Наша современная картина мира основана на двух теориях: Стандартной Модели физики элементарных частиц и Общей Теории Относительности, теории гравитации. Эти две теории отмечены удивительными успехами. Поэтому весьма поражает, что эта картина законов физики противоречива. Несогласованность происходит оттого, что одна часть теории, стандартная модель, рассматривается как квантовая теория, в то время как другая, гравитация, как классическая. На первый взгляд кажется, что все, что мы должны сделать - это проквантовать общую теорию относительности.

Перевод, уже ставшей классикой статьи Juan Maldacena. Gravity, particle physics and their unification

Популярную версию статьи этого же автора: Черные дыры и структура пространства-времени

Подборка статей по теории струн

Объединение сил природы может оказаться не таким сложным, как полагали физики. В один из солнечных весенних дней один из нас (Ланс Диксон), направляясь в аэропорт Хитроу, спустился в лондонскую подземку на станции «Майл-энд». Глядя на незнакомца — одного из более чем 3 млн пассажиров, ежедневно пользующихся лондонским метрополитеном, — он вдруг задумался: какова вероятность, что этот незнакомец выйдет, скажем, в Уимблдоне? Как можно ее вычислить при условии, что человек может направиться по любому из маршрутов? Размышляя об этом, он понял, что вопрос этот сродни сложным задачам, с которыми сталкиваются ученые, работающие в области физики элементарных частиц, в попытке предсказать результат столкновения частиц в современных экспериментах.

Представьте себе, что мир не трехмерен, а двумерен. Какой в этом случае была бы сила гравитации? Неожиданные ответы на этот вопрос указывают физикам путь к единой теории природы. С момента своего становления как науки физика занимается поиском единства в природе. Исаак Ньютон показал, что та же сила, которая заставляет падать яблоко, удерживает планеты на их орбитах. Джеймс Клерк Максвелл объединил теории электричества, магнетизма и оптики в единую теорию электромагнетизма. Спустя столетие физики добавили к ней слабые ядерные силы и создали теорию электрослабого взаимодействия. Альберт Эйнштейн соединил пространство и время в единый континуум пространства-времени.

Существует два фундаментальных аспекта общей теории относительности Эйнштейна — принцип относительности, который гласит, что законы физики не чувствительны к разнице между покоем и равномерным движением, и принцип эквивалентности, который сообщает нам, как следует модифицировать эти идеи, чтобы включить в рассмотрение гравитационное поле.

Какие законы формируют Вселенную со всем ее содержимым? Ответ, который дают практически все успешные физические теории со времен Галилея, состоит в построении динамики, т. е. описания того, как будет развиваться с течением времени физическая система, для которой задано ее состояние в некоторый момент времени. Эти теории ничего не говорят нам о том, на что похож наш мир, вместо этого они утверждают следующее: «если мир был таким-то в один момент времени, то он будет выглядеть так-то в некоторый более поздний момент». Подобная теория ничего не скажет нам о том, как устроен мир, если мы не сообщим ей, как он был устроен раньше.