Летом 2013 года, в заключение образовательной программы института «Стрелка», знаменитый физик Брайан Грин рассказал о том, как устроена Вселенная, зачем нужна теория струн и почему мы не одни в этом мире.

Брайан Грин, физик-теоретик Профессор Колумбийского университета, один из наиболее известных специалистов в области теории струн. В 1999 году выпустил книгу «Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории». Является ярким популяризатором науки и организатором ежегодного фестиваля World Science Festival. Сыграл самого себя в сериале «Теория Большого взрыва».

Главные тезисы

Забудьте о Вселенной и представьте себе резиновый коврик. Бросим на него легкий маленький мяч: он пойдет по прямой. Но если мяч будет тяжелым, сделанным, например, из камня, он отклонится от прямой линии и уйдет вбок. Также звезды и планеты искривляют пространство вокруг себя, проминают его и движутся по желобам. Это и есть идея Эйнштейна — пространство не является пустым, оно живет и передает силу другим телам. Солнце не могло бы передавать Земле силу притяжения в пассивной пустоте.

После Большого взрыва должно было остаться реликтовое тепло. Во второй половине XX века Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон обнаружили шум, работая с антенной, и поняли, что она воспринимает это реликтовое излучение. В 1978 году они получили за это Нобелевскую премию.

Что было топливом Большого взрыва? Какая сила заставила его произойти? Может, это была гравитация? Но она притягивает предметы, а не расталкивает их. И все же, если мы попробуем посмотреть, как Вселенная сжимается, становится плотной, то все математические расчеты дадут ноль. Это поразило физиков. Это означало, что существовали экзотические факторы окружающей среды, из–за которых гравитация расталкивала тела в сторону. Все это произошло в мельчайшие доли секунды 14 млрд. лет назад.

Часть космического топлива, которое питает расширение Вселенной, не участвовало в Большом взрыве. Присутствие этой энергии могло повлечь за собой возникновение других Вселенных. Количество их неизвестно. Наша будет среди них лишь маленьким пузырьком.

Теория струн разработана для того, чтобы ответить на вопрос, из чего сделана материя. Молекула состоит из атомов, атомы — из электронов, нейтронов и протонов, протоны — из кварков. Как русские матрешки. Однако все это значит, что где-то должна быть неделимая частица, финальная точка, которая уже не обладает структурой. Теория струн говорит о том, что, возможно, это не частица. Внутри самой маленькой точки может находиться энергетическая структура, которая вибрирует, как струна, но производит не звук, а частицу. В зависимости от частоты, частицы получаются разные.

Струна настолько мала, что если бы атом был размером со Вселенную, она была бы размером с дерево. Вот почему эмпирически теорию струн пока нельзя подтвердить. Для трехмерного пространства теория струн не подходит. Но если измерений больше 10, она становится непротиворечивой. Возможно, эти измерения очень малы, и их нельзя увидеть невооруженным взглядом.

Есть числа, которые полностью описывают нашу Вселенную. Это фундаментальные физические постоянные: массы элементарных частиц, коэффициенты электромагнитного взаимодействия и другие. Если изменить любое из этих чисел, мир просто перестанет существовать. Возможно, эти постоянные зависят от формы дополнительных измерений. Взаимодействие измерений определяет взаимодействие планет.

Наблюдения показали, что Вселенная, расширяясь, ускоряется, а не замедляется. Что раскидывает галактики? Дело в том, что все пространство заполнено топливом, темной энергией, которая толкает их друг от друга. И это доказано. Cколько темной энергии нужно, чтобы преодолеть гравитацию? Ее объем в числовом выражении выглядит так: 128 нулей после запятой, а в конце число 138. Сегодня это основной вопрос физики. Откуда взялось такое число? Если Больших взрывов было много, и каждая Вселенная имеет свое количество темной энергии, это просто значит, что в нашей Вселенной ее объем таков.

Наша Вселенная будет становиться все более разреженной и непригодной для жизни. Жизнь — это вообще очень проходящее явление. Она может исчезнуть в пустоте времени и пространства. Но если существуют другие вселенные, то в них есть жизнь. Жизнь здесь может погибнуть, но вновь возникнет в других Вселенных.

Вселенные могут столкнуться, и это провоцирует колебания. Если мы найдем их, это будет самый знаменательный момент в истории, который докажет, что мы не одни. Но нельзя перейти из одной Вселенной в другую. Мы же попадем во времена Большого взрыва.

Во времена Ньютона существовала физика, которую ты держал в руке. Сегодня мы далеко ушли от этого. Однажды мы можем столкнуться с тем, что чего-то в принципе не сможем понять. Возможно, мы просто недостаточно умны. Собаку можно научить многому, но вы никогда не сможете объяснить ей теорию относительности. Хотя, может быть, сейчас какой-нибудь пес сидит и смеется надо мной.

Источник:
Теории & Практики