काय तर... आपण भौतिकशास्त्रातील मूलभूत समस्या सोडवल्या. सर्व काही एका सिद्धांताची वाट पाहत आहे ज्यातून काहीही येऊ शकत नाही

गडद पदार्थ आणि गडद ऊर्जा, विश्वाच्या सुरुवातीचे रहस्य, गुरुत्वाकर्षणाचे स्वरूप, प्रतिपदार्थावर पदार्थाचा फायदा, काळाची दिशा, गुरुत्वाकर्षणाचे इतर भौतिक परस्परसंवादांसह एकत्रीकरण यासारख्या रहस्यांना काय उत्तर देईल? , सर्व गोष्टींच्या तथाकथित सिद्धांतापर्यंत, निसर्गाच्या शक्तींचे एक मूलभूत मध्ये महान एकीकरण?

आईन्स्टाईनच्या मते आणि इतर अनेक उत्कृष्ट आधुनिक भौतिकशास्त्रज्ञ, भौतिकशास्त्राचे ध्येय तंतोतंत प्रत्येक गोष्टीचा सिद्धांत (टीव्ही) तयार करणे आहे. तथापि, अशा सिद्धांताची संकल्पना अस्पष्ट नाही. प्रत्येक गोष्टीचा सिद्धांत म्हणून ओळखला जाणारा, ToE हा एक काल्पनिक भौतिक सिद्धांत आहे जो प्रत्येक गोष्टीचे सातत्याने वर्णन करतो भौतिक घटना आणि तुम्हाला कोणत्याही प्रयोगाच्या परिणामाचा अंदाज लावू देते. आजकाल, हा वाक्प्रचार सामान्यतः सिद्धांतांचे वर्णन करण्यासाठी वापरला जातो ज्यांशी संबंध जोडण्याचा प्रयत्न केला जातो सापेक्षतेचा सामान्य सिद्धांत. आतापर्यंत, यापैकी कोणत्याही सिद्धांताला प्रायोगिक पुष्टी मिळालेली नाही.

सध्या, TW असल्याचा दावा करणारा सर्वात प्रगत सिद्धांत होलोग्राफिक तत्त्वावर आधारित आहे. 11-आयामी एम-सिद्धांत. तो अद्याप विकसित झालेला नाही आणि अनेकांना प्रत्यक्ष सिद्धांताऐवजी विकासाची दिशा मानली जाते.

बर्याच शास्त्रज्ञांना शंका आहे की "सर्वकाही सिद्धांत" सारखे काहीतरी अगदी शक्य आहे आणि सर्वात मूलभूत अर्थाने, तर्कशास्त्रावर आधारित आहे. कर्ट गोडेलचे प्रमेय म्हणते की कोणतीही पुरेशी गुंतागुंतीची तार्किक प्रणाली एकतर आंतरिक विसंगत असते (एखादे वाक्य आणि त्यातील विरोधाभास सिद्ध करू शकतो) किंवा अपूर्ण (अशी क्षुल्लक सत्य वाक्ये आहेत जी सिद्ध करता येत नाहीत). स्टॅनली जॅकी यांनी 1966 मध्ये टिप्पणी केली की TW एक जटिल आणि सुसंगत गणिती सिद्धांत असणे आवश्यक आहे, त्यामुळे ते अपरिहार्यपणे अपूर्ण असेल.

प्रत्येक गोष्टीच्या सिद्धांताचा एक विशेष, मूळ आणि भावनिक मार्ग आहे. होलोग्राफिक गृहीतक (1), कार्य थोड्या वेगळ्या योजनेत हस्तांतरित करणे. कृष्णविवरांचे भौतिकशास्त्र असे सूचित करते की आपले विश्व आपल्या संवेदना आपल्याला सांगत नाही. आपल्या सभोवतालची वास्तविकता एक होलोग्राम असू शकते, म्हणजे. द्विमितीय विमानाचे प्रक्षेपण. हे Gödel च्या प्रमेयाला देखील लागू होते. परंतु प्रत्येक गोष्टीचा असा सिद्धांत काही समस्या सोडवतो का, ते आपल्याला सभ्यतेच्या आव्हानांना तोंड देण्याची परवानगी देते का?

विश्वाचे वर्णन करा. पण विश्व म्हणजे काय?

आमच्याकडे सध्या दोन व्यापक सिद्धांत आहेत जे जवळजवळ सर्व भौतिक घटनांचे स्पष्टीकरण देतात: आईन्स्टाईनचा गुरुत्वाकर्षणाचा सिद्धांत (सामान्य सापेक्षता) i. प्रथम सॉकर बॉलपासून ते आकाशगंगेपर्यंत मॅक्रो ऑब्जेक्ट्सच्या हालचालींचे स्पष्टीकरण देते. त्याला अणू आणि उपअणू कणांबद्दल खूप माहिती आहे. समस्या अशी आहे की हे दोन सिद्धांत आपल्या जगाचे पूर्णपणे भिन्न प्रकारे वर्णन करतात. क्वांटम मेकॅनिक्समध्ये घटना निश्चित पार्श्वभूमीवर घडतात. अवकाश काळ - w लवचिक असताना. वक्र स्पेस-टाइमचा क्वांटम सिद्धांत कसा दिसेल? आम्हाला माहित नाही.

प्रत्येक गोष्टीचा एकसंध सिद्धांत तयार करण्याचे पहिले प्रयत्न प्रकाशनानंतर लवकरच दिसू लागले सापेक्षतेचा सामान्य सिद्धांतआण्विक शक्तींवर नियंत्रण करणारे मूलभूत कायदे समजून घेण्यापूर्वी. या संकल्पना, म्हणून ओळखल्या जातात कालुझी-क्लिन सिद्धांत, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमसह गुरुत्वाकर्षण एकत्र करण्याचा प्रयत्न केला.

अनेक दशकांपासून, स्ट्रिंग सिद्धांत, जे पदार्थ बनलेले आहे असे दर्शवते लहान कंपन तार किंवा ऊर्जा लूप, तयार करण्यासाठी सर्वोत्तम मानले जाते भौतिकशास्त्राचा एकत्रित सिद्धांत. तथापि, काही भौतिकशास्त्रज्ञ केकेबल-स्टेड लूप गुरुत्वाकर्षणज्यामध्ये बाह्य अवकाश स्वतः लहान लूपने बनलेला असतो. तथापि, स्ट्रिंग सिद्धांत किंवा लूप क्वांटम गुरुत्वाकर्षणाची प्रायोगिक चाचणी केली गेली नाही.

ग्रँड युनिफाइड सिद्धांत (GUTs), क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स आणि इलेक्ट्रोवेक परस्परसंवादाचा सिद्धांत एकत्र करून, एकच परस्परसंवादाचे प्रकटीकरण म्हणून मजबूत, कमकुवत आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवाद दर्शवतात. तथापि, पूर्वीच्या कोणत्याही भव्य युनिफाइड सिद्धांतांना प्रायोगिक पुष्टीकरण मिळालेले नाही. ग्रँड युनिफाइड सिद्धांताचे एक सामान्य वैशिष्ट्य म्हणजे प्रोटॉनच्या क्षयचा अंदाज. ही प्रक्रिया अद्याप लक्षात आलेली नाही. यावरून असे दिसून येते की प्रोटॉनचे आयुष्य किमान १०३२ वर्षे असावे.

1968 च्या मानक मॉडेलने मजबूत, कमकुवत आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शक्तींना एकाच छत्राखाली एकत्र केले. सर्व कण आणि त्यांचे परस्परसंवाद विचारात घेतले गेले आहेत, आणि अनेक नवीन भविष्यवाण्या केल्या गेल्या आहेत, ज्यामध्ये एका मोठ्या एकीकरणाचा अंदाज आहे. उच्च उर्जेवर, 100 GeV (एका इलेक्ट्रॉनला 100 अब्ज व्होल्टच्या क्षमतेपर्यंत गती देण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा) च्या क्रमाने, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आणि कमकुवत शक्तींचे एकत्रीकरण करणारी सममिती पुनर्संचयित केली जाईल.

नवीन अस्तित्वाचा अंदाज वर्तवण्यात आला आणि 1983 मध्ये डब्ल्यू आणि झेड बोसॉनचा शोध लागल्याने या अंदाजांची पुष्टी झाली. चार मुख्य शक्ती कमी करून तीन करण्यात आल्या. एकीकरणामागील कल्पना अशी आहे की स्टँडर्ड मॉडेलच्या तिन्ही शक्ती आणि कदाचित गुरुत्वाकर्षणाची उच्च ऊर्जा देखील एका संरचनेत एकत्रित केली आहे.

2. मानक मॉडेलचे वर्णन करणारे लँगरेंज समीकरण, पाच घटकांमध्ये विभागलेले आहे.

काहींनी असे सुचवले आहे की अगदी उच्च उर्जेवर, कदाचित आसपास प्लँक स्केल, गुरुत्वाकर्षण देखील एकत्र होईल. हे स्ट्रिंग सिद्धांताच्या मुख्य प्रेरणांपैकी एक आहे. या कल्पनांमध्ये सर्वात मनोरंजक गोष्ट अशी आहे की जर आपल्याला एकीकरण हवे असेल तर आपल्याला उच्च उर्जेवर सममिती पुनर्संचयित करावी लागेल. आणि जर ते सध्या तुटलेले असतील तर ते काहीतरी निरीक्षण करण्यायोग्य, नवीन कण आणि नवीन परस्परसंवादाकडे नेईल.

स्टँडर्ड मॉडेलचे लॅग्रेंजियन हे कणांचे वर्णन करणारे एकमेव समीकरण आहे i मानक मॉडेलचा प्रभाव (2). यात पाच स्वतंत्र भाग असतात: समीकरणाच्या झोन 1 मधील ग्लूऑन्स, दोन चिन्हांकित भागामध्ये कमकुवत बोसॉन, तीन चिन्हांकित, पदार्थ कमकुवत शक्ती आणि हिग्ज फील्डशी कसे संवाद साधतात याचे गणितीय वर्णन आहे, वजाबाकी करणारे भूत कण चौथ्या भागांमध्ये हिग्ज फील्डचा अतिरेक, आणि पाच अंतर्गत वर्णन केलेले आत्मे फदेव-पोपोव्हजे कमकुवत परस्परसंवादाच्या अनावश्यकतेवर परिणाम करतात. न्यूट्रिनो वस्तुमान विचारात घेतले जात नाहीत.

तरी मानक मॉडेल आपण ते एकच समीकरण म्हणून लिहू शकतो, हे खरोखर एकसंध संपूर्ण नाही या अर्थाने अनेक स्वतंत्र, स्वतंत्र अभिव्यक्ती आहेत जे विश्वाच्या विविध घटकांवर नियंत्रण ठेवतात. स्टँडर्ड मॉडेलचे वेगळे भाग एकमेकांशी संवाद साधत नाहीत, कारण कलर चार्ज इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक आणि कमकुवत परस्परसंवादांवर परिणाम करत नाही आणि परस्परसंवाद का घडतात हे प्रश्न अनुत्तरित राहतात, उदाहरणार्थ, मजबूत परस्परसंवादांमध्ये CP उल्लंघन, कार्य करत नाही. घडणे.

जेव्हा सममिती पुनर्संचयित केली जाते (संभाव्यतेच्या शिखरावर), एकीकरण होते. तथापि, अगदी तळाशी तुटलेली सममिती नवीन प्रकारच्या प्रचंड कणांसह आज आपल्याकडे असलेल्या विश्वाशी सुसंगत आहे. मग हा सिद्धांत "सर्वकाही बाहेर" काय असावा? एक आहे, म्हणजे. वास्तविक असममित विश्व, किंवा एक आणि सममितीय, परंतु शेवटी आपण ज्याच्याशी व्यवहार करत आहोत ते नाही.

"पूर्ण" मॉडेलचे भ्रामक सौंदर्य

लार्स इंग्लिश, द नो थिअरी ऑफ एव्हरीथिंगमध्ये, असा युक्तिवाद केला आहे की असे कोणतेही नियम नाहीत क्वांटम मेकॅनिक्ससह सामान्य सापेक्षता एकत्र कराकारण क्वांटम स्तरावर जे सत्य आहे ते गुरुत्वाकर्षणाच्या पातळीवर खरे असेलच असे नाही. आणि प्रणाली जितकी मोठी आणि अधिक जटिल तितकी ती तिच्या घटक घटकांपेक्षा वेगळी असते. "मुद्दा असा नाही की गुरुत्वाकर्षणाचे हे नियम क्वांटम मेकॅनिक्सचा विरोध करतात, परंतु ते क्वांटम भौतिकशास्त्रातून मिळवता येत नाहीत," तो लिहितो.

सर्व विज्ञान, हेतुपुरस्सर किंवा नसून, त्यांच्या अस्तित्वाच्या आधारावर आधारित आहे. वस्तुनिष्ठ भौतिक कायदेज्यामध्ये भौतिक विश्वाच्या वर्तनाचे आणि त्यातील प्रत्येक गोष्टीचे वर्णन करणाऱ्या मूलभूत भौतिक आशयांचा परस्पर सुसंगत संच समाविष्ट आहे. अर्थात, अशा सिद्धांतामध्ये अस्तित्वात असलेल्या प्रत्येक गोष्टीचे संपूर्ण स्पष्टीकरण किंवा वर्णन आवश्यक नसते, परंतु, बहुधा, ते सर्व सत्यापित करण्यायोग्य भौतिक प्रक्रियांचे संपूर्णपणे वर्णन करते. तार्किकदृष्ट्या, TW च्या अशा समजून घेण्याचा एक तात्काळ फायदा म्हणजे प्रयोग थांबवणे ज्यामध्ये सिद्धांत नकारात्मक परिणामांचा अंदाज लावतो.

बहुतेक भौतिकशास्त्रज्ञांना संशोधन थांबवावे लागेल आणि संशोधन न करता जिवंत शिकवणी द्यावी लागेल. तथापि, गुरुत्वाकर्षणाच्या शक्तीचे स्पेसटाइमच्या वक्रतेच्या संदर्भात स्पष्टीकरण केले जाऊ शकते की नाही याची जनतेला काळजी नसते.

अर्थात, आणखी एक शक्यता आहे - विश्व फक्त एकत्र होणार नाही. आपण ज्या सममितींवर पोहोचलो आहोत ते फक्त आपले स्वतःचे गणितीय आविष्कार आहेत आणि ते भौतिक विश्वाचे वर्णन करत नाहीत.

Nautil.Us साठी एका हाय-प्रोफाइल लेखात, फ्रँकफर्ट इन्स्टिट्यूट फॉर अॅडव्हान्स्ड स्टडीच्या शास्त्रज्ञ सबिना होसेनफेल्डर (3) यांनी असे मूल्यांकन केले की "प्रत्येक गोष्टीच्या सिद्धांताची संपूर्ण कल्पना एका अवैज्ञानिक गृहीतकेवर आधारित आहे." “वैज्ञानिक सिद्धांत विकसित करण्यासाठी ही सर्वोत्तम रणनीती नाही. (...) सिद्धांताच्या विकासामध्ये सौंदर्यावर अवलंबून राहणे ऐतिहासिकदृष्ट्या खराब काम केले आहे. तिच्या मते, प्रत्येक गोष्टीच्या सिद्धांताद्वारे निसर्गाचे वर्णन करण्याचे कोणतेही कारण नाही. निसर्गाच्या नियमांमध्ये तार्किक विसंगती टाळण्यासाठी आपल्याला गुरुत्वाकर्षणाच्या क्वांटम सिद्धांताची आवश्यकता असताना, मानक मॉडेलमधील बलांना एकरूप होण्याची आवश्यकता नाही आणि गुरुत्वाकर्षणाशी एकरूप होण्याची आवश्यकता नाही. हे छान होईल, होय, परंतु ते अनावश्यक आहे. मानक मॉडेल एकीकरणाशिवाय चांगले कार्य करते, संशोधकाने जोर दिला. सुश्री होसेनफेल्डर रागाने म्हणतात भौतिकशास्त्रज्ञांना काय वाटते ते सुंदर गणित आहे याकडे निसर्ग स्पष्टपणे लक्ष देत नाही. भौतिकशास्त्रात, सैद्धांतिक विकासातील यश हे गणितीय विसंगतींच्या निराकरणाशी संबंधित आहे, सुंदर आणि "पूर्ण" मॉडेलसह नाही.

या शांत सूचना असूनही, 2007 मध्ये प्रकाशित झालेल्या गॅरेट लिसीच्या द एक्सेप्शनली सिंपल थिअरी ऑफ एव्हरीथिंग सारख्या सर्व गोष्टींच्या सिद्धांतासाठी नवीन प्रस्ताव सतत पुढे आणले जात आहेत. त्याचे वैशिष्ट्य आहे की प्रा. Hossenfelder सुंदर आहे आणि आकर्षक व्हिज्युअलायझेशनसह सुंदरपणे दर्शविले जाऊ शकते (4). E8 नावाचा हा सिद्धांत दावा करतो की विश्व समजून घेण्याची गुरुकिल्ली आहे सममितीय रोसेटच्या स्वरूपात गणितीय वस्तू.

लिसीने ही रचना एका आलेखावर प्राथमिक कणांचे प्लॉटिंग करून तयार केली जी ज्ञात भौतिक परस्परसंवाद देखील लक्षात घेते. परिणाम म्हणजे 248 गुणांची जटिल आठ-आयामी गणितीय रचना. यातील प्रत्येक बिंदू वेगवेगळ्या गुणधर्मांसह कणांचे प्रतिनिधित्व करतो. आकृतीमध्ये काही विशिष्ट गुणधर्मांसह कणांचा एक समूह आहे जो "गहाळ" आहे. यापैकी किमान काही "गहाळ" सैद्धांतिकदृष्ट्या गुरुत्वाकर्षणाशी काहीतरी संबंध आहे, क्वांटम मेकॅनिक्स आणि सामान्य सापेक्षता यांच्यातील अंतर कमी करते.

4. व्हिज्युअलायझेशन सिद्धांत E8

म्हणून भौतिकशास्त्रज्ञांना "फॉक्स सॉकेट" भरण्याचे काम करावे लागेल. तो यशस्वी झाला तर काय होईल? विशेष काही नाही असे उपरोधिक उत्तर अनेकजण देतात. फक्त एक सुंदर चित्र पूर्ण होईल. हे बांधकाम या अर्थाने मौल्यवान असू शकते, कारण ते आपल्याला दाखवते की "प्रत्येक गोष्टीचा सिद्धांत" पूर्ण करण्याचे वास्तविक परिणाम काय असतील. कदाचित व्यावहारिक अर्थाने नगण्य.