположение, что сталкивающиеся пионы соединены посредством сверхтонкой нити. Так родилась теория струн.

Фундаментальным объектом теории, как ясно из названия, является струна — некая нить, не имеющая толщины, но имеющая длину равную 10^-35 метра. А элементарные частицы в этой теории представлены в качестве одномерных струн, колебания которых определяют свойства самих частиц (заряд, массу, спин и т. д.). Один из основных нюансов теории струн — наличие огромного количества измерений. На данный момент наиболее распространенные вариации теории предполагают пространства различной мерности (от 10 до 20). Но тем не менее, мы твердо убеждены в том, что наш мир имеет всего лишь 4 измерения: 3 пространственных и 1 временное. Дело в том, что большая многомерность возникает лишь в очень малых масштабах, а когда дело доходит до размеров побольше, то количество измерений сокращается.

На сегодняшний день самой распространенной из вариантов теории струн является М-теория. К сожалению, экспериментально проверить ее невозможно, она остается лишь математическим уравнением. Кстати, из этого уравнения вытекает наличие параллельных вселенных с другими законами физики и другие довольно абсурдные вещи. Несмотря на недостатки, о которых мы поговорим ниже, теория струн — один из кандидатов на так называемую "теорию всего".

У теории струн достаточно много минусов. Во-первых, ее невозможно проверить экспериментально. Это происходит из-за слишком малых масштабов гипотетического струнного взаимодействия, однако пока что это скорее проблема недостаточного технологического прогресса. Второй проблемой теории является невероятная сложность вычислений, которая обуславливается наличием большого количества измерений. Третья загвоздка заключается в том, что уравнения теории струн очень сложны, поэтому физики зачастую пользуются их упрощенными вариантами, что приводит к снижению точности теории.

Фото: khosann.com