Учёные вывели доказательства теории струн из простых физических законов

Если вы возьмёте яблоко и начнёте делить его на всё более мелкие части, вы дойдёте до молекул, затем до атомов, а потом до протонов и кварков. Но что дальше? Теория струн утверждает, что на самом базовом уровне — в миллиарды миллиардов раз меньше протона — всё состоит из крошечных вибрирующих энергетических нитей. Звучит красиво, но долгое время это считалось скорее математической фантазией, проверить которую невозможно — для этого понадобился бы коллайдер размером с галактику. Теперь физики сделали потрясающее открытие: похоже, Вселенная тайно «хочет», чтобы теория струн существовала.

Главная головная боль современной физики — это попытка «подружить» квантовую механику и общую теорию относительности Эйнштейна. Когда учёные пытаются объединить их уравнения для экстремально высоких энергий, например, в центре черной дыры или в момент Большого взрыва, математика ломается и выдает бессмысленные бесконечности.

Чтобы обойти эту проблему, исследователи из Калифорнийского технологического института решили использовать метод «бутстрапа». Это похоже на решение судоку: вы не пытаетесь сразу угадать всю картинку, а просто задаете несколько строгих базовых правил и смотрите, куда они вас приведут.

Физики вообще не закладывали теорию струн в свои расчёты. Они взяли лишь пару базовых принципов того, как частицы должны сталкиваться на невероятно высоких скоростях. Одно из правил называлось «ультрамягкостью»: ученые предположили, что на экстремальных энергиях частицы перестают жёстоко врезаться друг в друга, а начинают мягко проходить сквозь друг друга, избегая тех самых математических бесконечностей.

И тут произошло чудо. Когда суперкомпьютеры просчитали эти простые правила, уравнения автоматически выдали... теорию струн!

Из базовой физики сама собой вывелась так называемая «бесконечная башня» частиц. Это математическая модель, в которой частицы выстраиваются в чёткую последовательность с возрастающей массой и спином. Точно так же, как гитарная струна при щипке издает основной тон и серию обертонов, эта «башня» идеально описывала вибрации квантовых струн. Разные вибрации рождали разные частицы, включая гравитон — гипотетическую частицу, переносящую гравитацию.

Это открытие не является прямым экспериментальным доказательством теории струн, но оно переворачивает взгляд на физику. Оказалось, что вибрирующие нити — это не просто выдумка теоретиков. Это математически верное и логичное решение, которое возникает само по себе, если смоделировать поведение частиц на самых высоких скоростях.

Подписывайтесь на Рамблер в Max! Так мы останемся на связи даже в нестабильные времена.