Представьте себе, что мир не трехмерен, а двумерен. Какой в этом случае была бы сила гравитации? Неожиданные ответы на этот вопрос указывают физикам путь к единой теории природы. С момента своего становления как науки физика занимается поиском единства в природе. Исаак Ньютон показал, что та же сила, которая заставляет падать яблоко, удерживает планеты на их орбитах. Джеймс Клерк Максвелл объединил теории электричества, магнетизма и оптики в единую теорию электромагнетизма. Спустя столетие физики добавили к ней слабые ядерные силы и создали теорию электрослабого взаимодействия. Альберт Эйнштейн соединил пространство и время в единый континуум пространства-времени.

Если соединить теорию относительности с квантовой теорией поля, то удастся пролить свет на природу пространства и времени. Физика подобна кулинарии. Возьмем один ингредиент, потом другой и соединим их вместе. Главное – сочетать необходимые элементы таким образом, чтобы, как только зазвенит звонок в духовке, вселенная получилась такой, какой нужно, считает Фотини Маркопулу Каламара (Fotini Markopoulou Kalamara), одна из самых многообещающих физиков в мире.

Квантовое описание гравитационного взаимодействия до сих пор не осуществлено вполне удовлетворительным образом. Вместе с тем, квантовая природа всех прочих взаимодействий, по-видимому, этого требует.

Квантовая механика описывает не только поведение мельчайших частиц. Ее законы действуют в телах всех размеров: в птицах, растениях и, возможно, даже в человеке. Стандартные учебники физики утверждают, что квантовая механика - это теория микромира, она описывает поведение частиц - атомов и молекул, но уступает место обычной классической физике в макроскопическом масштабе. Где-то в промежутке между молекулой и, скажем, грушей находится пограничная область, где исчезают странности квантового мира и начинают действовать знакомые законы классической физики. Мнение о том, что законы квантовой механики относятся исключительно к микромиру, общепринято. Классическая же физика, включающая в себя все неквантовые теории, в том числе частную и общую теории относительности Альберта Эйнштейна, имеет дело с крупномасштабными объектами.

В 1994 Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз прочли цикл публичных лекций по общей теории относительности в Институте Математических Наук имени Исаака Ньютона при Кембриджском университете. Наш журнал представляет вам выдержки из этих лекций, выпущенных в этом году издательством Princeton University Press под названием "Природа пространства и времени", которые позволяют сравнить взгляды этих двух ученых.