Теория струн – модный тренд в современной науке. Она у всех на слуху и привлекает внимание как профессиональных физиков, так и простых обывателей. Но что же это простыми словами за теория, и в чем ее суть кратко и понятно?

Первые намеки на создание теории струн появились в 60-е годы прошлого столетия, когда существовал вопрос физики адронов. Люди экспериментально наблюдали большое количество частиц и пытались объяснить, какая фундаментальная теория способна объяснить всё это богатое многообразие.

Сперва считалось, что всё можно описать как возбуждение одного объекта, причем не точечного, а линейного (струна). Разное возбуждение – это разные частицы.

Теория струн получила развитие в совершенно другом направлении. Физики заметили, что среди возбуждений струны существуют частицы, которых среди спектра адронов (сильновзаимодействующих частиц) не существует. Однако имеются объекты, чрезвычайно похожие на гравитоны и возбуждение гравитационного поля.

Теория струн помогла физикам нового поколения задаться вопросом не «Как устроен мир?», а «Почему он устроен именно так?». Ученые занялись ответами на вопросы, почему наша вселенная четырехмерная, по какой причине число П = 3,14 и т.д.

Экспериментально она не подтверждается, так как описывает множество частиц, которых ученые не наблюдают в ходе испытаний на адронных коллайдерах.

При этом, теория струн даёт единое описание совершенно разных явлений вроде калибровочных полей, описывающих электромагнитные взаимодействия света. Другой пример – глюоны, объясняющие внутриядерные взаимодействия.

Важный момент: она описывает их с тех же позиций, что и гравитацию. То есть мы имеем универсальный единый взгляд на разные воззрения, что важно и здорово. Именно по этой причине теория струн важна как этап эволюции теоретической физики.

Раньше считалось, что гравитационные взаимодействия объектов на уровне размеров Солнечной системы, галактики и всей вселенной описываются едиными уравнениями Эйнштейна и теорией относительности.

Сегодня современная физика пытается модифицировать гравитацию. Например, физики гипотетически представляют, что у гравитона внезапно появляется масса. Строя соответствующую математическую модель, они анализируют возможные изменения свойств гравитации и гравитационных волн.

В ходе такого мысленного эксперимента получается удивительная вещь! Меняются законы Ньютона — они усиливаются на определенный коэффициент. И это одна из безусловных заслуг «общего подхода» теории струн.

Еще одной непревзойденной истиной считалось, что наш мир должен обладать общей ковариантной симметрией. То есть какую бы вы координатную сетку в пространстве не навели, законы физики от этого не должны измениться.

Теория струн помогла задуматься: «А что, если ковариантная симметрия присутствует только на широкомасштабных структурах вселенной?». Тогда следует задуматься о версии, где симметрии не будет на более мелких масштабах объектов.

Данные движения в современной науке и являются трендом.

Теория струн не годится для описания линейных объектов, и в этом смысле стремительно теряет популярность, что мы видим по сокращению публикаций в научных журналах по данной теме.

Умы постепенно «перетекают» в область так называемой голографии. Суть ее состоит в том, что в многомерном пространстве-времени есть теория гравитации. У пространства-времени существуют границы. И если вы описываете теорию гравитации в объеме этого пространства, то на границу индуцируется совершенно новая калибровочная теория. Связь между теориями в объеме и на границе называется голографической связью.

Видео на тему перспектив и будущего теории струн: