Формула Мироздания

Более 100 лет назад, 25 ноября 1915 года, Альберт Эйнштейн представил доклад на заседании Королевской академии наук Пруссии под названием «Die Feldgleichungen der Gravitation» (уравнение гравитационного поля) — вывод нового закона всемирного тяготения. Эту дату ученые считают днем рождения общей теории относительности.

Теория Эйнштейна перевернула представления ученых о пространстве и времени, она стала одним из самых важных научных достижений последнего столетия, однако и по сей день является гипотетической. Эйнштейн понимал, что не может вписать свою революционную теорию в рамки квантовой механики, он хотел объединить теорию относительности и квантовую механику, создав «теорию всего».

В течение последних пятидесяти лет все попытки создания единого описания Вселенной заканчивались провалом, поскольку общая теория относительности и квантовая теория диаметрально противоположны друг другу практически во всех отношениях. Общая теория относительности — это теория очень большого: черных дыр, Больших Взрывов, квазаров и расширяющейся Вселенной. Квантовая теория в точности противоположна — она описывает мир всего крошечного: атомов, протонов с нейтронами и кварков. В этих двух теориях все различно — математические подходы, физические принципы и области применения.

Общая теория относительности подразумевает — расширяющаяся Вселенная должна была возникнуть в результате Большого взрыва. Однако в самом начале Большого взрыва теория относительности не действовала, поскольку все происходившие в тот момент процессы носили квантовый характер.

Наличие реликтового излучения, являющегося «эхом» Большого взрыва, не доказывает теорию Эйнштейна о происхождении Вселенной, поскольку общая теория относительности предсказывает, что должна была быть точка во времени, в которой температура, плотность, и искривление Вселенной были бесконечны. Эту ситуацию математики называют сингулярностью. Для физиков это означает, что теория Эйнштейна прерывается в той точке и поэтому не может использоваться, чтобы предсказать, как Вселенная началась, а только как она развивалась позже.

Как полагают ученые, можно использовать уравнения общей теории относительности, чтобы узнать о Вселенной в очень молодом возрасте, но не корректно полностью переносить картину Большого Взрыва назад к началу. Так как нельзя описать происхождение Вселенной, используя общую теорию относительности Эйнштейна, эта теория должна быть заменена более совершенной.

Сегодня многие физики верят в то, что найдена «теория всего» — теория суперструн, или М-теория, которые стали первым крупным достижением после теории Эйнштейна. В этих теориях содержатся дальнейшие доказательства того, что наша Вселенная — лишь одна из многих. В настоящее время только М-теория способна объединить теорию относительности и квантовую механику в связное целое, только М-теория способна создать «теорию всего».

В теории струн, которая претендует на звание квантовой теории гравитации, вводится новая фундаментальная физическая постоянная — минимальный квант длины. В результате старый сценарий Вселенной, рожденной в Большом взрыве, становится несостоятельным. Большой взрыв все же имел место, но плотность материи в тот момент не была бесконечной, а Вселенная, возможно, существовала и до него. Симметрия теории струн предполагает, что у времени нет ни начала, ни конца. Вселенная могла возникнуть почти пустой и сформироваться к моменту Большого взрыва или пройти несколько циклов гибели и возрождения.

Если до Большого взрыва вообще не было времени, то вроде бы не могло быть и причины, породившей его. Чтобы создать полную теорию Большого взрыва, нужно связать воедино учение Эйнштейна, описывающее пространство и время, с квантовой теорией, занимающейся элементарными частицами и их взаимодействием. Очевидно, пройдет не одно десятилетие, прежде чем ученым удастся это сделать и вывести единую «формулу мироздания».

Мичио Каку — один из авторов теории струн, считает, что с появлением теории струн, физики начинают пересматривать свое отношение к таким фантастическим идеям, как путешествия во времени и параллельные вселенные. Сколько вселенных предсказывает теория струн? Вселенных может быть множество — многие триллионы вселенных, каждая из которых вполне согласуется с теорией относительности и квантовой теорией. Согласно одной из оценок, может существовать гугол таких вселенных. (Гугол — единица со ста нулями)

Однажды Эйнштейн сказал: «Природа показывает нам только львиный хвост. Но я нисколько не сомневаюсь в том, что этот хвост принадлежит льву, хотя увидеть его целиком невозможно ввиду колоссальных размеров». Если Эйнштейн прав, то четыре фундаментальные силы (гравитация, электромагнетизм, сильные и слабые ядерные взаимодействия) — это «львиный хвост», а многомерное пространство-время — «лев».

Возможно, решение, которое ускользало от Эйнштейна последние тридцать лет его жизни, находится в гиперпространстве. Теория гиперпространства способна объединять все известные физические феномены в простую конструкцию и привести ученых к «теории всего». Теория гиперпространства утверждает, что существуют и другие измерения помимо четырех общеизвестных измерений пространства и времени.