Почему в M-теории появляется одиннадцатое измерение

Теория струн предлагает описывать самые фундаментальные частицы не как точки, а как крошечные колеблющиеся объекты — струны. Разные способы их колебания должны соответствовать разным частицам и силам. Но попытки построить согласованные версии этой идеи привели физиков не к одной теории, а к нескольким вариантам, в которых струны взаимодействуют по-разному.

В теориях суперструн математическая согласованность требует десяти измерений пространства-времени: одного временного и девяти пространственных. В M-теории возникает одиннадцатое. Это не дополнительное измерение времени: речь идёт о ещё одном направлении в пространстве. M-теория объединяет несколько вариантов теории струн и допускает не только струны, но и более протяжённые объекты — мембраны и их аналоги с большим числом измерений.

Как измерения могут оставаться незаметными

Измерение — это независимое направление, в котором можно перемещаться. Если дополнительное пространственное направление свёрнуто в очень маленькую замкнутую форму, движение по нему возможно, но заметить его на больших расстояниях трудно. Представьте тонкий шланг: издалека он выглядит линией, хотя муравей, оказавшийся на его поверхности, может двигаться и вдоль шланга, и по окружности вокруг него. Окружность существует, но мала относительно масштаба наблюдения.

В моделях теории струн дополнительные измерения обычно предполагаются свёрнутыми на чрезвычайно малом масштабе. Поэтому в привычном мире мы воспринимаем три пространственных направления, а не девять или десять. Как именно устроены скрытые измерения, зависит от конкретной модели; единой подтверждённой картины их формы нет.

Что означает это число

Одиннадцать измерений — не установленное наблюдениями описание окружающего мира, а теоретическое условие, возникающее в математической конструкции M-теории. Оно помогает связать разные версии теории струн в более общую рамку, но само по себе не доказывает, что скрытые измерения существуют. Их прямое обнаружение потребовало бы измерить эффекты, которые проявлялись бы на масштабах, пока недоступных обычному наблюдению.