Квантова мрежа

Бележка към читателя

Визията на Волф за тънки едномерни нишки — струни, чиито вибрации и трептения определят материята и енергията — не е продукт на моето въображение. Теорията на струните е реална научна концепция, разработена от физиците в търсене на по-добър начин да се опише как работи вселената. Не се срамувам да призная, че владея само лаическо разбиране на тази теория. По-малко от хиляда физици са проникнали в дълбините й, за да изследват нейните тайни, и това, което са открили дотук, е едновременно плашещо и невероятно красиво.

За да се разбере теорията на струните, трябват малко предварителни познания. Исак Нютон е наблюдавал как ябълката пада и как планетите обикалят по орбитите, и се е заел да даде математическо описание за тези явления. Той не е имал представа как работи гравитацията, но е осъзнал, че тя винаги действа по един и същ начин. Правилата на гравитацията се оказали твърде сложни за математиката по онова време, така че Нютон се заел да развие нови техники и положил основите на модерното интегрално смятане.

Описанието на Нютон работело много добре, докато през деветнадесети век изследователите на магнетизма и електричеството, които се разпространяват много бързо, се натъкнали на известни проблеми. Неприятната ситуация продължила до началото на двадесети век, когато Алберт Айнщайн създал по-добра теория за това как работи гравитацията. В неговото описание времето може да тече бавно или бързо, изкривеното пространство на вселената се разширява, а енергията и материята са интимно свързани (Е = mc²).

Описанието на Айнщайн (обща теория на относителността) работи много добре при изучаването на големи обекти — звезди, галактики, черни дупки, а и на цялата вселена. Но там, където нещата започват да стават изключително малки — дълбоко в атома — теорията му не е особено полезна.

Атомът се състои от протони, неутрони и електрони. Ако се разбият и тези частици, ще получим кварки, мюони и неутрино. Правилата, според които субатомните частици си взаимодействат, води до това, което ние възприемаме като материя и енергия. А тези правила са били бавно и мъчително разкривани от мнозина учени през двадесети век.

Почти всички предположения в общата теория на относителността и квантовата механика са били доказани с невероятна точност. Бързината на развитието на технологиите за последните петдесет години отчасти свидетелства за ценността на тези две теории. Има само един проблем: във вида, в който са написани, теорията на относителността и квантовата механика не се смесват.

В Холивуд, когато продуцентите не харесат някой сценарий, те искат да се пренапише. Същото важи и за физиката. Теорията на струните е вариант, който безупречно представя правилата за големите и малките обекти по начин, който променя разбирането ни за това как работи вселената. И подобно на двете системи, които се стреми да измести, теорията на струните поднася някои неочаквани изненади.

Една от тях — наистина изглежда малко странно — е идеята, че живеем в единадесетмерно пространство. Ние сме свикнали с четири измерения: височина, ширина, дълбочина и време. Останалите са силно „намачкани“ между струните, невидими са за нас и въпреки това са крайъгълният камък на абсолютно всичко. В тези усукани пространства най-накрая можем да разберем как работи вселената.

Както и Нютон, физиците, които се занимават с теория на струните, тласкат математиката в нови посоки. Да се решават задачи с три или четири променливи е достатъчно сложно само по себе си за повечето от нас, а единадесет променливи са направо плашещи. Но да се изследва неизвестното никога не е било лесно.

Аз съм убеден, че в близките десетилетия няколко Нобелови награди по физика и математика ще бъдат присъдени за работи, свързани с теорията на струните. А след като постигнем по-добро разбиране на начина, по който функционира вселената, инженерите ще започнат да прилагат това знание по нови и креативни начини. За добро или лошо, откритието и изследванията вървят ръка за ръка — това е и идеята на „Квантова мрежа“.

Том Грейс