Unsa kaha kung... masulbad nato ang sukaranang mga problema sa pisika. Ang tanan naghulat alang sa usa ka teorya diin wala’y moabut

Unsa ang makahatag kanato og tubag sa mga misteryo sama sa ngitngit nga butang ug ngitngit nga kusog, ang misteryo sa sinugdanan sa Uniberso, ang kinaiyahan sa grabidad, ang bentaha sa butang kay sa antimatter, ang direksyon sa panahon, ang panaghiusa sa grabidad sa ubang pisikal nga interaksyon , ang dakong panaghiusa sa mga puwersa sa kinaiyahan ngadto sa usa ka sukaranan, hangtod sa gitawag nga teoriya sa tanang butang ?

Matod ni Einstein ug daghan pang talagsaong modernong pisiko, ang tumong sa pisika mao ang paghimo ug teorya sa tanang butang (TV). Bisan pa, ang konsepto sa ingon nga teorya dili klaro. Nailhan isip teorya sa tanan, ang ToE usa ka hypothetical nga pisikal nga teorya nga kanunay nga naghulagway sa tanan pisikal nga panghitabo ug nagtugot kanimo sa pagtagna sa resulta sa bisan unsang eksperimento. Karong panahona, kini nga hugpong sa mga pulong sagad gigamit sa paghulagway sa mga teorya nga misulay sa paghimo og koneksyon kinatibuk-ang teorya sa relativity. Sa pagkakaron, walay usa niini nga mga teyoriya ang nakadawat sa eksperimento nga kumpirmasyon.

Sa pagkakaron, ang pinaka-abante nga teorya nga nag-angkon nga TW gibase sa holographic nga prinsipyo. 11-dimensional nga M-teorya. Wala pa kini naugmad ug gikonsiderar sa kadaghanan nga usa ka direksyon sa kalamboan kaysa usa ka aktwal nga teorya.

Daghang mga siyentista ang nagduhaduha nga ang usa ka butang sama sa usa ka "teorya sa tanan" posible pa, ug sa labing sukaranan nga diwa, gibase sa lohika. Ang teorama ni Kurt Gödel nag-ingon nga ang bisan unsang igo nga komplikado nga lohikal nga sistema dili managsama sa sulod (mahimo nga pamatud-an sa usa ang usa ka tudling-pulong ug ang panagsumpaki niini) o dili kompleto (adunay gamay nga tinuod nga mga tudling nga dili mapamatud-an). Gisulti ni Stanley Jackie kaniadtong 1966 nga ang TW kinahanglan usa ka komplikado ug managsama nga teorya sa matematika, mao nga kini dili kalikayan nga dili kompleto.

Adunay usa ka espesyal, orihinal ug emosyonal nga paagi sa teorya sa tanan. holographic nga hypothesis (1), pagbalhin sa buluhaton sa usa ka gamay nga lahi nga plano. Ang pisika sa mga black hole daw nagpakita nga ang atong uniberso dili mao ang gisulti kanato sa atong mga igbalati. Ang reyalidad nga naglibot kanato mahimong usa ka hologram, i.e. projection sa usa ka two-dimensional nga eroplano. Kini magamit usab sa teorem ni Gödel mismo. Apan ang ingon nga teorya sa tanan nakasulbad ba sa bisan unsang mga problema, gitugotan ba naton nga atubangon ang mga hagit sa sibilisasyon?

Ihulagway ang uniberso. Apan unsa ang uniberso?

Karon kami adunay duha ka nag-una nga mga teorya nga nagpatin-aw sa hapit tanan nga pisikal nga panghitabo: Ang teorya sa grabidad ni Einstein (kinatibuk-ang relativity) i. Ang una nagpatin-aw pag-ayo sa paglihok sa mga butang nga macro, gikan sa mga bola sa soccer hangtod sa mga galaksiya. batid kaayo siya bahin sa mga atomo ug mga partikulo sa subatomiko. Ang problema mao kana kining duha ka mga teorya naghulagway sa atong kalibutan sa hingpit nga lain-laing mga paagi. Sa quantum mechanics, ang mga panghitabo mahitabo batok sa usa ka piho nga background. space-time – samtang ang w kay flexible. Unsa kaha ang hitsura sa quantum theory sa curved spacetime? Wala mi kabalo.

Ang unang mga pagsulay sa paghimo sa usa ka hiniusa nga teorya sa tanan nagpakita sa wala madugay human sa publikasyon kinatibuk-ang teorya sa relativitysa dili pa nato masabtan ang sukaranang mga balaod nga nagdumala sa nukleyar nga mga puwersa. Kini nga mga konsepto, nailhan nga Kaluzi-Klein theory, nagtinguha sa pagkombinar sa grabidad sa electromagnetism.

Sulod sa mga dekada, ang string theory, nga nagrepresentar sa butang nga gilangkuban sa gamay nga vibrating strings o kusog nga loop, giisip nga labing maayo alang sa paghimo hiniusa nga teorya sa pisika. Bisan pa, ang pipila ka mga pisiko mas gusto ang kcable-stayed loop grabidaddiin ang outer space mismo gilangkoban sa gagmay nga mga galong. Bisan pa, wala’y teorya sa kuwerdas o loop nga quantum gravity nga nasulayan sa eksperimento.

Ang mga grand unified theories (GUTs), nga naghiusa sa quantum chromodynamics ug ang teorya sa electroweak nga mga interaksyon, nagrepresentar sa lig-on, huyang ug electromagnetic nga interaksyon isip pagpakita sa usa ka interaksyon. Bisan pa, wala’y bisan usa sa mga naunang grand unified theories nga nakadawat sa eksperimento nga pagkumpirma. Usa ka komon nga bahin sa grand unified theory mao ang pagtagna sa pagkadunot sa proton. Kini nga proseso wala pa maobserbahan. Gisundan niini nga ang kinabuhi sa usa ka proton kinahanglan labing menos 1032 ka tuig.

Ang 1968 Standard Model naghiusa sa kusgan, huyang, ug electromagnetic nga pwersa ubos sa usa ka nag-una nga payong. Ang tanan nga mga partikulo ug ang ilang mga interaksyon gikonsiderar, ug daghang mga bag-ong panagna ang nahimo, lakip ang usa ka dako nga panagna sa panaghiusa. Sa taas nga kusog, sa han-ay sa 100 GeV (ang kusog nga gikinahanglan aron mapadali ang usa ka electron ngadto sa potensyal nga 100 bilyon volt), ang simetriya nga naghiusa sa electromagnetic ug huyang nga mga pwersa mapasig-uli.

Ang paglungtad sa mga bag-o gitagna, ug sa pagkadiskobre sa W ug Z boson niadtong 1983, kini nga mga panagna napamatud-an. Ang upat ka nag-unang pwersa gipakunhod ngadto sa tulo. Ang ideya sa luyo sa panaghiusa mao nga ang tanan nga tulo ka pwersa sa Standard Model, ug tingali bisan ang mas taas nga kusog sa grabidad, gihiusa sa usa ka istruktura.

2. Ang Langrange equation nga naghulagway sa Standard Model, gibahin ngadto sa lima ka component.

Ang uban nagsugyot nga sa mas taas nga kusog, tingali sa palibot Planck scale, maghiusa usab ang grabidad. Kini mao ang usa sa mga nag-unang motibasyon sa string theory. Ang nakapaikag kaayo sa kini nga mga ideya mao nga kung gusto naton ang panaghiusa, kinahanglan naton ibalik ang simetriya sa mas taas nga kusog. Ug kung sila sa pagkakaron nabuak, kini mosangpot sa usa ka butang nga makita, bag-ong mga partikulo ug bag-ong mga interaksyon.

Ang Lagrangian sa Standard Model mao ang bugtong equation nga naghulagway sa mga partikulo i impluwensya sa Standard Model (2). Kini naglangkob sa lima ka independente nga mga bahin: mahitungod sa mga gluon sa zone 1 sa equation, huyang nga boson sa bahin nga gimarkahan og duha, gimarkahan og tulo, usa ka matematikal nga paghulagway kon sa unsang paagi ang butang nakig-uban sa huyang nga pwersa ug ang Higgs field, mga partikulo sa multo nga nagkubkob. ang sobra sa uma sa Higgs sa mga bahin sa ikaupat, ug ang mga espiritu nga gihulagway ubos sa lima Fadeev-Popovnga makaapekto sa redundancy sa huyang nga interaksyon. Ang mga masa sa neutrino wala gikonsiderar.

Bisan pa Kasagaran nga modelo mahimo natong isulat kini isip usa ka equation, dili gyud kini usa ka homogenous nga kinatibuk-an sa diwa nga adunay daghang bulag, independente nga mga ekspresyon nga nagdumala sa lain-laing mga sangkap sa uniberso. Ang bulag nga mga bahin sa Standard Model dili makig-uban sa usag usa, tungod kay ang kolor nga bayad dili makaapekto sa electromagnetic ug huyang nga mga interaksyon, ug ang mga pangutana nagpabilin nga wala matubag kung nganong ang mga interaksyon nga kinahanglan mahitabo, pananglitan, ang paglapas sa CP sa lig-on nga mga interaksyon, dili molihok. mahitabo.

Kung ang mga simetriko gipahiuli (sa kinapungkayan sa potensyal), mahitabo ang panaghiusa. Bisan pa, ang pagkabuak sa simetriya sa labing ubos nahiuyon sa uniberso nga naa kanato karon, kauban ang bag-ong mga matang sa dagkong mga partikulo. Busa unsa ang "gikan sa tanan" nga kini nga teorya? Ang usa nga mao, i.e. usa ka tinuod nga asymmetric nga uniberso, o usa ug simetriko, apan sa katapusan dili ang usa nga atong giatubang.

Ang malimbongon nga katahum sa "kompleto" nga mga modelo

Ang Lars English, sa The No Theory of Everything, nangatarungan nga walay usa ka hugpong sa mga lagda nga mahimo ikombinar ang kinatibuk-ang relativity sa quantum mechanicstungod kay kung unsa ang tinuod sa lebel sa quantum dili kinahanglan nga tinuod sa lebel sa grabidad. Ug kon mas dako ug mas komplikado ang sistema, mas lahi kini sa mga elemento niini. "Ang punto dili nga kini nga mga lagda sa grabidad sukwahi sa quantum mechanics, apan dili kini makuha gikan sa quantum physics," siya misulat.

Ang tanan nga siyensya, tinuyo o dili, gibase sa premise sa ilang paglungtad. tumong pisikal nga mga balaodnga naglakip sa usa ka magkatakdo nga hugpong sa mga batakang pisikal nga postulates nga naghulagway sa kinaiya sa pisikal nga uniberso ug sa tanan nga anaa niini. Siyempre, ang ingon nga teorya wala magkinahanglan usa ka kompleto nga katin-awan o paghulagway sa tanan nga naglungtad, apan, lagmit, kini hingpit nga naghulagway sa tanan nga mapamatud-an nga pisikal nga mga proseso. Sa lohikal nga paagi, usa sa gilayon nga mga benepisyo sa ingon nga pagsabut sa TW mao ang paghunong sa mga eksperimento diin ang teorya nagtagna sa negatibo nga mga sangputanan.

Kadaghanan sa mga pisiko kinahanglan nga mohunong sa pagpanukiduki ug maghimo usa ka buhi nga pagtudlo, dili pagpanukiduki. Bisan pa, ang publiko tingali wala magtagad kung ang puwersa sa grabidad mahimong ipasabut sa mga termino sa kurbada sa spacetime.

Siyempre, adunay lain nga posibilidad - ang Uniberso yano nga dili magkahiusa. Ang mga simetriya nga atong naabot mao ra ang atong kaugalingong matematika nga mga imbensyon ug wala maghulagway sa pisikal nga uniberso.

Sa usa ka high-profile nga artikulo alang sa Nautil.Us, si Sabine Hossenfelder (3), usa ka siyentista sa Frankfurt Institute for Advanced Study, nag-assess nga "ang tibuok nga ideya sa usa ka teorya sa tanan gibase sa usa ka dili siyentipikanhong pangagpas." "Dili kini ang pinakamaayo nga estratehiya alang sa pagpalambo sa siyentipikong mga teorya. (...) Ang pagsalig sa katahum sa pagpalambo sa teorya sa kasaysayan dili maayo nga nagtrabaho. Sa iyang opinyon, walay rason alang sa kinaiyahan nga gihulagway pinaagi sa usa ka teoriya sa tanan. Samtang nagkinahanglan kita og quantum theory of gravity aron malikayan ang lohikal nga pagkasumpaki sa mga balaod sa kinaiyahan, ang mga pwersa sa Standard Model dili kinahanglan nga mahiusa ug dili kinahanglan nga mahiusa sa grabidad. Nindot unta, oo, pero dili kinahanglan. Ang sumbanan nga modelo maayo nga nagtrabaho nga wala’y panaghiusa, gipasiugda sa tigdukiduki. Ang kinaiyahan klaro nga wala magtagad kung unsa ang gihunahuna sa mga pisiko nga matahum nga matematika, nasuko nga giingon ni Ms. Hossenfelder. Sa pisika, ang mga kalampusan sa teoretikal nga pag-uswag nalangkit sa solusyon sa mga pagkasumpaki sa matematika, ug dili sa matahum ug "nahuman" nga mga modelo.

Bisan pa niining mga mabinantayon nga pahimangno, ang mga bag-ong sugyot alang sa usa ka teorya sa tanan kanunay nga gibutang, sama sa Garrett Lisi's The Exceptionally Simple Theory of Everything, nga gipatik kaniadtong 2007. Kini adunay bahin nga si Prof. Maanyag si Hossenfelder ug mapakita nga nindot uban ang madanihong mga visualization (4). Kini nga teoriya, nga gitawag ug E8, nag-angkon nga ang yawi sa pagsabot sa uniberso mao mathematical nga butang sa porma sa usa ka simetriko nga rosette.

Gihimo ni Lisi kini nga istruktura pinaagi sa pagplano sa elementarya nga mga partikulo sa usa ka graph nga gikonsiderar usab ang nahibal-an nga pisikal nga interaksyon. Ang resulta usa ka komplikado nga walo ka dimensyon nga istruktura sa matematika nga adunay 248 puntos. Ang matag usa niini nga mga punto nagrepresentar sa mga partikulo nga adunay lainlaing mga kabtangan. Adunay usa ka grupo sa mga partikulo sa dayagram nga adunay piho nga mga kabtangan nga "nawala". Labing menos ang pipila niini nga "nawala" sa teorya adunay kalabotan sa grabidad, nga nagdugtong sa gintang tali sa quantum mechanics ug general relativity.

4. Visualization theory E8

Busa ang mga physicist kinahanglang magtrabaho aron mapuno ang "Fox socket". Kon molampos kini, unsay mahitabo? Daghan ang mabiaybiayon nga mitubag nga walay espesyal. Usa lang ka nindot nga hulagway ang mahuman. Kini nga pagtukod mahimong bililhon sa niini nga diwa, tungod kay kini nagpakita kanato unsa ang tinuod nga mga sangputanan sa pagkompleto sa usa ka "teorya sa tanan" mahimong. Tingali dili hinungdanon sa praktikal nga diwa.