String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Understanding the Current Landscape: A Multitude of Theories

Понимание текущего ландшафта: множество теорий

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:08

Ещё в 1986 г. Эндрю Строминджер обнаружил, что существует огромное число непротиворечивых решений теории струн и заметил, что вся сила предвидения может быть потеряна.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:08

Действительно, рассматривая отрицательную космологическую константу (или нулевую), вы, очевидно, придёте к бесконечному числу возможных теорий.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:09

С положительной космологической константой - необходимой для нашей вселенной из-за тёмной энергии - дела становятся лучше, но не намного.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:09

Существует конечное число способов свернуть браны и анти-браны таким образом, чтобы получить положительную космологическую константу.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:09

Как много способов? Некоторые оценки указывают на 10^500 возможных вариантов построения такой теории струн!

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:09

Если целью теории струн была разработка одной единой теории, то это стало громадной проблемой.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:09

Видением первой и второй суперструнной революций (или по крайней мере видением, руководящим некоторыми присоединившимися к массовому увлечению энтузиастами) была теория, которая описала бы нашу вселенную без необходимости в экспериментальных наблюдениях.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:10

В 2003 г. Леонадр Сасскинд опубликовал книгу "Антропный ландшафт теории струн", в которой громогласно отказался от идеи того, что может быть обнаружена уникальная теория струн.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:10

В этой работе Сасскинд представил концепцию "ландшафта" теорий струн: огромное число математически непротиворечивых возможных вселенных, некоторые из которых действительно существуют.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:10

Ландшафт теории струн Сасскинда стал его решением проблемы непостижимого числа возможных теорий струн.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:10

Однако, имея так много возможностей, сохраняет ли теория какую-либо способность предвидения? Можем ли мы использовать теорию, если не знаем, что она из себя представляет?

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:10

Антропный принцип требует наблюдателей

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:10

Решение, предложенное Сасскиндом, подразумевает использование идеи, известной как антропный принцип.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:10

Этот принцип говорит, что причина, по которой вселенная имеет именно те свойства, которые у неё есть, - это то, что мы находимся здесь и наблюдаем их.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:10

Если бы она имела свойства, сильно отличающиеся от текущих, мы бы не существовали.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:11

Прочие области мультивселенной могут обладать другими свойствами, однако они слишком далеко, чтобы мы могли их увидеть.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:11

Антропный принцип был придуман кембриджским астрофизиком Брэндоном Картером в 1974 г.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:11

Он существует в двух основных версиях:

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:11

• Слабый антропный принцип: наше место расположения (или область) в пространстве-времени обладает такими законами, что мы можем существовать в нём в качестве наблюдателей.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:11

• Сильный антропный принцип: Вселенная такова, что в ней должна существовать область в пространстве-времени, в которой могут находиться наблюдатели.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:11

Если вы читаете эти два варианта антропного принципа и почёсываете голову, у вас есть хорошая компания.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:11

Даже приверженцы теории струн, которые сейчас являются сторонниками антропного принципа - такие как Сасскинд и Джозеф Полчайнски - когда-то презирали его как полностью ненаучный.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:11

В частности, такое отношение существует из-за того факта, что антропный принцип (в своей сильной форме) временами взывает к необходимости в сверхъестественном создателе вселенной - то, чего большинство учёных (даже религиозных) пытается избежать в своих научных работах.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:12

(По иронии судьбы, в слабой форме он также часто используется в качестве аргумента против сверхъестественного творца, как применял его Сасскинд в своей книге "Космический Ландшафт".)

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:12

Чтобы придать смысл антропному принципу, необходимо рассмотреть множество возможных вселенных.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:12

На рис. 11-3 изображена картина энергетических уровней возможных вселенных, где каждая впадина представляет собой особый набор параметров теории струн.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:12

Рисунок 11-3: В ландшафте теории струн только некоторые возможности допускают существование жизни.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:12

Вы не здесь

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:12

Вы здесь

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:12

Согласно слабому антропному принципу, единственные части мультивселенной, которые мы когда-либо сможем увидеть,- те, в которых эти параметры позволяют нам существовать.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:13

В этом смысле слабый антропный принцип почти принят - он просто всегда будет прав.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:13

Это часть такой точки зрения.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:13

Так как мы здесь, мы можем использовать тот факт, что мы здесь, чтобы объяснить свойства вселенной.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:13

В ландшафте теории струн существует так много возможностей, что наша - всего лишь одна из них, которая случайно обрела существование, и мы достаточно удачливы для того, чтобы здесь оказаться.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:14

Если ландшафт теории струн отражает все возможные вселенные, то мультивселенная представляет собой все вселенные, которые на самом деле существуют.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:14

Отдалённые области мультивселенной могут обладать физическими свойствами, совершенно отличными от тех, которые мы наблюдаем в нашей собственной части.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:14

Эта идея схожа с локально ограниченной гравитацией Лизы Рэндалл (см. раздел "Бесконечные измерения: модели Рэндалл-Сандрума" ранее в этой главе), согласно которой только наша локальная область проявляет гравитацию такой, какой мы её знаем и любим в трёх пространственных измерениях.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:14

Другие регионы могут иметь пять или шесть пространственных измерений, но для нас это не имеет значения, так как они слишком далеко, и мы не можем их увидеть.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:14

Эти иные регионы являются другими частями мультивселенной.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:14

В 1987 г. лауреат Нобелевской премии Стивен Вайнберг добавил в эту область немного правдоподобности.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:14

Используя рассуждения, основанные на антропном принципе, он анализировал космологическую константу, необходимую для создания вселенной, подобной нашей.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:15

Его предположением была очень маленькая положительная космологическая константа, величина которой только на один порядок отличалась от значения, найденного более чем десятилетие спустя.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:15

Это часто упоминаемый пример того, как антропный принцип привёл к проверяемому предположению, но я никогда не был особенно уверен в том, что это имеет большое значение.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:15

Очевидно, что наша вселенная - одна из тех, в которых галактики формировались так, как мы знаем - не слишком быстро и не слишком медленно.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:15

Использование этого факта - крайне спорное средство определение космологической константы, однако антропный принцип идёт дальше.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:15

Он не просто определяет космологическую константу, а предположительно объясняет, почему космологическая константа имеет такое значение.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:15

Ключевая особенность антропной аргументации заключается в том, что существует целая мультивселенная возможностей.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:15

Если есть только одна вселенная, мы должны объяснить, почему эта вселенная так идеально подходит для человеческого существования.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:15

Однако если есть огромное число вселенных, и они обладают широким рядом параметров, тогда вероятность указывает, что всякий раз, как будет возникать вселенная, подобная нашей, в результате будут появляться формы жизни и наблюдатели, подобные нам.

ilves_ArtO 12.10.14 в 23:16