ПЕРВОЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ НАБЛЮДЕНИЕ
ПРЕДСКАЗАНИЯ ТЕОРИИ СТРУН
Ф. Г. Лепехин
Петербургский институт ядерной физики, Гатчина
Поступила в редакцию...
Теория струн предсказывает возможность исчезновения, (и появления),
частиц с их энергией и импульсом из нашего, четырехмерного мира,
в многомерный мир теории струн. Это появление фотонов из ничего
мы экспериментально и наблюдаем в виде светимости звезд и Солнца.
1. Теория струн возникла в середине 1970-х годов,
как струнная модель строения адронов. За 40 лет своего развития
она пережила несколько революций, но и сегодня ее все еще нельзя
считать окончательно сложившейся. В качестве учебника хороша
монография классиков [1], но для нас вполне достаточно обзора в
Википедии [2], или официального сайта теории
струн [3]. Из всего этого материала, отметим только то, что хорошо
установлено, и что нам будет необходимо.
2. Язык теории струн подходит к описанию как
микроскопического мира, области описываемой квантовой механикой,
так и макроскопического мира, области применения общей теории
относительности (ОТО). Здесь нет ультрафиолетовых расходимостей
обычной квантовой теории поля. Она не содержит свободных
параметров, это не модель, это настоящая квантовая теория поля,
включающая частицу, описывающую гравитацию, которая по своим
свойствам не отличается от гравитона.
Все непротиворечивые и самосогласованные квантовые теории струн
существуют только в пространстве с числом измерений больше четырех. Было показано, что
все различные представления струнных теорий являются предельным случаем
11-ти мерной фундаментальной теории. Это, так называемая, М-теория.
Но она пока еще не закончена, математический аппарат для ее выражения еще создается.
3. Самой большой слабостью теории струн является ее полная
оторванность от эксперимента. До сих пор, ничего, что эта теория
предсказывала, в эксперименте не наблюдалось. И, вероятно, от
полной безысходности, в [1] выражается надежда, что может быть,
благодаря счастливому везению, в будущем все же удастся случайно
увидеть некоторые из предсказаний теории струн.
И вот, наконец, эта случайность и произошла. В 1998 году
Хуан Малдасена из Принстонского института фундаментальных
исследований, в работе [4], обнаружил взаимосвязь между теорией
струн и калибровочной теорией Янга-Миллса. В 2012 году он, вместе
со Спартаком Беляевым (Курчатовский институт), получил премию
Померанчука (ИТЭФ). Как сказано в [5], Малдасене премия вручена
« за формулировку дуальности между теорией струн в многомерном
пространстве-времени и калибровочными теориями поля в четырех
измерениях». Это был прорыв. Последовали сотни работ на эту тему.
Обзор этих работ содержится в [6]. Теперь можно, и нужно искать
предсказания теории струн в нашем, четырехмерном мире. И
оказывается, что такие предсказания действительно есть.
4. Теория струн предсказывает возможность внезапного
исчезновения частиц из нашего, четырехмерного мира, вместе с ее
энергией и импульсом, за счет того, что она проваливается через
стенку, отделяющую нас от многомерного пространства теории струн.
Об этом прямо говорится в обзоре [2]. Но, если фотоны или нейтрино
могут исчезать из нашего мира, то они могут и появляться так же
внезапно в нашем мире из ничего. А тогда мы и наблюдаем их в
виде светимости звезд и Солнца.
Это предсказание качественно нового явления, которое раньше не
наблюдалось. И убежденность, что это явление действительно
наблюдается, основывается на том, что целый ряд подобных
предсказаний, сделанных до эксперимента квантовой теорией поля,
действительно потом, иногда через десятилетия, наблюдались. Самые
яркие из них, это предсказание существования античастиц, и
множественного рождения частиц в протон-протонных взаимодействиях
5. Профессор Пулковской Обсерватории Козырев Н. А. был 60
лет назад ближе всех в понимании того, что звезды являются
генераторами энергии из времени [7]. А время может служить одной
из стенок, отделяющий наш мир, от многомерного мира теории струн.
В ОТО закон сохранения энергии выполняется только локально. Это
связано с тем, что в ОТО время не однородно. Оно зависит от
наличия тел и полей в пространстве-времени.
В одной из своих работ [7] Н. А. Козырев пишет: « ... о
существовании у времени физических свойств приводит исследование
природы звездной энергии на основе данных астрономических
наблюдений. Из этих данных следует обстоятельство фундаментального
значения: светимость звезды является однозначной функцией массы и
радиуса во всей области их возможных значений. При длительном
существовании звезд необходимо равенство генерации энергии в
звезде и ее расхода. Если эти процессы независимы друг от друга, то
из этого следует жесткое ограничение возможных конфигураций звезд
и упомянутая функциональная зависимость оказалась бы невозможной.
Следовательно, в звездах нет источников энергии, которые бы не
зависели от ее расхода». И далее: « Звезда оказывается машиной,
которая вырабатывает энергию. Опираясь на закон сохранения
энергии, остается заключить, что звезда черпает свою энергию
извне».
Данные астрономических наблюдений, на основании которых Козырев
приходит к таким выводам, по существу совпадающими с
предсказаниями теории струн, до сих пор никем не опровергнуты.
Хотя, конечно, ни о какой теории струн он не слышал. И это было
написано в 1976 году.
6. Н. Бор и Л. Ландау на 45 лет раньше Козырева, пришли
точно к таким же выводам. В работе [8] сказано: «Following a
beautiful idea of Prof. Niels Bohr's we are able to believe that
the stellar radiation is due to simply a violation of the law of
energy...»
Замечательно, что Ландау особенно подчеркивает идею Бора о
возможном нарушении закона сохранения энергии в решении проблемы
светимости звезд. И Бор против этого не возражал. Они вместе
обсуждали эту идею во время встречи в 1931 году. Столь
оригинальный и смелый подход к разрешению проблемы светимости
звезд высоко оценил П. Л. Капица, когда писал Сталину письмо об
освобождении Ландау из под ареста.
В этой статье Ландау раньше Козырева оперирует только соотношением
наблюдаемых величин - светимости звезды, ее массой, и радиусом.
Вычисляется критическая масса звезды, тяжелее которой в звезде
нарушается закон сохранения энергии, и звезда светит долго. Эта
критическая масса оказывается около полутора масс Солнца.
7. Осталось рассмотреть вопрос о термоядерных реакциях, как
основном источнике светимости Солнца. Впервые эту идею высказал в
1939 году Бете [9]. Ему повезло - идея вот уже 70 лет остается
официально признанной. Горит водород, получается гелий.
Но это утверждение не имеет никакого экспериментального
подтверждения. Единственным косвенным доказательством является
рассчитанный поток нейтрино, идущий от Солнца, от якобы идущих на
нем термоядерных реакций рр цикла. Козыреву была известна гипотеза
Бете о термоядерных реакциях, как основном источнике светимости
Солнца. Но он же и указал, что эта гипотеза противоречит данным об
универсальной зависимости светимости звезд от их массы.
8. Последние данные Обсерватории Солнечной Динамики НАСА
показали [10], что поток плазмы под поверхностью Солнца в 20-100
раз меньше потока расчитанного по Стандартной Солнечной Модели
(ССМ). Это означает, что исходные данные ССМ являются ошибочными.
Скорее всего, просто нет конвекционного переноса тепла от центра,
где должны идти термоядерные реакции, к периферии, где происходит
излучение энергии. Пренебречь этими данными, сделать вид, что их
просто нет, невозможно.
Кроме этого, в экспериментах по регистрации нейтрино в детекторе
Super-Kamiokande-2 [11] получены важные результаты, которых раньше
не было. В этом детекторе удалось не только зарегистрировать
нейтрино, как это было сделано Дэвисом [12], но определить
направление откуда именно они пришли. И оказалось, что примерно
90\% потока нейтрино поступает в детектор равновероятно со всех
сторон. И толко 10\% может идти от Солнца. Это же относится и к
опыту Девиса. И он регистрировал не более этого от Солнца. Но
тогда, расхождение с расчетами по ССМ будет не 2-3, а в 10 раз
больше. Объединяя данные ОСД НАСА, с этими двумя экспериментами, мы
видим, что идея о термоядерных источниках светимости Солнца должна
быть отвергнута, так как она противоречит трем независимым
экспериментам.
9. Наблюдаемая светимость Солнца впервые подтверждает
реальное существование пространства-времени больше четырех.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Грин М., Шварц Дж., Виттен Э., Теория суперструн,
М., Мир, Т. 1, 2.
2. Теория струн,
http://www.ru.science.wikia.com/wiki/Теория_струн
3. Официальный сайт Теории струн,
http://www.astronet.ru/db/msg/1199352 4. Maldacena J. M., Adv. Teor. Math., 2(1998), 231.
5. Б. Штерн,
http://trv-science.ru/115N.pdf 6. А. С. Горский, УФН, 175(2005), 1145.
7. Козырев Н. А., Избранные труды,
Л., Изд-во Ленинградского университета, 1951, 447 с.
Козырев Н. А., 100 лет,
http://www.nkozyrev.ru Козырев Н. А., Причинная или несимметричная механика в линейном
приближении, Пулково, 1958, 90 с.
N. Kozyrev, Progr. in Phys., 3(2005), 61-69.
8. L. D. Landau, Phys. Z. Sowjetunin, 1(1932), 285.
9. Bete H., Phys. Rev., 55(1939), 434.
10.
http://arxiv.org/abs/1206.3173 11. M. Altman, R. I. Mosbaurer and L. J. N. Oberaurer,
Rep. Prog. Phys., 64(2001), 97.
12. Р. Дэвис мл., УФН, 172(2004), 408.
FIRST EXPERIMENTAL OBSERVATION
PREDICTIONS OF STRING THEORY
F. G. Lepekhin
String theory predicts the possibility of extinction (and recent),
particles with their energy and momentum from our four-dimensional
world, in a multidimensional world of string theory. This is the
appearance of photons from {\it nothing} we experimentally
observe as the luminosity of the stars and the Sun.
http://hepd.pnpi.spb.ru/ofve/nni/isvsuf7.pdf