Таким образом, несмотря на блестящий экспериментальный статус ОТО, большинство современных специалистов рассматривают ее не как последнее слово в этой области физики, а как низкоэнергетический предел пока еще не известной фундаментальной теории — скорее всего многомерной и объединяющей все взаимодействия. А значит, скорее всего, ОТО предстоит повторить судьбу теории Ньютона — отступить с переднего края исследований в глубокий тыл, став всего лишь важным предельным случаем новой, еще более совершенной теоретической конструкции.
Кладезь теорий
Скалярно-тензорные теории (СТТ)
В них гравитация характеризуется, помимо метрического тензора, определяющего кривизну пространства, одним или несколькими скалярными полями. Это такие поля, которые не зависят от выбора системы координат. СТТ самое простое с математической точки зрения обобщение ОТО, предсказывающее в общем случае зависимость гравитационной постоянной от положения в пространстве и времени, отличные от ОТО величины классических эффектов и большее разнообразие гравитационных волн.
Калибровочные теории
Главная их идея восходит к работам немецкого математика Г. Вейля 1918—1922 годов, в которых предлагалось использовать уравнения гравитации и электромагнетизма с дополнительной симметрией относительно некоторых преобразований самих полей. С 1950-х годов подобные симметрии (локальные калибровочные) широко используются для описания взаимодействий частиц. Важно, что калибровочные симметрии могут описываться в терминах геометрии некоторых особых пространств, продолжая тем самым геометризацию физики. Предполагается, что в таких теориях можно «сгладить» многие сингулярности, имеющиеся в решениях ОТО, и по-новому поставить проблемы энергии и квантования.
Теории суперструнного происхождения
Среди претендентов на роль «теории всего на свете» наиболее перспективными считаются так называемые теории суперструн. Струны — это одномерные микрообъекты, которые, подобно гитарным струнам, могут испытывать колебания с определенным спектром частот. Этим частотам сопоставляются энергии различных частиц. Приставка «супер» в данном случае означает присутствие так называемой суперсимметрии — симметрии между разными типами элементарных частиц. Суперструны «живут» в искривленных пространствах 10-и или 11-и измерений (в зависимости от конкретного варианта теории) и при определенных условиях приводят к некоему подобию ОТО.
Теория мира на бране
Теории, работающие в пространстве, имеющем более четырех измерений, вынуждены отвечать на вопрос, почему эти измерения невидимы. В большинстве случаев, начиная с работ Т. Калуцы и О. Клейна 1920-х годов, ответ звучит так: лишние измерения замкнуты, или свернуты, и имеют крайне малые размеры.
Но возможен и другой ответ: например, 5-е или 6-е измерения — не малы, может быть, даже бесконечны, но наш мир «заперт» на четырехмерной поверхности, а для выхода в 5-е или 6-е измерения нужна огромная энергия. Такая запертая поверхность получила название «брана», а вся теория известна как «мир на бране». В таком мире могут существовать и черные дыры без сингулярностей, и кротовые норы, и многие другие нестандартные объекты и явления.
Кирилл Бронников, доктор физико-математических наук
Карлики среди великанов
Для большинства из нас понятие «динозавр» — синоним огромных, наводящих ужас на все живое ящеров, кровожадность которых не знает предела. Специалисты же вправе относиться к подобным стереотипам восприятия с нескрываемым скепсисом. Они-то знают, что далеко не все динозавры были гигантами. Обширное племя этих вымерших рептилий насчитывало немало мелких и даже миниатюрных ящеров, не способных превысить по размерам обыкновенную курицу. Палеонтологи в попытке разгадать тайны эволюции жизни на нашей планете изучают этих карликов с особым энтузиазмом, открывая при этом ошеломляющие, порой трудно объяснимые факты.
На протяжении всех 150 млн. лет господства динозавров бок о бок с огромными ящерами жили их куда более мелкие сородичи. Уже в середине триасового периода (240 млн. лет назад) на Земле обитало немало мелких, проворных, хищных динозавров. Среди этих древнейших из известных нам ящеров был и эораптор — небольшой, изящный хищник, найденный в 1991 году палеонтологом Полом Серено в Аргентине. Длина тела «утреннего охотника» (перевод латинского названия этого животного) составляла не более метра, но его великолепные острые зубы с успехом компенсировали эту «неприятность». Вероятнее всего, добычей эорапторов чаще всего становились мелкие пресмыкающиеся, но не исключено, что эти хищники практиковали и коллективную охоту, нападая на более крупных животных целой стаей.
Классическим примером мини-динозавров можно считать живших в позднеюрское время (170 млн. лет назад) ящеров компсогнатусов, останки которых были обнаружены в 1861 году в знаменитых Золенгофенских карьерах Баварии. Их скелеты поразили ученых своей миниатюрностью. Помимо 60-сантиметровых особей им попадались также и вовсе крохотные экземпляры, не превышавшие 25 см. И это в то время, когда Землю населяли громадные диплодоки и цератозавры! Впрочем, кроха-компсогнатус был истинным хищником — в этом не оставляло никаких сомнений как строение его зубов, так и обнаруженные в области желудка одной из окаменевших рептилий останки ящерицы. Особенности же строения скелета компсогнатуса — вытянутые ноги, легкие кости, длинный хвост, — выдавали в нем прекрасного бегуна. Компсогнатусу не было равных в скорости, что позволяло ему не только быстро догонять ускользавшую добычу, но и спасаться бегством в случае опасности.
Миниатюрностью форм с компсогнатусом мог бы поспорить сципионикс — мелкий динозавр, обитавший на территории современной Италии в меловом периоде (140 млн. лет назад), — длина его тела не превышала 40 см. Итальянские палеонтологи, в 1983 году обнаружившие несколько экземпляров этих окаменевших рептилий, были удивлены их уникальной сохранностью — вплоть до мумифицированных внутренних органов ящера, мышц грудной клетки и основания хвоста. Исследования показали, что сципионикс, вероятнее всего, также был хищником и быстро бегал на двух ногах.
Именно группа небольших, крайне подвижных и маневренных плотоядных ящеров, живших в меловом и юрском периодах, которая получила название целурозавры, уже не один десяток лет приковывает к себе пристальное внимание палеонтологов всего мира. В процессе изучения этих древних рептилий ученые надеются раскрыть загадку происхождения на нашей планете птиц, дискуссия об эволюции которых ведется на протяжении целого столетия и уже вошла в разряд «великого» палеонтологического спора.
Дело в том, что многие целурозавры строением тела, «ажурной» конструкцией скелета, способом передвижения и даже отдельными повадками разительно напоминают птиц. Во всяком случае, на взгляд неспециалиста, некоторые ископаемые рептилии практически неотличимы от птиц. Так, настоящий фурор в палеонтологическом сообществе произвели находки оперенных динозавров. Одним из таких «птицеподобных» ящеров был ближайший родственник компсогнатуса — синозавроптерикс. Тело этой рептилии, едва достигавшее 50 см, сплошь покрывали довольно крупные (до 4 см) перья. Обнаруженные в Китае останки синозавроптерикса говорят о том, что отсутствовали они лишь на части головы и задних лап. Вероятно, такая «шуба» помогала животному поддерживать высокую температуру тела круглые сутки и охотиться даже ночью.
К этой же группе оперенных динозавров относится и авимимус, описанный московским палеонтологом Сергеем Курзановым в 1981 году. Обитавший 100 млн. лет назад на равнинах Китая и Монголии, ящер был невелик (до полутора метров в длину) и охотился на мелких рептилий. В этом ему, вероятнее всего, помогали оперенные передние лапы — во время бега авимимус, взмахивая ими, словно крыльями, на мгновение вспархивал над землей, отчего шаги его становились существенно длиннее.
Несколько позже, 80 млн. лет назад, на территории пустыни Гоби жил еще один «пернатый» динозавр — мононикус, отличавшийся крайне причудливым внешним видом. Густой перьевой покров защищал тело животного от колебаний температуры воздуха, а его небольшие передние лапы были снабжены одним загнутым длинным когтем. Этот проворный динозавр поедал различных насекомых и мелких ящериц. Возможно, что при помощи своих необычных когтей он разрывал муравейники и термитники, чтобы поживиться их обитателями.