Александр Хоменков

НАУКА ПРОТИВ МИФОВ

ТАЙНА ЖИВОЙ МАТЕРИИ

4. 1. 5. Тупики запретов

Но аналогичным образом ситуация складывается и при попытках противоположной направленности. Речь идет о попытках доказать отсутствие дополнительных пространственных измерений. А усилия в этом направлении, надо сказать, были приложены весьма значительные. В литературе по этому поводу отмечено, что, начиная с конца XIX столетия, над проблемой количества измерений нашего мира работало много выдающихся ученых. В итоге «было найдено достаточное количество научных свидетельств, указывающих на трехмерность нашего пространства протяженностей» (Петренко). Исследователями этой проблемы делается вполне определенный вывод, что «пространственная размерность n = 3 является бесспорным фундаментальным физическим свойством нашего мира» (Петренко) и что «справедливость законов волновой механики и термодинамики убедительно свидетельствует о том, что наш мир истинно трехмерен» (Данилов, Смородинский). Более того, «только в пространстве-времени четырех измерений (и меньше) возможны устойчивые атомы» (Владимиров). В энциклопедических статьях на эту тему можно даже прочесть, что «четырехмерность мира, выражающаяся в формуле 3+1 (трехмерное пространство и одномерное время), является единственной комбинацией измерений, при которой возможно соблюдение законов сохранения материи»[1].

Но кто сомневается в том, что наш мир, который отражен в математических моделях ученых, имеет три пространственных и одно временнόе измерение? И, одновременно с этим, кто даст гарантию, что за пределами этого нашего мира не существует иных сфер запредельной, внепространственно-вневременной (если иметь в виду наши пространство и время) реальности?

Что же касается проведенных попыток обоснования трехмерности пространства, то все они были основаны на некоторых якобы естественных, но все же допущениях. Профессор Ю. С. Владимиров, анализирует эти допущения и указывает на несостоятельность сделанного на их основании вывода об абсолютном характере четырехмерности пространства-времени. «Во-первых, – пишет он, – постулировалось, что все n пространственных измерений равноправны, а во-вторых, полагалось, что электромагнитное и другие поля являются внешними по отношению пространству-времени, в которое они вкладываются. Но эти допущения, как было позднее доказано, не являются необходимыми». Действительно, во всех существующих в настоящее время способах физического миропонимания – геометрическом, теоретико-полевом и реляционном – «дополнительные размерности отличаются от четырех явных классических размерностей», и во всех этих трех подходах «используются своеобразные процедуры усреднений (суммирований) по дополнительным размерностям, исключающие их непосредственное проявление в классическом мире» (Владимиров).

Одним из вариантов современных физических моделей, в которых дополнительные размерности кардинально отличаются от размерностей нашего четырехмерного (с учетом времени) мира, являются так называемая концепция «мира на бране». Эта модель появилась в рамках теории суперструн и связана с прошедшей в 1995 году «второй революцией» в теории суперструн, приведшей к возникновению так называемой М-теории (Грин).

Надо сказать, что до сих пор идут споры, с чем связано такое название этой теории, почему в нем фигурирует буква «М». Один из вариантов ответа на этот вопрос связан со словом «мистический». Брайан Грин описывает ситуацию с возникновением этой теории следующим образом: «тропы исследований в теории струн, которые, казалось, ведут в разные стороны, слились в одну широкую дорогу, которая вполне может оказаться искомой "теорией всего"» (Грин). И именно в этой «мистической» теории наш мир представлен в виде «мира на бране». Что же касается самого понятия «брана», то оно является «в такой же степени частью теории суперструн, как и сами струны» (Рэндалл).

По определению брана – это «мембраноподобный объект в многомерном пространстве, который может обладать энергией и удерживать частицы и взаимодействия» (Рэндалл). Что же касается многомерного пространства, в котором находится брана, то его принято называть балком. При этом важно то, что, как отметила американская исследовательница Лиза Рэндалл, «невидимые дополнительные измерения теории струн должны отличаться от тех трех, которые мы видим». Действительно, «если теория струн является правильным описанием природы, тогда не все измерения созданы равными. Три знакомых пространственных измерения выглядят похоже, но дополнительные измерения должны быть другими; если бы это было не так, они не были бы "дополнительными"» (Рэндалл). Поэтому «вполне вероятно, что Вселенная, в которой мы живем, может размещаться на трехмерной бране, плавающей в море дополнительных измерений. Гравитация будет простираться и в дополнительные измерения, но звезды, планеты, люди и все прочее, что мы ощущаем, может находиться в заточении на трехмерной бране» (Рэндалл) (ил. 10)[2].

 Ил. 10. Схематическое изображение «мира на бране» (по: Рэндалл, 2011, с. 291).

Л. Рэндалл описывает такой «мир на бране» следующим образом. «Как домашние кошки, которые никогда не рискуют покидать стены своего жилища, те частицы, которые прикреплены к бранам, никогда не рискуют отойти от них. Они не могут сделать этого. Их существование определяется существованием бран. Когда частицы движутся, это происходит только вдоль пространственных измерений браны; когда они взаимодействуют, они делают это только на пространственных измерениях, охваченных браной. С точки зрения частиц на бране, если бы не было гравитации и частиц в балке, с которыми они могут взаимодействовать, мир мог бы иметь только измерения на бране».

Гравитация здесь упомянута не случайно. Согласно современным теоретическим разработкам в этой области, «гравитация отлична от всех других взаимодействий. Она никогда не захватывается браной и всегда распространяется вдоль всех измерений» (Рэндалл). (…) Поэтому, «как это ни поразительно, гравитация может быть локализована вблизи браны. Но связать гравитацию на бране не под силу никому» (Рэндалл). Более того, ведущие физики-теоретики в настоящее время допускают, что в жизни нашего мира вполне может принимать участие гравитационное воздействие со стороны иных миров – тех гипотетических «параллельных вселенных», которые могут существовать на других бранах. Речь идет об одном из вариантов интерпретации феномена «темной материи».

Действительно, «различные космологические наблюдения дают сильные аргументы в пользу того, что в нашей и других галактиках должно быть намного больше вещества, чем мы видим. Самое убедительное из этих наблюдений – то, что звезды на краях спиральных галактик, подобных нашему Млечному Пути, обращаются намного быстрее, чем если бы они удерживались на своих орбитах только гравитационным притяжением наблюдаемых нами звезд» (Хокинг). Существуют разные варианты интерпретации природы этой «темной материи». И один из них связан с концепцией «мира на бране». В соответствии с этой концепцией, «мы не увидим теневой галактики на теневой бране, поскольку свет не проходит через дополнительные измерения. Но тяготение проходит, и потому вращение нашей Галактики должно испытывать воздействие темной материи, увидеть которую мы не можем» (Хокинг).

Здесь можно провести некоторую аналогию с проблемой недоступности для прямой регистрации таинственного фактора, управляющего течением биологических процессов – «биологического поля» (энтелехии, «позиционной информации»). Живая клетка существует в соответствии с физическими и химическими законами, проявляющимися в ее цитоплазме, точно так же, как предполагаемый «мир на бране» живет в соответствии со своими внутренними законами, проявляющимися в этой бране. Но физических и химических законов недостаточно для того, чтобы понять все особенности живой материи, иначе бы в современной теоретической биологии не сформировались бы представления о существовании здесь парадоксов. Подобным же образом в современной космологии ставится вопрос о существовании «темной материи» – того избыточного гравитационного воздействия, которое может быть связано с материей из «параллельных миров», существующих на других бранах. С этой точки зрения гравитация, приходящая к нам из этих «параллельных миров», находится приблизительно в таком же положении, как и тот таинственный фактор, который в разные времена назывался то энтелехией, то «биологическим полем», то «позиционной информацией».

Конечно, к концепции «мира на бране» не следует относиться как к общепринятой научной теории. Хотя эта концепция позиционируется как неотъемлемый элемент теории суперструн, связанные с этой концепцией представления о «параллельных мирах», как уже говорилось[3], – не более чем модельные соображения, гипотезы. Лиза Рэндалл пишет по поводу всего этого следующее:

«Теория струн – волшебная теория, которая уже привела к глубоким математическим и физическим прорывам, и вполне может оказаться, что она содержит правильные составные части окончательного описания природы. Но поиск связи между теорией струн и реальным миром представляет устрашающую задачу. Проблема в том, что теория струн определена при значениях энергии, которые примерно в десять миллионов миллиардов раз больше, чем значения, которые мы способны экспериментально получать с помощью современных установок. Мы до сих пор даже не знаем, что случится, когда энергия ускорителей частиц увеличится всего в десять раз». Поэтому «на сегодняшний день теория струн не говорит нам, существуют ли браны во вселенной и если существуют, то в каком количестве. Мы знаем только, что браны являются важным теоретическим объектом теории струн, без которого эта теория неполна» (Рэндалл).

Пример концепции «мира на бране» был приведен вовсе не для того, чтобы однозначно обосновать «вещественную» сторону концепции «биологического поля». Такие обоснования вообще невозможны. Этот пример понадобился лишь для того, чтобы показать неоправданность слишком поверхностных суждений по поводу строго обязательного количества измерений нашего мира, при котором «возможно соблюдение законов сохранения материи». Реальность нашего мира может оказаться не такой простой, как еще совсем недавно полагали теоретики, настаивающие на обязательном характере трех пространственных и одного временного измерения. Ведь согласно концепции «мира на бране» «все, кроме гравитации, захвачено на брану, все, что не включает гравитацию, должно выглядеть точно так же, как если бы не было никаких дополнительных измерений» (Рэндалл). И «если фотоны захвачены на брану, то неважно, насколько сильны стекла ваших очков, – вы никогда непосредственно не увидите никаких свидетельств дополнительных измерений… Все обычные процессы физики частиц, например взаимодействия, передаваемые электромагнитными силами, рождение электрон-позитронных пар и связь нуклонов за счет сильного взаимодействия, возникают только на четырехмерной бране, и будут в точности такими же, как в чисто четырехмерной вселенной» (Рэндалл). Поэтому «существование удивительно больших дополнительных измерений не будет противоречить ни одному экспериментальному результату» (Рэндалл).

В то же время не следует забывать о том, что стратегическое направление современной теоретической физики все же связано с использованием моделей, превышающих количество измерений непосредственно окружающего нас мира. Поэтому, поднимая вопрос о пространственной трехмерности нашего мира, «разум современного физика уже не может мириться с мыслью, что это незыблемая истина в последней инстанции» (Владимиров).