Теория струн появилась в начале 1970‐х годов, сначала – как довольно скромная попытка объяснить, как сильное ядерное взаимодействие соединяет кварки и антикварки, формируя адроны – широкую категорию элементарных частиц. Адроны – любые частицы, участвующие в сильном ядерном взаимодействии, а значит, состоящие из кварков и антикварков, – делятся на мезоны (кварк-антикварковые пары) и барионы (содержащие по три кварка или антикварка). К барионам, в свою очередь, относятся протоны, нейтроны и более массивные субатомные частицы.

Потребовалось некоторое время, чтобы найти недостающий теоретический ингредиент, позволяющий удерживать кварки в парах и тройках, как это происходит в природе[122]. В конце концов, в теории адронов закрепилось понятие глюонов[123] в качестве посредников, склеивающих кварки. До того физики, изучая данные о рассеянии, пытались найти достаточно разумную гипотезу, чтобы с ней можно было работать. Среди них была формула, открытая физиком из ЦЕРНа Габриэле Венециано, связанная с подходом, известным как теория дуального резонанса, которая хорошо предсказывала профили рассеяния при взаимодействии адронов. Хотя формула – это хорошо, физическая аналогия – еще лучше, и именно поэтому была придумана теория струн.

Бывают теории, которые начинаются с лабораторного происшествия, а теория струн началась с поломки автомобиля. Летом 1970 года физик Йоитиро Намбу из Чикагского университета готовился к симпозиуму по фундаментальной физике, который должен был состояться в августе в Копенгагене, и написал план доклада о том, что он называл адродинамикой, включая представление о гибких струнах, соединяющих кварки с антикварками и моделирующих их сильное взаимодействие. Намбу заранее отправил рукопись организаторам по почте, а сам, собравшись в Европу, решил сначала доехать до Калифорнии, чтобы оставить семью погостить у друзей. На пути через пустыню Большого Соленого озера в штате Юта автомобиль Намбу сломался, и они застряли в маленьком городке на три дня. Когда машину наконец починили, он уже опоздал на свой рейс. Вместо того чтобы лететь в Данию другим рейсом, рискуя опоздать на доклад, он решил пропустить симпозиум и провести отпуск с семьей в Калифорнии. Хотя его доклад так и не был прочитан и не появился в трудах конференции, рукопись, к счастью, сохранилась и в итоге была опубликована. В ней он набросал идею моделирования поведения кварк-антикварковых пар как соединенных чем-то вроде эластичной струны или резинки[124]. Применяя квантовые правила к модам колебаний этих струн, он получал картины, соответствующие предсказаниям теории дуального резонанса. Тем временем другие исследователи, в частности, Хольгер Нильсен и Леонард Сасскинд, независимо друг от друга пришли к аналогичной идее передачи сильного взаимодействия по струнам, чтобы отразить в модели удивительно короткий радиус действия этих сил в масштабах атомного ядра, а вместе с тем и их высокую мощь в этой крошечной области.

Вскоре физик Клод Лавлейс из Ратгерского университета сделал поразительное открытие, касающееся математических аспектов теории адронных струн. В стандартных четырех измерениях пространства-времени в уравнениях, управляющих движением струн, появляются слагаемые, соответствующие сверхсветовому перемещению, что запрещается специальной теорией относительности. Лавлейс искал способ исправить ситуацию. Он с удивлением обнаружил, что увеличение числа измерений до двадцати шести позволяет избавиться от этих проблемных членов. Пораженный этим странным результатом, который сложно было воспринять всерьез, он лишь вскользь упомянул о нем на семинаре в Принстонском университете, куда его пригласили выступить. Услышав о мире с двадцатью шестью измерениями, аудитория разразилась громким хохотом[125].

Хотя для физического сообщества начала 1970‐х годов двадцатишестимерное пространство казалось чем-то абсурдным, идея добавления дополнительных измерений к общей теории относительности не была новой. Многие теоретики уже были в какой-то степени знакомы с пятимерной теорией Калуцы – Клейна, поскольку ей был посвящен раздел в популярном учебнике по теории относительности, автором которого был Питер Бергман. Он вместе с Эйнштейном разрабатывал несколько вариантов пятимерных единых теорий поля. К моменту смерти Эйнштейна в 1955 году практически никто не работал с моделями типа Калуцы – Клейна, в которых добавление пятого измерения позволяло описать электромагнетизм наряду с гравитацией. С одной стороны, это было связано с отсутствием новых предсказаний, а с другой – с осознанием того, что в природе существуют не два, а четыре фундаментальных взаимодействия, включая сильную и слабую ядерные силы.

По сути, никто, даже Лавлейс, не рассматривал двадцатишестимерную теорию сильного взаимодействия как перспективное направление. Однако небольшая группа теоретиков заметила этот скачок в сторону высоких размерностей и стала держать его в уме в ходе новых разработок по объединению взаимодействий.