Спустя десятилетия после того, как теория струн стала доминирующей парадигмой в теоретической физике, споры о её жизнеспособности не утихают. В недавней беседе с астрофизиком Брайаном Китингом один из самых известных популяризаторов этой концепции, профессор Брайан Грин, представил честный «отчёт об успеваемости» теории, признав как её феноменальные математические успехи, так и обескураживающее отсутствие экспериментальных подтверждений.
📝 Репортаж об успеваемости: теория струн 40 лет спустя 0:00
Брайан Грин приурочил свои размышления к выходу юбилейного издания своей знаменитой книги «Элегантная Вселенная» (The Elegant Universe), приуроченного к её 25-летию . В новой главе книги физик выставляет теории оценки по разным критериям, разделяя теоретический прогресс и практическую проверку.
Основные тезисы «отчёта»:
- Экспериментальные данные: По этому пункту Грин ставит теории низкую оценку .
- Оправдание ожиданий: В 1986 году Грин и большинство его коллег были уверены, что к 2023 году человечество уже будет точно знать, верны ли идеи теории струн, благодаря экспериментам или наблюдениям .
- Теоретическая мощь: Здесь оценки максимально высоки. По словам Грина, развитие теории оказалось «поразительно мощным», превзойдя все ожидания конца 80-х годов .
Грин отмечает, что отсутствие прямого контакта с экспериментом — это главный вызов, с которым теория так и не справилась за сорок лет .
🔗 Прорыв Малдасены и связь с реальностью 0:12
Одним из самых значимых достижений последних десятилетий Грин считает работу Хуана Малдасены, создавшего концепцию AdS/CFT-соответствия . Это открытие в корне изменило восприятие теории струн в научном сообществе.
Ключевые аргументы Грина в пользу значимости этого открытия:
- Связь с квантовой теорией поля: Благодаря идеям Малдасены стало ясно, что теория струн и квантовая теория поля «соединены в бедре» (joined at the hip) — они не являются изолированными друг от друга концепциями .
- Наследие проверенных методов: Квантовая теория поля является самой проверенной концепцией в истории физики элементарных частиц .
- Точность предсказаний: В качестве примера Грин приводит расчет магнитного момента электрона, где предсказания квантовой теории поля совпадают с экспериментальными данными с невероятной точностью до многих знаков после запятой .
По мнению Грина, тот факт, что теория струн тесно переплетена с наиболее успешным экспериментальным подходом в физике, частично оправдывает отсутствие её собственных прямых подтверждений . Это доказывает, что учёные находятся в «правильной вселенной идей» .
⚖️ Проблема приоритетов: TOE против GUT 4:38
Ведущий Брайан Китинг выдвинул критическое замечание, которое он называет «поставить TOE (Теорию всего) впереди GUT (Великого объединения)» . Он задался вопросом: почему физики-теоретики так активно бросились искать всеобъемлющую теорию, игнорируя промежуточные этапы объединения сил без учёта гравитации?
Брайан Грин объясняет этот социологический и научный сдвиг несколькими причинами:
- Крах ранних моделей Великого объединения: Популярные в прошлом теории (например, модель SU(5) Джорджи и Глэшоу) предсказывали распад протона . Эксперименты не подтвердили это предсказание, что охладило пыл исследователей в этом направлении .
- Игнорирование гравитации: Традиционные теории Великого объединения не включали гравитацию, что, по мнению Грина, оставляло существенную часть «истории Вселенной» за бортом .
- Манящая универсальность: Теория струн предложила способ объединить гравитацию и квантовую механику, при этом стандартные модели Великого объединения (такие как SU(5) или SO(10)) начали естественным образом «выплывать» из уравнений теории струн .
Как утверждает Грин, это создало ощущение, что физики могут «съесть пирог и оставить его целым»: получить и объединение сил, и квантовую гравитацию одновременно .
🏔️ Жертвы собственного успеха 8:12
В ответ на вопрос Китинга о том, не стоило ли физикам сначала закончить работу над электрослабым объединением и сильными взаимодействиями, прежде чем браться за гравитацию, Грин признает важность феноменологического подхода .
Однако нынешняя ситуация в физике, по словам Грина, уникальна:
- Временной разрыв: Во времена Глэшоу, Салама и Вайнберга (конец 60-х — начало 70-х) теория и эксперимент шли рука об руку. Нобелевская премия 1979 года была вручена всего через несколько лет после ключевых теоретических работ .
- Энергетический барьер: Сегодня открытые вопросы лежат на таких крошечных масштабах длины и огромных масштабах энергии, что у человечества просто нет ускорителей, способных их достичь .
- Тупик технологий: Грин считает, что физики стали «жертвами собственного успеха» — они продвинулись в понимании законов природы гораздо дальше, чем позволяют проверить текущие технические возможности .
Подводя итог, Грин отмечает, что спустя 40 лет у него по-прежнему нет ни одного прямого экспериментального доказательства теории струн, но её теоретическая глубина и внутренняя логика продолжают удерживать интерес научного мира .
