Наука и религия: учебное пособие. А. А. Гируцкий

Калуцой была выдвинута идея, согласно которой гравитацию можно объединить с электромагнитным взаимодействием, если общую теорию относительности формулировать не в четырех, а в пяти измерениях. Начиная с 1926 г. эту гипотезу развивал Клейн. Современные теории этого типа рассматривают возникновение нашего четырехмерного пространства-времени как спонтанную компактификацию пространства большей размерности, причем в отдельных теориях размерность пространства доходит до 500 измерений.

      В последнее время основные надежды на построение единой теории всех взаимодействий («теории всего») стали возлагаться на теорию суперструн. Если квантовая теория описывает точечные объекты, то суперструны – это кривые в пространстве, протяженность которых составляет приблизительно ~10^-33 см. Свойства этих кривых удовлетворяют фермион-бозонной симметрии (22, 3–4; 17, т. 1, 5—26).

      Создатели Теории Великого Объединения столкнулись с определенными трудностями и проблемами. Первая из них связана с непосредственной проверкой теорий в эксперименте. Для экспериментальной проверки супергравитации, теорий типа Калуцы – Клейна и теории суперструн необходимо было бы иметь частицы с энергией порядка 10¹⁹ ГэВ (ГэВ – единица энергии, гигаэлектроновольт; 1 ГэВ = 10⁹ эВ). А по оценкам специалистов, крупнейший ускоритель (он опоясывал бы Землю по экватору), который можно было бы построить на Земле, позволил бы получить частицы с энергиями порядка 10⁷ ГэВ. Единственным ускорителем, который когда-нибудь мог продуцировать частицы с энергиями, необходимыми для непосредственной проверки Теорий Великого Объединения, является Вселенная. Поэтому в настоящее время значительная часть Теорий Великого Объединения прежде всего проходит проверку на «космологическую полноценность», и только малая их доля выдерживает эти экзамены. По оценкам физиков, теория супергравитации приводит к расхождению с космологическими данными, которые получают из наблюдений, примерно на 10 порядков. Теории типа Калуцы-Клейна, основанные на рассмотрении супергравитации в пространстве размерности d = 11, отличаются от космологических данных примерно на 125 порядков. Аналогичная трудность существует для ряда теорий суперструн (22, 6–7).

      Один из наиболее сложных вопросов, который стоит перед современными космологами, – первоначальное состояние Вселенной, которое называют сингулярностью (от лат. singular-is – отдельный, особый). Физический смысл сингулярности заключается в том, что при времени, близком к нулю, к моменту первовзрыва, из которого образовалась Вселенная, она существует в виде точки с бесконечной плотностью вещества. Начальному же моменту времени t = 0 соответствует нулевой объем пространства и бесконечное значение плотности вещества. Такое состояние Вселенной не может быть описано в рамках современных физических теорий, поскольку подобная космологическая модель отражает начальное состояние Вселенной в виде всего лишь математической точки.

      Было ли что-нибудь до нулевого момента? Если нет, то как