Согласно M-теории, основа Вселенной – не только одномерные струны. Существуют и двухмерные аналоги струн – мембраны или 2-браны. Помимо них существуют и трёхмерные (3-браны), и четырехмерные (4-браны). Эти конструкции были названы бранами (струна – 1-брана, мембрана – 2-брана, и так далее).

Похоже, что M-теория в определенных фазах способна создавать «много-браны», на поверхностях которых лежат целые миры. Подобные миры могут взаимодействовать друг с другом, дробясь и сливаясь. Динамика, в которой могут сосуществовать объекты разных размерностей, должна быть очень сложной, и мы пока не знаем лежащего в ее основе принципа.

В M-теории есть еще один уникальный вид бран. Такая брана представляет собой край пространства-времени – место, где пространство-время заканчивается. Обычно пространство-время в теории струн не может оборваться просто так, как и струна не может закончиться иначе как на D-бране, но в М-теории есть и браны, ограничивающие пространство-время.

Великий Аттрактор сам является такой браной.

Существование бран экспериментально не подтверждено – на данном этапе развития теории считается, что браны принципиально ненаблюдаемы. Но идея красивая, правда?

В конце первой части Аннабель ищет способ выбраться из мира Асхеля. Мир Асхеля очень сильно отдален от других миров, а значит, он соприкасается с остальными мирами Архипелага малой частью своей браны. Но поскольку он подвержен влиянию Великого аттрактора, то его поверхность постоянно деформируется.

Мы с моим научным консультантом по физике долго думали (вернее, я сказала, что мне нужен определенный способ перемещаться в пространстве, а он искал идеи) и сошлись на сфере Римана (рис. 2).

Сама сфера Римана – это просто абстрактное понятие, чтобы «отобразить» множество комплексных чисел, дополненных бесконечно удаленной точкой (на рисунке это точка, обозначенная ∞).

Комплексные числа обычно представляются так: z = a + ib, где z – комплексное число, a – «действительная часть», о которой мы обычно думаем, когда говорим о числах, а b – мнимая часть (умноженная на ее единицу i или воображаемая единица).

Рис. 2. Сфера Римана[45]

Для сферы Римана ее экватором является единичный круг – еще одна абстрактная форма, охватывающая круг на сложной плоскости, которая проходит через +1, -1 и эквивалентные воображаемые компоненты: +i, -i. Это можно увидеть в 2D как на рис. 3:

Рис. 3. Сфера Римана в 2D

Теперь любое число на действительной или мнимой оси или где-либо между ними можно спроецировать на уникальную точку на сфере Римана – все числа внутри единичного круга находятся в Южном полушарии, а все остальное за его пределами – в Северном полушарии.

Все комплексные числа (все комбинации a + ib, где и a, и b могут быть от минус бесконечности до бесконечности!!) «отображаются» или «проецируются» на сферу, и по мере того как мы движемся над экватором к Северному полюсу, номера становятся плотнее и плотнее упакованы вместе.

Рис. 4. Сфера Римана[46]

На изображении выше (рис. 4) показано, как точка за единичным кругом A отображается на сфере Римана в точке Альфа (α). Это может дать более четкое представление о том, насколько плотной становится упаковка чисел уже на небольшом расстоянии от единичного круга.

Переместите точку А еще дальше, и красная линия, соединяющая ее с Северным полюсом, сдвинется совсем чуть-чуть, то есть зеленая точка, которая «сопоставляет» точку А со сферой, тоже сдвинется… Но нам еще предстоит пройти бесконечность, которая со все меньшими интервалами отображается на эту сферу, пока где-то в бесконечности мы не достигнем точки P (∞) – точки в бесконечности.

Если мы смотрим на сферу из Северного полушария, то точка ноль и точка Бесконечность совпадают. Это уменьшение размеров, поскольку мы рассматриваем сферу как круг – срез большего объекта. В геометрии пространства-времени есть предположение, что мы переживаем лишь часть реальности большего измерения.

Мы определяем меру так, что когда она равна бесконечности, это означает, что она далеко, а когда она ноль, это означает, что она так близка, что это почти то же самое.

Таким образом, могут быть функции, которые просто принимают такие значения (по мере необходимости) на основе точки Бесконечности. Точка ноль означает близко к Великому аттрактору, точка Бесконечность означает далеко, но положение этого искомого места может быть функцией чего-то другого, а именно: бесконечности, о которой думают персонажи. Тогда переход от +∞ к 0 вовсе не расстояние.

Они почти как одна и та же точка. Прочертите прямую от нуля до Бесконечности, а затем посмотрите на сферу из Северного полушария – они превратятся в одну точку. Именно этой математической магией пользуется Аннабель.

В первой главе Айвин и Аннабель обсуждают классический двухщелевой эксперимент квантовой механики. И – о, боги – это просто немыслимое упрощение.

Впервые двухщелевой эксперимент был проведен ученым Томасом Юнгом в 1801 году. Он полагал, что это доказало волновую природу света. На самом же деле свет фотоны (электроны, атомы и даже молекулы) могут вести себя и как волны, и как частицы.

В базовой версии двухщелевого эксперимента есть мощный источник света (лазерный луч), пластина с двумя параллельными щелями и экран за ней. Лазерный луч выпускает по одному фотону (или электрону) за раз. Если посмотреть на экран за щелями, то можно увидеть, что один фотон прошел через две щели, то есть он проявляет себя как волна. Но если понаблюдать, куда именно летит фотон, то он проходит только через одну щель. То есть становится частицей.

Это и называется эффектом наблюдателя (рис. 5) в физике. Нет, это не значит, что мы меняем реальность, просто глядя на нее. В физике наблюдением называется измерение, а эффект наблюдателя – это следствие несовершенства применяемых инструментов, которые изменяют состояние измеряемой величины.

Рис. 5. Эффект наблюдателя

Мы не можем просто посмотреть на электрон в телескоп – мы должны направить на него поток фотонов (частиц света), которые взаимодействуют с электронами и неизбежно оказывают на них влияние, изменяя характеристики электронов. Чем точнее измерение, тем сильнее сказывается на электронах воздействие фотонов.

Такой вот парадокс.

Для более полного погружения советую книгу «Вселенная. Курс выживания среди черных дыр, временных парадоксов и квантовой неопределенности» Д. Голдберга и Дж. Бломквиста.

В последние годы я много раз слышала, что люди, не связанные с физикой, обсуждают двухщелевой эксперимент в качестве метафоры. Почему бы и моим героям его не обсудить?

Существует несколько интерпретаций квантовой механики. Например, есть Копенгагенская интерпретация. До того, как наблюдатель посмотрел на мир, мир состоит из волн, которые и там, и здесь – везде. Реальности пока нет. А посмотрел, и – бах! – все в мире превратилось из вероятности в реальность. Волна перестала интерферировать и стала частицей. Это называется коллапсом волновой функции. Когда он случился, мир зафиксировался.