Контрольные вопросы

1. В чем состояла суть расхождений взглядов Н. Бора и А. Эйнштейна на квантовую физику?

2. Каково парадоксальное содержание эффекта Эйнштейна–Подольского–Розена?

3. Какие наивные представления о реальности исключила квантовая физика?

4. Каковы основные варианты концепции Большого взрыва?

Брайан Грин

Брайан Грин родился в Нью‑Йорке. Он очень рано проявил склонность к математике, так что его можно было назвать вундеркиндом в этом отношении. Математические способности Брайана были настолько высоки, что в двенадцать лет он начал брать частные уроки у профессора Колумбийского университета, поскольку к тому времени он уже освоил школьную программу. После окончания Стайвесантской школы (Stuyvesant High School) Брайан Грин поступил на физический факультет в Гарвардский университет в 1980 году, и, получив там степень бакалавра, он защитил учёную степень в Оксфордском университете в Англии в 1986 году, будучи стипендиатом Роудса (Rhodes Scholarship). В 1996 году Грин перешёл в Колумбийский университет, где он работает по сей день. В Колумбийском университете Грин является содиректором университетского Института струн, космологии и астрофизики (ISCAP) и руководит исследовательской программой, посвящённой приложению теории струн к проблемам космологии. До этого, с 1990 года, Грин работал на физическом факультете Корнелльского университета. Там он стал профессором в 1995 году. Брайан Грин занимался исследованиями зеркальной симметрии, связывающей два различные пространства Калаби – Яу. Совместно с Дэвидом Моррисоном и Полом Аспинуоллом он доказал в 1993 году, что флоп‑перестройки (flop‑transition, топологическая процедура) с разрывами пространства являются частью теории струн. Он также развил идею электрона – чёрной дыры (black hole electron). В настоящее время Брайан Грин исследует струнную космологию, в частности «отпечатки» транспланковской физики в реликтовом излучении.

Книга Брайана Грина «Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории» (1999) была первой попыткой популяризации теории струн и М‑теории.

Глава 8. Измерений больше, чем видит глаз

Эйнштейн в своей специальной и общей теории относительности разрешил два основных противоречия физики последнего столетия. Хотя проблемы, послужившие побудительным мотивом его работ, вовсе не предвещали такого результата, каждое из этих решений полностью трансформировало наше понимание пространства и времени. Теория струн разрешила третий главный конфликт в физике прошлого века, причем таким способом, который, наверное, восхитил бы даже Эйнштейна, и потребовала очередного коренного пересмотра наших понятий пространства и времени. Сотрясение основ современной физики было столь сильным, что не устояли даже наши представления о числе измерений во Вселенной, казавшиеся совершенно незыблемыми и, тем не менее, подвергшиеся радикальному и убедительному изменению.

Иллюзия привычного

Наша интуиция питается жизненным опытом. Но этим роль опыта не ограничивается: он формирует опорный каркас, в рамках которого мы анализируем и интерпретируем полученную из окружающего мира информацию. Например, вряд ли вы будете сомневаться, что Маугли, воспитанный стаей диких волков, будет интерпретировать окружающую действительность совсем иначе, чем мы. Даже менее сильные различия, например различия между людьми, воспитанными в существенно разных культурных традициях, подчеркивают ту роль, которую играет жизненный опыт в восприятии мира. Однако есть явления, воздействие которых испытывают все. И часто именно убеждения и ожидания, основанные на таком универсальном опыте, труднее всего поддаются определению и пересмотру. Простой, но глубокий пример состоит в следующем. Закрыв эту книгу и встав со стула, вы можете двигаться в трех независимых направлениях – т. е. в трех независимых пространственных измерениях. Каким бы путем вы не последовали, – независимо от того, насколько сложным он будет, – результат может быть описан как комбинация перемещений в трех направлениях: «влево‑вправо», «вперед‑на­зад» и «вверх‑вниз». Каждый раз, когда вы делаете очередной шаг, вы неявно делаете три независимых выбора, определяющих ваше движение в этих трех измерениях.

Эквивалентное утверждение, с которым мы столкнулись, рассматривая специальную теорию относительности, заключается в том, что любая точка Вселенной может быть однозначно определена тремя параметрами, указывающими ее положение в этих трех пространственных измерениях. Например, вы можете описать адрес в городе, указав стрит¹ (положение в измерении «влево‑вправо»), авеню (положение в измерении «вперед‑назад») и этаж (положение в измерении «вверх‑вниз»). Работы Эйнштейна показали нам, что время может рассматриваться как еще одно измерение (измерение «будущее‑прошлое»), что увеличивает общее число измерений до четырех (три пространственных и одно временное). Вы определяете события во Вселенной, указывая, где и когда они произошли.

Эта особенность Вселенной кажется столь фундаментальной и естественной, что обычно даже не упоминается. Тем не менее, в 1919 г. малоизвестный польский математик Теодор Калуца из Кенигсбергского университета дерзнул бросить вызов очевидному – он предположил, что в действительности Вселенная может иметь не три изменения, число измерений может быть больше. Иногда предположения, звучащие бессмысленно, таковыми и являются. Иногда они потрясают основы физики. Хотя потребовалось некоторое время на то, чтобы предположение Калуцы получило общее признание, оно привело к революции в формулировке физических законов. Отзвуки этого провидческого прозрения мы слышим до сих пор.