Эйнштейн однажды сказал, что если теория не представляет такой
физической картины, которая понятна даже ребенку, то она, скорее
всего, бесполезна. К счастью, за струнной теорией стоит четкая фи-
зическая картина — картина, основанная на музыке.
Согласно струнной теории, если бы у нас был сверхмощный
микроскоп и мы могли вглядеться в сердце электрона, то мы бы уви-
дели вовсе не точечную частицу, а вибрирующую струну. (Струна
чрезвычайно маленькая — около длины Планка, которая составляет
Ю-33 см, — в миллиарды миллиардов раз меньше протона, а потому
все субатомные частицы выглядят как точки.) Если бы мы задели
эту струну, то характер вибрации изменился бы — электрон мог
бы превратиться в нейтрино. Заденьте струну снова — и он, воз-
можно, превратится в кварк. В сущности, если задеть струну доста-
точно сильно, то она могла бы превратиться в любую из известных
субатомных частиц. Таким образом, струнная теория может легко
объяснить, почему существует так много субатомных частиц. Они
представляют собой не что иное, как «ноты», которые можно сы-
грать на суперструне. Для аналогии, на скрипичной струне ноты
ля, си или до-диез не являются основными. Просто, играя на струне
различным способом, мы можем получить все ноты музыкальной
гаммы. Например, си-бемоль является не более основной, чем соль.
Все они представляют собой лишь ноты, которые можно сыграть на
скрипичной струне. Подобным образом, ни кварки, ни электроны не
являются основными частицами — основой является сама струна.
В сущности, все субчастицы Вселенной можно рассматривать в ка-
честве различных вибраций струны. «Гармонией» струны являются
законы физики.
Струны могут взаимодействовать путем расщепления и вос-
соединения, создавая таким образом взаимодействия, которые мы
наблюдаем в атомах между электронами и протонами. В общем, с по-
мощью струнной теории мы можем воспроизвести все законы атом-
ной и ядерной физики. «Мелодии», которые могут быть сыграны
на струнах, соотносятся с законами химии. Всю Вселенную теперь
можно рассматривать как необъятную струнную симфонию.
Струнная теория не только дает объяснение частиц квантовой
теории как музыкальных нот Вселенной, она также объясняет тео-
рию относительности Эйнштейна: самая низкая вибрация струны,
частица со спином «двойка» и нулевой массой, может интерпре-
тироваться как гравитон — частица или квант гравитации. Если мы
подсчитаем взаимодействия этих гравитонов, то в точности получим
старую добрую теорию гравитации Эйнштейна в квантовом виде,
Двигаясь, расщепляясь и изменяя форму, струна налагает огромные
ограничения на пространство-время. При анализе этих ограничений
мы опять-таки приходим к старой доброй общей теории относитель-
ности Эйнштейна. Таким образом, струнная теория четко объясняет
теорию Эйнштейна без ненужных дополнительных усилий. Эдвард
Виттен сказал, что если бы Эйнштейн не открыл теорию относитель-
ности, то его теория была бы открыта как побочный продукт струн-
ной теории. В каком-то смысле, общая теория относительности
является к ней бесплатным приложением.
Прелесть струнной теории состоит в том, что ее можно уподо-
бить музыке. Музыка дает нам метафору, с помощью которой можно
понять природу Вселенной как на субатомном, так и на космическом
уровне. Как когда-то написал великий скрипач Иегуди Менухин,
«Музыка создает порядок из хаоса; ибо ритм придает единодушие
разобщенности; мелодия придает связность разрозненности; а гар-
мония придает совместимость несовместимому».
Эйнштейн писал, что его поиски единой теории поля в конечном
счете позволят ему «узреть замысел Божий». Если струнная теория
верна, то мы увидим, что замысел Бога — это космическая музыка,
резонирующая во всех десяти измерениях гиперпространства.
Готфрид Лейбниц однажды сказал: «Музыка — это скрытые ариф-
метические упражнения души, которая не ведает о том, что занима-
ется вычислениями».
Исторически связь между музыкой и наукой установилась в V веке
до н. э., когда греки-пифагорейцы открыли законы гармонии и свели
их к математике. Они обнаружили, что высота тона задетой струны
лиры соотносится с ее длиной. Если длину струны лиры увеличи-
вали вдвое, то тон становился на октаву ниже. Если длину струны
уменьшали до двух третей, то тон менялся на квинту. Исходя из этих
данных, законы музыкальной гармонии могли быть сведены к точным
отношениям между числами. Неудивительно, что девизом пифаго-
рейцев была следующая фраза: «Всё есть числа». Изначально они
были так довольны полученным результатом, что попытались при-
менить выведенные законы гармонии ко всей Вселенной. Однако все
их усилия были напрасны, поскольку такая задача отличалась чрезвы-
чайной сложностью. И все же, работая со струнной теорией, физики
в каком-то смысле возвращаются к мечте пифагорейцев.
Комментируя эту историческую связь, Джейми Джеймс однажды
сказал: «Музыка и наука [когда-то] были настолько тесно связаны,
что любого, кто предположил бы существование какого-либо корен-
ного различия между ними, посчитали бы невеждой, [однако сегодня]
любой, предположивший, что у них есть нечто общее, рискует по-
казаться мещанином одной стороне и дилетантом — второй; и, что
самое неприятное, обе группы сочтут его человеком, популяризиру-
ющим их идеи».
Дата добавления: 2015-09-12; просмотров: 15 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |