Ал егер... физиканың іргелі есептерін шешсек ше? Барлығы ештеңе шықпайтын теорияны күтуде

Қараңғы материя мен қараңғы энергия, Әлемнің басталуының құпиясы, тартылыс табиғаты, материяның антиматериядан артықшылығы, уақыт бағыты, тартылыс күшінің басқа физикалық әрекеттесулермен бірігуі сияқты жұмбақтардың жауабын не береді? , барлық нәрсе теориясы деп аталатынға дейін бір негізгіге табиғат күштерінің ұлы бірігуі ?

Эйнштейн бойынша және басқа да көптеген көрнекті заманауи физиктер, физиканың мақсаты дәл барлығының теориясын жасау (ТД). Дегенмен, мұндай теорияның тұжырымдамасы бір мәнді емес. Барлығының теориясы ретінде белгілі, ToE - барлығын дәйекті түрде сипаттайтын гипотетикалық физикалық теория. физикалық құбылыстар және кез келген тәжірибенің нәтижесін болжауға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта бұл сөз тіркесі әдетте байланыс орнатуға тырысатын теорияларды сипаттау үшін қолданылады жалпы салыстырмалылық теориясы. Әзірге бұл теориялардың ешқайсысы эксперименталды растауды алған жоқ.

Қазіргі уақытта TW деп мәлімдейтін ең озық теория голографиялық принципке негізделген. 11 өлшемді М-теориясы. Ол әлі дамымаған және оны көптеген адамдар нақты теория емес, даму бағыты деп санайды.

Көптеген ғалымдар «бәрінің теориясы» сияқты нәрсенің тіпті мүмкін екеніне және ең қарапайым мағынада логикаға негізделгеніне күмәнданады. Курт Годель теоремасы кез келген жеткілікті күрделі логикалық жүйе не іштей сәйкес емес (бір сөйлемді және ондағы оның қарама-қайшылығын дәлелдеуге болады) немесе толық емес (дәлелдеуге болмайтын тривиальды ақиқат сөйлемдер бар) екенін айтады. Стэнли Джеки 1966 жылы TW күрделі және дәйекті математикалық теория болуы керек, сондықтан ол сөзсіз толық болмайды деп атап өтті.

Әр нәрсенің теориясының ерекше, өзіндік және эмоционалды жолы бар. голографиялық гипотеза (1), тапсырманы сәл басқа жоспарға ауыстыру. Қара дырылар физикасы біздің ғаламның сезім мүшелеріміздің айтқанындай емес екенін көрсететін сияқты. Бізді қоршап тұрған шындық голограмма болуы мүмкін, яғни. екі өлшемді жазықтықтың проекциясы. Бұл Годель теоремасының өзіне де қатысты. Бірақ барлық нәрсенің мұндай теориясы қандай да бір мәселені шеше ме, өркениеттің қиындықтарына қарсы тұруға мүмкіндік бере ме?

Ғаламды сипаттаңыз. Бірақ ғалам деген не?

Қазіргі уақытта бізде барлық дерлік физикалық құбылыстарды түсіндіретін екі жалпы теория бар: Эйнштейннің гравитация теориясы (жалпы салыстырмалылық) i. Біріншісі футбол доптарынан галактикаларға дейінгі макро нысандардың қозғалысын жақсы түсіндіреді. ол атомдар мен субатомдық бөлшектер туралы өте жақсы біледі. Мәселе мынада бұл екі теория біздің әлемді мүлде басқаша сипаттайды. Кванттық механикада оқиғалар тұрақты фонда өтеді. кеңістік-уақыт – ал w икемді. Қисық кеңістік-уақыттың кванттық теориясы қандай болады? Біз білмейміз.

Барлығының біртұтас теориясын құрудың алғашқы әрекеттері жарияланымнан кейін көп ұзамай пайда болды жалпы салыстырмалылық теориясыядролық күштерді басқаратын негізгі заңдарды түсінбес бұрын. Бұл ұғымдар деп аталады Калузи-Кляйн теориясы, гравитацияны электромагнетизммен біріктіруге ұмтылды.

Ондаған жылдар бойы материяны құрайтын жолдар теориясы кішкентай тербелетін жіптер немесе энергетикалық цикл, жасау үшін ең жақсы деп саналады физиканың біртұтас теориясы. Дегенмен, кейбір физиктер kкабельдік контурдың ауырлығыонда ғарыш кеңістігінің өзі кішкентай ілмектерден тұрады. Дегенмен, жол теориясы да, циклдік кванттық гравитация да тәжірибе жүзінде тексерілмеген.

Кванттық хромодинамика мен электр әлсіз әрекеттесу теориясын біріктіретін үлкен біріктіру теориялары (GUT) біртұтас өзара әрекеттесу көрінісі ретінде күшті, әлсіз және электромагниттік өзара әрекеттесулерді білдіреді. Дегенмен, алдыңғы үлкен біріккен теориялардың ешқайсысы эксперименталды растауды алған жоқ. Үлкен біртұтас теорияның ортақ ерекшелігі протонның ыдырауын болжау болып табылады. Бұл процесс әлі байқалған жоқ. Бұдан шығатыны, протонның өмір сүру ұзақтығы кемінде 1032 жыл болуы керек.

1968 жылғы стандартты модель күшті, әлсіз және электромагниттік күштерді бір қолшатырдың астына біріктірді. Барлық бөлшектер және олардың өзара әрекеттесулері қарастырылды және көптеген жаңа болжамдар жасалды, соның ішінде бір үлкен біріктіру болжамы. Жоғары энергияларда 100 ГэВ тәртібінде (бір электронды 100 миллиард вольт потенциалға дейін жеделдету үшін қажетті энергия) электромагниттік және әлсіз күштерді біріктіретін симметрия қалпына келтіріледі.

Жаңаларының болуы болжанып, 1983 жылы W және Z бозондарының ашылуымен бұл болжамдар расталды. Төрт негізгі күш үшке дейін қысқарды. Біріктіру идеясы - Стандартты модельдің барлық үш күші, тіпті ауырлық күшінің жоғары энергиясы бір құрылымға біріктірілген.

2. Стандартты модельді сипаттайтын Лангранж теңдеуі бес құрамдас бөлікке бөлінген.

Кейбіреулер мұны одан да жоғары энергияларда, мүмкін, айналасында деп болжады Планк шкаласы, ауырлық күші де біріктіріледі. Бұл жолдар теориясының негізгі мотивтерінің бірі. Бұл идеялардың ең қызықтысы, егер біз бірігуді қаласақ, жоғары энергияларда симметрияны қалпына келтіруіміз керек. Ал егер олар қазіргі уақытта бұзылса, бұл бақыланатын нәрсеге, жаңа бөлшектерге және жаңа өзара әрекеттесуге әкеледі.

Стандартты үлгідегі Лагранж i бөлшектерді сипаттайтын жалғыз теңдеу Стандартты үлгінің әсері (2). Ол бес тәуелсіз бөліктен тұрады: теңдеудің 1-аймағындағы глюондар туралы, екімен белгіленген, үшпен белгіленген бөліктегі әлсіз бозондар, материяның әлсіз күшпен және Хиггс өрісімен өзара әрекеттесуінің математикалық сипаттамасы, алып тастайтын елес бөлшектер. төртінші бөліктерінде Хиггс өрісінің асып кетуі және бестің астында сипатталған рухтар Фадеев-Поповәлсіз өзара әрекеттесу артықтығына әсер етеді. Нейтрино массалары есепке алынбайды.

Дегенмен Стандартты модель біз оны біртұтас теңдеу ретінде жаза аламыз, бұл ғаламның әртүрлі құрамдас бөліктерін басқаратын көптеген жеке, тәуелсіз өрнектер бар деген мағынада шын мәнінде біртекті тұтастық емес. Стандартты модельдің бөлек бөліктері бір-бірімен әрекеттеспейді, өйткені түсті заряд электромагниттік және әлсіз әрекеттесулерге әсер етпейді және сұрақтар жауапсыз қалады, неге туындауы керек өзара әрекеттесулер, мысалы, күшті өзара әрекеттесулерде CP бұзылуы. орын алады.

Симметриялар қалпына келтірілгенде (потенциалдың шыңында) бірігу орын алады. Дегенмен, ең төменгі жағындағы симметрияның бұзылуы бізде бар ғаламға және массивтік бөлшектердің жаңа түрлерімен сәйкес келеді. Сонымен, бұл теория «бәрінен» не болуы керек? Бірі, яғни. нағыз асимметриялық ғалам, немесе бір және симметриялы, бірақ сайып келгенде, біз айналысатын дүние емес.

«Толық» модельдердің алдамшы сұлулығы

Ларс Инглиш «Бәрінің жоқ теориясы» кітабында мүмкін болатын бірде-бір ережелер жиынтығы жоқ деп дәлелдейді жалпы салыстырмалылықты кванттық механикамен біріктіредіөйткені кванттық деңгейде шын болатын нәрсе гравитация деңгейінде міндетті түрде дұрыс емес. Ал жүйе неғұрлым үлкен және күрделі болса, соғұрлым оның құрамдас элементтерінен ерекшеленеді. «Мәселе мынада: бұл тартылыс ережелері кванттық механикаға қайшы келеді, бірақ оларды кванттық физикадан шығаруға болмайды», - деп жазады ол.

Барлық ғылым, әдейі немесе әдейі емес, олардың өмір сүру алғышарттарына негізделген. объективті физикалық заңдарфизикалық ғаламның және ондағы барлық нәрселердің мінез-құлқын сипаттайтын іргелі физикалық постулаттардың өзара үйлесімді жиынтығын білдіреді. Әрине, мұндай теория бар нәрсені толық түсіндіруді немесе сипаттауды қажет етпейді, бірақ, ең алдымен, ол барлық тексерілетін физикалық процестерді толық сипаттайды. Логикалық тұрғыдан алғанда, TW-ті мұндай түсінудің бірден пайдаларының бірі теория теріс нәтижелерді болжайтын эксперименттерді тоқтату болады.

Физиктердің көпшілігі зерттеуді тоқтатып, зерттеуді емес, өмір сүруге үйретуге мәжбүр болады. Дегенмен, гравитация күшін кеңістік уақытының қисықтығымен түсіндіруге бола ма, жоқ па, бұл жұртшылықты қызықтырмаса керек.

Әрине, тағы бір мүмкіндік бар - Әлем жай ғана біріктірілмейді. Біз жеткен симметриялар жай ғана өзіміздің математикалық өнертабыстарымыз және физикалық ғаламды сипаттамайды.

Nautil.Us үшін жоғары профильді мақаласында Франкфурттағы тереңдетілген зерттеулер институтының ғалымы Сабина Хоссенфельдер (3) «барлық нәрсе теориясының бүкіл идеясы ғылыми емес болжамға негізделген» деп бағалады. «Бұл ғылыми теорияларды дамытудың ең жақсы стратегиясы емес. (...) Теорияны дамытуда сұлулыққа сүйену тарихи тұрғыдан нашар жұмыс істеді». Оның пікірінше, табиғатты барлық нәрсенің теориясымен сипаттауға негіз жоқ. Табиғат заңдарындағы логикалық сәйкессіздікті болдырмау үшін бізге тартылыс күшінің кванттық теориясы қажет болғанымен, Стандартты үлгідегі күштерді біріктіру және ауырлық күшімен біріктіру қажет емес. Бұл жақсы болар еді, иә, бірақ бұл қажет емес. Стандартты модель унификациясыз жақсы жұмыс істейді, деп атап көрсетеді зерттеуші. Табиғат физиктердің әдемі математика деп ойлайтынына мән бермейтіні анық, - дейді Хоссенфельдер ханым ашуланып. Физикада теориялық дамудағы серпілістер әдемі және «аяқталған» модельдермен емес, математикалық сәйкессіздіктерді шешумен байланысты.

Осы байсалды ескертулерге қарамастан, 2007 жылы жарияланған Гаррет Лисидің «Барлық нәрсенің ерекше қарапайым теориясы» сияқты барлық нәрсенің теориясына арналған жаңа ұсыныстар үнемі алға қойылады. Оның ерекшелігі бар, проф. Хоссенфельдер әдемі және оны тартымды визуализациялармен әдемі көрсетуге болады (4). E8 деп аталатын бұл теория ғаламды түсінудің кілті болып табылады деп мәлімдейді симметриялы розетка түріндегі математикалық объект.

Лиси бұл құрылымды белгілі физикалық өзара әрекеттесулерді де есепке алатын графикте элементар бөлшектерді салу арқылы жасады. Нәтижесінде 248 нүктеден тұратын күрделі сегіз өлшемді математикалық құрылым. Бұл нүктелердің әрқайсысы әртүрлі қасиеттері бар бөлшектерді білдіреді. Диаграммада «жетпеген» белгілі бір қасиеттері бар бөлшектер тобы бар. Кем дегенде, осы «жоғалғандардың» кейбіреулері теориялық тұрғыдан кванттық механика мен жалпы салыстырмалылық арасындағы алшақтықты өтейтін гравитациямен байланысты.

4. Визуализация теориясы Е8

Демек, физиктер «Түлкі ұясын» толтыру үшін жұмыс істеуі керек. Егер ол сәтті болса, не болады? Көбісі ерекше ештеңе жоқ деп мысқылмен жауап береді. Жай ғана әдемі сурет бітер еді. Бұл құрылыс осы мағынада құнды болуы мүмкін, өйткені ол бізге «барлығының теориясын» аяқтаудың нақты салдары қандай болатынын көрсетеді. Мүмкін практикалық мағынада елеусіз.