"С тех пор, как древние греки предположили, что все в природе состоит из «атомов» - неделимых кусочков вещества, в общепринятой физической модели по этому вопросу изменилось немногое. Резерфорд разработал свою модель, состоящую из атома и вращающихся вокруг него электронов; затем атом был разделен на протоны и нейтроны, которые затем разбили на кварки, которые дальше пока ни на что разбить не удалось. В процессе исследований к списку фундаментальных частиц были добавлены совершенно независимые и пронизывающие всю вселенную нейтрино, а также обнаруженные в космическом ветре мюоны.
 

Кроме того, к фундаментальным относятся также частицы, отвечающие за четыре основных типа взаимодействий в природе - фотоны (электромагнитное), бозоны (слабое), глюоны (сильное) и, предположительно все же существующие, гравитоны (гравитационное).
 

При этом всегда по умолчанию предполагалось, что все фундаментальные частицы представляют собой некие «кусочки» материи, точечные образования, мельчайшие песчинки, которые раздробить далее уже невозможно вследствие их малости.
 

Однако было обнаружено, что две крупнейшие теории, созданные в XX веке – общая теория относительности и квантовая механика – при таком положении вещей неожиданно входят между собой в непримиримый конфликт. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна создает теоретическую основу для понимания вселенной в ее глобальных масштабах – звезды, галактики, скопления галактик и далее, к самой вселенной. Квантовая механика создает теоретическую основу для изучения наименьших масштабов вселенной – молекулы, атомы и далее, на субатомные расстояния. Обе эти теории детально разработаны, обе многократно подтверждались экспериментально с высокой точностью достоверности – однако при совместном использовании дают бессмысленные результаты. Может ли наша Вселенная быть столь глобально разделена на разных масштабных уровнях?
 

Данное противоречие устраняется теорией струн, которая в основе своей как проста, так и гениальна.
 

Ее основным положением является то, что каждая из фундаментальных частиц является не точечным образованием, а представляет собой крошечные одномерные волокна, подобные бесконечно тонким, непрерывно вибрирующим, колеблющимся резиновым лентам, которые физики назвали «струнами».
 

Эти струны лежат глубоко в самом сердце материи и настолько малы – в среднем их размер сопоставим с планковской длиной, - что даже при изучении с помощью самого мощного оборудования выглядят точечными.
 

Это демонстрирует нам пример яблока, структура которого показана на рис. 1.1 с последовательным увеличением. К уже известной иерархии, нисходящей от атомов к протонам, нейтронам, электронам и кваркам, теория струн добавляет новый микроскопический уровень – колеблющуюся петлю.
 

Таким образом, основной принцип теории струн заключается в том, что на микроскопическом уровне все состоит из комбинаций вибрирующих волокон. Исходя из этого принципа, все наблюдаемые свойства существующих взаимодействий и видов материи являются проявлением различных типов струнных колебаний.
 

Подобно тому, как струны скрипки или пианино имеют резонансные частоты, на которых они предпочитают колебаться, и которые наше ухо воспринимает музыкальными нотами, фундаментальные частицы вселенной также имеют свои резонансные частоты, воспринимаемые нами как их масса и заряд.
 

Таким образом, электрон представляет собой один вид колебания струны, u-кварк – другой, и так далее.
 

Поскольку это очень важно, то повторим еще раз: точно так же, как различные моды резонансных колебаний скрипичных струн рождают различные музыкальные ноты, различные моды колебаний фундаментальных струн порождают различные массы и константы взаимодействия.
 

Легче представить это на примере массы – внутренние струны более тяжелых частиц совершают более интенсивные колебания, струны же легких частиц колеблются менее интенсивно.
 

Ранее считалось, что различия фундаментальных частиц между собой обусловлены тем, что они «отрезаны от разных кусков». Хотя частицы и считались элементарными, предполагалось, что они состоят из различного «материала». Так, например, «материал» электрона имел отрицательный электрический заряд, а «материал» нейтрино был электрически нейтральным.
 

Теория же струн утверждает: «материал» всего вещества и всех взаимодействий является одним и тем же.
 

Каждая элементарная частица является отдельной струной – и все струны абсолютно идентичны. Различия между частицами обусловлены различными модами резонансных колебаний этих струн. То, что мы воспринимаем как различные частицы, на самом деле является различными «нотами», исполняемыми на фундаментальной струне – Вселенная, состоящая из бесчисленного количества этих колеблющихся струн, «звучит» в видимом нам бытие как великая космическая симфония."
 

Брайан Грин. Элегантная Вселенная.
 

  Вернуться к разделу "Человек космический" >>