General, Research, Technology

Схід і захід теорії струн

Багато фізиків вважають теорію струн головним кандидатом на об'єднання теорій квантової фізики і гравітації в єдину теорію всього. Але існує і протилежна думка, згідноякому ця концепція є практично лженаукою, так як перевірити її за допомогою експериментів неможливо. І все ж деякі дослідники вважають, що у нас, можливо, з'явився спосіб це зробити - згідно з новою гіпотезою, яка протиставляє теорію струн теорії космічної інфляції. Все це зводиться до наступного питання: не приховані чи квантові таємниці Всесвіту від наших очей або ж є деякі деталі, за допомогою яких теорію струн можна пояснити?

Деякі дослідники вважають теорію струн практично лженаукою. Але чи так це?

Інфляційна модель Всесвіту - гіпотеза про фізичний стан і законірозширення Всесвіту, яке почалося відразу після Великого вибуху. Інфляція передбачає період прискореного розширення Всесвіту (в порівнянні зі стандартною моделлю гарячого Всесвіту).

Космічна інфляція

Один із способів виключити цю ідею полягає втому, щоб довести, що вона не передбачає особливість нашого Всесвіту. А теорія струн, як виявилося, постійно стикається з проблемою опису найбільш популярного пояснення того, що відбувалося в перші миті існування Всесвіту - відразу після Великого вибуху: інфляції.

«Інфляція - саме переконливе пояснення того, чому наш Всесвіт виглядає так, як вона виглядає, і звідки взялася її структура», - вважає Марілена Лаверда, фізик з університету Стоуні-Брук. Інфляція пояснює, як, в деякому сенсі, ми отримали все у Всесвіті з нічого. Теорія стверджує, що рання Всесвіт пройшлачерез фазу екстремального розширення. Цей процес збільшував випадкові сплески в квантовому вакуумі і перетворював їх в галактики та інші об'єкти навколо нас.

Однак теоретикам було важко показати, як - ічи працює взагалі - інфляція працює в теорії струн. Найбільш багатообіцяючий шлях до цього - так звана конструкція ККЛТ (KKLT construction) переконує далеко не всіх. Деякі дослідники відзначають, що в глибині свідомості багатьох людей, що займаються теорією струн, давно оселилася сумнів: чи дійсно вона працює?

Ще більше цікавих статей про те, яке майбутнє чекає людську цивілізацію, читайте на нашому каналі в Google News

Наскільки правдоподібна теорія струн?

У 2018 році група струнних теоретиківстверджувала, що, можливо, інфляція просто не може відбутися в теорії. Ця так звана гіпотеза де Ситтера стверджувала, що будь-яка версія концепції, яка могла б описати простір де Ситтера - термін для того типу Всесвіту, в якій ми припускаємо існування інфляції, - мала б якийсь технічний недолік, який помістив би її в «болото »відкинутих теорій.

Зазначу, що будь-яке обмеження інфляції підвищилоб ймовірність перевірки теорії струн на реальних даних. За словами Кумруна Вафи, фізика з Гарвардського університету і одного з авторів гіпотези, дослідники можуть почати будувати докази цієї ідеї якщо зможуть зв'язати її з добре відомими фізичними законами. Один з підходів до зміцнення довіри може спробувати пояснити, яке фізичне правило обмежує інфляцію - або, якщо поставити питання більш практично: як фізики-теоретики зможуть переконати космологов переглянути найбільш бажаних теорію?

Наш Всесвіт таки справді трохи дивна

Відповідь, як це часто буває, прийшов нізвідки нечекали - виявляється, інфляція вже має невирішену проблему: далеко не всі фізики згодні з тим, що відбувається з найдрібнішими квантовими частинками (мова йде про розширення вакууму і збільшенні його статики).

теорія всього

Фізикам не вистачає робочої теорії, якаописувала б світ нижче рівня так званої планковской довжини - надзвичайно малої відстані, на якому вони очікують появи квантової гравітації. Прихильники інфляції, як правило, вважають що одного разу зможуть включити в неї всі «транс-планковские» деталі і що вони не будуть мати великого значення при побудові будь-яких прогнозів. Але як саме це станеться, залишається невідомим.

Як пише Scientific American, згідно з новоюгіпотезі надзвичайно крихітна квантова нечіткість завжди повинна залишатися надзвичайно крихітною і квантової, незважаючи на що збільшує ефект розширення. Якщо ця ідея правильна, вона має на увазі обмеження на величину інфляції, яка може статися, тому що занадто велика її частина буде означати занадто велике збільшення транс-планківських деталей.

А як ви думаєте, чи вірна теорія струн? Відповідь будемо чекати в коментарях до цієї статті а також у нашому Telegram-чаті

Таким чином, в новому підході до теорії струндослідники дійсно можуть шукати відповіді вдивляючись у зоряне небо. Існує кілька різних моделей реального процесу інфляції та астрофізики поки не мають даних, які підтверджують хоча б одну з них.

Теорія всього дозволила б нам відповісти на фундаментальні питання про Всесвіт

Ще одним важливим моментом, конфліктуючим зтеорією струн є гравітаційні хвилі. Їх існування довели в 2017 році, так що вченим достеменно відомо, що гравітаційні хвилі залишають після себе слабкий, але виразний відбиток в космічному фоновому мікрохвильовому випромінюванні (реліктовому випромінюванні). Однак згідно з новою гіпотезою, існування гравітаціоннихволн допускається, правда, їх повинно бути зовсім небагато. Настільки, що будь-яка ознака гравітаційних хвиль буде означати, що теорія струн не може бути застосована до нашого Всесвіту. Так що фізики, ймовірно, повинні будуть придумати для них інше пояснення.