Впервые теория предсказывает число пространственных измерений Вселенной , которое равно девяти , — не больше , не меньше .
Существование гравитона , суперсимметрия и дополнительные измерения — это результат , который следует из теории струн , а не привносится извне на основании экспе - риментальных наблюдений .
И что особенно важно — это то , что уравнения теории струн Электронный журнал «Вестник Московского госуд арственного областного университета» www.evestnik-mgou.ru / E-mail: e-mag@mgou.ru 147 2012/1/Химия определяют не только число дополнительных измерений , но и их форму , которую имеет сложный класс шестимерных форм , известных как пространства Калаби - Яу .
Пространство Калаби - Яу связано с трехмерным пространством в каждой его точ - ке .
Когда мы перемещаемся в пространстве , то мы перемещаемся через все девять про - странственных измерений , не замечая шесть дополнительных измерений , ибо они для нас слишком малы .
Но для струн они вполне годятся .
Струны столь малы , что даже когда дополнительные шесть измерений свернуты в пространство Калаби - Яу , струны могут колебаться в этих направлениях .
Это чрезвычайно важно по двум причинам .
Во - первых , это обеспечивает условие для колебания струны во всех девяти пространственных из - мерениях , это значит , что условие на число способов колебаний струны выполняется в точности .
Во - вторых , моды колебаний струны подвергаются воздействию искривлений и поворотов в геометрии дополнительных шести измерений .
Если форму и размер допол - нительных шести измерений модифицировать , то это повлияет на способы колебаний , как и в случае музыкальных инструментов .
Но способ колебания струны определяет его массу и заряд , а это значит , что дополнительные измерения играют центральную роль в определении свойств частиц .
Поскольку от свойств частиц зависит вся структура Все - ленной от галактик и звезд до существования жизни , то код космоса может быть записан в геометрии пространств Калаби - Яу .
Свойства колебательных мод струн детально определяются выбором пространства Калаби - Яу .
Однако вопрос об этой связи — это задача работ на сегодняшний день — остается без ответа .
Современное состояние теории таково , что уравнения неизвестны , а приближенных уравнений недостаточно для определения точного размера и формы до - полнительных измерений .
Однако получен ряд таких пространств Калаби - Яу , которые в точности дают как правильное число частиц , так и правильные электрические заряды известных частиц .
Таким образом , теория струн позволяет , по крайней мере в принципе , определить все свойства частиц из самой теории .
В этом еще одно принципиальное от - личие ее от стандартной теории , в которой свойства частиц получаются на основании экспериментальных данных , которые привносятся в теорию извне .
Есть все основания надеяться , что теория струн в недалеком будущем сможет объ - яснить фундаментальные свойства частиц , а значит , ответить на вопрос , почему наша Вселенная такова , какова она есть .
Решение вопроса о происхождение Вселенной требует , прежде всего , понимания изначальной Вселенной , решение вопроса о природе пространства , времени и стрелы времени .
В начальный момент пространство и время еще только должны были возникнуть из более фундаментальных сущностей — что это такое ? — основной вопрос теории струн .
Из общей теории относительности хорошо видно , что физика гравитации контро - лируется геометрией пространства .
Дополнительные пространственные измерения , полу - ченные в теории струн , дают основание предположить , что мощь геометрии в определении физики значительно возрастает .
Теория струн установила , что число измерений , образу - ющих ткань пространства , намного больше , чем мы непосредственно наблюдаем .
Значит , число измерений не является фундаментальным [5].
Это дает ключ к решению самых глу - боких тайн Вселенной .
Привычные понятия пространства и времени , как мы их до сих пор понимали , могут быть лишь приближениями к более фундаментальным концепциям , раз - работка которых составляет главную цель в решении вопроса о происхождении Вселенной .
Предположение , исходящее из теории струн , состоит в том , что пространство - время , возможно , соткано из струн , подобно ткани для рубашки .
Такая картина выглядит весьма заманчивой , однако ее несостоятельность слишком очевидна .
Дело в том , что мы представ - ляем струны вибрирующими в пространстве и времени , но без самой ткани пространства - Электронный журнал «Вестник Московского госуд арственного областного университета» www.evestnik-mgou.ru / E-mail: e-mag@mgou.ru 148 2012/1/Химия времени , которую должны образовывать сами эти струны .
Представления о пространстве и времени бессмысленны , пока неисчислимые струны их не образуют , т . е . пока нет про - странства и времени .
Очевидно , требуется полностью беспространственная и безвремен - ная формулировка теории струн , в которой пространство - время возникло бы как результат коллективного поведения струн .
Такая беспространственная и безвременная формулиров - ка струнной теории имеет название формулировки независимой от фона .
Пространство и время не возникают из теории , как это должно быть в независимой от фона концепции , а вводятся в теорию самим теоретиком .
Значит , разработка независимой от фона формули - ровки представляет наиболее значительную нерешенную проблему теории струн .
Данные , полученные в теории черных дыр , особенно важны в решении этого во - проса .
Черная дыра имеет максимально возможную энтропию .
Ответ на вопрос — чему она равна ? — был получен в работах Бекенштейна [10] и Хокинга [8].
Проведенный ими математический анализ показал , что энтропия черной дыры пропорциональна площа - ди ее горизонта событий .
Непосредственный расчет полностью подтвердил их результат [11].
Черные дыры устанавливают предел количеству энтропии , которое может быть вме - щено в заданную область пространства , равную размеру черной дыры !
Количество энтропии , заключенной в черной дыре — это не только фундаменталь - ное свойство самой черной дыры , но и является чем - то фундаментальным самого про - странства : максимальное количество энтропии , которую можно вместить в заданную область пространства — любую область , где угодно , в любое время — равняется количе - ству энтропии , содержащейся в черной дыре того же размера .
Существование предела энтропии указывает на то , что пространство имеет ато - мизированную структуру .
Это доказывает в ультрамикроскопическом масштабе также и существование минимального размера , равного планковской длине 10 - 33 см .
Согласно Бекенштейну и Хокингу , энтропия черной дыры равна числу клеток , уместившихся на горизонте событий , если размер каждой клетки — 10 - 66 см 2 .
Значит , планковская клетка — это фундаментальный элемент пространства , и каждая такая клетка несет минималь - ный , единичный элемент энтропии .
Понятие предельной энтропии приводит нас к пред - ставлению пространственного элемента .
Такая постановка вопроса заставляет пересмотреть смысл волновой функции .
Так же , как уравнение Ньютона определяет изменение состояния системы в классической физике , так и уравнение Шредингера определяет изменение состояния в квантовой механике .
Имен - но поэтому с детерминизмом в квантовой механике все в порядке , как отмечает академик Л .
Фаддеев [7].
Именно понятие состояния составляет основной смысл волновой функции , а вовсе не представление о волне вероятности , о чем чаще всего упоминают .
Но понятие состояния объекта может определяться через беспространственные и безвременны е ингре - диенты пространства - времени , тогда как понятие вероятности является результатом появле - ния наблюдателя и измерения , которое производится уже в готовом пространстве и времени .
Установление природы пространства и времени дает возможность вплотную подойти к ре - шению вопроса о происхождении Вселенной , ее начальной стадии .
Теория струн с неизбеж - ностью ставит вопрос о фундаментальности пространства и времени .
Список литературы
1. Вайнберг С . Мечты об окончательной теории . — М .: Едиториал УРСС , 2004. — 256 с .
2. Гамов Г . Создание Вселенной . Viking Press, 1952.
3. Грин Б . Ткань космоса : пространство , время и текстура реальности . — М .: Книжный дом ЛИБРОКОМ , 2009, — 526 с .
Электронный журнал «Вестник Московского госуд арственного областного университета» www.evestnik-mgou.ru / E-mail: e-mag@mgou.ru 149 2012/1/Химия 4.
Грин Б . Элегантная Вселенная . — М ., Едиториал УРСС , 2004. — 290 с .
5. Гросс Д . Грядущие революции в фундаментальной физике .
Проект « Элемен - ты ». Вторые публичные лекции по физике (25.04.2006). http://elementy.ru.
6. Линде А . Многоликая Вселенная . Всероссийский проект « Открытые публич - ные лекции ». ФИАН , 10.06.2007, http://elementy.ru 7.
Фаддеев Л . Природа . АН СССР , 1989, No 5, 11 с .
8. Хокинг С . Черные дыры и молодые вселенные . СПб ., Амфора / Эврика , 2001. — 192 с .
9. Эйнштейн А . Собрание научных трудов . Т . 3. — М ., Наука , 1966. — 623 с .
10. Bekenstein Jacob D. (April 1973). «Black holes and entropy». Physical Review D 7 (8): 2333–2346. doi:10.1103/PhysRevD.7.2333. 11. Strominger A. and Vafa C. Microscopic Origin of the Bekenstein-Hawking Entropy. Phys. Lett. B 379, 99 (1996) [hep-th/9601029].