Чтение онлайн

Для нас самым важным свойством функций вероятности для легких частиц КК является то, что на Гравитационной бране они очень малы. Это означает, что есть только малая вероятность найти частицы КК вблизи этой браны или на ней. Поскольку легкие частицы КК как можно сильнее шарахаются от Гравитационной браны, легкие частицы (помимо гравитона, функция вероятности которого имеет максимум на Гравитационной бране) будут рождаться очень редко. Кроме того, легкие частицы КК несущественно модифицируют закон гравитационного взаимодействия, так как они имеют тенденцию держаться подальше от Гравитационной браны и поэтому слабо взаимодействуют с частицами, закрепленными на бране.

Собрав все это вместе, Раман и я решили, что нам удалось найти теорию, которая работает. Локализованный на Гравитационной бране гравитон ответствен за появление четырехмерной гравитации. Несмотря на большое количество КК-партнеров гравитона, они взаимодействуют так слабо на Гравитационной бране, что их проявления совершенно незаметны. И несмотря на существование бесконечного пятого измерения, все физические законы и процессы, включая гравитационные, кажется согласуются с тем, что ожидается в четырехмерном мире. В этом сильно закрученном пространстве допустимо бесконечное дополнительное измерение.

Как было ранее отмечено, с наблюдательной точки зрения такая модель несколько разочаровывает. Как ни удивительно может показаться, эта пятимерная модель так хорошо имитирует четыре измерения, что крайне тяжело разделить их. Экспериментаторов, занимающихся физикой частиц, безусловно, ждут тяжелые времена.

Однако физики начали исследовать астрофизические и космологические свойства, которые могли бы разделить два мира. Многие физики [178] рассматривали черные дыры в закрученном пространстве-времени, и продолжают исследовать, существуют ли отличительные свойства, которые мы могли бы использовать для определения того, во вселенной какого типа мы на самом деле живем.

В настоящее время мы знаем, что локализация — это новая и заманчивая теоретическая возможность для существования в нашей вселенной дополнительных измерений. Я страстно ожидаю дальнейших исследований, которые могли бы окончательно определить, является ли это истинным свойством нашего мира.

• Измерение может быть бесконечно длинным, но невидимым, если пространство-время должным образом закручено.

• Гравитацию можно локализовать, даже если она не закреплена жестко в конечной области.

• В локализованной гравитации безмассовая частица КК есть локализованный гравитон. Он концентрируется вблизи Гравитационной браны.

• Все другие частицы КК концентрируются вдали от Гравитационной браны; форма их функции вероятности и положения, где эти функции достигают максимума, зависят от их массы.

Икар XLII решил жить с размахом. Он нацелился испытать сверхвысокие настройки Алисэксвира на многие мегапарсеки, с помощью которых он мог бы выйти за пределы Галактики и известной вселенной и ощутить простор далеких областей, которых никто ранее не видел.

Икар был восхищен, когда Алисэксвир унес его вдаль на расстояния в 9, 12 и даже 13 миллиардов световых лет. но его восторг поутих, когда он попытался пойти еще дальше, ибо тут мощность его сигнала резко упала, когда он замахнулся на 15 миллиардов световых лет, его полет прервалось полностью: он больше не получал никакой информации. Вместо этого он услышал: «Сообщение 5В73: клиент на Горизонте, с которым вы пытаетесь связаться, находится все зоны действия сети. Если вам нужна помощь, пожалуйста, обратитесь к вашему оператору дальней связи».

Он не верил своим ушам. Это был тридцать первый век, и тем не менее его служба Горизонта все еще обеспечивала только ограниченное покрытие, когда Икар попытался обратиться к оператору, автоответчик сказал: «пожалуйста, оставайтесь на бране. Вы получите ответ в порядке очередности поступления вызова». Икар подозревал, что оператор не ответит никогда, и был достаточно мудр, чтобы не ждать.

Предыдущая глава объяснила, почему искривление может снять ограничения на дополнительное измерение и позволить ему быть бесконечным и тем не менее ненаблюдаемым. Но бесконечное дополнительное измерение не есть конец физического рассказа: вещи становятся еще более странными. В этой главе будет объяснено, как четырехмерная гравитация (т. е. с тремя пространственными измерениями и одним временным) может быть по-настоящему локальным явлением, — гравитация может выглядеть совсем иначе вдалеке. Мы увидим, что не только пространство-время может казаться четырехмерным, когда в действительности имеется пять измерений, но и что мы можем жить в изолированном кармане с четырехмерной гравитацией внутри пятимерной вселенной.

Модель, которую мы сейчас рассмотрим, показывает, что разные области пространства могут обладать разным числом измерений. В процессе исследования некоторых необычных свойств локализованной гравитации физик Андреас Карч и я нашли модель пространства-времени, в которой это действительно происходит. Новый радикальный сценарий, к которому мы пришли, предполагает, что причина, по которой мы не видим дополнительные измерения, может быть более странной, чем кто-либо мог предполагать. Мы можем жить в четырехмерной дыре, в которой наличие трех пространственных измерения является просто следствием случайного расположения.

Когда я вновь просматриваю электронную почту того времени, когда Раман и я работали вместе, меня удивляет, что мы сумели закончить нашу работу среди такого большого количества отвлекающих обстоятельств. Когда мы начали наши исследования, я была в процессе переезда из МИТ в Принстон, где должна была занять должность профессора, и я также занималась планированием шестимесячного визита в Санта-Барбару в следующем году. Раман, проведя несколько лет на пост-докторских позициях, переживал, удастся ли ему получить работу на факультете, поэтому занимался подготовкой соответствующих докладов и документов. В это было трудно поверить. Он сделал прекрасную работу, и я и другие пытались убедить его, что в конце концов все получится, и ему не следует оставлять физику и пытаться сделать другую карьеру. Раман был явно предназначен для физики и определенно заслуживал отличной должности на факультете, и тем не менее у него были проблемы с работой. Мейлы того времени демонстрируют хаос: интересные физические темы чередуются с просьбами о рекомендательных письмах, с назначением времени докладов, с поисками жилья в Принстоне и с организацией конференции в Санта-Барбаре. Также было несколько обменов мейлами с другими физиками по поводу нашей работы. Но немного. Хотя работа RS2 была в конечном счете процитирована тысячи раз и получила признание, ее первоначальное восприятие было смешанным. Прошло некоторое время, прежде чем большинство физиков поняли нас и поверили нам. Один коллега говорил мне, что люди ожидали, что выход найдет кто-то другой, и поэтому не обращали на работу внимания. Конечно, вряд ли можно сказать, что доклад Рамана в Принстоне был встречен с энтузиазмом.

Даже те, кто действительно слушали, не обязательно проникались сразу нашей идеей. Обсуждение с теоретиком-струнником Энди Стромингером прояснило очень много, и теперь он смеется над тем, как сначала не воспринял ни одного нашего слова. К счастью, он не был слишком скептически настроен для того, чтобы слушать и разговаривать.

В физическом сообществе были некоторые, кто понял и поверил в то, что мы сделали, с самого начала. Нам повезло, что среди них был Стивен Хокинг, и что он сразу поделился своим энтузиазмом с физической аудиторией. Я вспоминаю, что Раман возбужденно говорил мне, как на престижных лекциях Лёба в Гарварде Хокинг сконцентрировался, в основном, на нашей работе.

Несколько других физиков также работали над близкими проблемами. Но следующей осенью, через несколько месяцев после того, как наша работа была опубликована (и через много месяцев после того, как мы начали говорить о ней), все физическое сообщество начало обращать на нее внимание. Счастливым случаем оказалось то, что Давид Кутасов, израильский физик из Чикагского университета, Миша Шифман, физик-частичник русского происхождения из университета Миннесоты, и я организовали осенью 1999 года шестимесячный семинар в Институте теоретической физики Кавли в Санта-Барбаре. Первоначальной целью этого семинара было свести вместе теоретиков-струнников и строителей моделей и извлечь пользу из возникшего слияния интересов в исследованиях таких тем, как суперсимметрия и калибровочные теории сильных взаимодействий. Мы начали планировать семинар заранее, до того, как понятие бран и дополнительных измерений вмзвало такой ажиотаж.