Теория суперструн - ключ к объяснению происходящего во Вселенной? Отвечает ассоциированный профессор Факультета физики и математики Латвийского университета Вячеслав Кащеев.

- Как известно, физики столкнулись с проблемой совмещения общей теории относительности и квантовой гравитации. Одна описывает макромир, другая - микромир. Но физикам хочется, чтобы они не взаимоисключались и укладывались в единую концепцию?

- Совершенно верно. В этом-то как раз и есть корень проблемы - физикам всегда хочется. Им хочется, чтобы сказка не кончалась, чтобы мечты продолжали сбываться. Дело в том, что прогресс физики 20-го века отмечен великими - действительно, с большой буквы великими, - триумфами человеческой мысли. Это, к примеру, подтверждение предсказаний теоретической физики элементарных частиц, основанной на квантовой механике и специальной теории относительности, а также предсказаний совершенно космического, вселенского масштаба, основанных на общей теории относительности. И действительно, современные попытки создать теорию суперструн именно как физическую теорию, связано как раз с надеждой, что мы и впредь сможем угадывать то, как работает природа, опираясь на глубокое понимание математических принципов.

- Давайте тогда для начала разберемся, почему, собственно, струны?

- Начнем, пожалуй, с того конца, который мы уже упомянули - с общей теории относительности. По сути, она представляет собой теорию геометрии пространства времени. В этом и заключалось великое озарение Эйнштейна - взаимодействие, которое мы ощущаем как силу притяжения на очень больших, космических масштабах, можно очень элегантно выразить в форме теории искривленного пространства. Но если мы вспомним уроки геометрии - самую-самую основу, в рамках которой нам рассказывают о прямых, плоскостях, телах, - из чего они состоят? Из точек. Если мы попытаемся увеличить, прозумить непрерывное пространство, то элементарным объектом окажется точка, причем бесконечно маленькая. В самой общей теории относительности нет никаких ограничений относительно того, насколько маленькими могут быть размеры произвольных объектов. С этих маленьких размеров и начинается фундаментальное противоречие, если мы попытаемся взять ту теорию, которая хорошо работает на больших, доступных, экспериментально проверенных масштабах и, как говорят физики, экстраполировать ее. Предположим, что ничего фундаментально нового нас не ожидает, вплоть до самых малых величин. Даже из соображений размерности фундаментальных постоянных - скорости света и специальной теории относительности, - можно грубо оценить тот масштаб, на котором обычные, классические эйнштейновские предстваления о пространстве и времени окажутся неверны. По большому счету, главная задача, главный квест теории суперструн - определиться с тем, что такое квант пространства времени и как квантовые эффекты проявляются на самом фундаментальном уровне. Возвращаясь к гипотезе о пространстве, состоящем из точек, то применение тех же принципов, которые были очень успешны на больших, доступных эксперименту расстояниях, приводит к неумалимым математическим противоречиям. И вот одним большим математическим открытием, которое, собственно, и обозначило теорию струн как теорию фундаментальных взаимодействий, стало знание, что если начать из элементарных объектов, которые уже имеют конечную протяженность, по-крайней мере в одной или большим количеством разменностей. Таким образом, в теории струн элементарный объектом является свободно плавающая струна как одномерный объект, заменяющий понятие элементарной частицы.

- Но речь идет об объектах, которые мы никак не можем увидеть или зафиксировать? То есть, это теоретиеское предположение?

- Действительно, мы ограничены нашими техническими возможностями экспериментов - это те же коллайдеры и астрономические наблюдения, - и на этом порядке у нас есть четко работающий каркас: стандартная модель элементарных частиц. Естественно, любая всеобъемлющая теория, претендующая на статус физической теории, как минимум должна не противоречить стандартной модели, а так же измерить эффект, который иначе как проявлениями теории струн объяснить нельзя. И здесь, наверное, к месту упомянуть второй феномен, который физики воспринимают как намек на что-то большое и грандиозное со стороны внутренней непротиворечивости математике теории струн. Если мы ту же самую стандартную модель и попробуем предсказать, что будет на еще меньших масштабах физических размеров при еще большей энергии, то прогнозы получатся очень расходящимися. Должно быть что-то еще. Если отказаться от понятия суперструн, то попытки экстраполяций до минимального квантопространства оказываются невозможны.

Полная версия интервью с В.Кащеевым - в записи программы Латвийского радио 4 "Теория всего".