• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
Вчера, 10:39
Дарья Губина
2 122

Новый подход может «вытащить» нашу Вселенную из «болота» моделей теорий струн

4.1

Теория струн растеряла свою популярность, потому что на практике не может объяснить все особенности Вселенной. Оказалось, если добавить «динамичности» одному из параметров, модели теории струн начинают лучше «дружить» и с реальностью, и с теоретическими концепциями.

Спиральная галактика IC 5332. Все попытки доказать теорию струн через астрономические наблюдения пока оказывались неудачными / © ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee and the PHANGS-JWST and PHANGS-HST Teams
Спиральная галактика IC 5332. Все попытки доказать теорию струн через астрономические наблюдения пока оказывались неудачными / © ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee and the PHANGS-JWST and PHANGS-HST Teams

Общая теория относительности хорошо описывает поведение Вселенной в больших масштабах, а квантовая механика — в малых. Физики давно пробуют их «подружить», создав «теорию всего». Так появилась теория струн, которую, несмотря на название, пока нельзя считать теорией в научном понимании.

В теории струн субатомные частицы, например электроны, — не «кирпичики», а маленькие вибрирующие «струны». Частота колебаний определяет наше восприятие струны — скажем, «видим» мы фотон или электрон. Так, все элементарные частицы — закрытые или открытые струны, вибрирующие на конкретной частоте. Причем мы не видим колебания, только их последствия.

Было бы неплохо, если бы уравнения теории струн имели несколько решений, которые мы могли сопоставить с нашей Вселенной. К сожалению, возможных решений — 10500. Каждое описывает уникальный космос со своими частицами и силами их взаимодействия. Более того, этот «ландшафт» из «островков» гипотетически реалистичных решений окружен «болотом», решения в котором не сочетаются ни с одним из существующих подходов к описанию квантовой гравитации.

Для выявления «островков» ученые предложили набор критериев. Проблема в том, что прошедшие такой отбор решения — конкретные модели квантовых теорий — не способны объяснить ни инфляцию, ни темную энергию нашей Вселенной. Получается, наша «версия» космоса попадает в «болото» моделей, которые в рамках теории струн считаются нереалистичными.

Физик Эдуардо Гэндельман из Университета имени Бен-Гуриона (Израиль) в своей новой работе, опубликованной в журнале The European Physical Journal C, показал, что есть подгруппа моделей теорий струн, которая «вытаскивает» нашу Вселенную из «болота». Их особенность — динамичное напряжение струн.

В большинстве используемых моделей струн напряжение струн задается вручную константой. По своей важности это значение похоже на космологическую постоянную, характеризующую свойства вакуума в Общей теории относительности (ОТО). Вот только, по ОТО, разные космологические постоянные задают разные Вселенные, а согласно теории струн, в одной Вселенной могут существовать и пересекаться несколько «полотен» струн.

Как отметил в статье физик, единое напряжение у всех струн всех «полотен» неестественно, ведь тогда нужно объяснить, какие взаимодействия позволяют струнам достигнуть такого баланса. Динамичное напряжение более логично.

Иллюстрация «болота» и «ландшафта» моделей теории струн / © Created by Haley Grunloh for the Foundational Questions Institute, FQxI, FQxI (2025)

Если напряжение возникает динамично от поведения струн, то, как показал Гэндельман, в каждом «полотне» может быть свое независимое напряжение. Самое важное — от этого напряжения зависит планковский масштаб, «пиксель» нашего пространства-времени. Именно на этом параметре «завязаны» критерии отбора моделей теорий струн. Динамичное напряжение дает динамичный планковский масштаб — и более комфортные критерии выхода из «болота».

«В случае, когда динамичное напряжение и, как следствие, планковский масштаб становятся очень большими, критерии становятся несущественными либо крайне слабыми. Поэтому теория струн с динамичным напряжением „дружит” с инфляцией и темной энергией», — объяснил Гэндельман.

Теория струн пока не особо полезна как физическая теория из-за множества допущений, отсутствия конкретных предсказаний и невозможности проверить ее экспериментально. Зато она успешно используется в математических вычислениях. Сегодня это единственная «система», которая позволяет напрямую «работать» с квантовой гравитацией, проводя расчеты.

Эдуардо Гэндельман занимается теорией струн с динамичным напряжением уже много лет. В новой работе он проанализировал несколько частных случаев взаимодействия струн с динамическим напряжением в одной области пространства. Ученый планирует продолжить работу: в частности, изучить, что будет происходить с тремя и более струнами разных напряжений.

В то же время очень многие ученые последовательно критикуют теорию струн даже с ее дополнениями вроде тех, что предлагает Гэндельман. Критики отмечают, что модификации в теории, позволяющие струнным гипотезам выглядеть реалистичнее, приходится вносить вручную, в то время как по принципу бритвы Оккама к реальности ближе концепции, в которые нужно вносить минимум дополнительных предположений.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Автор специализируется на популяризации астрономии и астрофизики. Пишет о строении Вселенной, космологических теориях и новых открытиях, раскрывая суть явлений и идей современного научного знания.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 13:20
Юлия Трепалина

Новое исследование с участием нескольких тысяч немецких подростков показало, что курение обычных или электронных сигарет, особенно сочетание этих практик, в сотни раз повышает вероятность знакомства тинейджеров с марихуаной.

Вчера, 10:19
Редакция Naked Science

Сегодня в облаке запускают продукты, тестируют гипотезы, обучают ИИ-модели, автоматизируют бухгалтерию и разворачивают сервисы и приложения на сотни тысяч пользователей. Когда мы говорим, что бизнес «уходит в облако», мы имеем в виду не красивую метафору, а вполне конкретную практику — аренду инфраструктуры, вычислительных мощностей и приложений у провайдера, который отвечает за их надежную работу.

Вчера, 10:20
Редакция Naked Science

Онлайн-шопинг, доставка еды, мобильный банкинг и стриминг кино — часть повседневности. Мы почти не задумываемся, что делает все это возможным. Ответ — облачные технологии. За каждой покупкой, переводом или просмотром фильма работает невидимая инфраструктура, без которой современные цифровые сервисы попросту остановились бы. Рассказываем, как облака изменили нашу цифровую жизнь и стали незаметным мотором современной экономики.

Позавчера, 13:02
Александр Березин

2020-е годы показали, что любая система международной торговли может быть разрушена в кратчайшие сроки. Ученые решили выяснить, какие государства в таких условиях смогут прокормить свое население, а какие — не совсем. Лидером, что неожиданно, оказалось очень небольшое государство с населением менее миллиона человек.

Позавчера, 21:21
Адель Романенкова

Инженер Эррол Маск заявил, что одновременно с вопросом о межпланетном перелете автоматически возникает вопрос о возвращении астронавтов на Землю.

Позавчера, 13:20
Юлия Трепалина

Новое исследование с участием нескольких тысяч немецких подростков показало, что курение обычных или электронных сигарет, особенно сочетание этих практик, в сотни раз повышает вероятность знакомства тинейджеров с марихуаной.

5 июня
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

22 мая
ПНИПУ

Недавно вышел второй сезон сериала «Одни из нас» (TheLastofUs), созданного по сюжету популярнейшей видеоигры. Ученые Пермского Политеха решили разобраться, насколько реален сценарий грибной пандемии, превращающей людей зомби? Чем живет кордицепс и как он «ищет» своих жертв, действительно ли паразит способен эволюционировать настолько, чтобы поражать человеческий организм и подчинять себе его волю, был бы у людей шанс выжить, какие грибы уже поселились в наших телах и выручит ли нас иммунитет, сформированный тысячелетиями.

26 мая
Unitsky String Technologies Inc.

Казахстанский Алматы — город контрастов, где горы соседствуют с урбанистическими пейзажами, а бизнес-центры — с историческими кварталами. Неизменным остается одно — пробки. Ежедневно сюда приезжает более 700 тысяч автомобилей из пригородов, при этом в самом мегаполисе зарегистрировано порядка 600 тысяч транспортных средств. В результате по улицам ежедневно движется более миллиона транспортных средств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно