Уравнение Бога. В поисках теории всего - [44]

Однако поэты часто цитируют стихотворение «Ода греческой вазе» Джона Китса:

В прекрасном – правда, в правде – красота.

Вот знания земного смысл и суть[47].

Поль Дирак, безусловно, следовал этому принципу, когда писал: «Научный работник в своих попытках выразить фундаментальные законы Природы в математической форме должен стремиться главным образом к математической красоте»[48]. Мало того, по его словам, он открыл свою знаменитую теорию электрона, не копаясь в данных, а играя с математическими формулами.

Но, каким бы мощным фактором в физике ни была красота, она, безусловно, может увести с истинного пути. Как писала физик Сабина Хоссенфельдер, «красивые теории опровергались сотнями – теории о единых взаимодействиях, о новых частицах, о дополнительных симметриях и других вселенных. Все эти теории были неверны, неверны, неверны. Ясно, что полагаться на красоту – не лучшая стратегия»[49].

Критики утверждают, что теория струн красива математически, но это, возможно, не имеет никакого отношения к физической реальности.

В подобном замечании есть своя правда, но следует понимать, что отдельные аспекты теории струн, такие как суперсимметрия, нельзя назвать бесполезными для физики. Хотя доказательств существования суперсимметрии до сих пор не найдено, доказано, что она необходима для устранения многих дефектов в рамках квантовой теории. Взаимно компенсируя бозоны и фермионы, суперсимметрия позволяет нам решить давнюю проблему – устранить расходимости, которыми грешит теория квантовой гравитации.

Не каждая красивая теория применима в физике, но все без исключения существующие фундаментальные физические теории обладают какой-нибудь встроенной красотой или симметрией.

Можно ли ее проверить?

Главная претензия к теории струн заключается в том, что она не поддается проверке. Энергия, которой обладают гравитоны, называется планковской энергией, и она в квадриллион раз больше энергии, которую можно получить в Большом адронном коллайдере. Представьте себе попытку построить БАК в квадриллион раз больше нынешнего! Для непосредственной проверки теории нам, вероятно, потребовался бы ускоритель частиц размером с галактику.

Более того, каждое решение струнной теории – это целая вселенная. А решений, судя по всему, существует бесконечное множество. Для непосредственной проверки нашей теории потребовалось бы создавать в лаборатории новые вселенные! Иными словами, только Бог может проверить эту теорию непосредственно, поскольку в основе ее лежат вселенные, а не просто атомы или молекулы.

Так что поначалу кажется, что теория струн не обладает обязательным для любой теории качеством – проверяемостью. Но ее сторонников это не смущает. Как мы установили, наука в большинстве случаев пользуется косвенными методами: она идет путем изучения эха от Солнца, от Большого взрыва и т. п.

Мы, например, ищем эхо десятого и одиннадцатого измерений. Возможно, скрытые доказательства теории струн есть повсюду вокруг нас, но нам следует прислушиваться к ее эху, а не пытаться наблюдать непосредственно.

Один из возможных сигналов из гиперпространства – существование темной материи. До недавнего времени считалось, что наша Вселенная состоит в основном из атомов. Астрономы были поражены, когда обнаружилось, что атомы, такие как водород и гелий, составляют всего 4,9 % массы Вселенной. На самом деле подавляющая часть Вселенной скрыта от нас и существует в виде темной материи и темной энергии. (Напоминаю, что темная материя и темная энергия – это не одно и то же. Во Вселенной 26,8 % массы приходится на темную материю – невидимое вещество, которое окружает галактики и не дает им разлететься на кусочки. А 68,3 % Вселенной составляет темная энергия, которая еще более загадочна, – это энергия пустого пространства, которая расталкивает галактики и заставляет их разбегаться.) Возможно, доказательство теории всего скрыто именно в этой невидимой вселенной.

В поисках темной материи

Темная материя странна и невидима, но именно она удерживает галактику Млечный Путь в целости и не дает составляющим ее звездам разлететься в разные стороны. Поскольку темная материя обладает массой, но не имеет заряда, если бы вы попытались взять ее в руку, она бы прошла сквозь пальцы, будто их не существует, упала бы вниз, прямо сквозь пол, сквозь Землю и вышла бы с другой стороны, где гравитация постепенно заставила бы ее сменить направление движения и вернуться обратно туда, где вы находитесь. Так она и летала бы от вас к другой стороне Земли и обратно, не замечая при этом, собственно, самой Земли.

Какой бы странной ни была темная материя, мы знаем, что она должна существовать. Если проанализировать вращение галактики Млечный Путь и применить законы Ньютона, то выяснится, что в ней недостаточно массы, чтобы противостоять центробежной силе. При тех массах, которые мы наблюдаем, галактики во Вселенной должны быть нестабильными и, по идее, рассыпаться, однако они не распадаются уже миллиарды лет. Так что у нас два варианта: либо уравнения Ньютона неверны в применении к галактикам, либо существует невидимый объект, который позволяет галактикам сохранять целостность. (Вспомним, что планета Нептун была обнаружена именно таким способом: существование новой планеты было постулировано для объяснения отклонений орбиты Урана от теоретических предсказаний.)