Модель единого физического поля и многомерность пространства—времени

Перед рассмотрением единого описания всех физических явлений следует вкратце упомянуть о попытках создания моделей единого физического поля (ЕФП). Такие попытки неоднократно предпринимались, начиная с Эйнштейна. Хотя до настоящего времени ЕФП не разработана, можно отметить, что С. Вайнберг, Ш. Глэшоу и Э. Салам в 1967 г. показали, что слабое и электромагнитное взаимодействия есть одно и то же электрослабое взаимодействие, проявляющееся при энергиях свыше 100 ГэВ. При меньших энергиях спонтанно нарушается симметрия между ними и в обычных условиях мы наблюдаем их как разные поля и взаимодействия. Ш. Глэшоу и Г. Джордан в 1979 г. предположили, что при энергии свыше 10¹⁴ ГэВ слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия также объединяются. Это так называемая первая теория Великого объединения (ТВО). По этой теории, лептоны могут переходить в кварки и наоборот.

Однако, как мы помним, кварки имеют барионный заряд, не равный нулю, а у лептонов В = 0. Следовательно, здесь уже при таких превращениях нарушается закон сохранения барионного заряда. Кроме того, возникает вопрос, насколько стабилен протон, время жизни которого около 10³⁰—10³² лет. По сравнению со временем существования Вселенной (более 10¹⁰ лет) это время жизни протона значительно больше, чем возраст нашей Вселенной.

Если это действительно так, то возникает гипотеза, что вещество во Вселенной может быть не стабильно. Кроме того, ТВО «разрешает» существование в свободном состоянии кварков и тогда они действительно являются фундаментальными частицами. При энергиях свыше 10¹⁹ ГэВ возможно включение в общую схему объединения взаимодействий и гравитационных полей. Это и есть модель (или теория) супергравитации, или суперсимметрии, ведущая к объединению симметрии ОТО. Частицами-переносчиками должны быть безмассовые частицы со спином S = 2, называемые гравитонами, о которых мы упоминали. Физический вакуум порождает виртуальные (возможные) частицы, которые своей массой создают дополнительное поле тяготения. Согласно ОТО в этом же месте и в тот же момент времени изменяются геометрические свойства пространства—времени, т.е. оно флуктуирует. Согласно такой модели гравитон — это квант флуктуирующего пространства—времени, объединяющий в себе и элементарную частицу, и волну искривления, распространяющуюся по четырехмерному миру. Эффекты, связанные с этим, должны проявляться на так называемых планковских расстоянии и времени:

и

и соответствующей массе

.

Отсюда делается вывод, что в ранние моменты существования Вселенной пространство—время было дискретным, квантованным, как это следует из физического смысла постоянной Планка.

I Волну искривления пространства связывают в теории супергравитации с моделью суперструн. В этой модели в качестве элементарной основы мира служат уже не фундаментальные частицы, а элементарные процессы — колебания бесконечно длинных струн с очень малым размером поперечного диаметра струны. Пο оценкам теоретиков толщина струны 10^-29 см и погонная мacca 10²² г/см, т.е. такие бесконечно протяженные объекты являются очень тонкими и очень тяжелыми. При этом могут возникать резонансы колебаний разных струн, вихри в пространстве, которые можно связать с ритмикой Космоса, циклическими процессами во Вселенной, оказывающими влияние на все процессы на Земле.