В начале девяностых годов ученые, защитившие докторскую диссертацию по теории струны; с трудом могли устроиться на работу. «Их абстрактные знания были мало кому нужны» — вспоминает Джон Шварц. «Вы никогда не найдете себе работу, если выберете эту специальность», — такими словами напутствовал Эндрю Строминджера его научный руководитель. Сейчас подобные эксперты в США нарасхват.
Название М-теории до сих пор никто не может объяснить. Буква «М» может означать «мистерия», «магия», «матричная»,«мембранная» (теория). Наконец, некоторые расшифровывают ее как «мать всех струн».
Образ вибрирующей струны или мембраны — как «основы основ» всех элементарных частиц — очень прост и понятен, но используемый математический аппарат слишком сложен. Пока физики не могут даже завершить детальное описание М-теории, ведь Уиттен лишь постулировал ее. Для ее описания понадобится большая часть известных математических методов, в том числе тех, которые долгое время считались совершенно бесполезными.
Между тем «теория струны» уже стала применяться на практике. В 1996 году физик Эндрю Строминджер из Калифорнийского университета и его коллега Кумрун Вафа из Гарварда первыми применили ее в практических целях, обратившись к описанию черных дыр, которое предложили в семидесятые годы Стивен Хоукинг и Джейкоб Бекенстейн из Иерусалимского университета. В частности, те сумели вычислить энтропию черной дыры — меру ее внутренней неупорядоченности. Строминджер и Кумрун Вафа подтвердили правоту их расчета для одного из классов черных дыр, использовав, как мы сказали, общую теорию струны — М-теорию.
Строминджер и Вафа даже «подправили» самого знаменитого физика наших дней. По мнению Хоукинга, любая информация, попадающая в черную дыру, безвозвратно гибнет. Однако из М-теории явствовало, что информация накапливается во внутренней структуре р-бран, то есть теоретически она сохраняется. Впрочем, этот вывод не доказывает ни правоту Строминджера, ни ошибочность взглядов Хоукинга: одна теория была поверена другой, но ни одна — практикой. Зато подобную проверку сколько раз проходила Стандартная модель физики!
В ожидании коллайдера
Итак, окончательно правота «теории струны» может выясниться лишь в лаборатории. До тех пор, пока опытным путем не удастся хоть косвенно подтвердить эту теорию, она останется блестящей игрой ума.
Да, мы не можем строить ускорители длиной во всю Галактику, чтобы исследовать «музыку невидимых струн». Да, нам никогда не заглянуть в таинственный «черный ящик», где хранится опись мельчайших элементов природы. Однако уже в ближайшие годы можно начать проверку предсказательной способности этой теории. Так, она предполагает существование суперсимметричных частиц (см. «Селектроны, струны и симметрия» в «Знание — сила», 2002, № 8). Если созданные ей фантомы преспокойно живут, значит, на теорию можно полагаться. Подлинная модель Вселенной потому и будет называться подлинной, что станет предсказывать еще неведомые феномены, как Периодическая таблица Менделеева прогнозировала свойства неоткрытых химических элементов.
В апреле 2006 года в ЦЕРНе, знаменитом швейцарском Центре исследования элементарных частиц, вступит в строй новый коллайдер. При столкновениях частиц на нем будет выделяться достаточно энергии — порядка тысяч миллиардов электронвольт, — чтобы получить суперсимметричные элементарные частицы Возможно, в ближайшее десятилетие их удастся обнаружить. Тогда, наконец, ученые выберутся за пределы Стандартной модели мироздания.
Подобное открытие может прояснить структуру Вселенной. Согласно теории, самая легкая суперчастица должна быть стабильной. Значит, таинственная темная материя, возможно, состоит из таких частиц. Открытие суперсимметрии придаст новый импульс поискам всемирной формулы мироздания.
В любом случае можно поверить в прозорливость Эдварда Уиттена, сказавшего, что в ближайшие полвека теория струны будет так же определять развитие физики, как в последние полвека его определяла квантовая теория.
Адреса в «Интернете»:
mw.theory.crttech.edu/people/jhs/strings
