Нові виміри. Вчені знайшли ймовірний доказ теорії струн і темної енергії

28 травня 2019, 20:00

Згідно з новим дослідженням учених зі Швеції, наш Всесвіт може бути чимось на зразок міхура темної енергії, який розширюється.

Однією з найбільш поширених теорій, яка об'єднує ідеї квантової механіки і теорію відносності Ейнштейна, є теорія струн. Виведена в другій половині XX століття, теорія струн передбачає, що взаємодії всіх фундаментальних частинок, їхні масу і заряд визначають вібрації одновимірних ультрамікроскопічних струн.

Відео дня

Найменші докази теорії струн можуть зробити її Теорією всього, що дозволить пояснити такі суперечливі поняття як квантова гравітація. Довівши теорію струн, вчені зможуть об'єднати різні моделі фізики і відповісти на її фундаментальні питання.

Але, на жаль, у доказі теорії струн вчені пропонують величезну кількість поширених математичних моделей, кожна з яких має право на існування, і водночас суперечить іншим.

Головним каменем спотикання в багатьох версіях теорії струн є більша кількість вимірів, ніж людина може собі уявити. Відомий нам тривимірний простір включає довжину, ширину і глибину (окрема розмова про позначення часу як четвертого виміру).

Ґрунтуючись на цих вимірах, ми можемо вивчати природу Всесвіту, а щоб зрозуміти і описати її незрозумілі властивості — потрібно спершу визначити інші, невідомі нам виміри. Скільки їх, і чи існують вони взагалі — може назавжди залишитися загадкою для людини.

Ключ до можливого відкриття нового виміру знайшли в 1990-х, коли астрономи виявили так звану темну енергію — речовину, яка відповідає за постійне розширення Всесвіту з моменту Великого вибуху. Поки невідомо, темна енергія — це постійна величина, модифікована гравітація в макропросторі Всесвіту чи динамічне поле зі змінною енергетичною щільністю.

National Science Foundation
Фото: National Science Foundation

Проте, відкриття темної енергії тільки ускладнило численні рівняння у вирішенні теорії струн, які описують неймовірні кількості варіантів нашого Всесвіту.

Переворот у свідомості

Кілька місяців тому фізики з Уппсальского університету в Швеції опублікували дослідження, згідно з яким видимий нами Всесвіт — це грань міхура, який складається з темної енергії і розширюється в інші виміри.

Як пояснив один з авторів дослідження Ульф Даніельссон виданню Live Science, моделі теорії струн, які описують темну енергію, не збігаються в математичних розрахунках.

«Рівняння, що описують теорію струн, свідчать про те, що будь-який Всесвіт з нашою версією темної енергії має швидко розпадатися і зникати. Наша ідея полягає в тому, щоб перетворити цю проблему на перевагу», — каже Даніельссон.

Шведські фізики розробили модель, в якій розкладання багатьох Всесвітів, спричинене дією темної енергії, буквально надуває міхур багатьох вимірів. Вчені припускають, що в такому випадку наш Всесвіт на стінах цього міхура, між темною енергією і вищими вимірами.

За словами Ульфа Даніельссона, найдрібніші частинки нашого Всесвіту і є вищезгаданими струнами, які розширюються в інші виміри.

Suvendu Giri
Фото: Suvendu Giri

Незважаючи на те, що така гіпотеза дозволить вченим передбачити альтернативні варіанти розвитку Всесвіту, природу існування чорних дір і, звичайно ж, невідомих нам вимірів, — у неї практично відсутня доказова база.

Фізик з Франкфурта Сабіна Госсенфельдер розповіла Live Science, що «це математична фантастика, яка не має експериментальних доказів». «Теоретики струн пропонують, здавалося б, безліч математичних конструкцій, які не мають жодного стосунку до спостереження», — каже Госсенфельдер.

Подібні суперечки в сучасній фізиці — не рідкість, і не виключено, що такі теоретики вирішать і зовсім відмовитися від теорії струн на користь чого-небудь ще більш заплутаного і незрозумілого.

Наприклад, американський фізик Брайан Свінгл нещодавно представив теорію, згідно з якою за формування простору-часу в усьому Всесвіті відповідають квантові пари, і все, що нас оточує, є своєрідною голограмою квантового світу, в якій є час. Якщо це насправді так — відомі нам квантові заплутаності не тільки мають міститися поза простором-часом, але і створювати його.

«Мабуть, геометрія з правильними властивостями, побудованими з квантової заплутаності, має підкорятися гравітаційним рівнянням руху. Цей результат також виправдовує твердження, що простір-час виникає через цю заплутаність», — писав Cвінгл.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X