Предисловие 8
Часть I. НА ПЕРЕДНЕМ КРАЮ ПОЗНАНИЯ 11
Глава 1. Связанные струной 11
Три конфликта 12
Вселенная в своем самом малом, или что мы знаем о материи 13
Взаимодействия, или куда делся фотон 16
Теория струн: основная идея 18
Теория струн как единая теория всего 19
Современное состояние теории струн 21
Часть II. ДИЛЕММА ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И КВАНТОВ 23
Глава 2. Пространство, время и взгляд наблюдателя 23
Интуиция и ее изъяны 24
Принцип относительности 26
Скорость света 28
Истина и ее последствия 30
Влияние на время. Часть I 30
Влияние на время. Часть II 32
Жизнь на бегу 35
И все же: кто движется? 36
Влияние движения на пространство 38
Движение в пространстве-времени 38
Как насчет Е = mс2? 41
Глава 3. 0б искривлениях и волнистой ряби 43
Ньютоновский взгляд на гравитацию 43
Несовместимость ньютоновской теории тяготения и специальной теории относительности 44
Самая счастливая идея Эйнштейна 45
Ускорение и искривление пространства и времени 48
Основы общей теории относительности 52
Некоторые замечания 54
Разрешение противоречия 55
Снова об искривлении времени 56
Экспериментальное подтверждение общей теории относительности 57
Черные дыры, Большой взрыв и расширение Вселенной 59
Верна ли общая теория относительности? 62
Глава 4. Микроскопические странности 64
Квантовая теория 65
На кухне слишком жарко 66
Деление на порции на рубеже веков 67
Что представляют собой порции? 69
Волна или частица? 72
Частицы материи также являются волнами 75
Волны чего? 76
Точка зрения Фейнмана 78
Квантовые чудеса 81
Глава 5. Необходимость новой теории: общая теория относительности versus квантовая механика 85
Суть квантовой механики 85
Квантовая теория поля 87
Частицы-посланники 89
Калибровочная симметрия 90
Общая теория относительности и квантовая механика 91
Часть III. КОСМИЧЕСКАЯ СИМФОНИЯ 95
Глава 6 Только музыка, или Суть теории суперструн 95
Краткая история теории струн 96
Снова атомы в духе древних греков? 99
Объединение через теорию струн 100
Музыка теории струн 102
Три следствия жестких струн 104
Гравитация и квантовая механика в теории струн 106
Грубый ответ 106
Ловкость рук? 109
Более точный ответ 110
Не только струны? 114
Глава 7. «Супер» в суперструнах 115
Характер физических законов 116
Спин 118
Суперсимметрия и суперпартнеры 119
Доводы в пользу суперсимметрии — до появления теории струн 120
Суперсимметрия в теории струн 124
Суперпроблема изобилия 125
Глава 8. Измерений больше, чем видит глаз 127
Иллюзия привычного 127
Идея Калуцы и уточнение Клейна 128
Взад и вперед по Садовому шлангу 132
Объединение в высших измерениях 134
Современное состояние теории Калуцы—Клейна 136
Дополнительные измерения и теория струн 137
Некоторые вопросы 139
Физические следствия дополнительных измерений 140
Как выглядят свернутые измерения? 141
Глава 9. Дымящееся ружье: экспериментальные свидетельства 143
Перекрестный огонь критики 144
Дорога к эксперименту 146
Перебирая возможности 148
Суперчастицы 150
Частицы с дробным электрическим зарядом 151
Некоторые более отдаленные перспективы 152
Оценка ситуации 153
Часть IV. ТЕОРИЯ СТРУН И СТРУКТУРА ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ 155
Глава 10. Квантовая геометрия 155
Суть римановой геометрии 156
Космологическая сцена 157
Существенно новая черта 158
Физические свойства намотанных струн 159
Спектр состояний струны *) 160
Спор двух профессоров 164
Три вопроса 165
Два взаимосвязанных понятия расстояния в теории струн 166
Минимальный размер 167
Насколько общий этот вывод? 169
Зеркальная симметрия 169
Физика и математика зеркальной симметрии 172
Глава 11. Разрывая ткань пространства 175
Волнующая возможность 177
Зеркальная перспектива 178
Медленный прогресс 179
Рождение стратегии 180
Поздние вечера в последней обители Эйнштейна 181
О шести банках пива и работе по выходным 183
Момент истины 183
Подход Виттена 184
Следствия 185
Глава 12. За рамками струн: в поисках М-теории 187
Краткое изложение результатов второй революции в теории суперструн 188
Приближенный метод 190
Классический пример теории возмущений 190
Использование теории возмущений в теории струн 191
Приближает ли к ответу приближение? 193
Уравнения теории струн 194
Дуальность 195
Мощь симметрии 197
Дуальность в теории струн 199
Предварительные итоги 200
Супергравитация 201
Проблески М-теории 202
М-теория и паутина взаимосвязей 204
Общая панорама 205
Сюрприз в М-теории: демократия в протяжении 206
Помогает ли это в неразрешенных вопросах теории струн? 207
Глава 13. Черные дыры с точки зрения теории струн и М-теории 209
Черные дыры и элементарные частицы 209
Позволяет ли теория струн продвигаться вперед? 210
Убежденно разрывая ткань пространства 211
Шквал электронной почты 213
Снова о черных дырах и элементарных частицах 214
«Таяние» черных дыр 215
Энтропия черной дыры 216
Насколько черно черное? 218
Ваш выход, теория струн! 220
Нераскрытые тайны черных дыр 221
Глава 14. Размышления о космологии 224
Стандартная космологическая модель 224
Проверка модели Большого взрыва 225
От планковских времен до сотых долей секунды после Большого взрыва 227
Космологическая загадка 228
Инфляция 230
Космология и теория суперструн 231
В начале был комок планковских размеров 232
Почему три? 232
Космология и вид пространств Калаби—Яу 233
До начала? 234
М-теория и слияние всех сил природы 235
Рассуждения о космологии и окончательная теория 236
Часть V. ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ В XXI ВЕКЕ 240
Глава 15. Перспективы 240
Что является фундаментальным принципом теории струн? 241
Что есть пространство и время на самом деле, и можем ли мы без них обойтись? 242
Приведет ли теория струн к переформулировке квантовой механики? 245
Можно ли теорию струн проверить экспериментально? 246
Существуют ли пределы познания? 247
Достичь звезд 248
Примечания 250
Словарь научных терминов 264
Рекомендуемая литература 270
Именной указатель 271
Предметный указатель 274
Оглавление 284
ЭЛЕКТРОННОЕ ОГЛАВЛЕНИЕ 290
