Füüsika

Kas teooria kõigest on võimalik? Siin on mõned kõige huvitavamad kandidaadid

Kas teooria kõigest on võimalik? Siin on mõned kõige huvitavamad kandidaadid


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mis oleks, kui täna ilmuksid tulnukad? Ka mitte ükskõik millised tulnukate rühmitused. Me räägime rühmast ülimalt intelligentsetest olenditest, kes on lõhkunud kõik meie universumis peituvad saladused. Need väidetavad tulnukad teaksid reaalsuse olemusest kõike. Kui nad üritaksid neid ideid selgitada, kas teie arvates suudaksid inimesed neist aru saada? Veelgi parem, kas meie teaduse juhtivad ideed oleksid kooskõlas tulnukate öelduga? Kui lähedased oleksime oma tänapäevase arusaamaga universumist?

Enamik füüsikuid ütleks teile, et oleme õigel teel, kuid meil on siiski veel mõningaid edusamme. Inimkonna halastamatus püüdluses oma reaalsuse mõistmiseks oleme välja tulnud testitavate ja hämmastavalt täpsete teooriatega, mis selgitavad kujuteldamatult väikeses mastaabis ja lõpmatult avarduvas universumis toimuvaid sündmusi. Kuid praegused matemaatilised raamistikud, mis selgitavad kolossaali ja miinust ei ole omavahel nõus. Möödunud sajandi jooksul on juhtivad füüsikud pannud oma lootused üha raskemini mõistetavale ühtne väljateooria või kõige teooria (TOE). Aga kas peaksid?

VAATA KA: KVANTUMMAAILM EI TEE TÕELISELT MÕTET

Osakeste füüsikas on ühtne väljateooria ehk suurtehnoloogia teooria katse kirjeldada kõiki põhijõude ja elementaarosakeste vahelisi suhteid ühe teoreetilise raamistiku abil.

19. sajandi keskel sõnastas James Clerk Maxwell oma elektromagnetismi teoorias esimese väljateooria, mis demonstreeris elektrijõudude ja magnetismi suhet. Seejärel töötas 20. sajandi alguses Albert Einstein välja üldrelatiivsusteooria - gravitatsiooni väljateooria. Hiljem püüdsid Einstein ja teised konstrueerida ühtse väljateooria, mis sisaldas nii elektromagnetismi kui gravitatsiooni ühe põhivälja erinevate aspektidena.

Mõned teadlased väidavad, et ühtne teooria ajab ükssarvikut taga. Sellegipoolest usub häälekas enamus, sealhulgas Einstein, et on võimalik ületada lõhe elektromagnetilise jõu, tugevate ja nõrkade tuumajõudude ning gravitatsiooni vahel.

Nagu kirjutas Suurbritannia Cambridge'i ülikooli kosmoloog ja osakestefüüsik John Barrow: "Kõige teooria leidmine on üsna mõeldav. Loodusseadusi on üsna vähe, nad on lihtsad ja sümmeetrilised ning on ainult neli põhijõudu. . " Ometi jõuame endast ette. Võite küsida, mis on kõige teooria?

Miks on meil vaja ühtset teooriat?

Universumit ja kõike selles olevat hoiavad kokku neli põhijõudu; elektromagnetiline jõud, tugev ja nõrk tuumajõud ning raskusjõud. Esimesed kolm jõudu moodustavad osakestefüüsika standardmudeli, mis on lühidalt kvantmehaanika maailm. Tõenäoliselt olete tuttav kvantmaailma mõningate aspektidega, nagu kvantmõistatus ja määramatuse põhimõte. Raskusjõud on selle vägede perekonna must lammas, kes käib ringi nagu ohjeldamatu laps, muutes asja kõigi jaoks väga raskeks.

Gravitatsioonijõud seletab massi või energiaga kõigi asjade käitumist. 1915. aastal pakkus Albert Einstein välja oma üldise relatiivsusteooria, mis kirjeldab gravitatsiooni mitte jõu, vaid massi ebaühtlase jaotumise põhjustatud aegruumi kõveruse tagajärjel.

Asjad (enamasti matemaatika) aga lagunevad, kui rakendada nii kvantmehaanikat kui ka suhtelisust. Kõigi teooria tooks kõik matemaatiliselt kokku ja loodetavasti kaunilt ühendatud teoorias. See on aga tohutult keeruline. Kuigi meie arusaam füüsikast on pärast Einsteini panust (st tugevad ja nõrgad tuumajõud) laienenud.

Nagu kuulus füüsik ütles kunagi õpilasele: "Ma tahan teada, kuidas Jumal selle maailma lõi. Mind ei huvita see ega teine ​​nähtus, selle või selle elemendi spekter. Ma tahan teada tema mõtteid; ülejäänud on vaid detailid. " Niisiis, kui palju oleme lähemal Jumala meele tundmisele? Noh, see sõltub sellest, kellelt küsida. Kõigi teooriate kohta on mitu kandidaati, kellel kõigil on oma eripärad, kuid kumbki neist on võrdselt hämmeldav. Selle artikli puhul keskendume nende teooriate põhiideedele. Alustagem.

Keelpilliteooria: vibreeriv multiversum

Keelpilliteooria on tõenäoliselt üks tugevamaid kandidaate meie nimekirjas, kuna see on kõige uuritum potentsiaalne teooria. Võib-olla olete sellest popkultuuris varem kuulnud või on teil mõni sõber, kes armastab sellest purjus peaga rääkida.

Nööriteooria maailm on aga sügav jäneseauk, mis võib veidi aju sulatada. Stringiteooria väidab, et osakesed on tegelikult ühemõõtmelised stringid, mis vibreerivad kõige põhitasandil.

Stringiteooria kohaselt vibreerivad need stringid erinevatel tasanditel, määrates osakeste tüübid ja omadused, näiteks massi ja laengu. Kuid selleks, et see teooria matemaatiliselt töötaks, tuleb võrrandisse võtta täiendavad ruumilised mõõtmed, mida inimesed ei saa otseselt kogeda.

Ehkki radikaalne, on idee elegantne lähenemine ülalnimetatud probleemidele. Stringiteooriaga on aga mitu küsimust. Me läheme keskendu kahele suured.

Esiteks on stringiteooria lihtsalt see, et "teooria" ja teoreetikutel on raske leida viise selle idee õigeks testimiseks, mõned füüsikud väidavad, et stringiteooria on pseudoteadus. See võib varsti muutuda. Juhtivad füüsikud sellistest asutustest nagu Harvardi ülikool ja Stony Brooki ülikool usuvad, et stringiteooria asemel TOE konstrueerimise võti keerleb inflatsiooni mõiste ümber.

Arvatakse, et Suure Paugu esimestel hetkedel on inflatsioon mänginud suurt rolli, selgitades, miks universum näeb välja nii, nagu ta on, ja miks see läbis äärmise laienemise faasi. Kui inflatsiooni selgitamiseks saab lõpuks luua stringiteooria, võib see olla üks samm lähemale suure ühtse teooria saamisele, mida oleme kõik need aastad otsinud. See aga viib meie järgmise numbrini.

Praegu on teoorial liiga palju variante. Füüsikud on teinud pildi mitme stringiteooria idee ühendamisest, luues üldisema raamistiku, mille nimi on M-teooria. Kuid M-teooria lihtsalt avab uksed 10 ^ 500 universumit. Mõni usub, et see võib olla tõestus selle kohta, et universumeid on mitu, või et teooria on katsetamatu. Näib, et stringiteoorial on veel pikk tee minna, enne kui teadusringkonnad selle omaks saavad võtta.

Loop Quantum Gravity: universum põimitud kokku

LQG ehk loop kvantgravitatsioon on praegu üks stringiteooria suurimatest võistlejatest tiitlile "kõige teooria". Silma kvantgravitatsiooni üldine idee on see, et ruum ei ole pidev, vaid on jaotatud väikesteks tükkideks või kvantideks: gravitatsiooniväljad umbes 10 ^ -35 meetrit üle. Need ruumikvandid ühendatakse seejärel linkide abil, et moodustada meie kogetav ruum. Kui need lingid lähevad sasipuntrateks ja sõlmedeks, tekitavad nad elementaarosakesi. LQG-l on mõned julged väited, sealhulgas kirjeldatakse, kuidas universum võis tekkida pärast eelmise universumi kokkuvarisemist. Erinevalt stringiteooriast ei vii LQG lisamõõtmeid ega ürita kõiki jõude ühendada. Teooriat võiks kasutada mõne suure reaalse maailma idee selgitamiseks ja meie universumi alguse selgitamiseks.

Kuid enamik silmusekvantgravitatsiooni versioone võitleb raskusjõu lisamise nimel ja tegelikult mõned isegi ei püüa seda teha. Selle asemel püüavad nad kvantifitseerida gravitatsioonivälja, hoides seda teistest jõududest eraldi

Kvantgraafikus: asjad lähevad veidi radikaalseks

See on nimekirja punkt, kus asjad hakkavad veidi imelikuks minema, liikudes peavooluteadusest kaugemale teaduse äärealadele või täieliku mõttega katsetele. Fotini Markopoulou ja tema kolleegid Kanadas Ontario osariigis Waterloos asuvas Teoreetilise Füüsika Instituudi perimeetri instituudis püüavad kõik teooria leidmiseks aknast välja visata paljud universaalsed eeldused. Kvantgraafilisuseks dubleeritud Markopoulou usub, et kui universum tekkis Suures Paugus, ei olnud kosmos olemas, nagu me seda tunneme.

Selle teooria kohaselt oli universum, nagu me seda teame, kunagi abstraktne kosmosesõlmede võrgustik. Iga sõlm oli ühendatud üksteisega. Kuid varsti pärast Suurt Pauku kukkus universum kokku, luues põhimõtted, mis juhivad meie tänast reaalsust.

Uurijad kasutavad RICHARD FEYNMANI IDEID KÕIGE TEOORIA TÖÖTAMISEKS

Kvant-Einsteini gravitatsioon: gravitatsioon punktini

Gravitatsiooni kvantmehaanika maailmaga ühendamise üks suurimaid probleeme on see, mis juhtub gravitatsiooniga väga väikestes mõõtkavades. Asjad lähevad veidi imelikuks. Meie praegused mudelid viitavad sellele, et gravitatsioon on väga nõrk jõud. Samade mudelite järgi oleksite ka veendunud, et mida lähemal on kaks objekti üksteisele, seda tugevam on nende omavaheline gravitatsiooniline külgetõmme. Kuid see laguneb kvanttasandil. Kvant-Einsteini raskusjõud võiks olla selle mõistatuse potentsiaalne seletus ja veel üks kandidaat kõige teooria saamiseks. Ettepaneku tegi Martin Reuter Saksamaa Mainzi ülikoolist, see idee võib avada uksed raskusjõu kvantteooriale.

E8: üks ilusamaid teooriaid kogu teaduses

Garrett Lisi paber "Erakordselt lihtne teooria kõigest" on vastuoluline, elegantne ja ilus. Füüsiku E8 teooria kohaselt on 248-mõõtmeline ülaltoodud matemaatiline objekt on universumi mõistmise võti. Füüsiku ja surfari potentsiaalse teooria kõigest saab kokku võtta E8 Lie Groupiga. Lisi lõi selle struktuuri, graafides diagrammi põhiosakesed, mis tähistasid Higgsi väljal elektrinõrk jõudu, hüperlaengut ja laenguid. Pärast kõigi nende osakeste joonistamist 3D-graafikule tekkis see kompleksne kaheksamõõtmeline matemaatiline muster 248 punktiga. Jällegi on igaüks neist punktidest erinevate omadustega põhiosakesed.

Siin lähevad asjad huvitavaks. Diagrammil on käputäis osakesi, millel on spetsiifilised omadused, mis on "puudu". See tähendab, et saame testida ja otsida nende spetsiifiliste omadustega osakesi. Veelgi enam, arvatakse, et need osakesed korreleeruksid meie kvant- ja üldrelatiivsusteooria lõhet ületava gravitatsiooniga. Muidugi tuleks seda teooriat võtta koos soolateraga ja isegi Lisi usub, et idee vajab veel tööd. Siiski arvab ta, et sellel on parem võimalus olla teooria kõigest kui stringiteooriast. Tehtud lasud.

Pseudoteadus? Kas vajame suurt ühtset teooriat?

Nagu olete ilmselt märganud, hõljub palju neid teooriaid teaduse äärealadel. Isegi meie kõige lootustandvam kandidaat - stringiteooria - võitleb endiselt testimiseks praktiliste viiside leidmisega. Suurejooneline ühendav teooria põhineb eeldusel, et loodusel on elegantne, sümmeetriline matemaatiline lahendus põhimõtetele, mis valitsevad meie reaalsust. Kuid teadus näitab meile ikka ja jälle, et see juhtub harva. Artiklis Nautilus, Frankfurdi kõrgtasemeuuringute instituudi teadur Sabine Hossenfelder, teatas teadlane, et "kogu see idee kõige teooriast põhineb ebateaduslikul eeldusel."

"See pole lihtsalt hea strateegia teadusteooriate väljatöötamiseks ja ei, see pole kindlasti tavaline metoodika. Tõepoolest, on vastupidi. Teoorias on ilu toetumine ajalooliselt halvasti toiminud."

Vahel tundub, et kõige teooria on sama tabamatu kui läikiv Pokemon ja müütiline kui ükssarvik. Kas arvate, et üks ülaltoodud teooriatest selgitab tegelikkuse olemust? Või on meil veel pikk tee minna? Milliseid muid ideid või lähenemisviise peaksime kaaluma?


Vaata videot: Semantics (Juuni 2022).


Kommentaarid:

  1. Achilles

    Loogiline

  2. Jopie

    Inimene ei taipa kunagi kõiki oma võimeid, kui ta on maa külge aheldatud. Peame õhku tõusma ja taevad vallutama.

  3. Fem

    Jagan täielikult teie arvamust. Selles on midagi ka mulle, see tundub suurepärane idee. Olen sinuga täiesti nõus.

  4. Kadyriath

    Jah, tõesti. Kõik ülaltoodud on tõesed. Saame sellel teemal suhelda. Siin või kell pm.

  5. Danos

    Huvitav, kas on analoogi?

  6. Ditilar

    I accept it with pleasure.

  7. Christoffer

    Nothing to say - promolchite in order to unobstructed argument.

  8. Norris

    Kui tuule käes puhutakse?

  9. Christofer

    Interestingly, and the analogue is?



Kirjutage sõnum