Митио Каку - Космос Эйнштейна. Как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени

Есть даже предположения о том, что скрытая масса, или темная материя, может состоять из суперчастиц. Например, суперсимметричный партнер фотона, получивший название фотино, электрически нейтрален, стабилен и обладает ненулевой массой. Если бы Вселенная была заполнена газом из фотино, мы бы его не видели, но действовал бы он примерно так же, как темная материя. Однажды, если нам удастся все же распознать истинную природу темной материи, мы, возможно, получим косвенное свидетельство в пользу теории суперструн.

Еще один способ косвенным образом проверить эту теорию – проанализировать гравитационные волны Большого взрыва. Детекторам гравитационных волн LISA, возможно, удастся когда-нибудь зарегистрировать гравитационные волны, излученные через одну триллионную долю секунды после рождения Вселенной. Если полученные при этом данные сойдутся с предсказаниями теории струн, последняя будет раз и навсегда доказана.

Кроме того, M-теория может объяснить некоторые загадки, окружающие старую вселенную Калуцы – Клейна. Припомним, что одним из серьезных возражений против этого варианта вселенной было то, что измерения за пределами трехмерного мира не видны в лаборатории и, мало того, по размеру должны быть намного меньше атома (в противном случае атомы запросто исчезали бы в этих измерениях). Но M-теория дает нам возможное решение этой проблемы, если считать, что сама наша Вселенная представляет собой мембрану, плавающую в бесконечном одиннадцатимерном гиперпространстве. Тогда элементарные частицы и атомы просто заперты на этой мембране (в нашей Вселенной), а вот гравитация, будучи искривлением гиперпространства, свободно проникает куда угодно.

Эту гипотезу, какой бы странной она ни казалась, можно проверить. Физикам со времен Исаака Ньютона известно, что гравитационное притяжение ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния. При четырех пространственных измерениях гравитация должна, по идее, ослабевать обратно пропорционально кубу расстояния. Таким образом, измеряя крохотные отклонения от идеальной обратной зависимости от квадрата расстояния, можно засечь присутствие иных вселенных. Не так давно возникла гипотеза о том, что если всего в миллиметре от нашей Вселенной имеется другая, параллельная вселенная, то она может быть совместима с ньютоновой гравитацией – и тогда ее тоже можно будет обнаружить при помощи Большого адронного коллайдера. Это, в свою очередь, вызвало оживленный интерес физиков; стало понятно, что по крайней мере один аспект теории суперструн, возможно, в скором времени удастся проверить путем поиска либо суперчастиц, либо параллельных вселенных в миллиметре от нашей собственной Вселенной.

Параллельные вселенные, возможно, обеспечат нам еще одно объяснение феномена скрытой массы. Если где-то поблизости имеется параллельная вселенная, мы не сможем ни увидеть, ни почувствовать ее (поскольку все вещество заперто в пределах нашей собственной мембранной Вселенной), но можем ощутить ее гравитацию (которая свободно перемещается между вселенными).

Для нас это выглядело бы так, будто некоей формой гравитации обладает невидимое пространство; примерно так выглядит и скрытая масса, она же темная материя. Более того, некоторые специалисты по теории суперструн уже высказывали предположение о том, что скрытая масса может быть объяснена как гравитация соседней параллельной вселенной.

Но настоящая проблема доказательства корректности теории суперструн – не эксперимент. Нет нужды строить гигантские ускорители или космические аппараты, чтобы проверить эту теорию. Настоящая проблема носит чисто теоретический характер: если мы достаточно умны, чтобы полностью во всем разобраться и решить все теоретические вопросы, то мы, по идее, должны найти все решения соответствующих уравнений, включающие нашу Вселенную с ее звездами, галактиками, планетами и людьми. Пока на Земле не нашлось настолько умного человека. Возможно, завтра (или через несколько десятилетий) кто-то объявит, что ему удалось полностью решить все уравнения. Вот тогда-то и можно будет сказать, что это – теория всего или теория ничего. Теория струн настолько строга и точна (в ней нет никаких подстроечных параметров), что промежуточный вариант невозможен.

Позволит ли нам теория суперструн, или M-теория, объединить законы природы в одно простое непротиворечивое целое, как сказал однажды Эйнштейн? В данный момент мы еще не можем дать ответа на этот вопрос. Мы вспоминаем слова Эйнштейна: «Именно в математике содержится действительно творческий принцип. С подобной точки зрения я считаю правильным убеждение древних: чистая мысль способна постичь реальное». Возможно, поиск обобщения всех физических взаимодействий вдохновит юного читателя этой книги, и он решит завершить начатое.

Как же нам заново оценить истинное наследие Эйнштейна? Вместо слов о том, что после 1925 г. ему следовало отправиться на рыбалку и забыть о физике, лучше, возможно, сказать следующее: « Все физическое знание на фундаментальном уровне содержится в двух столпах физики – общей теории относительности и квантовой теории. Эйнштейн был основателем первой из них и крестным отцом второй, а также проложил путь к возможному объединению обеих теорий» .

Barrow, John D. The Universe That Discovered Itself . Oxford University Press, Oxford, 2000.

Bartusiak, Marcia. Einstein’s Unfinished Symphony. Joseph Henry Press, Washington, D. C., 2000.

Bodanis, David. E = mc2 . Walker, New York, 2000.

Brian, Denis. Einstein: A Life. John Wiley and Sons, New York, 1996.

Calaprice, Alice, ed. The Expanded Quotable Einstein . Princeton University Press, Princeton, 2000.

Clark, Ronald. Einstein: The Life and Times. World Publishing, New York, 1971.

Crease, R., and Mann, C.C. Second Creation. Macmillan, New York, 1986.

Cropper, William H. Great Physicists. Oxford University Press, New York, 2001.

Croswell, Ken. The Universe at Midnight. Free Press, New York, 2001.

Davies, P. C. W., and Brown, Julian, eds. Superstrings: A Theory of Everything? Cambridge University Press, New York, 1988.

Einstein, Albert. Ideas and Opinions. Random House, New York, 1954.

Einstein, Albert. The Meaning of Relativity. Princeton University Press, Princeton, 1953.

Einstein, Albert. Relativity: The Special and the General Theory. Routledge, New York, 2001.

Einstein, Albert. The World as I See It. Kensington, New York, 2000.

Einstein, Albert, Lorentz, H.A.,Weyl, H., and Minkowski, H. The Principle of Relativity. Dover, New York, 1952.

Ferris, Timothy. Coming of Age in the Milky Way. Anchor Books, New York, 1988.

Flückiger, Max. Albert Einstein in Bern. Paul Haupt, Bern, 1972.

Folsing, Albrecht. Albert Einstein. Penguin Books, New York, 1997.

Frank, Philip. Einstein: His Life and His Thoughts. Alfred A. Knopf, New York, 1949.

French, A.P., ed. Einstein: A Centenary Volume. Harvard University Press, Cambridge, 1979.

Gell-Mann, Murray. The Quark and the Jaguar. W. H. Freeman, San Francisco, 1994.

Goldsmith, Donald. The Runaway Universe. Perseus Books, Cambridge, Mass., 2000.

Hawking, Stephen, Thorne, Kip, Novikov, Igor, Ferris, Timothy, and Lightman, Alan. The Future of Spacetime. W. W. Norton, New York, 2002.

Highfield, Roger, and Carter, Paul. The Private Lives of Albert Einstein. St. Martin’s, New York, 1993.

Hoffman, Banesh, and Dukas, Helen. Albert Einstein, Creator and Rebel. Penguin, New York, 1973.