Космология и теория суперструн
Нам осталось выяснить, что происходит на коротком отрезке
времени от момента Большого взрыва до планковского времени на рис. 14.1. Если
непосредственно применять уравнения общей теории относительности к этой
области, они будут свидетельствовать о том, что по мере приближения к моменту
Большого взрыва Вселенная продолжает сжиматься, а ее температура и плотность
продолжают увеличиваться. В нулевой момент времени размер Вселенной становится
равным нулю, а температура и плотность обращаются в бесконечность, и это явный
признак того, что данная теоретическая модель Вселенной, прочно базирующаяся на
классическом описании гравитации в общей теории относительности, теряет всякий
смысл.
Природа настойчиво указывает, что при таких условиях мы
должны объединить общую теорию относительности с квантовой теорией, другими
словами, использовать теорию струн. В настоящее время космологические
исследования в рамках теории струн находятся на раннем этапе развития. Методы
теории возмущений могут, в лучшем случае, дать самое смутное представление о
происходящем, так как анализ экстремальных энергий, температур и плотностей
требует большей точности. И хотя в ходе второй революции в теории суперструн
были предложены методы, позволяющие обойти теорию возмущений, пройдет некоторое
время до того, как эти методы будут достаточно развиты, и их можно будет
применять к расчетам космологических эффектов. Однако, как мы сейчас обсудим, в
последнее десятилетие физики уже сделали первые шаги к пониманию струнной
космологии. Вот что они обнаружили.
Оказывается, есть три важнейших пункта, в которых теория
струн модифицирует стандартную космологическую модель. Во‑первых, в духе
современных исследований, все более проясняющих ситуацию, из теории струн
следует, что Вселенная должна иметь минимально допустимый размер. Этот вывод
оказывает огромное влияние на наше понимание структуры Вселенной в сам момент
Большого взрыва, для которого в стандартной модели получается нулевой размер
Вселенной. Во‑вторых, понятие дуальности малых и больших радиусов (в его тесной
связи с существованием минимального размера) в теории струн, как мы вскоре
увидим, крайне важно и в космологии. И, наконец, число пространственно‑временных
измерений в теории струн больше четырех, поэтому космология должна описывать
эволюцию всех этих измерений. Обсудим эти три пункта более подробно.
|
