Что нам остается делать? Недавно Креммер, Шерк и другие воскресили идею Калузы и Клейна: возможно, пятое измерение действительно существует. Мы не замечаем его потому, что оно «свернулось в кольцо» очень малого радиуса, менее 10-33 см, за первые 10-43 с после возникновения Вселенной в процессе Большого взрыва. Почему это случилось? Опять-таки причиной, по-видимому, следует считать некоторое «упорядочение», или спонтанное нарушение симметрии при наличии соответствующего потенциала. В результате пятимерное пространство-время свелось к четырехмерному, которое мы воспринимаем, а пятое измерение, фактически скрытое от нас, косвенным образом проявляется в заряде. В этом суть одной из идей объединения гравитации и электромагнетизма, которая, однако, будет оставаться чистым домыслом, пока мы не найдем способа ее проверить.
Другая идея принадлежит Уилеру и Шембергу. Они исходят из того, что электрический заряд, возможно, связан не с кривизной в дополнительном измерении, а с топологической структурой пространства-времени, с некими «червоточинами» пространства-времени. Они предполагают, что при переходе к масштабам в 10-33 см пространство-время перестает быть непрерывным, а становится «зернистым». Эту мысль недавно развили Хокинг с сотрудниками. И опять необходимо изыскать способы ее проверки.
Вспомним, однако, что наша задача заключается не только в интерпретации электрического заряда. Имеются и другие калибровочные силы, о которых мы уже говорили, и соответствующие им заряды. Не означает ли это дальнейшее увеличение числа измерений? А если да, то до какой величины? Чтобы ответить на этот вопрос, следует подсчитать, сколько различных типов заряда нам, по-видимому, потребуется.
Современный список элементарных частиц включает три семейства кварков и лептонов:
И кварки, и лептоны входят в пары с зарядом по «аромату», а кварки несут по одному из трех «цветовых» зарядов. Таким образом, всего мы имеем 24 частицы (3´X´3=18 кварков плюс 3´2=6 лептонов). Это довольно большое число, и невольно напрашивается вопрос, не могут ли все эти частицы состоять из. еще более элементарных форм материи, скажем из прекварков, или преонов, каждый из которых несет по одному из 8 фундаментальных зарядов: трех «цветовых», двух по «аромату» и трех — соответствующих различным семействам. Никаких свидетельств в пользу подобного предположения нет (особенно трудно представить в качестве составной частицы не имеющее массы нейтрино), но сама идея во многом привлекательна. Действительно, предположим, что такие преоны могут, кроме того, нести магнитные заряды, т. е. они могут быть магнитными монополями. Очень сильная связь противоположных магнитных полюсов (северного и южного) может образовать все перечисленные выше 24 кварка и лептона; разорвать эту связь, разрушить новую подструктуру можно, как предполагается, лишь при энергиях выше 105 ГэВ. Присутствие монополей в этой теории к тому же сделало бы полной симметрию уравнений Максвелла для электромагнитного поля, а также, как это впервые отметил Дирак, объяснило бы квантование электрического заряда.
Если считать, что всего мы имеем восемь зарядов, то сколько добавочных размерностей потребуется, чтобы включить их в обобщенную схему Калузы и Клейна (объединяющую лишь два заряда — гравитационный и электрический)? Оказывается, при рассмотрении восьми зарядов потребуется одиннадцать размерностей.
Но можем ли мы ограничиться только унификацией сил? Не хотелось ли бы нам располагать единым описанием не только для сил, но и для вещества, между составляющими которого эти силы действуют? Я попытаюсь показать, как можно этого добиться, но заранее прошу извинения, поскольку соответствующие идеи очень трудно выразить качественно.
Для иллюстрации вновь обратимся к гипотезе Калузы и Клейна, объединяющей гравитацию и электромагнетизм — т. е. гравитоны (кванты гравитационного поля) и фотоны, переносчики электромагнитных сил — в один объект, связанный с кривизной пятимерного пространства (одно из измерений которого «скручено», или, как говорят, «компактифицировано»). Все это хорошо, но как в такой картине представить электрон? Не потребуется ли для него совершенно другой объект, отличный от объекта, описывающего гравитон и фотон?
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.