Эгер... физиканын фундаменталдуу маселелерин чечсек. Баары эч нерсе чыга албаган теорияны күтүп жатат

Караңгы материя жана кара энергия, Ааламдын башталышынын сыры, тартылуу күчү, материянын антиматериядан артыкчылыгы, убакыттын багыты, тартылуу күчүн башка физикалык өз ара аракеттешүүлөр менен бириктирүү сыяктуу сырлардын чечилиши кандай болот? бардык нерсенин теориясы деп аталган нерсеге чейин бир негизги күчкө жаратылыш күчтөрүнүн улуу биригүүсү бизге берет??

Эйнштейн боюнча жана башка көптөгөн көрүнүктүү заманбап физиктер, физиканын максаты так бүт нерсенин теориясын түзүү болуп саналат (TH). Бирок, мындай теориянын концепциясы ачык-айкын эмес. Бардык нерсенин теориясы, ToE катары белгилүү, ал бардыгын ырааттуу түрдө сүрөттөгөн гипотетикалык физикалык теория физикалык кубулуштар жана ар кандай эксперименттин жыйынтыгын алдын ала айтууга мүмкүндүк берет. Бүгүнкү күндө бул сөз айкашы, адатта, байланыш түзүүгө аракет кылган теорияларды сүрөттөө үчүн колдонулат жалпы салыштырмалуулук теориясы. Азырынча бул теориялардын бири да эксперименталдык ырастоо ала элек.

Учурда TW деп ырастаган эң алдыңкы теория голографиялык принципке негизделген. 11 өлчөмдүү М-теориясы. Ал эмдигиче иштелип чыга элек жана көпчүлүк аны актуалдуу теория эмес, өнүгүүнүн багыты деп эсептешет.

Көптөгөн илимпоздор эң негизги логикалык мааниде "бардык нерсенин теориясы" сыяктуу нерсенин болушу мүмкүн экенинен күмөн санашат. Курт Годель теоремасы ар кандай жетишээрлик татаал логикалык система же ички ыраатсыз (сүйлөм жана анын ичиндеги карама-каршылык далилдениши мүмкүн) же толук эмес (далилденбей турган арзыбаган чындык сүйлөмдөр бар) деп айтат. Стэнли Джеки 1966-жылы TW татаал жана ырааттуу математикалык теория болушу керек деп белгилеген, ошондуктан ал сөзсүз түрдө толук эмес болот.

Ар нерсенин теориясынын өзгөчө, оригиналдуу жана эмоционалдуу жолу бар. голографиялык гипотеза (1), маселени бир аз башкача деңгээлге өткөрүү. Кара тешиктердин физикасы биздин аалам сезимдерибиз айткан нерсе эмес экенин көрсөтүп турат окшойт. Бизди курчап турган чындык голограмма болушу мүмкүн, б.а. эки өлчөмдүү тегиздиктин проекциясы. Бул Годель теоремасынын өзүнө да тиешелүү. Бирок бардык нерсенин мындай теориясы кандайдыр бир маселелерди чечеби, цивилизациянын чакырыктарына каршы турууга мүмкүндүк береби?

Ааламды сүрөттөп бер. Бирок кандай аалам?

Учурда бизде дээрлик бардык физикалык кубулуштарды түшүндүргөн эки комплекстүү теория бар: Эйнштейндин тартылуу теориясы (жалпы салыштырмалуулук) i. Биринчиси футбол топторунан галактикаларга чейин макро объектилердин кыймылын жакшы түшүндүрөт. ал атомдор жана субатомдук бөлүкчөлөр жөнүндө абдан жакшы билет. Маселе мына ушунда бул эки теория биздин дүйнөнү таптакыр башкача сүрөттөйт. Кванттык механикада окуялар туруктуу фондо болот. мейкиндик убакыт – ал эми w ийкемдүү. Ийилген мейкиндиктин кванттык теориясы кандай болот? Биз билбейбиз.

Бардык нерсенин бирдиктүү теориясын түзүүнүн биринчи аракеттери жарыялангандан көп өтпөй пайда болгон жалпы салыштырмалуулук теориясыбиз өзөктүк күчтөрдү башкаруунун негизги мыйзамдарын түшүнүү алдында. Бул түшүнүктөр катары белгилүү Калуси-Кляйн теориясы, гравитацияны электромагнетизм менен айкалыштырууга аракет кылган.

Ондогон жылдар бою заттан турат деп элестеткен сап теориясы кичинекей дирилдеген жиптер же энергетикалык цикл, түзүү үчүн эң жакшы деп эсептелет физиканын бирдиктүү теориясы. Бирок, кээ бир физиктер ккабелдик илмек тартылуу күчүанда космос мейкиндигинин өзү кичинекей илмектерден турат. Бирок сап теориясы да, циклдик кванттык тартылуу да эксперименталдык жактан текшерилген эмес.

Кванттык хромодинамика менен электр алсыз өз ара аракеттенүү теориясын бириктирген чоң унификацияланган теориялар (GUTs) күчтүү, алсыз жана электромагниттик күчтөрдү бирдиктүү күчтүн көрүнүшү катары көрсөтөт. Бирок, улуу биригүү боюнча мурунку теориялардын бири да эксперименталдык ырастоо алган эмес. Чоң бирдиктүү теориянын жалпы өзгөчөлүгү протондордун ажыроонун алдын ала айтуу болуп саналат. Бул процесс азырынча байкала элек. Демек, протондун өмүрү эң аз дегенде 1032 жыл болушу керек.

1968-жылдагы Стандарттык модель күчтүү, алсыз жана электромагниттик күчтөрдү бир чоң чатырдын астына алып келген. Бардык бөлүкчөлөр жана алардын өз ара аракеттешүүсү каралып, көптөгөн жаңы божомолдор, анын ичинде биригүү жөнүндө бир чоң божомол да айтылды. Жогорку энергияларда 100 ГэВ тартибинде (бир электронду 100 миллиард вольт потенциалга чейин тездетүү үчүн зарыл болгон энергия) электромагниттик жана алсыз өз ара аракеттешүүлөрдү бириктирүүчү симметрия калыбына келтирилет.

Жаңыларынын болушу алдын ала айтылган жана 1983-жылы W жана Z бозондорунун ачылышы менен бул божомолдор ырасталган. Төрт негизги күч үчкө кыскарган. Биригүү идеясы Стандарттык моделдин бардык үч күчтөрү жана, балким, андан да жогору энергетикалык тартылуу бир түзүлүшкө биригип турат.

2. Стандарттык моделди сүрөттөгөн Лангранж теңдемеси беш компонентке бөлүнөт.

Кээ бирлери, балким, андан да жогору энергияларда деп айтышкан Планк шкаласы, тартылуу күчү да биригет. Бул сап теориясынын негизги себептеринин бири болуп саналат. Бул идеялардын эң кызыктуусу, эгерде биз биригүүнү кааласак, жогорку энергияларда симметрияны калыбына келтиришибиз керек. Жана алар учурда бузулган болсо, бул байкала турган нерсеге, жаңы бөлүкчөлөргө жана жаңы өз ара аракеттенүүгө алып келет.

Стандарттык моделдин Лагранжианы i бөлүкчөлөрдү сүрөттөгөн жалгыз теңдеме Стандарттык моделдин таасири (2). Ал беш көз карандысыз бөлүктөн турат: теңдеменин 1-зонасында глюондор, эки деп белгиленген бөлүгүндөгү алсыз бозондор, үч деп белгиленген, заттын алсыз күч жана Хиггс талаасы менен кандайча өз ара аракеттенишүүсүнүн математикалык сүрөттөлүшү, ашыкча бөлүгүн алып салган арбак бөлүкчөлөр. төртүнчү бөлүктө Хиггс талаасы жана бештин астында сүрөттөлгөн рухтар Фадеев-Поповалсыз өз ара аракеттенүүнүн ашыкча болушуна таасир этет. Нейтрино массалары эсепке алынбайт.

да стандарттык үлгү биз бир теңдеме катары жазсак болот, бул чындыгында ааламдын ар түрдүү компоненттерин башкарган көптөгөн өзүнчө, көз карандысыз туюнтмалар бар деген мааниде бир тектүү бүтүн эмес. Стандарттык моделдин айрым бөлүктөрү бири-бири менен өз ара аракеттенишпейт, анткени түс заряды электромагниттик жана алсыз күчтөргө таасир этпейт жана эмне үчүн болушу керек болгон өз ара аракеттешүү, мисалы, күчтүү өз ара аракеттенүүдө CP симметриясынын бузулушу сыяктуу жоопсуз суроолор калууда. иштетүү. орун алуу.

Симметриялар калыбына келгенде (потенциалдын туу чокусунда) унификация пайда болот. Бирок, симметриянын эң түбүндө бузулушу массалык бөлүкчөлөрдүн жаңы түрлөрү менен бирге бүгүнкү күндө биз ээ болгон Ааламга туура келет. Демек, бул теория кандай "бардык нерселерден" болушу керек? Бар болгон, б.а. чыныгы асимметриялуу Аалам же бир жана симметриялуу, бирок акыры биз чечип жаткан Аалам эмес.

"Толук" моделдердин алдамчы сулуулугу

Ларс Инглиш өзүнүн “There Is No Theory of Everything” аттуу китебинде эч кандай эрежелердин жыйындысы жок деп ырастайт. жалпы салыштырмалуулукту кванттык механика менен айкалыштырууанткени кванттык деңгээлдеги чындык гравитациялык деңгээлде сөзсүз түрдө туура эмес. Ал эми система канчалык чоң жана татаал болсо, анын курамындагы элементтерден ошончолук айырмаланат. «Бул тартылуу эрежелери кванттык механикага карама-каршы келгендиктен эмес, аларды кванттык физикадан чыгарууга болбойт», - деп жазат ал.

Бардык илим, атайылап же жокпу, алардын бар экендигинин негизине негизделген. объективдүү физикалык мыйзамдарфизикалык ааламдын жана андагы бардык нерселердин жүрүм-турумун сүрөттөгөн негизги физикалык постулаттардын бири-бирине шайкеш келген жыйындысын камтыйт. Албетте, мындай теория бар болгон нерселердин бардыгын толук түшүндүрүүнү же сыпаттоосун талап кылбайт, бирок, кыязы, ал бардык текшерилүүчү физикалык процесстерди толук сүрөттөйт. Логикалык жактан алганда, TW түшүнүүнүн дароо пайдаларынын бири теория терс натыйжаларды алдын ала айткан эксперименттерди токтотуу болот.

Физик илимпоздордун көбү изилдөөнү токтотуп, изилдөө менен эмес, окутуу менен жашоого аргасыз болушат. Бирок, коомчулук, кыязы, тартылуу күчүн мейкиндик-убакыттын ийрилиги менен түшүндүрүүгө болобу, кызыктырбайт.

Албетте, дагы бир мүмкүнчүлүк бар - Аалам жөн эле бирикпейт. Биз жеткен симметриялар биздин өзүбүздүн математикалык ойлоп табууларыбыз жана физикалык ааламды сүрөттөбөйт.

Nautil.Us үчүн жазган катуу макаласында, Франкфурттагы Өркүндөтүлгөн Изилдөө Институтунун окумуштуусу Сабина Хоссенфельдер (3) "бардык нерсенин теориясынын бүт идеясы илимий эмес божомолго негизделген" деп баалаган. «Бул илимий теорияларды өнүктүрүү үчүн жакшы стратегия эмес. (...) Теорияны өнүктүрүүдө сулуулукка таянуу тарыхый жактан начар иштеген. Анын ою боюнча, табиятты бардык нерсенин теориясы менен сыпаттоого эч кандай негиз жок. Жаратылыштын мыйзамдарында логикалык карама-каршылыкты болтурбоо үчүн тартылуунун кванттык теориясы керек болсо да, Стандарттык Модельдеги күчтөрдүн биригиши жана тартылуу күчү менен биригүүсүнүн кереги жок. Жакшы болмок, ооба, бирок бул кереги жок. Стандарттык модель унификациясыз жакшы иштейт, деп баса белгилейт изилдөөчү. Табият физиктер эмнени кооз математика деп эсептегени анык эле кызыктырбайт, дейт Хоссенфельдер айым ачууланып. Физикада теориялык өнүгүүдөгү ачылыштар кооз жана “толук” моделдер менен эмес, математикалык карама-каршылыктарды чечүү менен байланышкан.

Мындай акылдуу насааттарга карабастан, Гарретт Лисинин 2007-жылы чыккан The Exceptional Simple Simple Theory of Everything (Бардык нерсенин өзгөчө жөнөкөй теориясы) сыяктуу ар бир нерсенин теориясы боюнча жаңы сунуштар тынымсыз айтылып келет. Анын өзгөчөлүгү бар, проф. Хоссенфельдер сулуу жана жагымдуу визуализация менен кооз көрсөтүлүшү мүмкүн (4). E8 деп аталган бул теория ааламды түшүнүүнүн ачкычы экенин айтат симметриялуу розетка формасындагы математикалык объект.

Лиси бул структураны элементардык бөлүкчөлөрдү графикке түшүрүү менен түзгөн, ал ошондой эле белгилүү физикалык өз ара аракеттешүүлөрдү да эске алат. Натыйжада 248 пункттан турган татаал сегиз өлчөмдүү математикалык түзүлүш пайда болду. Бул чекиттердин ар бири ар кандай касиеттерге ээ бөлүкчөлөрдү билдирет. Диаграммада белгилүү бир касиеттери бар бөлүкчөлөрдүн "жетпеген" тобу бар. Жок дегенде бул "жоголгондордун" кээ бирлери теориялык жактан тартылуу күчү менен байланышы бар, кванттык механика менен жалпы салыштырмалуулуктун ортосундагы ажырымды кыскартат.

4. E8 Визуализация теориясы

Демек, физиктер Түлкүнүн розеткасын толтуруу үчүн иштеши керек. Эгер бул ишке ашса, эмне болот? Көптөр бул өзгөчө эч нерсе эмес деп какшыктап жооп беришет. Жөн эле кооз сүрөт толук болмок. Бул курулуш бул жагынан баалуу болушу мүмкүн, анткени ал бизге «бардык нерсенин теориясын» бүтүрүүнүн чыныгы натыйжалары кандай болорун көрсөтүп турат. Балким, практикалык мааниде анча деле маанилүү эмес.