Agar... fizikadagi fundamental masalalarni yechsak-chi. Hamma narsa hech narsa chiqmaydigan nazariyani kutmoqda

Qorong'u materiya va qorong'u energiya, koinotning boshlanishi siri, tortishish tabiati, materiyaning antimateriyadan ustunligi, vaqtning yo'nalishi, tortishishning boshqa jismoniy o'zaro ta'sirlar bilan birlashishi kabi sirlarga bizga nima javob beradi , har bir narsaning nazariyasi deb ataladigan narsaga qadar tabiat kuchlarining buyuk birlashuvi bitta asosiyga ?

Eynshteynga ko'ra va boshqa ko'plab taniqli zamonaviy fiziklar, fizikaning maqsadi hamma narsaning nazariyasini yaratishdir (TV). Biroq, bunday nazariya tushunchasi bir ma'noli emas. Hamma narsaning nazariyasi sifatida tanilgan ToE har bir narsani izchil tasvirlaydigan faraziy jismoniy nazariyadir. jismoniy hodisalar va har qanday tajriba natijasini bashorat qilish imkonini beradi. Hozirgi vaqtda bu ibora odatda aloqa o'rnatishga harakat qiladigan nazariyalarni tasvirlash uchun ishlatiladi umumiy nisbiylik nazariyasi. Hozircha bu nazariyalarning hech biri eksperimental tasdiqlanmadi.

Hozirgi vaqtda TW deb da'vo qiladigan eng ilg'or nazariya gologramma printsipiga asoslanadi. 11 o'lchovli M-nazariyasi. U hali ishlab chiqilmagan va ko'pchilik tomonidan haqiqiy nazariya emas, balki rivojlanish yo'nalishi deb hisoblanadi.

Ko'pgina olimlar "hamma narsaning nazariyasi" kabi bir narsaning hatto mumkinligiga va eng oddiy ma'noda mantiqqa asoslanganligiga shubha qilishadi. Kurt Gödel teoremasi har qanday yetarli darajada murakkab mantiqiy tizim yo ichki nomuvofiq (hukm va undagi ziddiyatni isbotlash mumkin) yoki to‘liq emas (isbotlab bo‘lmaydigan arzimas to‘g‘ri gaplar bor) ekanligini aytadi. Stenli Jeki 1966 yilda TW murakkab va izchil matematik nazariya bo'lishi kerakligini ta'kidladi, shuning uchun u muqarrar ravishda to'liq bo'lmaydi.

Har bir narsa nazariyasining o'ziga xos, o'ziga xos va hissiy usuli mavjud. golografik gipoteza (1), vazifani biroz boshqacha rejaga o'tkazish. Qora tuynuklar fizikasi bizning koinotimiz sezgilarimiz aytganidek emasligini ko'rsatadi. Bizni o'rab turgan haqiqat gologramma bo'lishi mumkin, ya'ni. ikki o'lchovli tekislikning proyeksiyasi. Bu Gödel teoremasining o'ziga ham tegishli. Ammo hamma narsaning bunday nazariyasi har qanday muammolarni hal qiladimi, tsivilizatsiya muammolariga qarshi turishga imkon beradimi?

Koinotni tasvirlab bering. Ammo koinot nima?

Hozirda bizda deyarli barcha fizik hodisalarni tushuntiruvchi ikkita umumiy nazariya mavjud: Eynshteynning tortishish nazariyasi (umumiy nisbiylik nazariyasi) i. Birinchisi, futbol to'plaridan tortib galaktikalargacha bo'lgan so'l ob'ektlarning harakatini yaxshi tushuntiradi. u atomlar va subatomik zarralar haqida juda yaxshi bilimga ega. Muammo shundaki bu ikki nazariya bizning dunyomizni butunlay boshqacha tarzda tasvirlaydi. Kvant mexanikasida hodisalar qat'iy fonda sodir bo'ladi. fazo-vaqt – w esa moslashuvchan. Egri fazo-vaqtning kvant nazariyasi qanday ko'rinishga ega bo'ladi? Biz bilmaymiz.

Hamma narsaning yagona nazariyasini yaratishga birinchi urinishlar nashrdan ko'p o'tmay paydo bo'ldi umumiy nisbiylik nazariyasiyadroviy kuchlarni boshqaradigan asosiy qonunlarni tushunishimizdan oldin. Bu tushunchalar deb nomlanadi Kaluzi-Klayn nazariyasi, tortishish kuchini elektromagnetizm bilan birlashtirishga intildi.

O'nlab yillar davomida materiyaning tashkil topganligini ifodalovchi simlar nazariyasi mayda tebranuvchi iplar yoki energiya halqasi, yaratish uchun eng yaxshisi hisoblanadi yagona fizika nazariyasi. Biroq, ba'zi fiziklar k ni afzal ko'radilarkabelda joylashgan pastadir tortishish kuchibunda tashqi fazoning o'zi mayda ilmoqlardan iborat. Biroq, na simlar nazariyasi, na halqa kvant tortishishlari eksperimental ravishda sinovdan o'tkazilmagan.

Kvant xromodinamikasi va elektr kuchsiz o'zaro ta'sirlar nazariyasini o'zida mujassam etgan yirik birlashtirish nazariyalari (GUT) birlashgan o'zaro ta'sirning ko'rinishi sifatida kuchli, kuchsiz va elektromagnit o'zaro ta'sirlarni ifodalaydi. Biroq, avvalgi buyuk birlashtirilgan nazariyalarning hech biri eksperimental tasdiqni olmagan. Katta birlashtirilgan nazariyaning umumiy xususiyati protonning parchalanishini bashorat qilishdir. Bu jarayon hali kuzatilmagan. Bundan kelib chiqadiki, protonning umri kamida 1032 yil bo'lishi kerak.

1968 yilgi standart model kuchli, kuchsiz va elektromagnit kuchlarni bitta umumiy soyabon ostida birlashtirdi. Barcha zarralar va ularning o'zaro ta'siri ko'rib chiqildi va ko'plab yangi bashoratlar, shu jumladan bitta katta birlashuv bashorati qilindi. Yuqori energiyalarda 100 GeV tartibida (bitta elektronni 100 milliard volt potentsialga tezlashtirish uchun zarur bo'lgan energiya) elektromagnit va kuchsiz kuchlarni birlashtiruvchi simmetriya tiklanadi.

Yangilarining mavjudligi bashorat qilingan va 1983 yilda W va Z bozonlarining kashf etilishi bilan bu bashoratlar tasdiqlandi. To'rtta asosiy kuch uchtaga qisqartirildi. Birlashtirishning g'oyasi shundan iboratki, standart modelning uchta kuchi va hatto tortishishning yuqori energiyasi ham bir tuzilishga birlashtirilgan.

2. Standart modelni tavsiflovchi Langrange tenglamasi, besh komponentga bo'lingan.

Ba'zilar buni hatto yuqori energiyalarda, ehtimol atrofida taklif qilishdi Plank shkalasi, tortishish ham birlashadi. Bu simlar nazariyasining asosiy motivlaridan biridir. Bu g'oyalarning eng qiziq tomoni shundaki, agar biz birlashishni xohlasak, yuqori energiyalarda simmetriyani tiklashimiz kerak. Va agar ular hozirda buzilgan bo'lsa, bu kuzatilishi mumkin bo'lgan narsaga, yangi zarrachalarga va yangi shovqinlarga olib keladi.

Standart modelning Lagrangiani zarrachalarni tavsiflovchi yagona tenglama i Standart modelning ta'siri (2). U beshta mustaqil qismdan iborat: tenglamaning 1-zonasidagi glyuonlar haqida, ikkitasi bilan belgilangan, uchtasi bilan belgilangan qismidagi zaif bozonlar, materiyaning kuchsiz kuch va Xiggs maydoni bilan qanday o'zaro ta'sir qilishining matematik tavsifi, ayiruvchi arvoh zarralari. to'rtinchi qismlarda Higgs maydonining ortiqcha va besh ostida tasvirlangan ruhlar Fadeev-Popovzaif o'zaro ta'sirning ortiqchaligiga ta'sir qiladi. Neytrino massalari hisobga olinmaydi.

Garchi Standart model biz uni yagona tenglama sifatida yozishimiz mumkin, bu koinotning turli tarkibiy qismlarini boshqaradigan ko'plab alohida, mustaqil iboralar mavjudligi ma'nosida bir hil butunlik emas. Standart modelning alohida qismlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi, chunki rang zaryadi elektromagnit va zaif o'zaro ta'sirlarga ta'sir qilmaydi va nima uchun yuzaga kelishi kerak bo'lgan o'zaro ta'sirlar, masalan, kuchli o'zaro ta'sirlarda CP buzilishi ishlamaydi, savollar javobsiz qolmoqda. sodir bo'ladi.

Simmetriyalar tiklanganda (potentsialning eng yuqori nuqtasida) birlashish sodir bo'ladi. Biroq, eng tubida simmetriya buzilishi bizda mavjud bo'lgan koinotga, yangi turdagi massiv zarrachalarga mos keladi. Xo'sh, bu nazariya "hamma narsadan" nima bo'lishi kerak? Bu, ya'ni. haqiqiy assimetrik koinot yoki bitta va nosimmetrik olam, lekin oxir-oqibat biz ko'rib chiqayotganimiz emas.

"To'liq" modellarning aldamchi go'zalligi

Lars English, "Har bir narsaning nazariyasi yo'q" asarida, yagona qoidalar to'plami mavjud emasligini ta'kidlaydi umumiy nisbiylikni kvant mexanikasi bilan birlashtirishchunki kvant darajasida to'g'ri bo'lgan narsa tortishish darajasida to'g'ri bo'lishi shart emas. Va tizim qanchalik katta va murakkab bo'lsa, uning tarkibiy elementlaridan shunchalik farq qiladi. "Gap shundaki, bu tortishish qoidalari kvant mexanikasiga zid emas, balki ularni kvant fizikasidan chiqarib bo'lmaydi", deb yozadi u.

Barcha ilm-fan, qasddan yoki yo'q, ularning mavjudligi asosiga asoslanadi. ob'ektiv fizik qonunlarBu jismoniy olam va undagi barcha narsalarning xatti-harakatlarini tavsiflovchi o'zaro mos keladigan asosiy fizik postulatlar to'plamini o'z ichiga oladi. Albatta, bunday nazariya mavjud bo'lgan hamma narsani to'liq tushuntirish yoki tavsiflashni talab qilmaydi, lekin, ehtimol, u barcha tekshirilishi mumkin bo'lgan jismoniy jarayonlarni to'liq tavsiflaydi. Mantiqan, TWni bunday tushunishning bevosita afzalliklaridan biri nazariya salbiy natijalarni bashorat qiladigan tajribalarni to'xtatishdir.

Aksariyat fiziklar izlanishni to‘xtatib, izlanishni emas, o‘qituvchilik qilishlari kerak bo‘ladi. Biroq, tortishish kuchini fazo-vaqt egriligi bilan izohlash mumkinmi yoki yo'qmi, jamoatchilikni qiziqtirmasa kerak.

Albatta, yana bir imkoniyat bor - Koinot shunchaki birlashmaydi. Biz erishgan simmetriyalar shunchaki o'zimizning matematik ixtirolarimiz bo'lib, jismoniy olamni tasvirlamaydi.

Frankfurt ilg'or tadqiqotlar instituti olimi Sabine Hossenfelder (3) Nautil.Us uchun mashhur maqolasida "hamma narsa nazariyasi haqidagi butun g'oya ilmiy bo'lmagan taxminga asoslangan" deb baholadi. “Bu ilmiy nazariyalarni rivojlantirish uchun eng yaxshi strategiya emas. (...) Nazariyani rivojlantirishda go‘zallikka tayanish tarixan yomon ishlagan”. Uning fikricha, tabiatni hamma narsaning nazariyasi bilan tasvirlash uchun hech qanday sabab yo'q. Tabiat qonunlarida mantiqiy nomuvofiqlikka yo'l qo'ymaslik uchun bizga tortishishning kvant nazariyasi kerak bo'lsa-da, standart modeldagi kuchlarni tortishish bilan birlashtirish va birlashtirish kerak emas. Yaxshi bo'lardi, ha, lekin bu kerak emas. Standart model unifikatsiyasiz yaxshi ishlaydi, deydi tadqiqotchi. Tabiat fiziklar go‘zal matematika deb o‘ylagan narsaga ahamiyat bermasligi aniq, deydi jahl bilan Xossenfelder xonim. Fizikada nazariy rivojlanishdagi yutuqlar chiroyli va "tugagan" modellar bilan emas, balki matematik nomuvofiqliklarni hal qilish bilan bog'liq.

Ushbu oqilona maslahatlarga qaramay, har bir narsa nazariyasi bo'yicha yangi takliflar doimiy ravishda ilgari surilmoqda, masalan, Garret Lisining 2007 yilda nashr etilgan "Hamma narsaning juda oddiy nazariyasi". Uning shunday xususiyati borki, prof. Xossenfelder go'zal va uni jozibali vizualizatsiya bilan chiroyli ko'rsatish mumkin (4). E8 deb nomlangan ushbu nazariya koinotni tushunishning kaliti ekanligini da'vo qiladi nosimmetrik rozet ko'rinishidagi matematik ob'ekt.

Lisi bu tuzilmani elementar zarrachalarni grafikda chizib, ma'lum jismoniy o'zaro ta'sirlarni ham hisobga olgan holda yaratdi. Natijada 248 balldan iborat murakkab sakkiz o‘lchovli matematik struktura hosil bo‘ladi. Ushbu nuqtalarning har biri turli xil xususiyatlarga ega bo'lgan zarralarni ifodalaydi. Diagrammada ma'lum xususiyatlarga ega bo'lgan "yo'qolgan" zarralar guruhi mavjud. Hech bo'lmaganda bu "yo'qolgan" larning ba'zilari nazariy jihatdan tortishish bilan bog'liq bo'lib, kvant mexanikasi va umumiy nisbiylik o'rtasidagi bo'shliqni yopadi.

4. Vizualizatsiya nazariyasi E8

Shunday qilib, fiziklar "Tulki rozetkasini" to'ldirish uchun ishlashlari kerak. Agar u muvaffaqiyatli bo'lsa, nima bo'ladi? Ko'pchilik istehzo bilan javob beradi, hech qanday maxsus narsa yo'q. Faqat chiroyli rasm tugaydi. Ushbu qurilish shu ma'noda qimmatli bo'lishi mumkin, chunki u bizga "hamma narsa nazariyasini" yakunlashning haqiqiy oqibatlari qanday bo'lishini ko'rsatadi. Ehtimol, amaliy ma'noda ahamiyatsiz.