همه منتظر نظریه خود هستند

در راهنمای «هیچ‌هایکر برای کهکشان»، «سوال بزرگ» از ابرکامپیوتر فکر عمیق (1) پرسیده شد. پس از هفت و نیم میلیون سال محاسبات پیچیده، او پاسخ خود را در مورد زندگی، جهان و هر چیز دیگر داد. روی آن نوشته شده بود «42».

مصطفی احمدی فیزیکدان در ماه اوت نیچر مقاله ای را با هم تیمی هایش در مورد مطالعه خود منتشر کرد که نشان می داد خط انتشار اتم های آنتی هیدروژن با خط انتشار هیدروژن در فاصله 21 سانتی متری یکسان است. طول آنتی هیدروژن 42 سانتی متر است!

علامت تعجب در اینجا نقش نسبتاً خنده‌داری دارد. با این حال، "توالی انجمنی" فوق چندان دور از برخی از تفکرات موجود در زمینه فیزیک مدرن نیست. پژوهشگران مدت‌هاست به این فکر می‌کردند که آیا الگوها و تنظیماتی که ما در جهان درک می‌کنیم، فقط فرآیندی از ذهن ما نیست، و بازتابی از هیچ پدیده‌ای عینی نیست. از نقطه نظر معینی، هر تعداد جهان می توانست بدون دلیل پدید آمده باشد. ما خود را در یکی از آنها یافتیم، یکی خاص، که در آن یکسری شرایط ظریف برای ظاهر یک فرد در آن وجود داشت. ما او را o صدا می کنیم. جهان انسان گرا (2)، یعنی چیزی که در آن همه چیز به سمت پیدایش زندگی آنگونه که ما می شناسیم هدایت می شود.

برای چندین دهه تحت تعقیب بود نظریه همه چیز همچنین ممکن است عدد "42" وجود داشته باشد که از نتایج مشاهدات، آزمایش ها، محاسبات، نتیجه گیری ها ناشی می شود - و در واقع شما نمی دانید با آن چه کنید.

درست مثل اینکه نمیدونی چیکار کنی مدل استاندارد. این یک ابزار توصیفی عالی برای فیزیک مدرن است. مشکل اما این است که من هنوز او را رها نکرده ام، چه برسد به انرژی. و مسئله تعادل فرضی ماده و پادماده در جهان تقریباً همه را نگران کرده است. بسیاری از فیزیکدانان با آرامش اعتراف می کنند که هدف واقعی از آزمایشات در برخورد دهنده هادرون معروف LHC و دیگر مراکز از این نوع، نه چندان تایید این مدل، بلکه تضعیف آن است! سپس، من فکر می کنم، علم به جلو حرکت می کند و بر بن بست فعلی غلبه می کند.

به طور قطع، نظریه همه چیز یک نظریه فیزیکی فرضی است که به طور منسجم همه پدیده های فیزیکی را توصیف می کند و به فرد اجازه می دهد تا نتیجه هر تجربه فیزیکی را پیش بینی کند.

این اصطلاح در حال حاضر معمولاً برای توصیف مفاهیم آزمایشی استفاده می شود، با این حال، تاکنون هیچ یک از این ایده ها به طور تجربی تأیید نشده است. مشکل اصلی تفاوت های غیر قابل حل در فرمول بندی هر دو نظریه بود. همچنین، مشکلات زیادی وجود دارد که هیچ یک از این تئوری ها آنها را حل نمی کنند، بنابراین حتی اگر آنها را با هم جمع کنید، نظریه همه چیز را به شما نمی دهند.

اتحاد خسته کننده

اولین برازش مدرن در فیزیک، مدل گرانشی نیوتن، دارای معایبی بود. تقریباً دو قرن بعد، اسکاتلندی ها تصمیم گرفتند که الکتریسیته و مغناطیس را باید به عنوان میدان های نیروی متقابل در نظر گرفت. این را می توان به عنوان موجی در نظر گرفت که تاج آن یک میدان الکتریکی ایجاد می کند، که به نوبه خود یک میدان مغناطیسی از طریق نوسان خود ایجاد می کند، که دوباره یک میدان الکتریکی ایجاد می کند.

درهم تنیدگی الکتریسیته و مغناطیس توسط فیزیکدان اسکاتلندی با کمک چهار معادله معروف جاودانه شد. بنابراین، هر دو نیرو در یک ترکیب شدند، یعنی. الکترومغناطیس. همچنین نباید فراموش کرد که در این مناسبت ماکسول کشف دیگری کرد که به لطف آن سرانجام نور به عنوان موج الکترومغناطیسی. اما در اینجا یک مشکل مهم وجود داشت که در آن زمان به آن توجهی نمی شد. سرعت نور، یعنی انتشار این موج الکترومغناطیسی به سرعت حرکت منبع تابش آن بستگی ندارد، به این معنی که این سرعت برای ناظران مختلف یکسان می ماند. بنابراین، از معادلات ماکسول چنین برمی‌آید که برای جسمی که با سرعتی نزدیک به سرعت موج نور حرکت می‌کند، زمان باید کند شود.

فیزیک سنتی اسحاق نیوتن با این مکاشفات احساس راحتی نمی کرد. خالق پویایی تصور نمی کرد که زمان باید معنایی داشته باشد - باید برای همه بدون تغییر و برابر باشد. ماکسول اولین قدم کوچک را برای به چالش کشیدن این باور برداشت، اما چیزی که مورد نیاز بود رقمی بود که به شدت به چالش بکشد و نشان دهد که گرانش و نور بر اساس اصول کمی متفاوت از آنچه قبلا تصور می شد وجود دارند. شخصیت مانند آلبرت انیشتین.

در آن دوران خوش بینانه، به نظر می رسید نظریه همه چیز بسط و تعمیم معادلات ماکسول باشد. فرض بر این بود که یک فرمول زیبا وجود خواهد داشت که با کل فیزیک جهان با افزودن سایر فعل و انفعالات شناخته شده مطابقت داشته باشد.

ایده اینشتین در مورد ارتباط زمان و مکان، انرژی و ماده با یکدیگر انقلابی بود. پس از اعلام نسبیت خاص و بعد عام، نابغه تصمیم گرفت که زمان آن رسیده است که نظریه همه چیز را پیدا کند، که فکر می کرد در دسترس او است. انیشتین مطمئن بود که به هدف خود نزدیک است و کافی است راهی برای ترکیب نظریه نسبیت خود با الکترومغناطیس ماکسول بیابد تا فرمولی بدست آورد که تمام فرآیندهای مورد علاقه فیزیکدانان را توضیح دهد.

متأسفانه، تقریباً بلافاصله پس از بزرگترین موفقیت های اینشتین، رشته جدیدی از فیزیک ظاهر شد - مکانیک کوانتومی. یا شاید "خوشبختانه"، زیرا بدون در نظر گرفتن پدیده های عالم صغیر ذرات بنیادی که توسط آن توصیف شده است، نظریه فرضی انیشتین نظریه همه چیز نخواهد بود. اما چیزهایی که در ابتدا به اندازه کافی ساده به نظر می رسید شروع به پیچیده تر شدن کردند.

در نهایت، با در نظر گرفتن هر دو نظریه، فیزیکدانان، نه فقط انیشتین، دست به اتحاد زدند. یکی از اولین کارهای بعد از کار اینشتین بود نظریه کالوزی-کلین  در سال 1919 پیشنهاد شد تئودورا کالوزن و در سال 1926 اصلاح شد. اسکار کلاین. او نظریه نسبیت را با الکترومغناطیس ماکسول ترکیب کرد و فضا-زمان چهاربعدی را با یک اضافی فرضی گسترش داد. بعد پنجم. این اولین نظریه به طور گسترده شناخته شده بر اساس مفهوم جدید ابرفضا بود.

همانطور که نسل بعدی فیزیکدانان نشان دادند، اتم توسط نیروهای ناشناخته قبلی به جز گرانش یا الکترومغناطیس حرکت می کند. اولی بود تعامل قویکه مسئول نگهداری پروتون ها و نوترون ها در داخل هسته اتم است. دومین - تعامل ضعیف، باعث فروپاشی اتم و رادیواکتیویته مرتبط با آن می شود.

ایده اتحاد دوباره ظاهر شد. با این حال، این بار، برای امید به یک نظریه قطعی، لازم بود که نه دو، بلکه چهار نیرویی که هر چیزی را که ما را احاطه کرده است ترکیب کنیم. اگرچه بشریت یاد گرفته است که از پتانسیل اتم استفاده کند، اما از ماهیت همه چیز دور شده است. فیزیکدانان شروع به ساخت تاسیسات تحقیقاتی برای برخورد ذرات اتمی با یکدیگر کردند. آزمایشات شتاب دهنده به سرعت نشان داد که آنچه ما ذرات بنیادی نامیدیم می تواند به قطعات کوچکتر تجزیه شود. بنابراین، کل "باغ وحش" منتشر شد ذرات زیر اتمیو دانشمندان شروع به تعجب کردند که ماده اولیه سازنده ماده چیست.

سالها بعد یک نابغه دیگر ظاهر شد ریچارد فاینمن. او یک نظریه جدید ترسیم کرد - الکترودینامیک کوانتومی (QED). این مربوط به برهمکنش یک فوتون با ذرات زیر اتمی، به ویژه با یک الکترون بود.

سپس عبدالسلام و استیون واینبرگ نتوانست اثر ضعیف را توضیح دهد. دانشمندان وجود سه ذره مسئول این نوع نیرو را پیش بینی کرده اند: W (+)، W (-) و Z (0). آنها متوجه شدند که در انرژی کافی بالا، این ذرات به همان شیوه رفتار می کنند.

دانشمندان این ضربه را دنبال کردند و الکترون ها و نوترینوها را به همان شیوه - به عنوان دو روی یک سکه - رفتار کردند. بر این اساس پیش بینی می شود که در اولین لحظات بیگ بنگ، یعنی. زمان شدت انرژی عظیم، اندرکنش ضعیف و الکترومغناطیس متحد شدند (3). این اولین ادغام پیشگامانه از زمان جیمز ماکسول بود. سلام و واینبرگ شناسایی کردند تعامل الکتریکی ضعیف.

3. تصویری از منشاء مشترک همه فعل و انفعالات

این اکتشافات به فیزیکدانان انرژی داد تا با نیروی قوی کار کنند. از آنجایی که فوتون‌ها برهمکنش الکترومغناطیسی را حمل می‌کنند و ذرات W(+)، W(-) و Z(0) ضعیف هستند، بر اساس قیاس باید برخی ذرات مسئول برهمکنش قوی باشند. این ذرات که پروتون ها و نوترون ها را از کوارک ها سنتز می کنند، نامگذاری شدند مرا ستایش کن. این نام از این واقعیت ناشی می شود که گلوئون ها به عنوان چسب برای ذرات زیر اتمی عمل می کنند.

امروزه، تقریباً به جای مفهوم نظریه همه چیز، از آن به عنوان نظریه یکپارچه بزرگ یاد می شود که به عنوان GUT نیز شناخته می شود. با این حال، بیشتر گروهی از نظریه ها هستند که سعی می کنند کرومودینامیک کوانتومی (برهم کنش های قوی) و نظریه برهمکنش های الکتروضعیف را ترکیب کنند.

آنها برهمکنش های قوی، ضعیف و الکترومغناطیسی را به عنوان تجلی یک برهمکنش واحد توصیف می کنند. با این حال، هیچ یک از تئوری های یکپارچه بزرگ موجود تایید تجربی دریافت نکرده اند. آنها به تقارن های جدید بین ذرات بنیادی اشاره می کنند که به ما امکان می دهد آنها را به عنوان مظاهر مختلف یک ذره تفسیر کنیم. به عنوان مثال، اکثر نظریه ها وجود ذرات جدید (هنوز کشف نشده) و فرآیندهای جدیدی را که با مشارکت آنها اتفاق می افتد، فرض می کنند. یکی از ویژگی های مشترک نظریه یکپارچه بزرگ، پیش بینی فروپاشی پروتون است. با این حال، این روند هنوز مشاهده نشده است. از این نتیجه می شود که طول عمر یک پروتون باید حداقل 10 باشد³² تنبل.

جدی‌ترین مشکل، اتحاد نسبیت عام است که گرانش را در سطح کلان، z توصیف می‌کند و فعل و انفعالات بنیادی را در سطح زیراتمی توصیف می‌کند. تاکنون امکان ساخت یک نظریه منسجم کاملاً کاربردی وجود نداشته است. گرانش کوانتومیکه می تواند پدیده های جدیدی را پیش بینی کند که می توانند به صورت تجربی آزمایش شوند.

علیرغم انقلاب غیرقابل انکاری که با اتحاد افراد ضعیف، قوی و الکترومغناطیس به وجود آمد، مدل استاندارد که شامل یکپارچگی شرح داده شده در بالا است، هنوز پس از نیوتن و انیشتین با نوعی افول نامناسب دست و پنجه نرم می کند. و جاذبه تنها مشکل او نیست...

سمفونی هرگز پخش نشد

مدل استاندارد دانش فعلی ما از فیزیک ذرات را خلاصه می کند. در بسیاری از آزمایش‌ها آزمایش شده و در پیش‌بینی وجود ذرات ناشناخته قبلی موفق بوده است. با این حال، توصیف واحدی از همه نیروهای اساسی ارائه نمی دهد، زیرا هنوز ایجاد نظریه گرانش مشابه نظریه سایر نیروها دشوار است. و حتی توسط Fr. ذره هیگز این رازهای بزرگ مدرن انرژی تاریک، گرانش، عدم تقارن ماده و پادماده و حتی نوسانات نوترینو را توضیح نمی دهد.

تا همین اواخر، این امید وجود داشت که مدل استاندارد بتواند خلاقانه در این جهت توسعه یابد ابر تقارن (SUSY)، که پیش بینی می کند هر ذره بنیادی که برای ما شناخته شده است یک شریک متقارن دارد - به اصطلاح s-ذره (4). این تعداد کل اجزای سازنده ماده را دو برابر می کند، اما این نظریه کاملاً در معادلات ریاضی قرار می گیرد و مهمتر از همه، فرصتی برای کشف راز ماده تاریک کیهانی ارائه می دهد. فقط باید منتظر نتایج آزمایشات در برخورد دهنده بزرگ هادرونی بود که وجود ذرات فوق متقارن را تایید می کند. متأسفانه دانشمندان هنوز کشف نشده اند و در نتیجه SUSY هنوز زیر یک علامت سوال بزرگ قرار دارد.

4. ذرات بنیادی و متقارن

تاکنون، باور عمومی بر این است که اصلی‌ترین یا در واقع تنها نامزد جدی نظریه همه چیز، نظریه یا بهتر است بگوییم نظریه ریسمان است. فرض اصلی در اینجا وجود یک شی بنیادی است که یک "رشته" یک بعدی است - باز (دارای انتهای آزاد) یا بسته (اگر انتهای آنها به هم متصل باشند). چنین رشته ای می تواند نوسان داشته باشد و این نوسانات انواع مختلف، به معنای کوانتومی کلمه، ذرات بنیادی که از مدل استاندارد برای ما شناخته شده است (فوتون ها، الکترون ها، کوارک ها، گراویتون ها و غیره) تولید می کنند. به عنوان مثال، ساده ترین ارتعاشات یک رشته باز مانند فوتون ها یا گلوئون ها عمل می کند. ساده‌ترین ارتعاش‌های رشته‌های بسته دارای ویژگی‌هایی مانند گراویتون‌ها هستند که کوانتوم‌های میدان گرانشی هستند و اجسام اصلی را تشکیل می‌دهند. نظریه کوانتومی گرانش.

کاهش کوچکترین ذرات شناخته شده برای ما به ارتعاشات ریسمان یک اتحاد بزرگ فرض شده و مسیری مستقیم به نظریه همه چیز است. از این رو محبوبیت بسیار زیاد نظریه ریسمان است. با این حال، مفاهیم، ​​مطابق با الزامات علم، باید آزمایش شوند، ترجیحا تجربی. و در اینجا جذابیت سمفونی زهی بلافاصله به پایان می رسد، زیرا هیچ کس روش قابل مشاهده ای برای تأیید تجربی ارائه نکرده است. به عبارت دیگر، آهنگسازی زهی هرگز بر روی سازهای واقعی نواخته نشده است.

این امر نظریه پردازانی را که تصمیم گرفته اند به ضبط نت های این موسیقی زهی هرگز بازسازی نشده ادامه دهند و به دنبال آهنگ ها و صداهای جدید در فرمول های ریاضی هستند، دلسرد نمی کند. ایجاد شده شامل نظریه ریسمان فوق متقارن اوراز نظریه M - به عنوان تعمیم نظریه ریسمان، مستلزم وجود یک بعد یازدهم اضافی، اضافه شده به ده پیش بینی شده قبلی. شی اصلی در نظریه M یک دیافراگم دو بعدی است که با کاهش این بعد اضافی به رشته اصلی کاهش می یابد. نظریه پردازان همچنین تأکید می کنند که هر دو ایده نباید به عنوان نظریه های مستقل طبقه بندی شوند - آنها اساساً تجلی یک، کلی ترین مفهوم هستند.

حلقه های گرانش کوانتومی

یکی از تلاش‌های اخیر برای آشتی دادن نظریه‌های ظاهراً ناسازگار مکانیک کوانتومی با نسبیت عام. حلقه گرانش کوانتومی (PGK)، همچنین به عنوان گرانش حلقه یا هندسه کوانتومی شناخته می شود. PGC در تلاش برای ایجاد یک نظریه کوانتومی گرانش است که در آن خود فضا کوانتیزه می شود. اصطلاح "کوانتوم" به این معنی است که این مفهوم نسخه کوانتومی نظریه کلاسیک - در این مورد، نظریه نسبیت عام است که گرانش را با هندسه فضا-زمان یکسان می کند (5).

در نظریه نسبیت عام، متریک ها و اتصالات را می توان به عنوان توابع معینی در نظر گرفت که در هر نقطه ای از فضا-زمان تعریف شده اند و قادر به گرفتن هر مقداری در هر نقطه هستند. از سوی دیگر، در گرانش حلقه، متریک و اتصال "توابع" معمولی نیستند، بلکه از قوانین خاصی از مکانیک کوانتومی پیروی می کنند - به عنوان مثال، آنها نمی توانند هیچ مقداری بگیرند (می توانند به طور چشمگیری تغییر کنند) و شما نمی توانید متریک و ارتباط را به طور همزمان با هر دقتی تعیین کنید.

با این حال، تئوری PGK با چالش های مهمی مواجه است. در آن، علاوه بر خود هندسه، گنجاندن ماده ای که ما از آن تشکیل شده ایم و ما را احاطه کرده است، دشوار است. همچنین نحوه به دست آوردن معادلات کلاسیک انیشتین در نسخه کوانتومی با حد مناسب چندان مشخص نیست.

در آستانه حل و فصل

تئوری همه چیز روشی خاص، بدیع و احساسی است فرضیه هولوگرافیک، مشکلات شناختی را به سطح کمی متفاوت ترجمه می کند. به نظر می رسد فیزیک سیاهچاله ها نشان می دهد که جهان ما آن چیزی نیست که حواس ما آن را نشان می دهد. واقعیتی که ما را احاطه کرده است می تواند یک هولوگرام باشد - طرح ریزی یک صفحه دو بعدی (6).

6. جهان به عنوان یک هولوگرام

کریگ هوگان، پروفسور فیزیکدانان مرکز تحقیقات Fermilab پیشنهاد می‌کنند که بسیاری از نتایج آزمایش‌ها، مانند آزمایش‌هایی که در LHC انجام شده است، نشان می‌دهد که سطح وضوح اولیه هولوگرام به تازگی رسیده است. بنابراین، اگر جهان یک هولوگرام است، شاید ما به تازگی به مرزهای وضوح واقعیت رسیده ایم. برخی از فیزیکدانان این فرضیه جالب را مطرح کرده اند که فضا-زمان ما در نهایت پیوسته نیست، بلکه مانند تصویری که از عکاسی دیجیتال به دست می آید، در ابتدایی ترین سطح خود از «دانه ها» یا «پیکسل ها» تشکیل شده است.

هوگان یک تداخل سنج ساخت هوگان هولومترکه هدف آن دستیابی به ماهیت کوانتومی خود فضا و وجود چیزی است که دانشمندان آن را "نویز هولوگرافیک" می نامند. هولومتر از دو تداخل سنج تشکیل شده است که در کنار هم قرار گرفته اند. آنها پرتوهای لیزری یک کیلوواتی را به سمت دستگاهی شلیک می کنند که آنها را به دو پرتو عمود بر هم به طول 40 متر تقسیم می کند که منعکس شده و به نقطه جدایی باز می گردد و نوساناتی در روشنایی پرتوهای نور ایجاد می کند. اگر آنها باعث حرکت خاصی در دستگاه تقسیم شوند، آنگاه این شاهدی بر ارتعاش خود فضا خواهد بود.

برخی معتقدند که این نظریه جهان هولوگرافی است که می تواند در نهایت نظریه نسبیت را با مکانیک کوانتومی آشتی دهد. این فرضیه به اصل هولوگرافیک نزدیک است جهان به عنوان یک شبیه سازیکه او مشهورترین مدافع آن است نیکلاس بوستروم. این دانشمند پیشنهاد می کند که با یک کامپیوتر به اندازه کافی قدرتمند، می توانید یک شبیه سازی قابل اعتماد از کل تمدن یا حتی کل جهان ایجاد کنید.

کارشناسان دانشگاه ساوتهمپتون، که با همکارانش در کانادا و ایتالیا کار می کنند، می گویند شواهد مشخصی وجود دارد که جهان می تواند نوعی توهم باشد. برخی ناهنجاری های فضایی وجود دارد تابش پس زمینه مایکروویو، همچنین به عنوان شناخته شده است تابش پس زمینه یا CMB (). تیمی از فیزیکدانان نظری از این دانشگاه، در جستجوی تایید نظریه ماهیت هولوگرافیک جهان، حجم عظیمی از داده ها را تجزیه و تحلیل کردند و سعی کردند ناهمگونی هایی را در تابش پس زمینه پیدا کنند. دانشمندان تعدادی مدل هولوگرافیک مختلف را آزمایش کردند و پیش‌بینی‌های آنها را با مشاهدات توزیع ماده در کیهان بسیار اولیه، که از اندازه‌گیری‌های ماهواره پلانک به دست آمد، مقایسه کردند. به این ترتیب می‌توان چندین مدل را حذف کرد، اما مدل‌های دیگر تا حد زیادی با مشاهدات مطابقت داشتند.

به عبارت دیگر، محققان پیشنهاد می‌کنند که آنچه یافته‌اند تأیید می‌کند که ما در یک هولوگرام زندگی می‌کنیم و تشخیص این واقعیت منجر به اتحاد فیزیک در یک نظریه قطعی از همه چیز می‌شود. اگر این مدل فیزیکی پذیرفته می شد، پایان نظریه انفجار بزرگ یا مفاهیمی مانند تورم جهان است. از سوی دیگر، برای مثال، پارادوکس ناظر در فیزیک کوانتومی را نیز توضیح می دهد، یعنی دیدگاهی که بر اساس آن واقعیت مشاهده یک پدیده بر نتیجه مشاهده تأثیر می گذارد، همانطور که در که تصاویر هولوگرافیک شناخته شده مشاهده می شود بر ظاهر آنها تأثیر می گذارد.

آیا این نظریه همه چیزهایی بود که ما می خواستیم؟ سخت است برای گفتن. از این گذشته ، ما هنوز هیچ یک از آنها را نمی شناسیم ...

چندجهانی، یعنی همه چیز معنای خود را از دست می دهد

فراتر از کیهان به عنوان هولوگرام و/یا شبیه سازی یک شوخی دیگر، تا حدودی شرورانه از تلاش های ما برای یافتن نظریه همه چیز. فرضیه چندجهانی. طبق نظریه کوانتومی بسیاری از دنیاها هیو اورت سوم، که او آن را "تفسیر چندجهانی مکانیک کوانتومی" می نامد، هر چیزی که می تواند اتفاق بیفتد قطعاً در یکی از شاخه های واقعیت رخ می دهد. از نظر اورت، هر حالت برهم نهی به همان اندازه واقعی است و در جهان موازی دیگری تحقق می یابد. چندجهانی کوانتومی مانند یک درخت منشعب بی پایان است.

طبق یکی از تفسیرهای مکانیک کوانتومی، جهان هایی در این فضا وجود دارند که از جهان ما سرچشمه می گیرند. هر از گاهی جهان های جدیدی در این فضا ایجاد می شود. این اتفاق می افتد هر زمان که انتخابی در جهان وجود داشته باشد - برای مثال، یک ذره معین می تواند چندین مسیر را طی کند، و سپس به تعداد مسیرهای ممکن جهان جدید ایجاد می شود و در هر یک از آنها مولکول در مسیرهای مختلف حرکت می کند. نوع دیگری از چندجهانی در نظریه M که قبلا ذکر شد توضیح داده شده است. به گفته او، جهان ما و دیگر جهان ها در نتیجه برخورد غشاها در فضای یازده بعدی پدید آمده اند. برخلاف جهان‌های «چندجهانی کوانتومی»، ممکن است قوانین فیزیک بسیار متفاوتی داشته باشند.

مفهوم چندجهانی یا چندجهانی بسیاری از مشکلات مانند تنظیم کامل را حل می کند، اما از نظر علمی به نظر می رسد که یک بن بست باشد. زیرا همه سوالات را ایجاد می کند "چرا؟" بی اهمیت علاوه بر این، مطالعه جهان های دیگر به طور کلی غیر قابل تصور به نظر می رسد. و خود مفهوم نظریه همه چیز در اینجا معنای خود را از دست می دهد.

قدرت در پنجم

شاید ما نباید به نظریه های بزرگ و جاه طلبانه روی بیاوریم؟ شاید کافی است به اکتشافاتی توجه کنیم که تاکنون نامحسوس به نظر می رسند، اما ممکن است به نتایج بزرگی منجر شوند؟

آگوست گذشته، فیزیکدانان نظری در دانشگاه کالیفرنیا، ایروین مقاله ای را در مجله Physical Review Letters منتشر کردند که در آن اظهار داشت که علاوه بر برهم کنش های گرانشی، الکترومغناطیسی، ضعیف و قوی، احتمالاً برهم کنش دیگری نیز وجود دارد.

در سال 2015، دانشمندان آکادمی علوم مجارستان به دنبال حامل فرضی نیروی پنجم طبیعت بودند. هنگامی که یک ایزوتوپ لیتیوم - 7Li - با پروتون ها برخورد کرد، آنها وجود یک بوزون جدید (7) را کشف کردند که حدود XNUMX برابر سنگین تر از یک الکترون بود. با این حال، آنها نمی توانند تشخیص دهند که آیا او حامل تأثیرات است یا خیر. دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در ایروین داده‌های محققان مجارستانی را مورد مطالعه قرار دادند و آزمایش‌هایی را که تا به امروز در این زمینه وجود دارد، تجزیه و تحلیل کردند. در نتیجه نظریه جدیدی ارائه کردند. تمام داده های موجود را ترکیب می کند و یک کشف احتمالی را نشان می دهد. نیروی پنجم طبیعت. به نظر آنها این ذره مرموز ممکن است به اصطلاح باشد بوزون X، به نام "پروتونوفوبیک" - به دلیل عدم تعامل با این ذره بنیادی. دانشمندان همچنین بر این باورند که نیروی پنجم طبیعت، همراه با دیگر فعل و انفعالات، ممکن است جنبه های مختلفی از یک اصل اساسی دیگر را تشکیل دهد یا ردپایی باشد که منجر به ماده تاریک.

7. مدل تولید ایکس بوزون

قسمت تاریک اسکناس

تخمین زده می شود که 27 درصد از کل ماده در جهان نامرئی باقی می ماند، و علاوه بر این، هر چیزی که می تواند "دیده شود" - از ساندویچ شما گرفته تا اختروش ها - تنها 4,9٪ از ماده است. بقیه انرژی تاریک است.

ستاره شناسان تمام تلاش خود را می کنند تا توضیح دهند که چرا ماده تاریک وجود دارد، چرا مقدار زیادی از آن وجود دارد و چرا به هر حال پنهان می ماند. در حالی که انرژی مرئی ساطع نمی کند، به اندازه کافی قوی است که کهکشان ها را در خوشه ها نگه دارد و از گسترش آهسته آنها در فضا جلوگیری می کند. ماده تاریک چیست؟ اکسیون، WIMP، گراویتون یا ابر ماده از نظریه کالوزا-کلین؟

و مهمترین سوال - چگونه می توان بدون توضیح مشکل ماده تاریک (و البته انرژی تاریک) به نظریه همه چیز فکر کرد؟

در نظریه جدید گرانش که توسط فیزیکدان نظری ارائه شده است اریکا ورلینده از دانشگاه آمستردام، راهی برای خلاص شدن از شر این مشکل آزاردهنده پیدا کرد. بر خلاف رویکرد سنتی به گرانش به عنوان یک نیروی اساسی طبیعت، ورلینده آن را به عنوان نیرویی در حال ظهور می بیند. خاصیت فضا. این ظهور فرآیندی است که طی آن طبیعت با استفاده از عناصر کوچک و ساده چیزی قدرتمند خلق می کند. در نتیجه، خلقت نهایی خواصی را از خود نشان می دهد که ذرات کوچکتر آن را ندارند.

در حال ظهور یا جاذبه آنتروپیکهمانطور که نظریه جدید آن را می نامد، مسئول تغییرات و ناهنجاری ها در چرخش کهکشان ها است که اکنون با فعالیت ماده تاریک مرتبط است. در مفهوم ورلیند، گرانش در نتیجه تغییر در واحدهای اساسی اطلاعات ظاهر می شود. در یک کلام، گرانش نتیجه آنتروپی خواهد بود، نه یک نیروی اساسی در فضا. فضا-زمان از سه بعد شناخته شده تشکیل شده و با زمان تکمیل می شود. قابل انعطاف خواهد بود.

البته می توانید با جستجوی نظریه دیگری که می گوید اصلاً مشکلی وجود ندارد، از شر مشکل انرژی تاریک خلاص شوید زیرا چیزی به نام انرژی تاریک وجود ندارد. بر اساس نتایج یک شبیه‌سازی رایانه‌ای جدید که در مارس 2017 توسط تیمی از دانشمندان مجارستانی-آمریکایی منتشر شد، 68 درصد از کیهان فرض شده در مدل قدیمی‌تر که به اختصار Lambda-CDM نامیده می‌شود، به سادگی وجود ندارد.

دنیای علم مفهوم انرژی تاریک را پذیرفته است که در دهه 90 پس از مشاهده نور از ابرنواخترهای نوع Ia که به "شمع های استاندارد" نیز معروف هستند، ظهور کرد. نتیجه مشاهده نیز می باشد نظریه شتاب انبساط جهان، جایزه نوبل فیزیک 2011 را دریافت کرد.

در همین حال، محققان دانشگاه Eötvös Lorand در مجارستان و دانشگاه هاوایی در ایالات متحده اخیراً اعلام کردند که انرژی تاریک یک "اختراع" است که در نتیجه محاسبات ساده به وجود آمده است. در مدل جدیدی که توسط محققان نامگذاری شده است اوراجهان مانند کف صابون در حال انبساط است. سرعت انبساط مشابه چیزی است که مشاهده می شود و شتاب صحیح است و همه چیز مطابق با نظریات اینشتین است. با این حال، در مفهوم مجارستانی-آمریکایی نیازی به در نظر گرفتن انرژی تاریک نیست. شرح این مطالعه در Monthly Notes of the Royal Astronomical Society منتشر شده است.

همه چیز بدون تئوری می تواند کار کند

در فلسفه علم موضعی در مقابل رئالیسم وجود دارد که به آن می گویند ابزارگرایی. به گفته وی، تمام اشیایی که با حواس قابل مشاهده نیستند، فقط «داستان های مفید» هستند. آنها واقعا وجود ندارند - یا حداقل مشخص نیست که آیا وجود دارند یا خیر. با این حال، آنها از این جهت مفید هستند که به لطف آنها می توانیم پدیده ها را در چارچوب نظریه های فیزیکی، البته به زبان ریاضیات، پیش بینی و توضیح دهیم.

دانشمندان تشخیص می دهند که جهان را نمی توان در یک نظریه یکپارچه کرد، خیلی کمتر در یک معادله ریاضی. همه تقارن‌ها و پیش‌بینی‌ها فقط می‌توانند اختراع ریاضیات باشند و معمولاً نتیجه نیازهای روان‌شناختی ما مانند میل به دریافت پاسخ‌های قطعی و نهایی هستند. تنها با این حال، ممکن است جهان اصلاً نیازی به یکپارچگی نداشته باشد تا وجود داشته باشد و به اندازه کافی روان عمل کند.

کاروان نوبل ادامه دارد

سازوکار اعطای جایزه نوبل برای دستاوردهای فیزیکی به آرامی جهان کار می کند، که ما را کم یا اصلا به نظریه همه چیز نزدیک می کند. علاوه بر این، دستگاه‌ها و اختراعات فنی مختلف مبتنی بر اکتشافات علمی نوبل به خوبی در دنیای ما ریشه دوانده است. کافی است تحقیقات LED آبی را که چند سال پیش اعطا شد، یادآوری کنیم، که نیازی به توضیح اصول اساسی جهان نیست، تا تقریباً در هر مرحله به ما خدمت کند.

این احتمال وجود دارد که امسال، یک بار دیگر، یک دستاورد علمی اعطا شود که به همه سؤالات پاسخ نمی دهد و درک کاملی از همه چیز نمی دهد، اما می تواند بسیار مفید باشد - اگر نه به صورت عملی، پس در دنیای فناوری کاربردی. - حداقل برای گام به گام، گام به گام برای گسترش دانش خود از واقعیت. همانطور که در مورد، به عنوان مثال، با بعدی تشخیص امواج گرانشی.

یکی از نامزدهای نامزد دریافت جایزه نوبل امسال است پروفسور راینر "پارادایس" ویس (هشت). او یکی از مخترعان فناوری است تداخل سنج لیزری، مورد استفاده در LIGO () - یک آشکارساز امواج گرانشی، با سه رکورد موج گرانشی تایید شده. LIGO یک سرمایه گذاری مشترک بین دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست، مؤسسه فناوری کالیفرنیا و بسیاری از کالج های دیگر است. این پروژه توسط بنیاد ملی علوم حمایت می شود. ایده ایجاد یک آشکارساز در سال 1992 متولد شد و نویسندگان آن بودند کیپ تورن i رونالد درور از موسسه فناوری کالیفرنیا و به طور خاص راینر وایس از موسسه فناوری ماساچوست. Drever متأسفانه در ماه مارس سال جاری درگذشت، اما دو نفر دیگر ممکن است در ماه اکتبر در لیست باشند.

در دسامبر 2015، امواج گرانشی توسط هر دو آشکارساز در رصدخانه LIGO در لیوینگستون، لوئیزیانا و هانفورد، واشنگتن شناسایی شد. اولین کشف تاریخی در سپتامبر 2015 رخ داد و در فوریه 2016 گزارش شد. این اولین برخورد سیاهچاله با امواج گرانشی است که با نماد مشخص شده است. GW150914. کشف در روز دوم کریسمس 2015 GW151226و اطلاعات مربوط به آن در ژوئن 2016 ظاهر شد. یک سال بعد از کشف سوم مطلع شدیم.

اخترشناسان وقایع اخیر را با امواج گرانشی با برداشتن پرده‌ای که تا آن زمان غیرقابل نفوذ بود و فرصتی برای در نهایت بررسی نحوه عملکرد واقعاً کیهان مقایسه می‌کنند. به عبارت دیگر، امواج الکترومغناطیسی نوساناتی در یک محیط فضایی هستند و امواج گرانشی نوسانات خود محیط هستند.

او سال ها کاندیدای سرسخت جایزه نوبل بود. آنتون زایلینگر (9)، فیزیکدان اتریشی متخصص در تداخل سنجی کوانتومی، استاد فیزیک تجربی در دانشگاه وین. به لطف همکاری اروپا با مراکز تحقیقاتی چین، اتریش به آزمایش‌های مداری اخیراً شناخته شده متصل است. تله پورت کوانتومی. این احتمال وجود دارد که او در کنار دانشمندان چینی که بر روی پروژه‌های مخابراتی کوانتومی و حمل‌ونقل از راه دور کار می‌کنند، جایزه دریافت کنند.

زایلینگر در مورد پدیده های اصلی جهان خرد (به ویژه حالت های درهم تنیده) تحقیق می کند. در دهه 80 او یک سری آزمایش در مورد تداخل نوترون انجام داد. در سال 1989 همراه با دانیل گرینبرگر i مایکل هورنمکه درهم تنیدگی سه یا چند ذره همبستگی‌های کوانتومی به دست می‌دهد که با هیچ تصویری بر اساس مفاهیم فیزیک کلاسیک نسبیتی کاملاً ناسازگار است. معروف ترین آزمایش زایلینگر اولین تله پورت کوانتومی بین دو فوتون بود که در دو رویداد تابشی مجزا ایجاد شدند (1997).

همچنین چندین سال است که در مورد لزوم ارزیابی بهمن اکتشافات توسط کمیته نوبل صحبت می شود. سیارات فراخورشیدی. حدس و گمان ابتدا اشاره می کند جفری دبلیو مارسی، یک ستاره شناس آمریکایی که با همکاری پل باتلر i دبرا فیشر در کشف هفتاد سیاره از XNUMX اولین سیاره فراخورشیدی شناخته شده شرکت کرد.

با این حال، اگر دانشمندان سوئدی به پیشرفت‌هایی پایبند باشند که پیامدهای عملی و پتانسیل فناوری بیشتری دارند، می‌توانند به محققانی که در حال آزمایش اثرات مرتبط با فوتونیک نانوسیمیاز جمله ایجاد اولین لیزر نانوسیمی. آنها همچنین ممکن است در مدار منافع خود باشند. یوسینوری توکورا, رامورتی رامش i جیمز اسکات - برای تحقیق در مورد محیط ذخیره فروالکتریک (اسکات) و مواد فروالکتریک جدید (دو مورد دیگر).

از جمله کاربردهایی که در سال های اخیر ذکر شد، دانشمندان در حال توسعه فناوری بودند فرامواد با ضریب شکست منفی، یعنی. عناوینی مانند: ویکتور وسلاگو (ویکتور وسیلاگو) جان پندری, دیوید اسمیت, شیانگ ژانگ, شلدون شولتز یا اولف لئونهارت. شاید کمیته نوبل سازندگان و محققین بلورهای فوتونی را به یاد بیاورد. دانشمندان دوست دارند الی یابلونوویچ, شان لین یا جان یوآنوپولوس.

همه اشراف "کوچک" تا کنون جایزه گرفته اند و آینده - یعنی. جوایز برای مفاهیم تکه تکه ای که منجر به اختراعات فنی خاص می شوند، از لحاظ نظری باید با توسعه نظریه همه چیز متوقف شوند. این به این دلیل است که باید تمام پاسخ ها و راه حل های ممکن را برای هر سوال ارائه دهد.

از لحاظ نظری، این یک سوال جالب است - آیا نظریه همه چیز به معنای پایان علم، نیاز به آزمایش و جستجو است؟ فقط در تئوری ...