Когда математика сама приводит к твоей безумной теории
Физики уже много лет пытаются соединить две главные теории: общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику. Одна объясняет гравитацию на больших масштабах, вторая — поведение частиц на крошечных. По отдельности они работают отлично. Но вместе — сплошные противоречия.
Главная загвоздка: где гравитон?
Все остальные фундаментальные силы передаются через частицы. Электромагнитное взаимодействие — через фотоны. Сильное ядерное — через глюоны. А гравитация? До сих пор никто не нашёл частицу, которая её переносит. Её называют гравитоном, но пока это только идея.
Без понимания, как гравитация ведёт себя на квантовом уровне, не построить единую теорию всего. А физики не любят оставлять такие белые пятна.
Струнная теория: идея, которая не сдаётся
Ещё в конце 60-х годов появилась мысль: а что, если всё в мире — частицы, силы, гравитация — состоит из крошечных вибрирующих струн? По типу гитарных, только вместо нот они дают разные типы частиц. Идея свежая и красивая. В принципе, она могла бы решить все проблемы.
Но есть проблема. Теория требует, чтобы Вселенная была десятимерной. И она ничего не предсказывает, что можно проверить в эксперименте. После расцвета в 90-х годах интерес к ней упал. Физики о ней помнили, но уже не строили на ней карьеры.
Что на самом деле открыли?
Калифорнийские исследователи из Caltech решили пойти другим путём. Они не пытались доказать струнную теорию. Они взяли четыре простых предположения:
- квантовые вероятности должны складываться правильно
- законы физики одинаковы везде
- физика должна вести себя разумно при высоких энергиях
- нужно выбирать самые простые математические описания
Они просто следили за этими правилами и выяснили, что результатом становятся известные уравнения струнной теории — те самые, что были получены десятилетиями раньше. Они появились сами собой, без каких-либо усилий.
Это доказательство?
Не совсем. Это не экспериментальное доказательство. Мы ещё не можем тестировать струнную теорию,因为那些hypothetical strings are supposed to exist at scales literally a billion billion times smaller than a proton. Но это показывает, что струнная теория может появиться из обычных, разумных предположений о мире. Как естественное следствие простых правил.
Почему это важно?
Это не делает струнную теорию сразу же верной. Мы ещё не знаем, или она реально описывает реальность. Но это дает подсказку: возможно, мы на правильном пути. И показывает, что иногда сложные идеи могут вырастать из простых начал.