Ясное помутнение

Современные представления о квантовании гравитации, о структуре пространства и времени, а также множество основанных на них физических теорий, по всей видимости, подлежат пересмотру.

Двум независимым группам астрофизиков (из Алабамского университета в Хантсвилле и нескольких обсерваторий в Германии и Италии) с помощью телескопа Хаббла удалось получить четкие изображения далеких галактик и звезд. Это означает, что современные представления о квантовании гравитации, о структуре пространства и времени, а также множество основанных на них физических теорий, по всей видимости, подлежат пересмотру.

В начале прошлого века один из основоположников квантовой теории Макс Планк написал смелую статью. Взяв три фундаментальные физические константы — скорость света в вакууме, гравитационную постоянную и квантовую постоянную, носящую его имя, Планк вывел из них три элементарные размерности: длины (1,6*10–35 м), времени (5,3*10–44 с) и массы (2,2*10–8 кг). Впоследствии эти масштабы получили название Планковских. Считается, что на Планковских масштабах понятие о непрерывном пространстве и времени теряет смысл, а на энергиях, соответствующих Планковской массе, гравитационное взаимодействие объединяется с остальными тремя — электромагнитным, сильным и слабым.

За сто лет вместе с ростом авторитета Планка теоретики забыли о шаткости его гипотезы. Пользуясь тем, что Планковские масштабы лежат далеко за пределами экспериментальных возможностей, ученые выдвинули массу удивительных теорий — от гипотезы Большого взрыва, берущего начало на Планковских длинах, до целого зоопарка теорий квантовой гравитации и Великого объединения четырех взаимодействий. При этом некоторые следствия этих теорий подтвердились.

Теперь астрофизики предположили, что Планковские масштабы все же можно измерить. Поскольку интервал времени и отрезок длины можно определить только с точностью до Планковских промежутков, это ведет к малым неопределенностям в периоде и длине волны света, которые должны накапливаться по мере распространения света звезд и галактик и приводить к размытию их изображения. Ученые рассчитали эти искажения, но экспериментально их не обнаружили. С помощью орбитального телескопа Хаббла наблюдались звезды, удаленные на 42 миллиона световых лет, и галактики более чем в пяти миллиардах световых лет от Земли. Изображение при этом оставалось четким — это, в частности, говорит о том, что скорость света в вакууме постоянна с точностью, по крайней мере, тридцать два десятичных знака.

Конечно, новые данные пока не означают немедленных похорон гипотезы о Планковских масштабах. Последствия смены наших представлений о свойствах непрерывности пространства и времени столь значительны, что эксперименты будут многократно перепроверяться. Впрочем, теоретики нашли и несколько сносных объяснений неожиданным результатам наблюдений. Но главное — маленькое зерно больших сомнений уже посеяно.