Олег Арсенов - Григорий Перельман и гипотеза Пуанкаре Страница 37

Вскоре после всесторонней разработки концепции многомерных квантовых мембран научные и популярные журналы заполнили прогнозы о близости окончательной победы в борьбе с тайнами окружающей нас Вселенной. Однако вместо этого при очередных попытках получить всеобщие закономерности нашего Мира разразился очередной грандиозный кризис теории струн-мембран. Суть кризиса в теории суперструн состоит вкратце в следующем. M-теория описывает жизнь протяженных объектов в 11-мерном пространстве-времени при очень высокой температуре. 11 — мерное пространство — это не прихоть, а единственный способ соответствовать сразу всем налагаемым условиям. Если мы хотим получить из этой теории свойства нашего мира, то мы должны постепенно понижать температуру и смотреть, что происходит с этим 11-мерным пространством и летающими в нем объектами.

Так получается, что 7 из 11 измерений становятся неустойчивыми и спонтанно сворачиваются в сверхмикроскопические замкнутые структуры, оставляя макроскопическими только три пространственных измерения плюс время — четырехмерное пространственно-временное многообразие нашей реальности. Детали этого механизма еще не изучены, и на сегодняшний

-153-

день кажется, что в теории суперструн возможно огромное число разных конфигураций свернутого пространства. Каждая такая конфигурация приведет к конечной Вселенной со своими характеристиками: силой взаимодействий, массами частиц и т. д. Всю эту совокупность конечных вселенных, которую можно получить из одной-единственной теории путем разных сверток, физики назвали ландшафтом теории.

Сейчас уже можно сказать, что одной из главных проблем космологической теории квантовых суперструн является то, что она не может предсказать, какая именно Вселенная реализуется в реальности после тех же множественных столкновений мембран. Некоторые физики-теоретики справедливо указывают, что теория космических суперструн настолько неопределенна, что из ее различных вариантов можно получить любое конечное состояние нашего Мира. Космологи формулируют этот парадокс так: ландшафт теории суперструн практически бесконечен. Вообще говоря, это означает, что теория имеет очень высокий уровень научной спекулятивностии ее нельзя опровергнуть: любой результат любого эксперимента можно объяснить какой-нибудь модификацией суперструнной парадигмы.

Если наша Вселенная — многомерная мембрана, плавающая в еще более многомерном пространстве, то Большой Взрыв, возможно, был результатом ее соударения с параллельной мембраной. Такие столкновения могут повторяться циклически. Каждая галактика перемещается в пространстве-времени по пути, имеющему форму песочных часов.

Временная шкала, непосредственно примыкающая к некой условной точке «О», начала отсчет времени существования нашей реальности и полна загадочных событий. Стремящиеся в бесконечность плотности материи и энергии пока еще не могут быть описаны современной физикой. Тем поразительнее, что теория суперструн берет на себя немыслимую смелость моделировать не только сам момент Большого Взрыва, но и предшествующее развитие событий. Существует даже две модели, описывающие до-сингулярное состояние нашего Мира Одна из них основывается на известной симметрии обращения времени, в силу которой физические уравнения работают одинаково хорошо независимо

-154-

от направления времени. По такому космологическому сценарию Вселенная за определенный промежуток времени до Большого Взрыва расширялась с такой же скоростью, как и через такой же интервал после него. Однако изменение скорости расширения в эти моменты происходило в противоположных направлениях: если после Большого Взрыва расширение замедлялось, то перед ним оно ускорялось. В таком варианте Большой Взрыв предстает не моментом возникновения Мироздания, а просто внезапным переходом от ускорения к замедлению.

Рис. 53. Мир, запутанный в суперструны

«Зарыт ли в конце этого пути клад или нас ожидает только лишь трясина еще более невразумительной математики? Даже самые амбициозные защитники струн полагают, что пройдут еще десятки лет, прежде чем мы узнаем достаточно, чтобы суметь сделать хоть какие-то экспериментальные предсказания. А тем временем была утрачена историческая связь экспериментальной и теоретической физики. Пока люди, занимающиеся струнами, не могут интерпретировать воспринимаемые нами свойства реального Мира, они просто не занимаются физикой. Стоит ли университетам оплачивать их работу и позволять разлагать впечатлительных студентов? Найдут ли работу молодые доктора философии, чья область деятельности ограничивается лишь теорией суперструн, если

-155-

когда — нибудь эти струны лопнут? Быть может, все эти мысли о струнах более подойдут математическим факультетам или даже богословским школам, чем факультетам физики? Сколько ангелов может танцевать на булавочной головке? Сколько измерений в компактифицируемом многообразии, которое в 10 30раз меньше булавочной головки?»

В таком сценарии точка космологической сингулярности Большого Взрыва предстает подобием центра симметрии, относительно которого Вселенная перед Большим Взрывом была почти идеальным зеркальным изображением самой себя после него. Если правы космологи, считающие, что расширение пространства-времени будет продолжаться неопределенно долго, до тех пор, пока вся материя не превратится в разреженный атомарный газ, то она также бескрайне простирается и в прошлое. Бесконечно давно она была почти пуста: ее заполнял лишь невероятно разреженный, хаотический газ из излучения и вещества. Силы взаимодействия между частицами этого газа практически не существовали, однако с течением времени они возрастали и стягивали материю воедино. Случайные неоднородности первичного вещества вызывали эффект гравитационного «снежного кома», приводя к скапливанию протовещества с последующим ростом плотности до критического значения начала гравитационного коллапса. Так начали образовываться первичные черные дыры.

Внутри черной дыры пространство и время меняются ролями: ее центр — не точка пространства, а момент времени. Падающая в черную дыру материя, приближаясь к центру, становится все более плотной. Достигнув максимальных значений, допускаемых теорией струн, плотность, температура и кривизна пространства-времени внезапно начинают уменьшаться. В момент такого поворота и возникает сингулярность космического катаклизма Большого Взрыва. Получается, что если следовать такому суперструнному космологическому сценарию, то наш Мир — это бывшая внутренность одной из описанных черных дыр.