Физики вывели квантовую механику из полевой теории струн

Американские физики-теоретики продемонстрировали возможность получения квантовомеханических соотношений из специального случая струнной теории поля (полевой теории струн). Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physics Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета Южной Калифорнии.

Cтрунная теория поля является потенциальным аналогом квантовой теории поля (КТП), разрабатываемой в рамках теории струн. Широкой общественности она может быть известна в связи с именем одного из ее основных идеологов — американского ученого и популяризатора науки Мичио Каку (Michio Kaku).

В своей работе физики показали, что в специальном классе теорий оказывается возможным, исходя из уравнений струнной теории поля, получение коммутационных соотношений, аналогичных таковым в квантовой механике.

В квантовой механике такие соотношения связывают операторы, которым в классической физике соответствуют различные величины, например координата, импульс и энергия.

Если соответствующие операторы коммутируют (их произведение совпадает с произведением, в котором множители поменяли местами), то соответствующие величины в квантовой теории оказываются одновременно измеримыми, и наоборот.

Теория струн (M-теория) основана на предположении существования на планковских масштабах гипотетических одномерных объектов — струн. Элементарные частицы и их взаимодействия в таком подходе интерпретируются как возбуждения струн.

Основной задачей теории является создание универсальной теории, объединяющей все четыре известных взаимодействия: сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного. Описанием первых трех занимается квантовая теория поля, являющаяся математической моделью современной физики элементарных частиц.

Общая теория относительности (ОТО), которая описывает гравитационное взаимодействие, в целом не находится в противоречии с КТП, поскольку обе описывают явления, происходящие на разных масштабах длин и энергий. Если ОТО применима к описанию космологических явлений с огромными массами, то КТП более подходит к описанию явлений, происходящих на субатомном уровне.

Однако обе теории вступают в противоречие друг с другом на планковских масштабах, поскольку на них в ОТО необходим учет квантовых поправок. Квантовая версия ОТО, получаемая аналогичным КТП образом, оказывается неперенормируемой, то есть ее наблюдаемые величины не удается сделать конечными. В значительной степени решению этого вопроса и посвящена значительная часть исследований в теории струн.