Суперструнный эксперимент: Проверка непроверяемого

Как известно, Теория струн претендует на объединение идей Теории относительности и квантовой механики – и, как следствие, на то, чтобы стать окончательной и долгожданной «теорией всего».

Сегодня Теория струн, а точнее – ее самое развитое ответвление, М-теория, получила большое признание у физиков всего мира. Интересующимся можно предложить популярное введение в эту концепцию, изложенное в нашей статье «Струнный концерт для Вселенной».

Несмотря на бурное развитие Теории струн в последние десятилетия, она остается чисто теоретической конструкцией. До сих пор никто и никогда не поставил ни единого опыта, который доказывал бы ее состоятельность – или опровергал бы ее. Так что, в отличие от той же Теории относительности или квантовой механики, Теория струн не проверена экспериментально. А значит, во многом остается умозрительным конструктом, не хуже и не лучше прочих космологических систем – разве что куда более обоснованной математически.

Проблема в том, что Теория струн оперирует объектами и масштабами порядка планковских единиц, и энергии, и чувствительности, необходимые для соответствующих измерений, далеко превосходят все, что сегодня способны предложить даже самые «продвинутые» технологии. Лишь на днях известный английский профессор Майкл Дафф (Michael Duff) выступил с интересным предложением, позволяющим, в принципе, проверить Теорию струн экспериментально. И – возможно, дать ей новый сильный толчок, а возможно, закрыть эту бурно дебатируемую тему.

Для этого Дафф предлагает использовать эффект сцепленности («запутывания») квантовых частиц, заключающийся во взаимосвязанности их состояний. Независимо от разделяющего спутанные частицы расстояния, изменение свойств одной частицы моментально сказывается на второй, и наоборот.

Это странное, не укладывающаяся в голове явление не подлежит сомнению, поскольку было многократно проверено в самых дотошных экспериментах и вскоре получит даже повсеместное использование, когда ученым удастся, наконец, создать основанный на совершенно новых принципах и невероятно производительный квантовый компьютер (об этом читайте: «Скоро ли революция?»).

Итак, неважно, какая дистанция разделяет сцепленные квантовые частицы; измеряя состояние одной из них, вы моментально меняете коррелирующее состояние другой. В принципе, в эту систему возможно включение и других связанных частиц, хотя с каждой новой частицей расчеты о взаимном их влиянии становятся все более и более сложными.

Дафф и его коллеги заметили, что квантовомеханические математические формулы, описывающие поведение трех сцепленных квантовых частиц, весьма напоминают математическое описание определенного класса… черных дыр в рамках Теории струн. Что бы значило такое сходство, сказать пока невозможно – «оно может говорить о чем-то глубоко важном в устройстве нашего мира, а может оказаться простым совпадением», как говорит сам профессор Дафф.

Как ни удивительна эта параллель, по мнению группы Даффа, она позволяет, основываясь на соответствующих уравнениях Теории струн, рассчитать поведение трех связанных квантовых частиц и затем поставить эксперименты по измерению поведения этих частиц. Останется лишь сравнить предсказания теории с практическими результатами. И каким бы ни был итог этого сравнения, нас обязательно ждет нечто чрезвычайно важное.

По пресс-релизу Imperial College London