Тео́рия струн — направление теоретической
физики, изучающее динамику взаимодействия
не точечных частиц, а одномерных
протяжённых объектов, так называемых квантовых струн. Теория струн сочетает в
себе идеи квантовой механики и теории относительности, поэтому на её основе,
возможно, будет построена будущая теория квантовой гравитации
Теория струн основана на гипотезе о том, что все
элементарные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в результате
колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн на масштабах
порядка планковской длины 10−35 м[2]. Данный подход, с
одной стороны, позволяет избежать таких трудностей квантовой теории поля, как перенормировка,
а с другой стороны, приводит к более глубокому взгляду на структуру материи и пространства-времени.
Квантовая теория струн возникла в начале 1970-х годов в результате осмысления
формул Габриэле Венециано, связанных со струнными моделями строения адронов.
Середина 1980-х и середина 1990-х ознаменовались бурным развитием теории струн,
ожидалось, что в ближайшее время на основе теории струн будет сформулирована
так называемая «единая теория», или «теория всего», поискам которой Эйнштейн
безуспешно посвятил десятилетия. Но, несмотря на математическую строгость и
целостность теории, пока не найдены варианты экспериментального подтверждения
теории струн. Возникшая для описания адронной физики, но не вполне подошедшая
для этого, теория оказалась в своего рода экспериментальном вакууме описания
всех взаимодействий.
Одна из основных проблем при попытке описать
процедуру редукции струнных теорий из размерности 26 или 10[9] в
низкоэнергетическую физику размерности 4 заключается в большом количестве
вариантов компактификаций дополнительных измерений на многообразия
Калаби — Яу и на орбифолды, которые, вероятно, являются частными
предельными случаями пространств Калаби — Яу. Большое число возможных
решений с конца 1970-х и начала 1980-х годов создало проблему, известную под
названием «проблема ландшафта», в связи с чем некоторые учёные сомневаются,
заслуживает ли теория струн статуса научной.
Несмотря на эти трудности, разработка теории
струн стимулировала развитие математических формализмов, в основном — алгебраической
и дифференциальной геометрии, топологии, а также позволила глубже понять
структуру предшествующих ей теорий квантовой гравитации. Развитие теории струн
продолжается, и есть надежда, что недостающие элементы струнных теорий и
соответствующие феномены будут найдены в ближайшем будущем, в том числе в
результате экспериментов на Большом адронном коллайдере.
