Фундаментальная физика стоит перед давней проблемой: как совместить теорию струн — одну из самых амбициозных попыток объединить все силы природы — с реальностью наблюдаемой Вселенной. На первый взгляд, теория струн предлагает привлекательную модель: все элементарные частицы — это вибрации крошечных струн, находящихся в пространстве большего числа измерений. Однако за этой элегантной картиной скрывается проблема, которой ученые придают всё большее значение — большинство решений теории струн попадают в область так называемого «болота»: гипотетических вселенных, которые не только не соответствуют наблюдениям, но и противоречат требованиям квантовой гравитации.
Это болото, окружающее теоретический ландшафт допустимых вселенных, представляет собой математическое ограничение. Оно предполагает, что многие привлекательные на первый взгляд решения оказываются физически невозможными — в частности, те, что предполагают существование тёмной энергии или инфляции в ранней Вселенной. Существующие модели теории струн с фиксированным натяжением струн зачастую не допускают де-Ситтер пространство — космологическую модель с положительной космологической постоянной, отражающей ускоряющееся расширение Вселенной.
Новый взгляд на эту проблему предложил физик Эдуардо Гендельман из Университета Бен-Гуриона в Негеве. Он разработал экзотический класс моделей теории струн, в которых натяжение струн не является жёстко заданной величиной, а формируется динамически. Это означает, что параметры, традиционно фиксированные в фундаментальных уравнениях, теперь могут изменяться под действием физических процессов самой системы. Такое изменение приводит к тому, что ограничения болота становятся существенно мягче, а сама модель — более совместимой с нашей Вселенной.
Ключ к решению кроется в зависимости между натяжением струн и масштабом Планка. В классической теории струн этот масштаб считается фиксированным, но если допустить его зависимость от физических условий, это открывает путь к описанию инфляционного расширения и тёмной энергии без противоречия с квантовой гравитацией. В условиях, когда натяжение и масштаб Планка возрастают, прежние ограничения теоретически ослабевают, и открывается возможность моделировать реалистичную космологию внутри рамок струнной теории.
Модели с динамическим натяжением имеют глубокие последствия для космологии. Они могут объяснить наблюдаемое ускорение Вселенной, не прибегая к произвольным добавкам, как это делается в случае с космологической постоянной. Более того, они потенциально решают проблему описания инфляции — кратковременного, но крайне важного периода раннего расширения Вселенной, объясняющего её однородность и плоскость.
Работа Гендельмана также подчёркивает необходимость пересмотра прежних подходов к поиску универсальных теорий. Идея, что физические константы могут быть результатом динамических процессов, не только оживляет теорию струн, но и даёт новый инструментарий для работы с фундаментальными космологическими вопросами — такими как происхождение пространства-времени и природа гравитации на квантовом уровне.
Это направление исследований остаётся гипотетическим, однако оно создаёт реальные предпосылки для объединения теоретической строгости с наблюдательными данными, особенно в контексте тёмной энергии, структуры вакуума и эволюции Вселенной. Теория струн может быть далека от завершённой, но благодаря таким инновациям она делает шаг вперёд — из математического болота в сторону физической применимости.
А затем «Добавить на главный экран».