Как немного пены на гребне океанской волны, наша наблюдаемая вселенная может быть не чем иным, как осколком, сидящим в краю пузыря, который постоянно расширяется в более высокое измерение.
Хотя эта ошеломляющая идея может звучать как нечто из мечты физика о лихорадке, на самом деле это новая попытка примирить математику теории струн с реальностью темной энергии, таинственной, всепроникающей космической силы, которая действует в оппозиции гравитации.
Теория струн - это попытка объединить два столпа физики 20-го века - квантовую механику и гравитацию, утверждая, что все частицы являются одномерными струнами, вибрации которых определяют такие свойства, как масса и заряд. Теория была описана как математически прекрасная, и долгое время была одним из ведущих претендентов на то, что ученые называют Теорией Всего, что означает основу для объяснения всей физики, популярную в книгах, таких как «Элегантная Вселенная» Брайана Грина (Нортон, 1999).
Но теоретики струн в последнее время были потеряны из-за своих собственных предположений. Многие версии теории струн требуют, чтобы реальность состояла из 10 или более измерений - три пространства и одно время, которое мы обычно испытываем, плюс множество других, которые свернуты в чрезвычайно узкую точку. То, как эти дополнительные измерения настроены, определяет характеристики вселенной, которую мы воспринимаем.
В начале 2000-х годов исследователи поняли, что теория струн допускает существование до 10 500 (это число 1, за которым следуют 500 нулей) уникальных вселенных, создавая мультивселенную среду, в которой наша конкретная вселенная была лишь крошечным подразделом, таким как Live Наука ранее сообщала. Но уравнения теории струн также в основном создавали гипотетические вселенные, испытывающие недостаток в темной энергии, которую астрономы обнаружили в 1990-х годах и которая в настоящее время ускоряет расширение космоса.
Ранее в этом году исследователи нанесли удар по теории струн, предположив, что ни одна из почти бесчисленных вселенных, которые она описывает, на самом деле не содержит темной энергии, какой мы ее знаем. «Становится все более очевидным, что модели, предложенные до сих пор в теории струн для описания темной энергии, страдают от математических проблем», - Ульф Даниэльссон, соавтор новой статьи, опубликованной 27 декабря в журнале Physical Review Letters и физик-теоретик в Упсале. Университет в Швеции, рассказал Live Science.
Основная проблема, по словам Даниэльссона, состоит в том, что уравнения, управляющие теорией струн, говорят о том, что любая вселенная с нашей версией темной энергии должна быстро распадаться и исчезать. «Наша идея - превратить эту проблему в добродетель», - сказал он.
Вместе со своими коллегами он построил модель, в которой процесс, приводящий к распаду этих пронизанных темной энергией вселенных, фактически приводит к надуванию пузырьков, сделанных из многих измерений. Мы живем в границах одного из этих расширяющихся пузырьков, и «темная энергия ... тонко индуцируется через взаимодействие между стенками пузырьков, на которых мы живем, и более высокими измерениями», - написал Даниэльссон в блоге, описывающем новую теорию. ,
По словам Даниэльссона, Большой Взрыв, когда родился наш космос, становится тем моментом, когда этот пузырь начал расширяться. Частицы в нашей вселенной - это просто конечные точки струн, расширяющихся в дополнительные измерения. Даниэльссон и его коллеги заинтересованы в проверке совместимости их модели с другими известными аспектами физики. И эта гипотеза может помочь физикам сделать заметные предсказания о ранней вселенной и черных дырах, сказал Даниэльссон.
Но другие исследователи не покупают его.
«Это математическая фантастика, которая говорит об отсутствии экспериментальных доказательств», - сказала Сабина Хоссенфельдер, физик из Франкфуртского института перспективных исследований в Германии, в интервью журналу Live Science.
Хоссенфельдер критиковал многие из последних понтификаций в фундаментальной физике и в прошлом году опубликовал книгу «Затерянный в математике: как красота ведет физику в заблуждение» (Basic Books, 2018). «Теоретики струн предлагают, казалось бы, бесконечное количество математических конструкций, которые не имеют никакого отношения к наблюдению», - сказала она.
Но Даниэльссон не считает, что теория струн будет вечно непроверенной, и что текущие дебаты вокруг нее уже дают некоторые проверки теории. «Если окажется, что теория струн не может дать темную энергию того вида, который мы наблюдаем, то теория струн не только проверена, но и доказана неправильно», - сказал он.
