18. Повышаем мерность мира. Квантовая природа врем

Галина Емельянцева
Современная физика постулирует, что время однородно и одномерно, а мир существует в трех пространственных (длина, ширина, высота) и одном временном измерении (3+1). При этом она допускает как большую размерность пространства, так и многомерность времени – это разрешено вариантами решений уравнений Эйнштейна. И не просто допускает, а уверенно заявляет, что четырехмерная теория стала слишком тесной для описания сил, управляющих нашей Вселенной, что законы природы могли бы быть сформулированы проще и яснее, если бы они были выражены в более высоких измерениях.

Сегодня физики умеют рассчитывать свойства элементарных частиц с невероятной точностью. Но точность достигается настолько чудаковатым способом, что он приводит в некоторое смятение даже самих физиков. Этот способ более походит на взмах волшебной палочки и называется – перенормировка. Математические расчеты в квантовой физике, оперируя крошечными величинами, все время натыкаются на появление бесконечностей. Чтобы избавиться от одной бесконечности, производится расчет другой бесконечности. Затем эти не имеющие какого-то смысла бесконечности складываются или вычитаются и чудесным образом получается конечный результат, блестяще подтверждаемый экспериментально! При этом сам процесс расчетов очень сложен и трудоемок – требуется с высокой точностью вычислить сотни и тысячи величин, которые затем должны также точно взаимно уничтожиться. Малейшие ошибки не допустимы, иначе все приходится начинать сначала.

Успехи перенормировки неоспоримы, она позволила скомпенсировать все квантовые поправки квантовой электродинамики и Стандартной модели. Однако возникновение в решении математических уравнений странных бесконечностей, как и не менее странный процесс их устранения, всегда вызывал вопросы. Поль Дирак, один из выдающихся основоположников квантовой физики, испытывал настолько большой негатив к перенормировке, что сомневался в принятых основах квантовой механики. Ученый сравнивал процедуру с заметанием сора под ковер и говорил: «Это не разумная математика. В разумной математике величиной пренебрегают, если она оказывается маленькой, а вовсе не потому, что она бесконечно велика и мешает вам!»

Антропный квант существует в пятимерном мире - в трех пространственных и двух временных измерениях (3+2). Его слоистое время никак не противоречит физическим законам. А если предположить, что не только человек, но и любая другая материя, также существует в пятимерном мире и находится в коконе реального и мнимого времени, то стали бы объяснимы многие не совсем удобные явления.

В двухмерном времени становятся понятны фокусы перенормировки – нужно, чтобы реальное и мнимое время сошлись в одно целое и тогда не нужно будет заметать бесконечности под ковер. В двухмерном времени появляется ответ на вопрос «что колеблется?». Колебания вызывает пульсация элементарных частиц, переходящих из мнимого времени в реальное и наоборот. В двухмерном времени принцип неопределенности приобретает ясность. Ведь если человек, находясь в мнимом времени сна не может передвигаться, то можно предположить, что точно также и элементарная частица, находясь в пространстве мнимого времени, просто теряет свой импульс.

Возможность повышения мерности мира – это одна из ключевых идей современной физики. В качестве перспективных рассматриваются такие фантастические теории, как десятимерная теория струн или теория петлевой квантовой гравитации. Но все авторы многомерных теорий неизбежно обращаются в своих исследованиях к самой первой разработке - к теории Калуцы-Клейна.

Калуца предложил простое и красивое решение одной из самых глобальных физических проблем, объединив свет и гравитацию путем введения пятого измерения к обычным четырем. Он предположил, что мир существует в четырех пространственных и одном временном измерении (4+1), а свет – это возмущение, вызванное вибрациями в высшем пятом пространственном измерении. Идея шокировала, но была убедительной. Калуца сумел совместить в пятимерном метрическом тензоре и поле Максвелла, требующее четырех полей, и метрическую теорию гравитации Эйнштейна, требующую десяти полей. Правда, при этом ему пришлось включить в свою теорию гипотезу «цилиндрического условия», которое является причиной возникновения масс. Невидимость пятого измерения он объяснил его компактностью – оно сжато в крошечный круг.

Мир физики не смог опровергнуть теорию Калуцы-Клейна, но и не смог принять ее по нескольким причинам. Так, компактификация пятого измерения приводит к появлению сверхтяжелых частиц, имеющих планковские массы (значение массы Планка равно 21,76 мкг или 2,176х10^(-5)г. Однако частиц, чья масса хотя бы отдаленно приближалась к планковской, не обнаружено. Главный же и наиболее щекотливый вопрос – а собственно где оно, это пятое измерение? Его существование ученые не наблюдали в природе и не смогли подтвердить экспериментально.

Но Природа опять оказалась поразительно изобретательна. Она спрятала свою тайну, положив ее на самое видное место – внутрь человека. Отметим, что масса антропного кванта гораздо ближе к планковским масштабам, чем масса элементарных частиц Стандартной модели. Перед перемещением нашего кванта в пятое измерение не стоит никакого непреодолимого энергетического барьера. А попасть туда совершенно свободно может любой человек, просто отправляясь спать.