Теория струн. Интерпретация многомерности простран

Теория струн. Интерпретация многомерности пространства.

«Эрнест Резерфорд однажды сказал, что в действительности, если вы не можете объяснить результат на простом, не отягощенном специальными терминами языке, это значит, что вы не понимаете его по-настоящему»

Брайан Грин, «Элегантная вселенная»




Является ли теория струн одним из последних достижений науки?  Скорее, пока нет. Строгих научных подтверждений данной теории, насколько мне известно, явно недостаточно для того чтобы признать ее полную истинность. Однако есть в ней нечто такое, что уже много лет о ней непрестанно говорят. Где-то сходится, в где-то никак…

Я сама далека от тех кругов, представители которых могут похвастаться тем, что понимают всю ту математику, которая лежит в основе этой теории. Но, как человек, интересующийся достижениями современной науки, я все же  поверхностно ознакомилась с ней, прочитав популярную книгу Брайана Грина «Элегантная вселенная», которая как раз посвящена теории струн. И сразу же была поражена одним совпадением, о котором я хочу теперь поговорить.

Вот что автор сам говорит о значении этой теории в своей книге:
«Теория суперструн забрасывает широкий невод в океан мироздания. Это обширная и глубокая теория, охватывающая многие важнейшие положения, играющие центральную роль в современной физике. Она объединяет законы макромира и микромира, действие которых распространяется в самые дальние дали космического пространства и на мельчайшие частицы материи»

Не могу сказать что вся книга мне очень понравилась, но познавательна она несомненно. Некоторые изложенные там  идеи представляются мне более чем спорными. Но я не хочу на этом сейчас останавливаться, т.к. у этой статьи есть конкретная узкая цель, изложенная в заголовке. Будем считать, что читатели более-менее в курсе  теории струн, хотя бы в самом общем виде, потому что делать общий обзор данной темы есть дело длинное. И заниматься я этим здесь не намерена, т.к. это уведет далеко в сторону. Приведу лишь одну цитату относительно основного принципа данной теории для тех, кто совсем не в курсе:
«Основываясь на одном принципе — что на самом микроскопическом уровне все состоит из комбинаций вибрирующих волокон, — теория струн дает единый способ объяснения свойств всех взаимодействий и всех видов материи»

Одно из необходимых условий для того, чтобы данная теория соответствовала реальности, есть многомерность пространства. Наше трехмерное ну никак не годится. И даже время в качестве четвертого измерения ситуацию не спасает. Нужно аж десять измерений плюс еще время.  И где же такую прорву взять?! Ведь по идее, они должны быть где-то тут!

Вот что говорится в этой книге относительно возникающих проблем с соответствием реальности:
«На начальном этапе развития теории струн физики обнаружили, что некоторые вычисления приводят к появлению отрицательных вероятностей, также находящихся вне области допустимых значений. Таким образом, на первый взгляд, теория струн утонула в своем собственном квантово-механическом бульоне»

«Отрицательные вероятности возникают из-за несоответствия между требованиями теории и тем, что, как кажется, диктует реальность: расчеты показали, что если бы струны могли колебаться в девяти независимых пространственных направлениях, все отрицательные вероятности исчезли бы»

«Для того чтобы теория струн стала непротиворечивой, Вселенная должна иметь девять пространственных измерений и одно временное — итого всего десять»

«… почему теория струн требует именно девяти пространственных измерений для того, чтобы избежать бессмысленных значений вероятности? Это тот вопрос, на который, вероятно, труднее всего ответить без привлечения математического формализма теории струн. Прямой расчет с использованием аппарата теории струн приводит к этому результату, но никто не может дать интуитивного, не загроможденного техническими деталями объяснения, почему так происходит»
 
«Расчеты, лежащие в основе заключения о том, что имеется десять пространственно-временных измерений — девять пространственных и одно временное, оказались приближенными. В середине 1990-х гг. Виттен, основываясь на своих догадках и на более ранних работах Майкла Даффа из Техасского университета, а также Криса Халла и Пола Таунсенда из Кембриджского университета, смог привести убедительные свидетельства того, что в приближенных расчетах на самом деле было пропущено одно пространственное измерение. Теория струн, как он показал к большому удивлению большинства специалистов, работающих в этой области, на самом деле требует десяти пространственных измерений и одного временного, — т. е. в сумме одиннадцати измерений»

Вот конкретно и именно об этом я и хочу поговорить. Я предлагаю неожиданную гипотезу, объясняющую эту совершенно невразумительную многомерность. Совершенно и никому непонятно отчего именно десять измерений и какой в этом физический смысл. Впрочем, физики вроде бы пытались выдвинуть гипотезы, но, насколько я поняла, ничего внятного и понятного пока не получилось. Ну, так я хочу исправить этот недочет.
 
Впрочем, вполне возможно я чего-то не поняла в этой теории, т.к. знакома с ней лишь поверхностно, и моя интерпретация не может быть применена. Ну что же,  лучше убедиться в этом, чем вообще не выдвигать никаких гипотез. И, кроме того, эту неприменимость еще надо доказать. 

Еще цитаты из той же книги:

«Поскольку струны так малы, они могут колебаться не только в больших, протяженных измерениях, но и в крошечных свернутых. Таким образом, мы можем удовлетворить требованию о девяти пространственных измерениях, предъявленному к нашей Вселенной теорией струн, предположив …  что в дополнение к трем привычным, протяженным пространственным измерениям Вселенная имеет шесть свернутых»

«если уравнения теории струн … показывают, что Вселенная имеет девять пространственных измерений и одно временное, почему три пространственных измерения (и одно временное) являются развернутыми и протяженными, а все остальные — маленькими и свернутыми? Почему все они не являются развернутыми, или почему все они не являются свернутыми, почему не реализовался какой-то другой промежуточный вариант? В настоящее время никто не знает ответа на этот вопрос»

Вот именно на этот вопрос я и хочу дать гипотетический, но совершенно понятный всем желающим ответ. Наверное, уважаемые читатели просто оторопели от такой самоуверенности?  Понимаю. Но не знаю как это смягчить, потому что я действительно вижу этот ответ. Рассказываю.

Но сначала приведу еще одну цитату, чтобы прояснить ситуацию со свернутыми измерениями. Они свернутые не потому, что таково требование теории, а лишь потому, что их не видно в реальности, а физики хотели как-то выкрутиться и придумали такое объяснение. А на самом деле они могут оказаться совсем и не свернутыми, но лишь недоступными нам в непосредственном ощущении.

«Согласно теории струн Вселенная состоит из крошечных струн. Моды резонансных колебаний этих струн определяют, на уровне микромира, массы и константы взаимодействия элементарных частиц. Теория струн также требует существования дополнительных измерений, которые должны быть свернуты до очень маленького размера, чтобы не было противоречия с тем фактом, что исследователям до сих пор не удалось их обнаружить»

Вроде картина ясна? Оставим теперь ее и обратимся к древности. Люди науки,  и  прочие атеисты и агностики обычно не считают древние источники знаний заслуживающими внимания. И это напрасное высокомерие мешает им увидеть тот несомненный факт, что концепции, изложенные в разных древних источниках, имеют между собой много общего. Поразительно много. И это странно, если бы это были просто сказки. Откуда это единообразие?
Я, конечно, не призываю слепо довериться этим манускриптам. Сила науки именно в том, что она ничего не принимает на веру, но требует доказательств. И это правильно. Но иногда внимание к этим текстам может подсказать направление движения для исследований. И это немало.

К сожалению, символический язык этих древних писаний также запутывает ситуацию, мешая за странными образами увидеть единую суть и вполне серьезное описание мироздания. Тем не менее, смысл в них есть. И я хочу коротко изложить его. Вернее, ту часть, которая имеет непосредственное отношение к обсуждаемой теме.

Так сложилось, что более других источников мне знакома «Тайная доктрина» (далее – «ТД») Е.П. Блаватской. Впрочем, сама Блаватская в этой работе нередко ссылается то на древнеиндийские источники, то на Каббалу, то еще на что-то. В общем, это вполне подтверждает то, что я сказала выше – все они говорят по сути об одном.
Цитаты я все же приведу именно из «ТД», т.к. других текстов под рукой нет. Хотя язык ее запутан и темен, но все же разобраться можно, если пытаться это сделать. Когда-то я этим занималась.
Вернемся теперь к нашим измерениям в подаче «ТД»:

«Простой, здравый смысл справедливо восстает против идеи, что при любом состоянии вещей может быть более, нежели три подобных измерений, как длина, ширина и толщина. Эти термины и сам термин «измерение» принадлежат к одному плану мышления… Пока Космос будет располагать установленными футами для приложения к материи, до тех пор она будет измеряться лишь тремя способами и не более; подобно тому, как и с того времени, когда идея измерения впервые внедрилась в человеческое понимание, стало возможно прилагать измерение лишь в трех направлениях – не более.
 Но эти соображения, ни в коем случае, не восстают против несомненности, что с течением времени, когда способности человечества умножатся, также будут умножены и свойства материи»

Иными словами,  мы видим вокруг трехмерный мир, и он, действительно, именно трехмерный. Но, возможно большее количество измерений будет обнаружено в результате исследований свойств материи. Не правда ли, очень похоже на то, что мы читали о теории струн?

Но где же эти дополнительные измерения скрываются? И тут уже, насколько я могу судить, ответ будет иным, чем у современных физиков:

«Три определенные представления Вселенной в ее трех определенных аспектах, запечатлены Эзотерической Философией в нашем мышлении:  Пред-существующая , эволюционировавшая из  Вечносуществующей , и  Феноменальная – мир Иллюзий, отражение или тень первых»

Тут  говорится о трех уровнях (или планах) бытия. Или, другими словами, о трех пространственных уровнях вселенной. Вот еще цитата из пояснений к «ТД»:

"… в бесконечности нет ни верха, ни низа; но планы  следуют друг за другом и уплотняются в направлении изнутри вовне»

Конечно, человек, не изучавший эти работы, вряд ли что-то может понять из этих отдельных цитат. Но цитировать слишком много мне не хочется, да и язык там сложный и непривычный для современного читателя. Потому я коротко изложу смысл своими словами, так, как я его поняла. А желающие углубиться могут прочитать сей труд самостоятельно.

Так вот, мироздание представляет из себя цепочку вложенных пространств. То, что пространство не есть просто пустота с измерениями, а есть некий наполненный «кипением» элементарных частиц вакуум наука давно уже установила. Или иначе – пространство есть некая разновидность поля, нами пока полностью не изученная. Так вот эти поля, согласно «ТД» могут быть вложены одно в другое. И наше трехмерное пространство является порождением «верхнего», тоже трехмерного, пространства. И само порождает новое пространство, тоже трехмерное. Но доступно нам в непосредственных ощущениях лишь одно трехмерное пространство – то, в котором мы находимся физически. Ни с «верхним», ни с «нижним» мы не можем столь же непосредственно соприкасаться! Потому они для нас как бы «свернуты». Но они не есть микроскопические, как предполагает теория струн. Напротив, верхнее является макроскопическим, а нижнее меньшим, но все же не совсем микро.  Итого мы получаем те самые девять измерений, о которых говорит теория струн. Потому что в принципе эти измерения для нас доступны, но лишь не столь естественным образом как наши три «родных».

Да, я еще пока ничего не сказала о вновь открытом, десятом, измерении. А оно тоже имеет смысл. Какой?  Это та самая одномерная точка сингулярности из которой произошел Большой Взрыв. А если более точно – откуда посыпались те самые одномерные струны, которые, согласно данной теории, и лежат в основе нашего мира.

А одно временное измерение на девять пространственных означает, что все эти три пространства сосуществуют как бы в едином времени. Я говорю «как бы», потому что все на деле не так просто. Думаю, не найдется желающих спорить с тем очевидным фактом, что течение времени напрямую зависит от размера минимальной частицы в данном пространстве. Так вот, если минимальные частицы в этих трех пространствах разные (а я думаю, что так оно и есть), то и время будет масштабируемым в зависимости от пространства. И слова в «ТД» об уплотнении именно об этом и говорят - минимальная частица уменьшается в последующих пространствах. Но все же – временная шкала у них общая.

Конечно же, придется говорить о том, что это за пространства и каким образом они сформировались. И это самое тяжелое для меня. Потому что здесь мне придется говорить о вещах воистину фантастических с точки зрения обычного современного человека. Но и не сказать я не могу, потому что тогда концепция не полная и не внятная.

Возможно, впоследствии найдутся какие-то иные варианты образования этих вложенных пространств. И тогда можно будет отказаться от этой фантастики, но все же оставить главное – многомерное пространство может состоять из нескольких трехмерных. И это просто, ясно и доступно пониманию в отличие от невообразимых N-мерных пространств.
Возможно, такая интерпретация позволит физикам иначе взглянуть на свои расчеты и найти новые решения нерешенных ранее проблем.

Ну и теперь все же вернемся к происхождению пространств. Тут такое дело, что на деле их может быть не три, а сколько угодно. Но лишь три составляют собой более-менее доступный пространственный комплекс. А добавочное десятое может говорить о том, что есть недоступные «верхние» пространства, откуда все и вывалилось. Но те пространства для нас как бы  не существуют.

Но почему все эти струны посыпались? Вероятно, существуют и действуют некие алгоритмы, генерирующие эти самые струны и само новое пространство. Затрудняюсь  пока сказать, что между ними общего и в чем различия.

Вот что говорит «ТД» примерно о том же:
«Три верхние плана есть три высшие плана сознания, выдаваемые и объясняемые в обеих названных школах только Посвященным.… Мир Духа, Мир Прообразов, Мир Физический или Материальный»

Ключевые слова здесь – планы (т.е. пространства) и сознание. Вот она, та самая фантастика.  Иначе говоря, пространство есть сознание. Да-с. Вот так получается.
 
То, что наше сознание в своей основе базируется на отдельном пространстве, звучит не так уж страшно. Мы же привыкли к словосочетанию «пространство духа». Ну да, реальное пространство, генерируемое, очевидно, нашим мозгом, в котором происходит работа по восприятию, обработке данных и тому подобные вещи. Это все-таки можно понять, хотя строгих научных доказательств еще нет. Думаю, скоро будут, потому что это вещь практически очевидная и предсказанная многими мыслителями.

А вот то, что и вне нас находится пространство чьего-то духа или подобия духа… это уже зашкаливает. Не правда ли? Добавлю лишь несколько слов из всем известной научной телепередачи Александра Гордона (тема «о структуре вакуума», октябрь 2002 г, цитата по материалам Интернета), в которой принимают участие известные ученые:

«Таким образом, мы видим, что вакуум эволюционирует и существует в режиме самоорганизации.  …  Уже на уровне существующих знаний мы можем уверенно утверждать, что факт самоорганизации вакуумных подсистем установлен. …  природу этой самоорганизации мы, конечно, пока установить не можем. Это станет возможным только в полной теории вакуума, которая будет оперировать с полным набором полей, например на уровне суперструн»

Впрочем, подобные высказывания можно видеть во многих научных работах последнего времени. Просто человечество пока не знает что с таким знанием делать.

Дальше развивать эту, все же, научную фантастику я не буду. Хотя нашлось бы что еще сказать. Но скажу лишь почему имеется именно три уровня пространств и что именно они из себя представляют.
 
1. Пространство, которое породило наше физическое пространство т.е., то самое пространство, в котором реально существуют уже вычисленные нами, темная материя и темная энергия, которые реально обнаружить мы не можем.
 
2. Само физическое пространство, в котором мы живем как физические тела, и в котором находится весь видимый окружающий мир.

3. Пространство, генерируемое нами, пространство нашего духа; пространство в котором отражается воспринимаемый нашими органами чувств мир. Иначе говоря – душа.

Вот такая гипотетическая цепочка. Наше центральное пространство и примыкающие к нему «сверху» и «снизу» соседние пространства. В цитатах из «ТД» говорится несколько другими словами, но о том же. Да, картина необычная для скептиков. Но время покажет, так ли это. Пока можно принять как красивую гипотезу, позволяющую навести порядок в хоромах вконец запутавшейся физики.

Впрочем, я нисколько не огорчусь, если кто-то сможет найти иной, менее фантастический, вариант этих самых вложенных пространств. Главное, я думаю, в том, что такой принцип интерпретации многомерных пространств вполне может оказаться  правильным. По крайней мере, в привязке к данному контексту.

Мне представляется крайне странным это невероятное совпадение числа измерений в теории суперструн и в космогонии древних текстов. И не просто совпадение общего числа, но и совершенно внятное объяснение непосредственной доступности именно трех измерений, а также ряд сопутствующих факторов, подтверждающих право данной интерпретации на существование в качестве серьезной гипотезы: структура вакуума, темная материя, темная энергия...

 И мне трудно поверить, что это лишь случайное совпадение. Может, все же, стоит задуматься о причинах этого многолетнего топтания физики на месте и попробовать учесть в своих построениях такую возможную интерпретацию? А вдруг откроется прямая и ясная дорога в познании?