В 1980 году Стивен Хокинг представил лекцию с интригующим заглавием: «Не близок ли конец теоретической физики?» Он выдвинул предположение, что к концу XX века ученые смогут разработать «теорию всего» — единое объяснение Вселенной, способное объединить общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику.
Спустя почти 50 лет этого так и не произошло, но современные астрономические наблюдения впервые предоставляют надежду на экспериментальную проверку основного претендента на эту роль — теории струн.
Согласно теории струн, все частицы и силы во Вселенной — это не точки, а крошечные вибрирующие струны. Подобно струнам скрипки, они колеблются на различных частотах, создавая различные частицы. Эта изящная концепция объединяет квантовую механику, которая описывает мир атомов, с общей теорией относительности, управляющей космосом.
Основная трудность теории струн заключается в том, что ее невозможно проверить напрямую. Чтобы увидеть струны, требуются энергии, которые не могут быть достигнуты даже на самых мощных ускорителях частиц. Однако ученые нашли обходной путь — искать следы струн в космосе.
Темная энергия, загадочная сила, которая заставляет Вселенную расширяться с ускорением и составляет около 70% всей энергии космоса, играет ключевую роль. Согласно теории струн, темная энергия может представлять собой квантовую энергию самого пространства — неустранимую дрожь всех частиц и полей, включая гравитацию.
Недавние данные обсерватории DESI в Аризоне, задача которой заключается в картировании миллионов галактик, показали, что темная энергия изменяется со временем именно так, как это предсказывают некоторые версии теории струн. Хотя это еще не является доказательством, это уже важный шаг в нужном направлении. Космические телескопы Euclid и Roman продолжат проводить такие измерения с беспрецедентной точностью, что позволит исключить множество альтернативных теорий.
Другой способ проверки связан с черными дырами. Теория струн предполагает, что внутри черных дыр отсутствует бесконечно плотная точка-сингулярность. Вместо этого объекты располагаются в виде «пушистых шаров» из струн. При слиянии таких черных дыр гравитационные волны должны содержать особые эхо-сигналы, которые можно будет поймать с помощью более совершенных детекторов в будущем.
