Немного космологии.
Теория струн и М-теория, как ее обобщение имеют множество следствий в физике микромира. Однако, ее выводы в области космологии представляются не менее интересными и захватывающими. Появляются ответы на вопросы, перед которыми пасовали ОТО и стандартная модель. Таких следствий очень много и их перечень пополняется. Например, из вселенной пропадают сингулярности, экранируемые мембранами, а ведь эти сингулярности ни одно десятилетие были кошмаром физика-теоретика. Приведем наиболее приглянувшиеся автору этих строк.
Долгое время в космологии существовала проблема того, что энтропия Вселенной, согласно второму началу термодинамики, не уменьшается. Следуя общепринятой традиции, определим энтропию, как меру беспорядка в системе. Однако, если тело попало за горизонт событий черной дыры, это приведет нас к известному парадоксу: информация о теле оказывается навсегда утрачена для Вселенной. В том числе и информация об энтропии этого тела. Таким образом, получается, что энтропия Вселенной, как замкнутой системы уменьшилась.
Хокинг предложил следующий выход: тело, упав за горизонт событий тело должно неизбежно увеличить его, горизонта, площадь. Таким образом, по Хокингу, энтропия черной дыры определяется площадью ее горизонта событий. К сожалению, связать энтропию с площадью горизонта событий фактически никак не удавалось и эта догадка была совершенно из области умозрительных.
Скажем
еще два слова об энтропии. Эта физическая
величина действительно показывает
«сколько беспорядка в системе».
Целесообразно будет привести ее формулу:
.
Здесь
– энтропия,
– постоянная Больцмана, а
– статистический вес (количество
способов составить данное макроскопическое
термодинамическое состояние).
Стромминджер и Вафа, анализируя особый класс заряженных черных дыр с минимальной массой естественно заметили, что они, черные дыры, должны представлять собой набор БПС-бран определенных размерностей. Имея в распоряжении заданные начальными параметрами данные о количестве бран и правила, продиктованные М-теорией они посчитали число способов, которыми можно «переставить» эти браны, получив при этом нужную черную дыру. То есть ими был вычислен параметр в формуле. Зная его расчет энтропии такой черной дыры превращается в задачу абсолютно тривиальную. Получив значение энтропии они, сравнили результат с расчетом Хокинга и Бекенштейна, которые в свою очередь за отправную точку принимали площадь горизонта событий и эти два результата полностью совпали!
Конечно, теория струн и М-теория это самые общие концепции, которыми оперирует наука в данный момент и они способны уже сейчас дать ответ на вопросы, например связанные с тем, какие законы действовали во Вселенной когда между гравитационным и другими видами взаимодействия не было никакой разницы. А в перспективе, когда будут точно известны уравнения и когда формулирование этих теорий будет завершено, то, возможно, и на самые смелые вопросы: как и почему возникла наша Вселенная? Почему она именно такая? Есть ли другие вселенные и каковы их свойства?
Список источников:
Б. Грин «Элегантная Вселенная»
Б. Грин «Ткань космоса»
У. Кауфман «Космические рубежи теории относительности»
Ё. Намбу «Кварки»
С. Хокинг «Краткая история времени»
Ш. Яу, С. Надис «Теория струн и скрытые измерения Вселенной»
http://elementy.ru
http://ru.wikipedia.org
Автор-составитель Городнов К.