וואָס אויב ... מיר סאָלווע פונדאַמענטאַל פּראָבלעמס אין פיזיק. אלעס ווארט אויף א טעאריע פון וואס עס קען גארנישט ארויסקומען
צופרידן
וואָס וועט די לייזונג צו אַזאַ סודות ווי פינצטער מאַטעריע און פינצטער ענערגיע, די מיסטעריע פון די אָנהייב פון די וניווערסע, די נאַטור פון ערלעכקייט, די מייַלע פון מאַטעריע איבער אַנטי-מאַטעריע, די ריכטונג פון צייט, די יונאַפאַקיישאַן פון ערלעכקייט מיט אנדערע גשמיות ינטעראַקשאַנז? גרויס פאראייניקונג פון די כוחות פון דער נאטור אין איין הויפט קראפט, ביז דער אזוי גערופענער טעאריע פון אלץ, גיט אונז?
לויט איינשטיין און פילע אנדערע בוילעט מאָדערן פיזיקערז, דער ציל פון פיזיק איז דווקא צו שאַפֿן אַ טעאָריע פון אַלץ (TH). אָבער, דער באַגריף פון אַזאַ אַ טעאָריע איז נישט אַמביגיואַס. באקאנט ווי די טעאָריע פון אַלץ, טאָע, עס איז אַ כייפּאַטעטיקאַל פיזיש טעאָריע וואָס קאַנסיסטאַנטלי באשרייבט אַלץ גשמיות דערשיינונגען און אַלאַוז איר צו פאָרויסזאָגן דער רעזולטאַט פון קיין עקספּערימענט. נאָוואַדייַס, די פראַזע איז יוזשאַוואַלי געניצט צו באַשרייַבן טעאָריעס וואָס פּרווון צו פאַרלייגן אַ קשר מיט אַלגעמיינע רעלאטיוויטעט טעאָריע. ביז איצט, קיין פון די טיריז האט באקומען יקספּערמענאַל באַשטעטיקונג.
דערווייַל, די מערסט אַוואַנסירטע טעאָריע וואָס קליימז צו זיין TW איז באזירט אויף די האָלאָגראַפיק פּרינציפּ. 11-דימענשאַנאַל עם-טעאָריע. עס איז נאָך נישט דעוועלאָפּעד און איז געהאלטן דורך פילע צו זיין אַ ריכטונג פון אַנטוויקלונג אלא ווי אַ פאַקטיש טעאָריע.
פילע סייאַנטיס צווייפל אַז עפּעס ווי אַ "טעאָריע פון אַלץ" איז אפילו מעגלעך, אין די מערסט יקערדיק, לאַדזשיקאַל זינען. קורט גאדל'ס טעארעם זאגט אַז קיין גענוג קאָמפּליצירט לאַדזשיקאַל סיסטעם איז אָדער ינערלעך סתירה (אַ זאַץ און זייַן סטירע אין אים קענען זיין פּראָווען) אָדער דערענדיקט (עס זענען טריוויאַלי אמת זאצן וואָס קענען ניט זיין פּראָווען). סטאַנלי דזשאַקי באמערקט אין 1966 אַז טוו מוזן זיין אַ קאָמפּלעקס און קאָוכיראַנט מאַטאַמאַטיקאַל טעאָריע, אַזוי עס וועט ינעוואַטאַבלי זיין דערענדיקט.
עס איז אַ ספּעציעל, אָריגינעל און עמאָציאָנעל וועג פון טעאָריע פון אַלץ. האָלאָגראַפיק כייפּאַטאַסאַס (1), טראַנספערינג די פּראָבלעם צו אַ ביסל אַנדערש מדרגה. שווארצע לאָך פיזיק סימז צו אָנווייַזן אַז אונדזער אַלוועלט איז נישט וואָס אונדזער סענסיז זאָגן אונדז. די מציאות וואס ארום אונז קען זיין א האלאגראם, ד.ה. פּרויעקציע פון אַ צוויי-דימענשאַנאַל פלאַך. דאָס אַפּלייז אויך צו Gödel's טעאָרעם זיך. אבער טוט אַזאַ אַ טעאָריע פון אַלץ סאָלווע קיין פראבלעמען, טוט עס לאָזן אונדז צו קאַנפראַנט די טשאַלאַנדזשיז פון ציוויליזאַציע?
באַשרייַבן די אַלוועלט. אבער וואָס מין פון אַלוועלט?
מיר דערווייַל האָבן צוויי פולשטענדיק טיריז וואָס דערקלערן כּמעט אַלע גשמיות דערשיינונגען: איינשטיין'ס טעאריע פון גראוויטאציע (אַלגעמיינע רעלאַטיוויטעט) י. דער ערשטער דערקלערט גוט די באַוועגונג פון מאַקראָו אַבדזשעקץ, פון פוסבאָל צו גאַלאַקסיעס. ער איז זייער נאַלאַדזשאַבאַל וועגן אַטאָמס און סובאַטאָמישע פּאַרטיקאַלז. די פּראָבלעם איז אַז די צוויי טעאָריעס באַשרייַבן אונדזער וועלט גאָר אַנדערש. אין קוואַנטום מאַקאַניקס, געשעענישן פאַלן קעגן אַ פאַרפעסטיקט הינטערגרונט. אָרט-צייַט - בשעת w איז פלעקסאַבאַל. וואָס וואָלט אַ קוואַנטום טעאָריע פון קערווד ספּייסטיים קוקן ווי? מיר ווייסן נישט.
די ערשטע פּרוּוון צו שאַפֿן אַ פֿאַראייניקטע טעאָריע פֿון אַלצדינג האָבן זיך באַוויזן באַלד נאָכן פֿאַרעפֿנטלעכן אַלגעמיינע רעלאטיוויטעט טעאָריעאיידער מיר פֿאַרשטיין די פונדאַמענטאַל געזעצן גאַווערנינג יאָדער פאָרסעס. די קאַנסעפּס, באקאנט ווי קאלוזי-קליין טעאריע, געזוכט צו פאַרבינדן ערלעכקייט מיט עלעקטראָמאַגנעטיק.
פֿאַר דעקאַדעס, שטריקל טעאָריע, וואָס ימאַדזשאַז ענין ווי קאַנסיסטינג פון קליינטשיק ווייברייטינג סטרינגס אָדער ענערגיע שלייף, איז געהאלטן דער בעסטער פֿאַר שאפן יונאַפייד טעאָריע פון פיזיק. אָבער, עטלעכע פיזיסיסט בעסער קקאַבלע-סטייד שלייף ערלעכקייטאין וואָס די ויסווייניקסט פּלאַץ זיך איז געמאכט פון קליינטשיק שלייף. אָבער, ניט שטריקל טעאָריע אָדער שלייף קוואַנטום ערלעכקייט זענען יקספּערמענאַלי טעסטעד.
גראַנד יונאַפייד טעאָריעס (GUTs), וואָס פאַרבינדן קוואַנטום טשראָמאָדינאַמיק און די טעאָריע פון עלעקטראָ-וויק ינטעראַקשאַנז, פאָרשטעלן די שטאַרק, שוואַך און ילעקטראָומאַגנעטיק פאָרסעס ווי מאַנאַפעסטיישאַנז פון איין יונאַפייד קראַפט. אָבער, קיין פון די פריערדיקע גראַנד יונאַפאַקיישאַן טעאָריעס באקומען יקספּערמענאַל באַשטעטיקונג. א פּראָסט שטריך פון גרויס יונאַפייד טעאָריע איז די פּראָגנאָז פון פּראָטאָן פאַרפוילן. דער פּראָצעס איז נאָך נישט באמערקט. עס גייט אַז די פּראָטאָן לעבן מוזן זיין בייַ מינדסטער 1032 יאר.
די 1968 סטאַנדאַרד מאָדעל געבראכט די שטאַרק, שוואַך, און ילעקטראָומאַגנעטיק פאָרסעס אונטער איין אָווועראַרטשינג שירעם. אַלע פּאַרטיקאַלז און זייער ינטעראַקשאַנז זענען קאַנסידערד, און פילע נייַע פֿאָרויסזאָגן זענען געמאכט, אַרייַנגערעכנט איין גרויס פאָרויסזאָגן וועגן יונאַפאַקיישאַן. ביי הויך ענערגיעס, אין די סדר פון 100 GeV (די ענערגיע פארלאנגט צו פאַרגיכערן אַ איין עלעקטראָן צו אַ פּאָטענציעל פון 100 ביליאָן וואלטס), די סימעטריע יונאַפייינג די ילעקטראָומאַגנעטיק און שוואַך ינטעראַקשאַנז וועט זיין געזונט.
די עקזיסטענץ פון נייַע אָנעס איז געווען פּרעדיקטעד, און מיט די ופדעקונג פון די W און Z באָסאָנס אין 1983, די פֿאָרויסזאָגן זענען באשטעטיקט. ד י פיר הויפט־קראפטן זײנען רעדוקציע צו דרײ. דער געדאַנק פון יונאַפאַקיישאַן איז אַז אַלע דריי פאָרסעס פון די סטאַנדאַרד מאָדעל און טאָמער אפילו העכער ענערגיע ערלעכקייט פאַרבינדן אין איין סטרוקטור.
2. די Langrange יקווייזשאַן, וואָס באשרייבט די נאָרמאַל מאָדעל, איז צעטיילט אין פינף קאַמפּאָונאַנץ.
עטלעכע האָבן סאַגדזשעסטיד אַז אין אפילו העכער ענערגיעס, טאָמער אַרום פּלאַנק וואָג, ערלעכקייט וועט זיך אויך פאראייניקן. דאָס איז איינער פון די הויפּט מאָוטאַוויישאַנז פון שטריקל טעאָריע. וואָס ס 'זייער טשיקאַווע וועגן די געדאנקען איז אַז אויב מיר וועלן יונאַפאַקיישאַן, מיר האָבן צו ומקערן סימעטריע אין העכער ענערגיע. און אויב זיי זענען איצט צעבראכן, דאָס פירט צו עפּעס באמערקט, נייַע פּאַרטיקאַלז און נייַע ינטעראַקשאַנז.
די לאַגראַנגיאַן פון די סטאַנדאַרד מאָדעל איז די בלויז יקווייזשאַן דיסקרייבינג פּאַרטיקאַלז איך השפּעה פון די נאָרמאַל מאָדעל (2). עס באשטייט פון פינף פרייַ טיילן: גלואָנס אין זאָנע 1 פון די יקווייזשאַן, שוואַך באָסאָנס אין די טייל אנגעצייכנט צוויי, אנגעצייכנט דריי, איז אַ מאַטאַמאַטיקאַל באַשרייַבונג פון ווי מאַטעריע ינטעראַקץ מיט די שוואַך קראַפט און די היגגס פעלד, גייַסט פּאַרטיקאַלז וואָס אַראָפּרעכענען די וידעפדיק פון די Higgs פעלד אין טיילן פיר, און די שטימונג דיסקרייבד אונטער פינף פאַדעעוו-פּאָפּאָוווואָס השפּעה די יבעריקייַט פון די שוואַך ינטעראַקשאַן. נעטרינאָ מאסע זענען נישט גענומען אין חשבון.
כאָטש נאָרמאַל מאָדעל מיר קענען שרייַבן ווי אַ איין יקווייזשאַן, עס איז נישט פאקטיש אַ כאָומאַדזשיניאַס גאַנץ אין דעם זינען אַז עס זענען פילע באַזונדער, פרייַ אויסדרוקן וואָס רעגירן די פאַרשידן קאַמפּאָונאַנץ פון די אַלוועלט. די יחיד פּאַרץ פון די סטאַנדאַרד מאָדעל טאָן ניט ינטעראַקט מיט יעדער אנדערע, ווייַל קאָליר אָפּצאָל טוט נישט ווירקן די ילעקטראָומאַגנעטיק און שוואַך פאָרסעס, און אַנאַנסערד פראגעס וועגן וואָס ינטעראַקשאַנז וואָס זאָל פּאַסירן, אַזאַ ווי CP סיממעטריע ברייקינג אין די שטאַרק ינטעראַקשאַנז, טאָן ניט. אַרבעטן. געשען.
ווען די סיממעטריעס זענען געזונט (אין די שפּיץ פון פּאָטענציעל), יונאַפאַקיישאַן אַקערז. אָבער, די ברייקינג פון סימעטריע אין די דנאָ קאָראַספּאַנדז צו די וניווערסע וואָס מיר האָבן הייַנט, צוזאַמען מיט נייַע טייפּס פון מאַסיוו פּאַרטיקאַלז. אַזוי וואָס "פון אַלע זאכן" זאָל די טעאָריע זיין? דער וואס עקזיסטירט, ד.ה. אַ פאַקטיש אַסיממעטריק וניווערסע אָדער איינער און סאַמעטריקאַל, אָבער לעסאָף נישט דער איינער מיט וואָס מיר האַנדלען.
די פאַרפירעריש שיינקייט פון "גאַנץ" מאָדעלס
Lars English, אין זיין בוך עס איז קיין טעאָריע פון אַלץ, טענהט אַז עס איז קיין איין גאַנג פון כּללים וואָס קענען פאַרבינדן אַלגעמיינע רעלאַטיוויטי מיט קוואַנטום מאַקאַניקסווייַל וואָס איז אמת אין די קוואַנטום מדרגה איז נישט דאַווקע אמת אין די גראַוויטיישאַנאַל מדרגה. און וואָס גרעסער און קאָמפּליצירטער די סיסטעם איז, אַלץ מער איז זי אַנדערש פֿון אירע באַטייליקטע עלעמענטן. "עס איז נישט אַז די כּללים פון ערלעכקייט סותר קוואַנטום מאַקאַניקס, אָבער אַז זיי קענען ניט זיין דערייווד פון קוואַנטום פיזיק," ער שרייבט.
אַלע וויסנשאַפֿט, בעקיוון אָדער נישט, איז באזירט אויף די האַנאָכע פון זייער עקזיסטענץ. אָביעקטיוו פיזיש געזעצןוואָס אַנטהאַלטן אַ מיוטשואַלי קאַמפּאַטאַבאַל גאַנג פון פונדאַמענטאַל גשמיות פּאָסטולאַטעס וואָס באַשרייַבן די נאַטור פון די גשמיות אַלוועלט און אַלץ אין עס. פון קורס, אַזאַ אַ טעאָריע טוט נישט אַרייַנציען אַ פולשטענדיק דערקלערונג אָדער באַשרייַבונג פון אַלץ וואָס יגזיסץ, אָבער, רובֿ מסתּמא, עס יגזאָסטיוולי באשרייבט אַלע טעסטאַבאַל גשמיות פּראַסעסאַז. לאַדזשיקלי, איינער פון די באַלדיק בענעפיץ פון פארשטאנד TW דעם וועג וואָלט זיין צו האַלטן יקספּעראַמאַנץ אין וואָס די טעאָריע פּרידיקס נעגאַטיוו רעזולטאַטן.
רובֿ פיזיש סייאַנטיס וועט האָבן צו האַלטן ריסערטשינג און מאַכן אַ לעבעדיק דורך לערנען אלא ווי ריסערטשינג. אָבער, דער ציבור מיסטאָמע טוט נישט זאָרגן צי ערלעכקייט קענען זיין דערקלערט אין טערמינען פון די קערוואַטשער פון ספּייסטיים.
פון קורס, עס איז אן אנדער מעגלעכקייט - די וניווערסע פשוט וועט נישט פאַרייניקן. די סיממעטריעס וואָס מיר זענען אנגעקומען צו זענען פשוט אונדזער אייגן מאַטאַמאַטיקאַל המצאות און טאָן ניט באַשרייַבן די גשמיות אַלוועלט.
אין אַ שווערן אַרטיקל פֿאַר Nautil.Us, Sabine Hossenfelder (3), אַ געלערנטער אין די פראנקפורט אינסטיטוט פֿאַר אַוואַנסירטע לערנען, אַססעססעד אַז "דער גאנצער געדאַנק פון אַ טעאָריע פון אַלץ איז באזירט אויף אַ אַנססיענטיפיק האַשאָרע." "דאָס איז נישט אַ גוטע סטראַטעגיע פֿאַר דעוועלאָפּינג וויסנשאפטלעכע טיריז. (...) רילייינג אויף שיינקייט אין טעאָריע אַנטוויקלונג האט כיסטאָריקלי געארבעט שוואַך. אין איר מיינונג, עס איז קיין סיבה פֿאַר נאַטור צו זיין דיסקרייבד דורך אַ טעאָריע פון אַלץ. בשעת מיר דאַרפֿן אַ קוואַנטום טעאָריע פון ערלעכקייט צו ויסמיידן אַ לאַדזשיקאַל ינקאַנסיסטאַנסי אין די געזעצן פון נאַטור, די פאָרסעס אין די סטאַנדאַרד מאָדעל טאָן ניט דאַרפֿן צו זיין יונאַפייד און טאָן ניט דאַרפֿן צו זיין יונאַפייד מיט ערלעכקייט. עס וואָלט זיין פייַן, יאָ, אָבער עס איז ומנייטיק. דער נאָרמאַל מאָדעל אַרבעט געזונט אָן יונאַפאַקיישאַן, די פאָרשער עמפאַסייזיז. די נאַטור גײט דאָך נישט אָן, װאָס פֿיזיקער האַלטן פֿאַר שײנע מאטעמאטיק, זאָגט פֿרוי האָסענפעלדער מיט כּעס. אין פיזיק, ברייקטרוז אין טעאָרעטיש אַנטוויקלונג זענען פארבונדן מיט סאַלווינג מאַטאַמאַטיקאַל ינגקאַנסיסטענסיז, נישט מיט שיין און "גאַנץ" מאָדעלס.
טראָץ די ניכטער יגזאָרטיישאַנז, נייַע טעאָריע-פון-אַלץ פּראַפּאָוזאַלז זענען קעסיידער שטעלן פאָרויס, אַזאַ ווי Garrett Lisi's 2007 The Exceptionally Simple Theory of Everything. עס האט די אייגנארטיקייט וואס פראפ. Hossenfelder איז שיין און קענען זיין געוויזן שיין מיט אַ אַטראַקטיוו וויזשוואַלאַזיישאַן (4). די טעאָריע, גערופן E8, זאגט אַז דער שליסל צו פֿאַרשטיין די אַלוועלט איז מאַטאַמאַטיקאַל כייפעץ אין די פאָרעם פון אַ סאַמעטריקאַל ראָסעט.
ליסי באשאפן דעם סטרוקטור דורך פּלאַטינג עלעמענטאַר פּאַרטיקאַלז אויף אַ גראַפיק וואָס אויך נעמט אין חשבון באקאנט פיזיש ינטעראַקשאַנז. דער רעזולטאַט איז געווען אַ קאָמפּלעקס אַכט-דימענשאַנאַל מאַטאַמאַטיקאַל סטרוקטור פון 248 פונקטן. יעדער פון די פונקטן רעפּראַזענץ פּאַרטיקאַלז מיט פאַרשידענע פּראָפּערטיעס. אין די דיאַגראַמע עס איז אַ גרופּע פון פּאַרטיקאַלז מיט זיכער פּראָפּערטיעס וואָס זענען "פעלנדיק". אין מינדסטער עטלעכע פון די "פעלנדיק אָנעס" האָבן טעאָרעטיש עפּעס צו טאָן מיט ערלעכקייט, ברידזשינג די ריס צווישן קוואַנטום מאַקאַניקס און אַלגעמיין רעלאַטיוויטי.
4. E8 וויסואַליזאַטיאָן טעאָריע
אַזוי פיסיסיס מוזן אַרבעטן צו פּלאָמבירן די פאָקס ס ראָסעטטע. אויב דאָס איז געראָטן, וואָס וועט פּאַסירן? פילע סאַרקאַסטיש ענטפֿערן אַז דאָס איז גאָרנישט ספּעציעל. נאָר אַ שיין בילד וואָלט זיין גאַנץ. ד י דאזיק ע אויפבויע ן קא ן זײ ן װערטפול ע אי ן דע ם זינען , װײ ל ע ר װײז ט אונד ז װא ס ד י עכטע ר קאנסעקווענצע ן פו ן פארענדיק ן א ״טעאריע ן פו ן אל ץ ״ . אפשר נישטיק אין אַ פּראַקטיש זינען.
