В начале 2000-х физики-теоретики поняли, что уравнения теории струн приводят не к единому описанию Вселенной, а к ошеломляющему количеству (10 в 500 степени) возможных решений, соответствующим почти бесконечному разнообразию потенциальных миров. Каждая из этих вселенных имеет свои собственные частицы и силы, создавая то, что стало известно как «струнный ландшафт» множественных возможных космосов. Вскоре после этого, в 2005 году ученые осознали, что этот ландшафт сам по себе окружен так называемым «болотом» решений — на первый взгляд жизнеспособных квантовых теорий поля, которые при более близком рассмотрении оказывались несовместимыми с любой работоспособной теорией квантовой гравитации.

Чтобы отделить ландшафт от болота, было предположено решение: правдоподобные теории в ландшафте должны подчиняться определенным «ограничениям болота». Проблема в том, что когда традиционные теории струн удовлетворяют этим ограничениям, физики обнаруживают, что с трудом могут воспроизвести инфляцию — краткий всплеск быстрого расширения, который, как полагают, претерпела наша ранняя Вселенная, — или темную энергию, которая, по всей видимости, ускоряет рост нашей Вселенной сегодня.

«Более традиционные теории струн очень недружелюбны к инфляции, в частности к „сценариям медленного скатывания“, и даже к существованию пространства де Ситтера как вакуума теории — вакуума нашей реальной Вселенной, — который является основой не только инфляции, но и темной энергии, — сказал Эдуардо Гендельман из Университета Бен-Гуриона, автор исследования. —Ограничения болота делают космологию невозможной или почти невозможной для практического космолога, потому что реальная Вселенная, по-видимому, прочно находится в болоте традиционной теории струн».

В своей статье Гендельман показал, что определенное экзотическое подмножество теорий струн намного лучше подходит для описания нашей Вселенной, чем ее более традиционные варианты, сообщает EurekAlert.

Струны во всех моделях теории струн имеют некоторое натяжение; но в большинстве традиционных моделей значение этого натяжения является постоянной, которая добавляется вручную, произвольно. Гендельман исследовал модели, в которых это натяжение возникает динамически, в результате определенного поведения струн в модели.

Новая статья Гендельмана описывает формулировку такой теории и показывает, что из-за динамической природы натяжения струн ограничения болота становятся намного слабее. Это происходит потому, что вычисления, из которых выводят эти ограничения, связаны с размером так называемого «планковского масштаба» — который, как считается, соответствует наименьшему возможному размеру чего-либо во Вселенной, включая струну. Но поскольку планковский масштаб сам по себе связан с натяжением струны, он становится в этих моделях динамическим.

«В режиме, когда динамическое натяжение, а следовательно, и масштаб Планка, становятся очень большими, ограничения оказываются несущественными или очень слабыми, — сказал ученый. — Поэтому теория струн динамического натяжения дружелюбна к инфляции и темной энергии».

Теория струн, выдвинутая свыше 50 лет назад для объяснения формирования материи, не оправдала возложенные на нее надежды и пребывает в неопределенном статусе. Однако команда физиков из США сделала в прошлом году серьезный шаг к подтверждению этой идеи. Использовав инновационный математический метод, ученые пришли к выводу о неизбежности теории струн.