Загадка супергравитации

Вдобавок к наличию пяти теорий суперструн существовал еще один
насущный вопрос, позабытый в погоне за решением струнной теории.
И976году три физика — Питер ван Ньювенхойзен, Серджо Феррара
и Дэниэл Фридман, в то время работавших в Государственном универ-
ситете Нью-Йорка в Стоуни-Брук, обнаружили, что первоначальная
теория гравитации Эйнштейна могла стать суперсимметричной, если
ввести в нее всего лишь одно новое поле, суперпартнер первоначаль-
ного гравитационного поля со спином 3/2 (названное гравитино, что
означает «маленький гравитон»). Эта новая теория получила назва-
ние теории супергравитации. В ее основе лежали точечные частицы,
а не струны. В отличие от теории суперструн, где существовала бес-
конечная последовательность нот и резонансов, в теории супергра-
витации было всего лишь две частицы. В 1979 году Юджин Креммер,
Джоэл Шерк и Бернар Джулия из французской Высшей технической
школы показали, что самая общая теория супергравитации может
1быть записана в одиннадцати измерениях. (При попытках записать
теорию супергравитации в двенадцати или тринадцати измерениях
возникали математические противоречия.) В конце 1970-х — начале
1980-х годов считалось, что теория супергравитации вполне могла бы
оказаться мифической единой теорией поля. Теория супергравита-
ции даже вдохновила Стивена Хокинга на слова о том, что виден не-
вдалеке «конец теоретической физики» (в ходе его инаутурационной
лекции при занятии в Кембриджском университете той самой кафе-
дры математики, которую в свое время возглавлял сам Исаак Ньютон).
Но супергравитация вскоре столкнулась с теми же проблемами, какие
погубили и предыдущие теории. Хотя в теории супергравитации
было меньше противоречий, чем в обычной теории поля, но в ней не хватало завершенности и было полно потенциальных аномалий. Как
и все остальные теории поля (за исключением струнной теории), она
рассыпалась на глазах у ученых.

Еще одной суперсимметричной теорией, которая может суще-
ствовать в одиннадцати измерениях, является теория супермембран.
Хотя струна обладает только одним измерением, определяющим ее
длину, у супермембраны может быть два или более измерений, по-
скольку она представляет собой поверхность. Что примечательно,
два типа мембран — двубранные и пятибранные — также оказывают-
ся непротиворечивыми в одиннадцати измерениях.

Однако и в теории супермембран не обошлось без проблем.
Супермембраны широко известны тем, что с ними очень сложно
работать, а их квантовые теории действительно расходятся. В то
время как скрипичные струны настолько просты, что еще греки-
пифагорейцы смогли выработать законы гармонии, работать с мем-
бранами настолько трудно, что даже сегодня ни у кого не возникло
удовлетворительной теории музыки, основанной на них. Кроме того,
было доказано, что эти мембраны неустойчивы и в конечном итоге
распадаются на точечные частицы.

Итак, к середине 1990-х годов у физиков было несколько загадок.
Почему существовало пять струнных теорий в десяти измерениях?
И почему в одиннадцати измерениях было две теории — супергра-
витации и супермембран? Более того, все они обладали суперсиммет-
рией.