Пожалуй, самая интересная загадка Вселенной, самый главный вопрос на все времена: из чего состоит пространство-время? Физики, говоря о пространственно-временном континууме, не хотят даже предполагать, что оно является лишь бэкграундом Вселенной, а потоком квантовых данных. Исследования в этой области, возможно, когда-нибудь помогут ученым объяснить действие гравитации с помощью квантовой механики.
Что есть пространство-время? Просто статичный фон для всех происходящих во Вселенной событий? Или же динамическое нечто, передающее информацию из одной точки в другую? Физики не хотят принимать пространство-время как что-то, что просто существует. Оно также должно откуда-нибудь появляться, где-то брать свое начало. Вот только где?
Ученые склоняются к тому, что структура пространства-времени образуется на уровне планковских масштабов. То есть фундаментальном уровне материи. Чтобы вы понимали, на сколько это мало, попробуйте миллиметр разделить на триллион частей, а теперь возьмите одну триллионную миллиметра и разделите ее еще на триллион частей. Вот он – масштаб Планка. Как происходит это формирование, никому пока не ясно. Но, как известно, у каждой теории есть свои противники. Некоторые физики приводят аргументы в пользу того, что эти процессы пролегают гораздо ближе к реальности, где-то на уровне кварков.
Однако таким аргументам всегда находится контраргумент. Масса Планка – очень спорная величина. Ее значение должно быть где-то на квантовом уровне, но она соответствуем примерно одной десятой от массы блохи. А блоха – очень даже реальный объект.
Не только современные ученые пытаются понять, из чего состоит пространство время? Еще в Древней Греции существовали вопросы в этой области. Может ли время обходиться без материи в своем существовании? - как предполагал Демокрит. Или без материи не может существовать вообще ничто? - как говорил Аристотель.
На эти вопросы не нашлось ответов даже спустя две тысячи лет. Но эти вопросы давали хорошую пищу для ума ученым во все времена. Причем даже несмотря на то, что эти вопросы противоречат друг другу, они оба закрепились в физике на долгие годы.
Общая теория относительности предполагает, что материя может деформировать пространство-время, а оно в свою очередь заставляет частицы изменять положение. Проще говоря, одна теория говорит, что, если вы хотите жить в доме, вам сначала нужно его построить, а другая – что он уже построен по умолчанию.
Снова обратимся к Планку, который, проводя исследования, обнаружил те самые фундаментальные единицы измерения. Определенная комбинация нескольких констант позволяет это сделать. Эти константы: постоянная Планка, скорость света и гравитационная постоянная. В итоге мы имеем время и расстояние, а также массу в планковских масштабах. То есть пространство-время должно формироваться где-то там же. Однако пока что нет никаких доказательств тому.
Человечество экспериментально может достичь только кваркового масштаба, поэтому утверждать, что где-то там на еще меньшем уровне происходит формирование структуры времени и пространства, мы не можем. Мы также не можем бесконечно разделять величины, иначе в конечном итоге это потеряет всякий смысл. Таким образом мы просто дойдем до отдельно взятых частиц, деление которых невозможно.
Сейчас ученые пытаются выстроить модель квантованного пространства-времени, которое наполняется материей, но если оно состоит из кварков и адронов, то получается все совсем наоборот. Материя поддерживает пространство-время. Планк в свое время больше опирался на математику, чем на физику. Поэтому пытался доказать, что пространственно-временной континуум состоит из наименьших частиц. Но что, если это не так?
Сейчас многие ученые высказываются на эту тему так: мы рассматриваем наш физический мир, поэтому и исследования должны быть физическими, а не математическими. Если три фундаментальные постоянные расширить еще одной: космологической, то значение массы примет интересный оборот. Таких значений будет три: первое может быть квантом массы, второе массой Вселенной (наблюдаемой), а третье, скорее всего, адронов.
В пользу кваркового уровня формирования континуума говорят и сами элементарные частицы. Почему частиц именно три поколения и как формируются их массы, неизвестно стандартной модели. Они могут быть заданы положением частиц в шестимерном пространстве. Свойства внутренних квантовых чисел и масс также могут быть объяснены шестимерным пространством.
Возможно, пространство-время все-таки образуется на кварковом уровне, в первичном шестимерном пространстве, но что дальше? Чтобы это проверить и начать какие-либо исследования, нужно выйти за границы наших сегодняшних возможностей. А если окажется, что это не так, то ученым придется зайти еще дальше, в планковские масштабы, в исследованиях которых мы бессильны. Сейчас пытаясь понять, из чего состоит пространство-время, мы будто гадаем на кофейной гуще.
