E si... nou rezoud pwoblèm fondamantal nan fizik. Tout ap tann yon teyori ki pa gen anyen ki ka soti

Ki sa ki pral ban nou repons lan nan mistè tankou matyè nwa ak enèji nwa, mistè kòmansman linivè a, nati gravite a, avantaj matyè yo sou antimatyè, direksyon tan, inifikasyon gravite ak lòt entèraksyon fizik. , inifikasyon an gwo nan fòs yo nan lanati nan yon sèl debaz, jiska teyori a sa yo rele nan tout bagay?

Dapre Einstein ak anpil lòt eksepsyonèl fizisyen modèn, objektif la nan fizik se jisteman yo kreye yon teyori nan tout bagay (TV). Sepandan, konsèp nan yon teyori konsa se pa klè. Li te ye kòm teyori a nan tout bagay, ToE se yon teyori fizik ipotetik ki toujou dekri tout bagay. fenomèn fizik epi li pèmèt ou predi rezilta nenpòt eksperyans. Sèjousi, fraz sa a souvan itilize pou dekri teyori ki eseye fè yon koneksyon avèk yo teyori jeneral relativite. Jiskaprezan, pa youn nan teyori sa yo te resevwa konfimasyon eksperimantal.

Kounye a, teyori ki pi avanse ki reklame yo dwe TW baze sou prensip olografik la. 11 dimansyon M-teyori. Li poko devlope epi anpil moun konsidere l kòm yon direksyon devlopman olye ke yon teyori aktyèl.

Anpil syantis gen dout ke yon bagay tankou yon "teyori nan tout bagay" se menm posib, ak nan sans ki pi fondamantal, ki baze sou lojik. Teyorèm Kurt Gödel di ke nenpòt sistèm lojik ase konplèks se swa entènman enkonsistan (yon moun ka pwouve yon fraz ak kontradiksyon li nan li) oswa enkonplè (gen fraz trivially vre ki pa ka pwouve). Stanley Jackie te fè remake an 1966 ke TW dwe yon teyori matematik konplèks ak aderan, kidonk li pral inevitableman enkonplè.

Gen yon fason espesyal, orijinal ak emosyonèl nan teyori a nan tout bagay. ipotèz olografik (1), transfere travay la nan yon plan yon ti kras diferan. Fizik twou nwa yo sanble endike ke linivè nou an se pa sa sans nou di nou. Reyalite a ki antoure nou ka yon ologram, i.e. pwojeksyon yon plan ki genyen de dimansyon. Sa a tou aplike nan teyorèm Gödel a li menm. Men, èske yon teyori konsa sou tout bagay rezoud nenpòt pwoblèm, èske li pèmèt nou konfwonte defi sivilizasyon yo?

Dekri linivè a. Men, ki sa ki linivè a?

Kounye a nou gen de teyori jeneral ki eksplike prèske tout fenomèn fizik: Teyori Einstein nan gravite (relativite jeneral) mwen. Premye a eksplike byen mouvman an nan objè macro, soti nan balon foutbòl nan galaksi. li gen anpil konesans sou atòm ak patikil subatomik. Pwoblèm lan se sa de teyori sa yo dekri mond nou an nan fason konplètman diferan. Nan mekanik pwopòsyon, evènman yo pran plas kont yon background fiks. espas-tan – pandan w se fleksib. Ki jan teyori pwopòsyon espas-tan koube a pral sanble? Nou pa konnen.

Premye tantativ pou kreye yon teyori inifye nan tout bagay parèt yon ti tan apre piblikasyon an teyori jeneral relativiteanvan nou konprann lwa fondamantal ki gouvène fòs nikleyè yo. Konsèp sa yo, ke yo rekonèt kòm teyori Kaluzi-Klein, t'ap chache konbine gravite ak elektwomayetik.

Pou dè dekad, teyori fisèl, ki reprezante matyè kòm yo te konpoze de ti fisèl vibre oswa bouk enèji, konsidere kòm pi bon an pou kreye teyori inifye nan fizik. Sepandan, gen kèk fizisyen prefere kgravite bouk ki rete kabnan ki espas eksteryè li menm se konpoze de ti bouk. Sepandan, ni teyori fisèl ni gravite pwopòsyon bouk te teste eksperimantal.

Grand teyori inifye (GUTs), konbine kwomodinamik pwopòsyon ak teyori entèraksyon elektwofèb, reprezante entèraksyon fò, fèb ak elektwomayetik kòm yon manifestasyon yon sèl entèraksyon. Sepandan, pa youn nan teyori ansyen Grand inifye yo te resevwa konfimasyon eksperimantal. Yon karakteristik komen nan teyori Grand inifye a se prediksyon dezentegrasyon pwoton an. Pwosesis sa a poko te obsève. Li swiv sa a ke lavi yon pwoton dwe omwen 1032 ane.

Modèl Estanda 1968 inifye fòs fò, fèb ak elektwomayetik anba yon sèl parapli. Tout patikil ak entèraksyon yo te konsidere, epi anpil nouvo prediksyon yo te fè, ki gen ladan yon gwo prediksyon inifikasyon. Nan gwo enèji, sou lòd 100 GeV (enèji ki nesesè pou akselere yon sèl elèktron nan yon potansyèl 100 milya vòlt), yo pral retabli simetri ki inifye fòs elektwomayetik ak fòs fèb yo.

Egzistans nouvo yo te prevwa, e ak dekouvèt bozon W ak Z an 1983, prediksyon sa yo te konfime. Kat fòs prensipal yo te redwi a twa. Lide ki dèyè inifikasyon an se ke tout twa fòs nan modèl estanda a, e petèt menm pi wo enèji gravite a, yo konbine nan yon sèl estrikti.

2. Ekwasyon Langrange ki dekri modèl estanda a, divize an senk konpozan.

Gen kèk te sijere ke nan menm pi wo enèji, petèt alantou Echèl Planck, gravite pral tou konbine. Sa a se youn nan motivasyon prensipal yo nan teyori fisèl. Ki sa ki trè enteresan sou lide sa yo se ke si nou vle inifikasyon, nou dwe retabli simetri nan enèji ki pi wo. Men, si yo kounye a kase, li mennen nan yon bagay obsèvab, nouvo patikil ak nouvo entèraksyon.

Lagranjyen modèl estanda a se sèl ekwasyon ki dekri patikil i enfliyans nan modèl la estanda (2). Li konsiste de senk pati endepandan: sou gluon nan zòn 1 nan ekwasyon an, boson fèb nan pati ki make ak de, make ak twa, se yon deskripsyon matematik sou fason matyè kominike avèk fòs la fèb ak jaden Higgs la, patikil fantom ki soustraksyon. depase nan jaden Higgs nan pati nan katriyèm lan, ak lespri yo dekri anba senk Fadeev-Popovki afekte redondance nan entèraksyon an fèb. Mas neutrino yo pa pran an kont.

Malgre ke Creole Modèl nou ka ekri li kòm yon sèl ekwasyon, li pa vrèman yon antye omojèn nan sans ke gen anpil ekspresyon separe, endepandan ki gouvène divès eleman nan linivè a. Pati separe nan modèl estanda a pa kominike youn ak lòt, paske chaj koulè a ​​pa afekte entèraksyon elektwomayetik ak fèb, ak kesyon yo rete san repons poukisa entèraksyon ki ta dwe rive, pou egzanp, vyolasyon CP nan entèraksyon fò, pa travay. pran plas.

Lè simetri yo retabli (nan pikwa potansyèl la), inifikasyon rive. Sepandan, simetri ki kraze nan fon an konsistan avèk linivè nou genyen jodi a, ansanm ak nouvo kalite patikil masiv. Se konsa, ki sa "soti nan tout bagay" ta dwe teyori sa a? Youn nan ki se, i.e. yon linivè reyèl asimetri, oswa yon sèl ak simetrik, men finalman pa youn nan nou ap fè fas ak.

Bote nan twonpe nan modèl "konplè".

Lars English, nan The No Theory of Everything, diskite ke pa gen yon sèl seri règ ki ta ka. konbine relativite jeneral ak mekanik pwopòsyonpaske sa ki vre nan nivo pwopòsyon an pa nesesèman vre nan nivo gravite a. Ak pi gwo ak pi konplèks sistèm nan, plis li diferan de eleman konstitiyan li yo. "Pwen an se pa ke règ gravite sa yo kontredi mekanik pwopòsyon, men ke yo pa ka sòti nan fizik pwopòsyon," li ekri.

Tout syans, entansyonèlman oswa ou pa, baze sou site egzistans yo. lwa fizik objektifki enplike yon ansanm mityèlman konpatib nan postula fizik fondamantal ki dekri konpòtman an nan linivè fizik la ak tout sa ki ladan l. Natirèlman, yon teyori konsa pa enplike yon eksplikasyon konplè oswa yon deskripsyon sou tout bagay ki egziste, men, gen plis chans, li dekri nèt sou tout pwen tout pwosesis fizik ki verifye. Lojikman, youn nan benefis imedya yon konpreyansyon sa yo sou TW ta dwe sispann eksperyans kote teyori a predi rezilta negatif.

Pifò fizisyen yo pral oblije sispann fè rechèch epi fè yon ansèyman k ap viv, pa fè rechèch. Sepandan, piblik la pwobableman pa pran swen si fòs gravite a ka eksplike an tèm de koub nan espas tan.

Natirèlman, gen yon lòt posibilite - Linivè a tou senpleman pa pral ini. Simetri nou te rive nan yo se tou senpleman pwòp envansyon matematik nou epi yo pa dekri linivè fizik la.

Nan yon atik wo-pwofil pou Nautil.Us, Sabina Hossenfelder (3), yon syantis nan Enstiti Frankfurt pou Etid Avanse, evalye ke "lide a tout antye de yon teyori nan tout bagay ki baze sou yon sipozisyon ki pa syantifik." "Sa a se pa pi bon estrateji pou devlope teyori syantifik yo. (...) Depandans sou bote nan devlopman teyori istorikman te travay mal.” Nan opinyon li, pa gen okenn rezon pou lanati dwe dekri pa yon teyori nan tout bagay. Pandan ke nou bezwen yon teyori pwopòsyon nan gravite pou fè pou evite yon enkonsistans lojik nan lwa yo nan lanati, fòs nan modèl estanda a pa bezwen inifye epi yo pa bezwen inifye ak gravite. Li ta bèl, wi, men li pa nesesè. Modèl estanda a travay byen san inifikasyon, chèchè a mete aksan sou. Lanati klèman pa okipe sa fizisyen yo panse se bèl matematik, Madam Hossenfelder di fache. Nan fizik, pwogrè nan devlopman teyorik yo asosye ak solisyon an nan enkonsistans matematik, epi yo pa ak modèl bèl ak "fini".

Malgre konsèy sa yo serye, yo toujou ap prezante nouvo pwopozisyon pou yon teyori sou tout bagay, tankou Garrett Lisi The Exceptionally Simple Theory of Everything, ki te pibliye an 2007. Li gen karakteristik ke Prof. Hossenfelder se bèl epi yo ka montre trè byen ak vizyalizasyon atire (4). Teyori sa a, ki rele E8, reklamasyon ke kle nan konprann linivè a se objè matematik nan fòm yon wozèt simetrik.

Lisi te kreye estrikti sa a nan trase patikil elemantè yo sou yon graf ki pran an kont tou entèraksyon fizik li te ye. Rezilta a se yon estrikti matematik konplèks uit dimansyon 248 pwen. Chak nan pwen sa yo reprezante patikil ki gen pwopriyete diferan. Gen yon gwoup patikil nan dyagram nan ak sèten pwopriyete ki "manke". Omwen kèk nan sa yo "manke" teyorikman gen yon bagay fè ak gravite, pon diferans ki genyen ant mekanik pwopòsyon ak relativite jeneral.

4. Teyori vizyalizasyon E8

Se konsa, fizisyen yo dwe travay yo ranpli "priz la Fox". Si li reyisi, kisa ki pral rive? Anpil sarcastik reponn ke pa gen anyen espesyal. Jis yon bèl foto ta fini. Konstriksyon sa a ka gen anpil valè nan sans sa a, paske li montre nou ki konsekans reyèl yo nan konplete yon "teyori tout bagay" ta dwe. Petèt ensiyifyan nan yon sans pratik.