Nə olarsa... biz fizikada fundamental məsələləri həll edək. Hər şey heç bir şeyin çıxa bilməyəcəyi bir nəzəriyyəni gözləyir
Qaranlıq maddə və qaranlıq enerji, Kainatın başlanğıcının sirri, cazibə qüvvəsinin təbiəti, maddənin antimateriyadan üstünlüyü, zamanın istiqaməti, cazibə qüvvəsinin digər fiziki qarşılıqlı təsirlərlə birləşməsi kimi sirlərin cavabını bizə nə verəcək? , təbiət qüvvələrinin bir əsasda böyük birləşməsi, hər şeyin sözdə nəzəriyyəsinə qədər?
Eynşteynə görə və bir çox digər görkəmli müasir fiziklər, fizikanın məqsədi hər şeyin nəzəriyyəsini yaratmaqdır (TV). Bununla belə, belə bir nəzəriyyənin konsepsiyası birmənalı deyil. Hər şeyin nəzəriyyəsi kimi tanınan ToE ardıcıl olaraq hər şeyi təsvir edən hipotetik fiziki nəzəriyyədir. fiziki hadisələr və istənilən eksperimentin nəticəsini proqnozlaşdırmağa imkan verir. İndiki vaxtda bu ifadə ümumiyyətlə əlaqə yaratmağa çalışan nəzəriyyələri təsvir etmək üçün istifadə olunur ümumi nisbilik nəzəriyyəsi. İndiyə qədər bu nəzəriyyələrin heç biri eksperimental təsdiqini almamışdır.
Hazırda TW olduğunu iddia edən ən qabaqcıl nəzəriyyə holoqrafik prinsipə əsaslanır. 11 ölçülü M nəzəriyyəsi. O, hələ işlənməyib və bir çoxları tərəfindən faktiki bir nəzəriyyə deyil, inkişaf istiqaməti hesab olunur.
Bir çox elm adamı "hər şeyin nəzəriyyəsi" kimi bir şeyin hətta mümkün olduğuna və ən sadə mənada məntiqə əsaslandığına şübhə edir. Kurt Gödelin teoremi deyir ki, istənilən kifayət qədər mürəkkəb məntiqi sistem ya daxilən uyğunsuzdur (bir cümləni və onun içindəki ziddiyyəti sübut etmək olar) və ya natamamdır (sübut edilə bilməyən trivial doğru cümlələr var). Stanley Jackie 1966-cı ildə qeyd etdi ki, TW mürəkkəb və ardıcıl bir riyazi nəzəriyyə olmalıdır, buna görə də qaçılmaz olaraq natamam olacaqdır.
Hər şeyin nəzəriyyəsinin xüsusi, orijinal və emosional yolu var. holoqrafik hipotez (1), tapşırığı bir az fərqli bir plana köçürmək. Qara dəliklərin fizikası kainatımızın hisslərimizin bizə dediyi kimi olmadığını göstərir. Bizi əhatə edən reallıq holoqram ola bilər, yəni. ikiölçülü müstəvinin proyeksiyası. Bu, Gödelin teoreminin özünə də aiddir. Bəs hər şeyin belə bir nəzəriyyəsi hər hansı problemi həll edirmi, sivilizasiyanın çağırışları ilə üzləşməyə imkan verirmi?
Kainatı təsvir edin. Bəs kainat nədir?
Hazırda demək olar ki, bütün fiziki hadisələri izah edən iki ümumi nəzəriyyəmiz var: Eynşteynin cazibə nəzəriyyəsi (ümumi nisbilik) i. Birincisi, futbol toplarından tutmuş qalaktikalara qədər makro obyektlərin hərəkətini yaxşı izah edir. atomlar və atomaltı hissəciklər haqqında çox məlumatlıdır. Problem ondadır bu iki nəzəriyyə dünyamızı tamamilə fərqli şəkildə təsvir edir. Kvant mexanikasında hadisələr sabit bir fonda baş verir. məkan-zaman – w isə çevikdir. Əyri məkan-zamanın kvant nəzəriyyəsi necə görünəcək? Biz bilmirik.
Hər şeyin vahid nəzəriyyəsini yaratmaq üçün ilk cəhdlər nəşrdən qısa müddət sonra ortaya çıxdı ümumi nisbilik nəzəriyyəsinüvə qüvvələrini idarə edən əsas qanunları anlamadan əvvəl. Bu anlayışlar olaraq bilinir Kaluzi-Klein nəzəriyyəsi, cazibə qüvvəsini elektromaqnetizmlə birləşdirməyə çalışdı.
Onilliklər boyu maddənin meydana gəldiyini təmsil edən sim nəzəriyyəsi kiçik titrəyişli simlər və ya enerji döngəsi, yaratmaq üçün ən yaxşı hesab olunur vahid fizika nəzəriyyəsi. Bununla belə, bəzi fiziklər k-yə üstünlük verirlərkabellə bağlı ilmə çəkisihansı ki, kosmosun özü kiçik ilmələrdən ibarətdir. Bununla belə, nə sim nəzəriyyəsi, nə də dövrə kvant cazibəsi eksperimental olaraq təsdiqlənməmişdir.
Kvant xromodinamikası və elektrozəif qarşılıqlı təsirlər nəzəriyyəsini birləşdirən Böyük vahid nəzəriyyələr (GUT) tək qarşılıqlı təsirin təzahürü kimi güclü, zəif və elektromaqnit qarşılıqlı təsirləri təmsil edir. Bununla belə, əvvəlki möhtəşəm vahid nəzəriyyələrin heç biri eksperimental təsdiqini almamışdır. Böyük vahid nəzəriyyənin ümumi xüsusiyyəti protonun parçalanmasının proqnozlaşdırılmasıdır. Bu proses hələ müşahidə olunmayıb. Buradan belə nəticə çıxır ki, protonun ömrü ən azı 1032 il olmalıdır.
1968-ci il Standart Modeli güclü, zəif və elektromaqnit qüvvələri bir ümumi çətir altında birləşdirdi. Bütün hissəciklər və onların qarşılıqlı təsirləri nəzərdən keçirilmiş və bir böyük birləşmə proqnozu da daxil olmaqla bir çox yeni proqnozlar verilmişdir. Yüksək enerjilərdə, 100 GeV (tək bir elektronu 100 milyard volt potensiala sürətləndirmək üçün tələb olunan enerji) qaydasında, elektromaqnit və zəif qüvvələri birləşdirən simmetriya bərpa olunacaq.
Yenilərinin mövcudluğu proqnozlaşdırıldı və 1983-cü ildə W və Z bozonlarının kəşfi ilə bu proqnozlar təsdiqləndi. Dörd əsas qüvvə üçə endirildi. Birləşmənin arxasında duran ideya ondan ibarətdir ki, Standart Modelin hər üç qüvvəsi və bəlkə də daha yüksək cazibə enerjisi bir strukturda birləşir.
2. Standart Modeli təsvir edən Lanqranj tənliyi, beş komponentə bölünür.
Bəziləri daha yüksək enerjilərdə, bəlkə də ətrafda bunu təklif etdilər Plank şkalası, cazibə qüvvəsi də birləşəcək. Bu, sim nəzəriyyəsinin əsas motivlərindən biridir. Bu ideyalar haqqında çox maraqlı olan odur ki, birləşmək istəyiriksə, daha yüksək enerjilərdə simmetriyanı bərpa etməliyik. Və əgər onlar hazırda pozulubsa, bu, müşahidə edilə bilən bir şeyə, yeni hissəciklərə və yeni qarşılıqlı təsirlərə səbəb olur.
Standart Modelin Laqranjianı i hissəciklərini təsvir edən yeganə tənlikdir Standart Modelin təsiri (2). O, beş müstəqil hissədən ibarətdir: tənliyin 1-ci zonasındakı qlüonlar haqqında, iki ilə işarələnmiş, üç ilə işarələnmiş hissədəki zəif bozonlar, maddənin zəif qüvvə və Hiqqs sahəsi ilə qarşılıqlı təsirinin riyazi təsviridir, xaya hissəcikləri çıxaran xəyal hissəcikləri. dördüncü hissələrində Higgs sahəsinin artıqlığı və beş altında təsvir edilən ruhlar Fadeev-Popovzəif qarşılıqlı əlaqənin artıqlığına təsir edən. Neytrino kütlələri nəzərə alınmır.
baxmayaraq ki Standart Model biz onu tək bir tənlik kimi yaza bilərik, kainatın müxtəlif komponentlərini idarə edən çoxlu ayrı, müstəqil ifadələrin olması mənasında əslində homojen bir bütöv deyil. Standart Modelin ayrı-ayrı hissələri bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərmir, çünki rəng yükü elektromaqnit və zəif qarşılıqlı təsirlərə təsir etmir və suallar cavabsız qalır, niyə baş verməli qarşılıqlı təsirlər, məsələn, güclü qarşılıqlı təsirlərdə CP pozulması. baş tutsun.
Simmetriyalar bərpa edildikdə (potensialın zirvəsində) birləşmə baş verir. Bununla belə, ən dibindəki simmetriyanın pozulması yeni növ kütləvi hissəciklərlə birlikdə bugünkü kainatımıza uyğundur. Bəs bu nəzəriyyə “hər şeydən” nə olmalıdır? O olan, yəni. əsl asimmetrik kainat və ya bir və simmetrik kainat, lakin son nəticədə qarşılaşdığımız kainat deyil.
"Tam" modellərin aldadıcı gözəlliyi
Lars English, The No Theory of Everything kitabında iddia edir ki, ola biləcək vahid qaydalar dəsti yoxdur ümumi nisbiliyi kvant mexanikası ilə birləşdirinçünki kvant səviyyəsində doğru olan şey cazibə səviyyəsində mütləq doğru deyil. Və sistem nə qədər böyük və mürəkkəbdirsə, onun tərkib elementlərindən bir o qədər fərqlənir. “Məsələ onda deyil ki, bu cazibə qaydaları kvant mexanikasına ziddir, lakin onları kvant fizikasından çıxarmaq olmaz” deyə o yazır.
Bütün elm, qəsdən və ya olmasın, onların mövcudluğunun müddəasına əsaslanır. obyektiv fiziki qanunlarfiziki kainatın və onun içindəki hər şeyin davranışını təsvir edən bir-birinə uyğun gələn əsas fiziki postulatlar toplusunu ehtiva edir. Əlbəttə ki, belə bir nəzəriyyə mövcud olan hər şeyin tam izahını və ya təsvirini tələb etmir, lakin çox güman ki, bütün yoxlanıla bilən fiziki prosesləri hərtərəfli təsvir edir. Məntiqi olaraq, TW-nin belə başa düşülməsinin dərhal faydalarından biri nəzəriyyənin mənfi nəticələri proqnozlaşdırdığı təcrübələri dayandırmaq olardı.
Əksər fiziklər tədqiqatı dayandırmalı və tədqiq etməklə yox, dolanışığını öyrətməli olacaqlar. Bununla belə, ictimaiyyət, yəqin ki, cazibə qüvvəsinin kosmos-zamanın əyriliyi ilə izah edilib-edilməməsi ilə maraqlanmır.
Əlbəttə, başqa bir ehtimal da var - Kainat sadəcə birləşməyəcək. Əldə etdiyimiz simmetriyalar sadəcə olaraq öz riyazi ixtiralarımızdır və fiziki kainatı təsvir etmir.
Nautil.Us üçün yüksək profilli məqalədə, Frankfurt Təkmil Araşdırmalar İnstitutunun alimi Sabina Hossenfelder (3) "hər şeyin nəzəriyyəsinin bütün ideyasının qeyri-elmi bir fərziyyəyə əsaslandığını" qiymətləndirdi. “Bu, elmi nəzəriyyələrin inkişafı üçün ən yaxşı strategiya deyil. (...) Nəzəriyyənin inkişafında gözəlliyə güvənmək tarixən zəif işləmişdir.” Onun fikrincə, təbiəti hər şeyin nəzəriyyəsi ilə təsvir etmək üçün heç bir səbəb yoxdur. Təbiət qanunlarında məntiqi uyğunsuzluğun qarşısını almaq üçün cazibə qüvvəsinin kvant nəzəriyyəsinə ehtiyacımız olsa da, Standart Modeldəki qüvvələrin birləşməsinə ehtiyac yoxdur və cazibə qüvvəsi ilə birləşməyə ehtiyac yoxdur. Yaxşı olardı, bəli, amma lazımsızdır. Standart model birləşmədən yaxşı işləyir, tədqiqatçı vurğulayır. Təbiətin fiziklərin gözəl riyaziyyat olduğunu düşündükləri heç bir vecinə deyil, xanım Hossenfelder qəzəblə deyir. Fizikada nəzəri inkişafda irəliləyişlər gözəl və "bitmiş" modellərlə deyil, riyazi uyğunsuzluqların həlli ilə əlaqələndirilir.
Bu ayıq nəsihətlərə baxmayaraq, hər şeyin nəzəriyyəsi üçün daim yeni təkliflər irəli sürülür, məsələn, Garrett Lisi-nin 2007-ci ildə nəşr olunmuş "Hər şeyin müstəsna sadə nəzəriyyəsi". Bu xüsusiyyətə malikdir ki, Prof. Hossenfelder gözəldir və cəlbedici vizuallaşdırmalarla gözəl göstərilə bilər (4). E8 adlanan bu nəzəriyyə kainatı başa düşməyin açarının olduğunu iddia edir simmetrik rozet şəklində riyazi obyekt.
Lisi bu strukturu elementar hissəciklərin bilinən fiziki qarşılıqlı təsirləri də nəzərə alan qrafik üzərində quraraq yaratmışdır. Nəticə 248 nöqtədən ibarət mürəkkəb səkkiz ölçülü riyazi quruluşdur. Bu nöqtələrin hər biri fərqli xüsusiyyətlərə malik hissəcikləri təmsil edir. Diaqramda müəyyən xüsusiyyətlərə malik hissəciklər qrupu var ki, onlar "itkin"dir. Ən azı bu “itkin”lərdən bəzilərinin nəzəri cəhətdən cazibə qüvvəsi ilə əlaqəsi var, kvant mexanikası ilə ümumi nisbilik arasındakı boşluğu doldurur.
4. Vizuallaşdırma nəzəriyyəsi E8
Beləliklə, fiziklər "Tülkü yuvasını" doldurmaq üçün çalışmalıdırlar. Uğur qazansa, nə olacaq? Çoxları istehza ilə cavab verir ki, xüsusi bir şey yoxdur. Sadəcə gözəl bir şəkil bitəcəkdi. Bu konstruksiya bu mənada dəyərli ola bilər, çünki o, bizə “hər şeyin nəzəriyyəsini” tamamlamağın real nəticələrinin nə olacağını göstərir. Praktiki mənada bəlkə də əhəmiyyətsizdir.
