6.5. Модель единого физического поля и многомерность пространства—времени

Кто бы мог подумать, что мы бу- Сбылись самые смелые мечты,

дем так много знать и так мало пришло время для несмелых, понимать. Е. Леи А. Эйнштейн

Перед рассмотрением единого описания всех физических яв­лений следует вкратце упомянуть о попытках создания моделей единого физического поля (ЕФП). Такие попытки неоднократно предпринимались, начиная с Эйнштейна. Хотя до настоящего времени ЕФП не разработана, можно отметить, что С. Вайнберг (р. 1933), Ш. Глэшоу (р. 1932) и Э. Салам (р. 1926) в 1967 г. по­казали, что слабое и электромагнитное взаимодействия есть од­но и то же электрослабое взаимодействие, проявляющееся при энергиях свыше 100 ГэВ. При меньших энергиях спонтанно на­рушается симметрия между ними и в обычных условиях мы на­блюдаем их как разные поля и взаимодействия. Ш. Глэшоу и Г. Джордан в 1979 г. предположили, что при энергии свыше 10¹⁴ ГэВ слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия также объединяются. Это так называемая первая теория Велико­го объединения (ТВО). По этой теории, лептоны могут перехо­дить в кварки и наоборот.

Однако, как мы помним, кварки имеют барионный заряд, не равный нулю, а у лептонов 5=0. Следовательно, здесь уже при таких превращениях нарушается закон сохранения барионного заряда. Кроме того, возникает вопрос, насколько стабилен про­тон, время жизни которого около Ю³⁰ 10³² лет. По сравнению со временем существования Вселенной (более 10¹⁰ лет) это вре­мя жизни протона значительно больше, чем возраст нашей Все­ленной.

Если это действительно так, то возникает гипотеза, что веще­ство во Вселенной может быть не стабильно. Кроме того, ТВО «разрешает» существование в свободном состоянии кварков и тогда они действительно являются фундаментальными частица­ми. При энергиях свыше 10¹⁹ ГэВ возможно включение в общую схему объединения взаимодействий и гравитационных полей. Это и есть модель (или теория) супергравитации, или суперсим­метрии, ведущая к объединению симметрии ОТО. Частица­ми-переносчиками должны быть безмассовые частицы со спи­ном S= 2, называемые гравитонами.

Физический вакуум порождает виртуальные (возможные) час­тицы, которые своей массой создают дополнительное поле тяго­тения. Согласно ОТО в этом же месте и в тот же момент време­ни изменяются геометрические свойства пространства—време­ни, т.е. оно флуктуирует. Согласно такой модели гравитон — это квант флуктуирующего пространства—времени, объединяющий в себе и элементарную частицу, и волну искривления, распростра­няющуюся по четырехмерному миру. Эффекты, связанные с этим, должны проявляться на так называемых планковских рас­стоянии и времени:

/_р = (^-1,5-.10-35 м и тр = 10-45 с

и соответствующей массе

Отсюда делается вывод, что в ранние моменты существова­ния Вселенной пространство—время было дискретным, кванто­ванным, как это следует из физического смысла постоянной Планка.

Волну искривления пространства связывают в теории супер­гравитации с моделью суперструн.*¹⁵ В этой модели в качестве элементарной основы мира служат уже не фундаментальные час­тицы, а элементарные процессы — колебания*¹⁶ бесконечно длинных струн с очень малым размером поперечного диаметра струны.*¹⁷ По оценкам теоретиков толщина струны Ю^-29 см и погонная масса 10²² г/см, т.е. такие бесконечно протяженные объекты являются очень тонкими и очень тяжелыми. При этом могут возникать резонансы колебаний разных струн, вихри в пространстве, которые можно связать с ритмикой Космоса, цик­лическими процессами во Вселенной, оказывающими влияние на все процессы на Земле [70, 193].