Почему теория струн не смогла объяснить элементарные частицы?

Широко известна проблема, которая базируется на противоречии квантовой теории и стандартной физики. Получается некоторый парадокс — квантовая физика не работает в макромире, а физика классическая перестаёт полностью соблюдаться в мире частиц. В итоге мы имеем разного рода противоречия из серии невозможности квантовать гравитацию. Я уже разбирал эту проблему на ixbt более детально и отметил, что физика не очень нравится такая ситуация и есть попытки создать теорию объединения.

Вариантов попытки соединить два подхода было множество. Одним из самых известных является теория струн. Если коротко изложить подход этой системы к вопросу, то она опиралась на попытку описать буквально все взаимодействие через существование некоторых связей, именуемых струнами. В итоге любое поле превращалось в нечто типа рыбацкой сети из струн, а любая частица была чем-то типа возмущения в этой сети. Так и взаимодействия можно было описать, и поле «проквантовать». Но теория струн в какой-то момент споткнулась и по большому счёту не смогла даже объяснить элементарные частицы. В чём была проблема?

Ученые, создавшие теорию струн, пытались дать более точные объяснения физическим явлениям, особенно на субатомном уровне, и разработать единую теорию физики или единое квантовое описание всех известных фундаментальных взаимодействий, объединив и попытавшись примирить теорию относительности, гравитацию и квантовую физику. Это и хорошо и плохо.

Вместо точечной элементарной частицы квантовой теории поля теория струн использует одномерный объект, конечную линию, петлю или замкнутую струну. Стоячие волны вдоль струны создают состояния данной частицы.

В сочетании с теорией суперсимметрии получается теория суперструн. Эта теория стала интересной, потому что во многих случаях она избегает бесконечностей, возникающих при включении гравитационных взаимодействий в теории поля. Она также приводит к частицам со спином 2, известным как гравитоны. Ну, а если гравитоны нашлись, то кажется и противоречие ушло. Не так ли?

Изначально, теория струн претендовала на революцию в физике, стремясь объединить гравитацию, до сих пор не получившую полного объяснения, с остальными фундаментальными силами. Однако, амбициозные планы не воплотились в жизнь. Вместо прорыва, теория струн ушла в область многомерных пространств, оторвавшись от проверяемой реальности. И гравитон при этом так и не получился.

В различных версиях теории струн постулируется существование дополнительных, скрытых измерений. Изначально, бозонная теория струн требовала существования 26 измерений. Позднее, с появлением суперсимметрии, появилась суперструнная теория, которая сократила необходимое количество измерений до 10.

Дополнительные измерения нужны были теории струн для объяснения явлений квантовой физики, которые не вписывались в стандартную теорию. Например, квантовая запутанность описывалась дополнительным измерением, которое было не видно и которое являлось нуль-мерным в нашем пространстве, а потому и запутанность работала мгновенно.

Но получилось так, что вся логика системы буквально утонула в изобилии этих измерений. Математический аппарат оказался настолько сложным, что теория сама себя запутала. Изобилие измерений и переплетения нитей, а вместе с ним и путаница, которая по идее должна была пропасть, стала синонимом теории струн и даже её визитной карточкой. При этом элементарная частица, которая является базой физики, выглядела тут как нечто на листе бумаги в виде формулы и никак не упрощала описание исследуемого процесса. Если упростить эту путанную фразу, то можно сказать кратко — гравитон так и не удался. Это поставило теорию струн в один ряд вместе с более экстравагантным теориями типа гравитации Верлинде.

Единственным ощутимым достижением теории стало проведение аналогий между вибрирующими струнами и фундаментальными частицами, представляемыми в виде волн. К сожалению, эта идея так и не получила развития, оставшись лишь красивой метафорой. Идея потонула в веренице из струн и измерений.

Несмотря на поиск «теории всего», классическая физика, основанная на законах Ньютона, достижения Эйнштейна и принципы квантовой механики, по-прежнему остаются более надежным фундаментом для понимания Вселенной и вполне успешно описывают наблюдаемые явления. Теория струн, пока, не предложила ничего, что могло бы превзойти эту проверенную временем систему знаний и не объяснила элементарные частиц достаточным образом.