Të gjithë presin teorinë e tyre

Në Udhëzuesin e Autostopit për Galaxy, hiperkompjuterit Deep Thought (1) iu bë një "pyetje e madhe". Pas shtatë milion e gjysmë vjetësh llogaritje komplekse, ai dha përgjigjen në lidhje me jetën, universin dhe gjithçka tjetër. Në të shkruhej "42".

Në gusht Nature, fizikani Mostafa Ahmadi botoi një punim me shokët e tij të skuadrës në lidhje me studimin e tij, i cili tregoi se linja e emetimit të atomeve të antihidrogjenit është e njëjtë me atë të hidrogjenit në një distancë prej 21 cm. Pra, së bashku, valët e emetuara nga hidrogjeni dhe antihidrogjeni kanë një gjatësi 42 cm!

Këtu, pikëçuditja luan një rol mjaft qesharak. Sidoqoftë, "sekuenca shoqëruese" e mësipërme nuk është shumë larg nga disa nga të menduarit që po ndodh në fushën e fizikës moderne. Studiuesit kanë pyetur prej kohësh nëse modelet dhe rregullimet që ne perceptojmë në univers nuk janë thjesht një proces i mendjes sonë dhe jo një pasqyrim i ndonjë fenomeni objektiv. Nga një këndvështrim i caktuar, çdo numër universesh mund të kishte lindur pa asnjë arsye. Ne u gjendëm në njërën prej tyre, konkrete, në të cilën plotësoheshin një sërë kushtesh delikate për paraqitjen e një personi në të. Ne e quajmë atë o. botë antropike (2), domethënë, ai ku gjithçka drejtohet drejt shfaqjes së jetës siç e njohim ne.

Kërkohet prej dekadash Teoria e gjithçkaje mund të jetë edhe numri "42", i cili do të lindë nga rezultatet e vëzhgimeve, eksperimenteve, llogaritjeve, përfundimeve - dhe në fakt nuk do të dini se çfarë të bëni me të.

Ashtu si ju nuk dini çfarë të bëni me Modeli standard. Është një mjet i shkëlqyer përshkrues për fizikën moderne. Problemi, megjithatë, është se unë nuk po heq dorë ende prej tij, e lëre më energjinë. Dhe çështja e ekuilibrit hipotetik të materies dhe antimateries në Univers tashmë po shqetëson pothuajse të gjithë. Shumë fizikanë pranojnë me qetësi se qëllimi i vërtetë i eksperimenteve në përplasjen e famshme të Hadronit LHC dhe qendra të tjera të këtij lloji nuk është aq shumë për të konfirmuar këtë model, por për ta minuar atë! Atëherë, mendoj se shkenca do të ecë përpara, duke kapërcyer ngërçin aktual.

Padyshim, Teoria e Gjithçkaje është një teori fizike hipotetike që përshkruan në mënyrë koherente të gjitha fenomenet fizike dhe lejon që dikush të parashikojë rezultatin e çdo përvoje fizike.

Termi aktualisht përdoret zakonisht për të përshkruar koncepte tentative, megjithatë, deri më tani asnjë nga këto ide nuk është verifikuar eksperimentalisht. Problemi kryesor doli të ishin dallimet e pakapërcyeshme në formulimet e të dyja teorive. Gjithashtu, ka shumë probleme që asnjë nga këto teori nuk i zgjidh, kështu që edhe nëse i bashkoni ato, nuk ju japin një Teori të Gjithçkaje.

Bashkimi i lodhshëm

Përshtatja e parë moderne në fizikë, Modeli gravitacional i Njutonit, kishte disa të meta. Gati dy shekuj më vonë, skocezi vendosi që elektriciteti dhe magnetizmi duhet të shihen si fusha të forcës ndërdepërtuese. Kjo mund të konsiderohet si një valë, kreshta e së cilës krijon një fushë elektrike, e cila nga ana tjetër krijon një fushë magnetike përmes lëkundjes së saj, e cila përsëri krijon një fushë elektrike.

Ndërthurja e elektricitetit dhe magnetizmit u përjetësua nga fizikani skocez me ndihmën e katër ekuacioneve të famshme. Kështu, të dyja forcat u bashkuan në një, d.m.th. elektromagnetizmi. Gjithashtu nuk duhet harruar se me këtë rast Maxwell bëri një zbulim tjetër, falë të cilit drita përfundimisht u përkufizua si valë elektromagnetike. Megjithatë, këtu kishte një problem domethënës, të cilit në atë kohë nuk i kushtohej vëmendje. Shpejtësia e dritës, d.m.th. Përhapja e kësaj vale elektromagnetike nuk varet nga shpejtësia me të cilën lëviz burimi i rrezatimit të saj, që do të thotë se kjo shpejtësi mbetet e njëjtë për vëzhgues të ndryshëm. Kështu, nga ekuacionet e Maxwell-it rezulton se për një objekt që lëviz me një shpejtësi afër shpejtësisë së valës së dritës, koha duhet të ngadalësohet.

Fizika tradicionale e Isaac Njutonit nuk ndihej shumë rehat me këto zbulime. Krijuesi i dinamikës nuk supozoi se koha duhet të ketë ndonjë kuptim - ajo duhet të jetë e pandryshuar dhe e barabartë për të gjithë. Maxwell bëri hapin e parë të vogël për të sfiduar këtë besim, por ajo që duhej ishte një figurë që sfidonte rrënjësisht, duke demonstruar se graviteti dhe drita ekzistojnë në parime paksa të ndryshme nga sa mendohej më parë. karakter si Albert Einstein.

Në ato kohë optimiste, Teoria e Gjithçkaje dukej se ishte një zgjerim dhe përgjithësim i ekuacioneve të Maxwell-it. Supozohej se do të kishte një formulë elegante që do t'i përshtatej të gjithë fizikës së universit me shtimin e ndërveprimeve të tjera të njohura.

Ideja e Ajnshtajnit për lidhjen e kohës dhe hapësirës, ​​energjisë dhe materies me njëra-tjetrën ishte revolucionare. Pasi u njoftua relativiteti special dhe më pas i përgjithshëm, gjeniu vendosi se ishte koha për të gjetur Teorinë e Gjithçkaje, për të cilën mendonte se ishte brenda mundësive të tij. Ajnshtajni ishte i sigurt se ai ishte afër qëllimit të tij dhe mjaftonte të gjente një mënyrë për të kombinuar teorinë e tij të relativitetit me elektromagnetizmin e Maksuellit për të nxjerrë një formulë që shpjegon të gjitha proceset me interes për fizikantët.

Fatkeqësisht, pothuajse menjëherë pas sukseseve më të mëdha të Ajnshtajnit, u shfaq një fushë e re e fizikës - mekanika kuantike. Ose ndoshta "për fat", sepse pa marrë parasysh fenomenet e mikrokozmosit të grimcave elementare të përshkruara prej tij, teoria hipotetike e Ajnshtajnit nuk do të ishte Teoria e Gjithçkaje. Por gjërat që në fillim dukeshin mjaft të thjeshta filluan të bëhen më të ndërlikuara.

Përfundimisht, me të dyja teoritë në mendje, fizikanët, jo vetëm Ajnshtajni, u nisën për t'u bashkuar. Një nga të parat pas punës së Ajnshtajnit ishte Teoria Kaluzi-Klein  propozuar në vitin 1919 Theodora Caluzen dhe modifikuar në 1926. Oscar Klein. Ajo kombinoi teorinë e relativitetit me elektromagnetizmin e Maxwell, duke zgjeruar hapësirën-kohën katërdimensionale me një shtesë hipotetike. Dimensioni i pestë. Ishte teoria e parë e njohur gjerësisht e bazuar në konceptin e ri të hiperhapësirës.

Siç tregoi gjenerata e ardhshme e fizikantëve, atomi lëviz nga forca të panjohura më parë, përveç gravitetit ose elektromagnetizmit. I pari ishte ndërveprim i fortë, i cili është përgjegjës për mbajtjen e protoneve dhe neutroneve brenda bërthamës atomike. E dyta - ndërveprim i dobët, duke shkaktuar prishjen e atomit dhe radioaktivitetin e lidhur me të.

Ideja e bashkimit u rishfaq. Megjithatë, këtë herë, për të shpresuar në një teori përfundimtare, ishte e nevojshme të kombinoheshin jo dy, por katër forca që kontrollojnë gjithçka që na rrethon. Megjithëse njerëzimi ka mësuar të përdorë potencialin e atomit, ai është larguar nga natyra e të gjitha gjërave. Fizikanët filluan të ndërtonin objekte kërkimore për përplasjen e grimcave atomike me njëra-tjetrën. Eksperimentet me përshpejtues treguan shpejt se ato që ne i quajtëm grimca elementare mund të ndaheshin në copa më të vogla. Kështu u lirua i gjithë “ZOO”. grimcat nënatomike, dhe shkencëtarët filluan të pyesin veten se cili është blloku themelor i ndërtimit të materies.

Vite më vonë u shfaq një gjeni tjetër Richard Feynman. Ai nxori një teori të re - elektrodinamika kuantike (QED). Kjo kishte të bënte me ndërveprimin e një fotoni me grimcat nënatomike, veçanërisht me një elektron.

atëherë Abdus Salam dhe Steven Weinberg nuk arriti të shpjegojë efektin e dobët. Shkencëtarët kanë parashikuar ekzistencën e deri në tre grimca përgjegjëse për këtë lloj force: W (+), W (-) dhe Z (0). Ata vunë re se me energji mjaft të lartë, këto grimca sillen në të njëjtën mënyrë.

Shkencëtarët ndoqën ndikimin dhe trajtuan elektronet dhe neutrinot në të njëjtën mënyrë - si dy anët e së njëjtës monedhë. Mbi këtë bazë, parashikohet që në momentet e para të Big Bengut, d.m.th. Koha e intensitetit të madh të energjisë, ndërveprimit të dobët dhe elektromagnetizmit u bashkuan (3). Ishte bashkimi i parë novator që nga James Maxwell. Salam dhe Weinberg u identifikuan ndërveprim elektro-dobët.

3. Ilustrimi i origjinës së përbashkët të të gjitha ndërveprimeve

Këto zbulime u dhanë fizikantëve energjinë për të punuar me forcën e fortë. Meqenëse fotonet mbartin bashkëveprimin elektromagnetik, dhe grimcat W(+), W(-) dhe Z(0) janë të dobëta, për analogji duhet të ketë disa grimca përgjegjëse për ndërveprimin e fortë. Këto grimca, të cilat sintetizojnë protonet dhe neutronet nga kuarkët, u quajtën më lavdëroni. Emri vjen nga fakti se gluonët veprojnë si ngjitës për grimcat nënatomike.

Në ditët e sotme, pothuajse në mënyrë të ndërsjellë me konceptin e Teorisë së Gjithçkaje, ajo përmendet si teoria e madhe e unifikuar, e njohur gjithashtu si GUT (). Megjithatë, është më tepër një grup teorish që përpiqen të kombinojnë kromodinamikën kuantike (ndërveprimet e forta) dhe teorinë e ndërveprimeve elektro-të dobëta.

Ata përshkruajnë ndërveprimet e forta, të dobëta dhe elektromagnetike si një manifestim i një ndërveprimi të vetëm. Megjithatë, asnjë nga teoritë ekzistuese të unifikuara të mëdha nuk ka marrë konfirmim eksperimental. Ata tregojnë për simetri të reja midis grimcave elementare, gjë që na lejon t'i interpretojmë ato si manifestime të ndryshme të një grimce. Shumica e teorive postulojnë ekzistencën e grimcave të reja (ende të pazbuluara), për shembull, dhe procese të reja që ndodhin me pjesëmarrjen e tyre. Një tipar i përbashkët i teorisë së madhe të unifikuar është parashikimi i zbërthimit të protonit. Megjithatë, ky proces ende nuk është vërejtur. Nga kjo rrjedh se jetëgjatësia e një protoni duhet të jetë së paku 10³² dembel.

Problemi më serioz mbetet unifikimi i relativitetit të përgjithshëm që përshkruan gravitetin në nivelin makro, z, duke përshkruar ndërveprimet themelore në nivelin nënatomik. Deri më tani, nuk ka qenë e mundur të ndërtohet një teori koherente plotësisht funksionale. graviteti kuantiktë cilat do të parashikonin dukuri të reja që mund të testoheshin eksperimentalisht.

Pavarësisht nga revolucioni i pamohueshëm që u soll nga bashkimi i të dobëtve, të fortëve dhe elektromagnetizmit, Modeli Standard, i cili përfshin bashkimin e përshkruar më sipër, ende lufton me një lloj rënieje të papërshtatshme pas Njutonit dhe Ajnshtajnit. Dhe graviteti nuk është problemi i tij i vetëm...

Simfonia nuk u luajt kurrë

Modeli Standard përmbledh njohuritë tona aktuale të fizikës së grimcave. Ai është testuar në shumë eksperimente dhe ka rezultuar i suksesshëm në parashikimin e ekzistencës së grimcave të panjohura më parë. Megjithatë, ai nuk ofron një përshkrim të vetëm të të gjitha forcave themelore, pasi është ende e vështirë të krijohet një teori e gravitetit të ngjashme me teorinë e forcave të tjera. Dhe madje i plotësuar nga Fr. Grimca Higgs Ai bën pak për të shpjeguar misteret e mëdha moderne të energjisë së errët, gravitetit, asimetrisë së materies dhe antimateries, madje edhe lëkundjeve të neutrinos.

Deri kohët e fundit, kishte shpresa se Modeli Standard mund të zhvillohej në mënyrë krijuese në këtë drejtim supersimetria (SUSY), i cili parashikon se çdo grimcë elementare e njohur për ne ka një partner simetrik - të ashtuquajturin s-grimca (4). Kjo dyfishon numrin total të blloqeve të ndërtimit të materies, por teoria përshtatet në mënyrë të përkryer në ekuacionet matematikore dhe, më e rëndësishmja, ofron një shans për të zbuluar misterin e materies së errët kozmike. Mbeti vetëm të priten rezultatet e eksperimenteve në Përplasësin e Madh të Hadronit, të cilat do të konfirmojnë ekzistencën e grimcave supersimetrike. Për fat të keq, shkencëtarët nuk janë zbuluar ende, dhe si rezultat, SUSY është ende nën një pikëpyetje të madhe.

4. Grimcat elementare dhe simetrike

Deri më tani, besohet gjerësisht se kandidati kryesor, ose në fakt i vetmi serioz për Teorinë e Gjithçkaje është teoria, ose më saktë, teoria e fijeve. Supozimi bazë këtu është ekzistenca e një objekti themelor, i cili është një "varg" njëdimensional - i hapur (me skaje të lira) ose i mbyllur (nëse skajet janë të lidhura). Një varg i tillë mund të lëkundet, dhe këto lëkundje të llojeve të ndryshme gjenerojnë, në kuptimin kuantik të fjalës, grimca elementare të njohura për ne nga Modeli Standard (fotone, elektrone, kuarkë, gravitone, etj.). Për shembull, dridhjet më të thjeshta të një vargu të hapur sillen si fotone ose gluon. Dridhjet më të thjeshta të vargjeve të mbyllura kanë veti të tilla si gravitonet, të cilat do të ishin kuantet e fushës gravitacionale, duke përbërë objektet kryesore në teoria kuantike e gravitetit.

Reduktimi i grimcave më të vogla të njohura për ne në vibracionet e vargut është një bashkim madhështor i supozuar dhe një rrugë e drejtpërdrejtë drejt Teorisë së Gjithçkaje. Prandaj popullariteti i madh i teorisë së fijeve. Megjithatë, konceptet, në përputhje me kërkesat e shkencës, duhet të testohen, mundësisht eksperimentalisht. Dhe këtu sharmi i simfonisë së telit përfundon menjëherë, sepse askush nuk ka dalë me një metodë të dukshme verifikimi empirik. Me fjalë të tjera, kompozimi me tela nuk është luajtur kurrë në instrumente reale.

Kjo nuk i dekurajon teoricienët që kanë vendosur të vazhdojnë regjistrimin e notave të kësaj muzike me tela të pa rikrijuar kurrë, duke kërkuar tone dhe tinguj të rinj në formulat matematikore. Krijuar përfshirë. teoria supersimetrike e fijeve Oraz M-teoria - si përgjithësim i teorisë së fijeve, që kërkon ekzistencën e një dimensioni shtesë, të njëmbëdhjetë, të shtuar në dhjetëshen e parashikuar më parë. Objekti kryesor në teorinë M është një diafragmë dy-dimensionale, e cila reduktohet në vargun kryesor duke reduktuar këtë dimension shtesë. Teoricienët gjithashtu theksojnë se të dyja idetë nuk duhet të klasifikohen si teori të pavarura - ato janë në thelb një manifestim i një koncepti, më të përgjithshëm.

Unazat e gravitetit kuantik

Një nga përpjekjet e fundit për të pajtuar teoritë në dukje të papajtueshme të mekanikës kuantike me relativitetin e përgjithshëm. graviteti kuantik i ciklit (PGK), i njohur gjithashtu si graviteti i lakut ose gjeometria kuantike. PGC po përpiqet të krijojë një teori kuantike të gravitetit, në të cilën vetë hapësira është e kuantizuar. Termi "kuant" do të thotë se ky koncept është një version kuantik i teorisë klasike - në këtë rast, teoria e përgjithshme e relativitetit, e cila barazon gravitetin me gjeometrinë e hapësirë-kohës (5).

Në teorinë e përgjithshme të relativitetit, metrikat dhe lidhjet mund të konsiderohen si funksione të caktuara, të përcaktuara në çdo pikë të hapësirë-kohës, të afta të marrin çdo vlerë në çdo pikë. Nga ana tjetër, në gravitetin e lakut, metrika dhe lidhja nuk janë "funksione" të zakonshme, por ndjekin disa rregulla të mekanikës kuantike - për shembull, ato nuk mund të marrin asnjë vlerë ​(ato mund të ndryshojnë në mënyrë dramatike) dhe ju nuk mund të të përcaktojë njëkohësisht metrikën dhe lidhjen me çdo saktësi.

Megjithatë, teoria e PGK-së përballet me sfida të rëndësishme. Është e vështirë të përfshihet, përveç vetë gjeometrisë, materia nga e cila jemi të përbërë dhe që na rrethon. Gjithashtu nuk është shumë e qartë se si të merren ekuacionet klasike të Ajnshtajnit në versionin kuantik me kufirin e duhur.

Në prag të zgjidhjes

Teoria e gjithçkaje është një mënyrë e veçantë, origjinale dhe emocionale hipoteza holografike, duke i përkthyer problemet njohëse në një plan paksa të ndryshëm. Fizika e vrimave të zeza duket se tregon se universi ynë nuk është ashtu siç e bëjnë shqisat tona. Realiteti që na rrethon mund të jetë një hologram - një projeksion i një plani dydimensional (6).

6. Universi si hologram

Craig Hogan, prof. Fizikanët në Qendrën Kërkimore Fermilab sugjerojnë se shumë nga rezultatet e eksperimenteve, si ato të kryera në LHC, tregojnë se niveli i rezolucionit bazë të hologramit sapo është arritur. Pra, nëse universi është një hologram, ndoshta ne sapo kemi arritur kufijtë e zgjidhjes së realitetit. Disa fizikanë kanë propozuar hipotezën intriguese se hapësira-koha në të cilën jetojmë nuk është përfundimisht e vazhdueshme, por, si një imazh i marrë nga fotografia dixhitale, në nivelin e tij më themelor përbëhet nga disa "kokrra" ose "pikselë".

Hogan ndërtoi një interferometër të quajtur holometër Hogane cila synon të arrijë natyrën kuantike të vetë hapësirës dhe praninë e asaj që shkencëtarët e quajnë "zhurmë holografike". Holometri përbëhet nga dy interferometra të vendosur krah për krah. Ata lëshojnë rreze lazer një kilovatësh në një pajisje që i ndan në dy rreze pingule 40 metra të gjata, të cilat reflektohen dhe kthehen në pikën e ndarjes, duke krijuar luhatje në shkëlqimin e rrezeve të dritës. Nëse ato shkaktojnë një lëvizje të caktuar në pajisjen e ndarjes, atëherë kjo do të jetë dëshmi e dridhjes së vetë hapësirës.

Disa besojnë se është teoria e universit holografik që më në fund mund të pajtojë teorinë e relativitetit me mekanikën kuantike. Hipoteza mbetet afër parimit holografik Universi si një simulimnga i cili është mbrojtësi më i famshëm Niklas Bostrum. Shkencëtari sugjeron që me një kompjuter mjaft të fuqishëm, mund të krijoni një simulim të besueshëm të një qytetërimi të tërë apo edhe të gjithë universit.

Ekspertët nga Universiteti i Southampton, duke punuar me kolegë në Kanada dhe Itali, thonë se ka prova konkrete që universi mund të jetë një lloj iluzion. Ka disa anomali në hapësirë rrezatimi i sfondit të mikrovalës, i njohur gjithashtu si rrezatimi i sfondit ose CMB (). Një ekip fizikantësh teorikë nga ky universitet, në kërkim të konfirmimit të teorisë së natyrës holografike të universit, analizuan një sasi të madhe të dhënash, duke u përpjekur të gjenin johomogjenitete në rrezatimin e sfondit. Shkencëtarët testuan një numër modelesh të ndryshme holografike dhe krahasuan parashikimet e tyre me vëzhgimet e shpërndarjes së materies në universin shumë të hershëm, të marra nga matjet e satelitit Planck. Në këtë mënyrë, ishte e mundur të eliminoheshin disa modele, por modele të tjera u zbuluan se ishin kryesisht në përputhje me vëzhgimet.

Me fjalë të tjera, studiuesit sugjerojnë se ajo që ata kanë gjetur konfirmon se ne po jetojmë në një hologram dhe njohja e këtij fakti do të çonte në unifikimin e fizikës në një teori të caktuar të gjithçkaje. Nëse ky model fizik do të pranohej, do të ishte fundi i teorisë së Big Bengut ose koncepteve të tilla si fryrja e universit. Nga ana tjetër, do të shpjegonte, për shembull, paradoksin e vëzhguesit në fizikën kuantike, domethënë këndvështrimin sipas të cilit vetë fakti i vëzhgimit të një dukurie ndikon në rezultatin e vëzhgimit, ashtu si të cilat vërehen imazhe të njohura holografike ndikon në pamjen e tyre.

A ishte kjo teoria e gjithçkaje që donim? E veshtire per tu thene. Ende nuk e njohim asnjërin prej tyre...

Multiversi, domethënë çdo gjë humbet kuptimin e saj

Përtej Universit si një hologram dhe/ose simulim i një shakaje tjetër, disi të egër nga përpjekjet tona për të gjetur Teorinë e Gjithçkaje hipoteza multiverse. Sipas teorisë kuantike të shumë botëve Hugh Everett III, të cilën ai e quan "interpretimi multivers i mekanikës kuantike", gjithçka që mund të ndodhë është e detyruar të ndodhë në një nga degët e realitetit. Për Everett, çdo gjendje mbivendosjeje është po aq reale dhe e realizuar në një univers tjetër paralel. Multiversi kuantik është si një pemë e degëzuar e pafund.

Sipas një interpretimi të mekanikës kuantike, ka universe në këtë hapësirë ​​që e kanë origjinën nga universi ynë. Herë pas here krijohen universe të reja në këtë hapësirë. Kjo ndodh sa herë që ka një zgjedhje në univers - për shembull, një grimcë e caktuar mund të shkojë përgjatë disa shtigjeve, dhe pastaj krijohen aq universe të reja sa ka shtigje të mundshme, dhe në secilën prej tyre molekula lëviz përgjatë shtigjeve të ndryshme. Një lloj tjetër multiversi përshkruhet në teorinë M të përmendur tashmë. Sipas saj, universi ynë dhe universet e tjerë u ngritën si rezultat i përplasjeve të membranave në hapësirën njëmbëdhjetë-dimensionale. Ndryshe nga universet në "multiversin kuantik", ato mund të kenë ligje shumë të ndryshme të fizikës.

Koncepti i një multiversi ose multiversi zgjidh shumë probleme, siç është akordimi i përsosur, por në një kuptim shkencor duket se është një rrugë pa krye. Sepse i bën të gjitha pyetjet "pse?" të parëndësishme. Për më tepër, studimi i universeve të tjerë duket përgjithësisht i paimagjinueshëm. Dhe vetë koncepti i Teorisë së Gjithçkaje humbet kuptimin e tij këtu.

Forca në të pestën

Ndoshta nuk duhet të kalojmë në teori të mëdha, ambicioze? Ndoshta mjafton t'i kushtojmë vëmendje zbulimeve që deri më tani duken të padukshme, por është e mundur që ato të çojnë në rezultate të shkëlqyera?

Gushtin e kaluar, fizikanët teorikë në Universitetin e Kalifornisë, Irvine botuan një artikull në revistën Physical Review Letters duke deklaruar se përveç ndërveprimeve gravitacionale, elektromagnetike, të dobëta dhe të forta, ka ndoshta një ndërveprim tjetër ...

Në vitin 2015, shkencëtarët nga Akademia Hungareze e Shkencave po kërkonin të ashtuquajturin bartës hipotetik të forcës së pestë të natyrës. Kur një izotop i litiumit - 7Li - u përplas me protonet, ata zbuluan praninë e një bozoni të ri (7), i cili ishte rreth tridhjetë herë më i rëndë se një elektron. Megjithatë, ata nuk mund të kuptonin nëse ai ishte bartës i ndikimeve. Shkencëtarët nga Universiteti i Kalifornisë në Irvine studiuan të dhënat e studiuesve hungarezë dhe analizuan eksperimentet që ekzistojnë deri më sot në këtë fushë. Si rezultat, ata paraqitën një teori të re. Ai kombinon të gjitha të dhënat ekzistuese dhe tregon një zbulim të mundshëm. forca e pestë e natyrës. Sipas mendimit të tyre, kjo grimcë misterioze mund të jetë e ashtuquajtura bozon X, i quajtur "protonofobik" - për shkak të mungesës së ndërveprimit me këtë grimcë elementare. Shkencëtarët besojnë gjithashtu se forca e pestë e natyrës, së bashku me ndërveprimet e tjera, mund të përbëjë aspekte të ndryshme të një parimi tjetër themelor, ose është një gjurmë që çon në materie e errët.

7. Modeli i prodhimit të X-bosonit

Pjesa e errët e kartëmonedhës

Është vlerësuar se deri në 27% e të gjithë materies në univers mbetet e padukshme, dhe përveç kësaj, gjithçka që mund të "shihet" - nga sanduiçi juaj deri te kuazarët - është vetëm 4,9% e materies. Pjesa tjetër është energji e errët.

Astronomët po bëjnë çmos për të shpjeguar pse ekziston materia e errët, pse ka kaq shumë prej saj dhe pse ajo gjithsesi mbetet e fshehur. Ndërsa nuk lëshon energji të dukshme, ajo është mjaft e fortë për të mbajtur galaktikat në grupime, duke i penguar ato të përhapen ngadalë nëpër hapësirë. Çfarë është lënda e errët? Axion, WIMP, graviton apo supersubstancë nga teoria Kaluza-Klein?

Dhe pyetja më e rëndësishme - si mund të mendohet për Teorinë e Gjithçkaje pa shpjeguar problemin e materies së errët (dhe, natyrisht, energjisë së errët)?

Në teorinë e re të gravitetit të propozuar nga fizikani teorik Erika Verlinde nga Universiteti i Amsterdamit, gjeti një mënyrë për të hequr qafe këtë problem të bezdisshëm. Në kundërshtim me qasjen tradicionale ndaj gravitetit si një forcë themelore e natyrës, Verlinde e sheh atë si lindje pronë e hapësirës. Kjo shfaqje është procesi me të cilin natyra krijon diçka të fuqishme duke përdorur elementë të vegjël e të thjeshtë. Si rezultat, krijimi përfundimtar shfaq veti që grimcat më të vogla nuk i kanë.

në zhvillim ose graviteti entropik, siç e quan teoria e re, është përgjegjëse për variacionet dhe anomalitë në rrotullimin e galaktikave tani të lidhura me aktivitetin e lëndës së errët. Në konceptin e Verlinde, graviteti shfaqet si rezultat i një ndryshimi në njësitë themelore të informacionit. Me një fjalë, graviteti do të ishte pasojë e entropisë, jo një forcë themelore në hapësirë. Hapësira-koha do të përbëhej nga tre dimensione të njohura dhe do të plotësohej me kohë. Do të ishte fleksibël.

Sigurisht, ju gjithashtu mund të shpëtoni nga problemi i energjisë së errët duke kërkuar një teori tjetër që thotë se nuk ka fare problem, sepse nuk ekziston diçka e tillë si energjia e errët. Sipas rezultateve të një simulimi të ri kompjuterik të publikuar në mars 2017 nga një ekip shkencëtarësh hungarezo-amerikane, 68% e universit të supozuar në modelin e vjetër, të quajtur shkurt Lambda-CDM, thjesht nuk ekziston.

Bota shkencore ka adoptuar konceptin e energjisë së errët, e cila u shfaq në vitet '90 pas vëzhgimit të dritës nga supernova e tipit Ia, të njohura edhe si "qirinjtë standardë". Rezultati i vëzhgimit është gjithashtu teoria e përshpejtimit të zgjerimit të universit, fitoi Çmimin Nobel në Fizikë 2011.

Ndërkohë, studiuesit në Universitetet Eötvös Lorand në Hungari dhe Universitetin e Hawait në SHBA njoftuan së fundmi se energjia e errët është një “shpikje” e ardhur si rezultat i llogaritjeve të thjeshtuara. Në një model të ri të quajtur nga studiuesit AveraUniversi po zgjerohet si pluhur sapuni. Shpejtësia e zgjerimit është e ngjashme me atë që vërehet, dhe nxitimi është i saktë dhe gjithçka është në përputhje me teoritë e Ajnshtajnit. Megjithatë, në konceptin hungaro-amerikan nuk ka nevojë të merret parasysh energjia e errët. Një përshkrim i studimit është botuar në Shënimet Mujore të Shoqërisë Mbretërore Astronomike.

Gjithçka mund të funksionojë pa teori

Në filozofinë e shkencës, ekziston një pozicion i kundërt me realizmin, i quajtur instrumentalizëm. Sipas tij, të gjitha objektet që nuk mund të vëzhgohen me shqisat janë vetëm “fiksione të dobishme”. Ata nuk ekzistojnë në të vërtetë - ose të paktën është e paqartë nëse ekzistojnë. Sidoqoftë, ato janë të dobishme në atë që falë tyre ne mund të parashikojmë dhe shpjegojmë fenomene brenda kornizës së teorive fizike, të formuluara, natyrisht, në gjuhën e matematikës.

Shkencëtarët pranojnë se universi nuk mund të bashkohet në një teori, aq më pak në një ekuacion matematikor. Të gjitha simetritë dhe parashikimet mund të jenë vetëm shpikje të matematikës dhe zakonisht janë rezultat i nevojave tona psikologjike, siç është dëshira për të marrë përgjigje përfundimtare dhe përfundimtare. I vetëm Megjithatë, universi mund të mos ketë nevojë fare të bashkohet në mënyrë që të ekzistojë dhe të funksionojë mjaftueshëm pa probleme.

Karvani i Nobelit vazhdon

Po aq pa probleme sa universi, funksionon mekanizmi për dhënien e çmimit Nobel për arritjet fizike, gjë që na afron pak ose aspak me Teorinë e Gjithçkaje. Për më tepër, pajisje të ndryshme dhe shpikje teknike të bazuara në zbulimet shkencore të Nobelit zënë rrënjë mirë në botën tonë. Mjafton të kujtojmë studimin blu LED të dhënë disa vite më parë, i cili nuk ka nevojë për një shpjegim të parimeve themelore të universit, për të na shërbyer pothuajse në çdo hap.

Ka të ngjarë që këtë vit, edhe një herë, të jepet një arritje shkencore, e cila nuk do t'u përgjigjet të gjitha pyetjeve dhe nuk do të japë një kuptim të plotë të gjithçkaje, por mund të jetë shumë e dobishme - nëse jo praktikisht, atëherë në botën e teknologjisë së aplikuar. - të paktën hap pas hapi për të zgjeruar njohuritë tona për realitetin. Si në rastin, për shembull, me pasues zbulimi i valëve gravitacionale.

Një nga kandidatët e përmendur shpesh për çmimin Nobel të këtij viti është Prof Rainer "Parajsa" Weiss (tetë). Ai është një bashkë-shpikës i teknologjisë interferometër lazer, përdoret në LIGO () - një detektor i valëve gravitacionale, me tre rekorde të konfirmuara të valëve gravitacionale. LIGO është një sipërmarrje e përbashkët midis shkencëtarëve nga Instituti i Teknologjisë në Masaçusets, Instituti i Teknologjisë në Kaliforni dhe shumë kolegje të tjera. Projekti sponsorizohet nga Fondacioni Kombëtar i Shkencës. Ideja e krijimit të një detektori lindi në vitin 1992 dhe autorët e tij ishin Kip Thorne i Ronald Drever nga Instituti i Teknologjisë në Kaliforni dhe konkretisht Rainer Weiss nga Instituti i Teknologjisë në Masaçusets. Drever fatkeqësisht vdiq në mars të këtij viti, por dy të tjerët mund të jenë në listë në tetor.

Në dhjetor 2015, valët gravitacionale u zbuluan nga të dy detektorët në Observatorin LIGO në Livingston, Luiziana dhe Hanford, Uashington. Zbulimi i parë historik ndodhi në shtator 2015 dhe u raportua në shkurt 2016. Kjo është përplasja e parë e vrimës së zezë e zbuluar nga valët gravitacionale e shënuar me simbolin GW150914. Zbulimi në ditën e dytë të Krishtlindjeve 2015 GW151226, dhe informacioni për të u shfaq në qershor 2016. Mësuam për zbulimin e tretë një vit më vonë.

Astronomët krahasojnë ngjarjet e fundit me valët gravitacionale me heqjen e një velloje deri tani të padepërtueshme dhe mundësinë për të parë më në fund se si funksionon universi. Me fjalë të tjera, valët elektromagnetike janë lëkundje në një mjedis hapësinor, dhe valët gravitacionale janë lëkundje të vetë mediumit.

Ai ishte një kandidat i hekurt për çmimin Nobel për shumë vite. Anton Zeilinger (9), fizikan austriak i specializuar në interferometrinë kuantike, profesor i fizikës eksperimentale në Universitetin e Vjenës. Falë bashkëpunimit evropian me qendrat kërkimore kineze, austriakja është e lidhur me eksperimentet orbitale të njohura së fundmi. teleportimi kuantik. Është e mundur që ai të jetë në mesin e atyre që do të shpërblehen së bashku me shkencëtarët kinezë që punojnë në projektet e teleportimit dhe telekomunikacionit kuantik.

Zeilinger kryen kërkime mbi fenomenet kryesore të mikrobotës (veçanërisht shtetet e ngatërruara). Në vitet '80 ai kreu një seri eksperimentesh mbi ndërhyrjen e neutroneve. Në vitin 1989, së bashku me Daniel Greenberger i Michael Hornemse ngatërrimi i tre ose më shumë grimcave jep korrelacione kuantike që janë absolutisht të papajtueshme me çdo pamje të bazuar në konceptet e fizikës klasike relativiste. Eksperimenti më i famshëm i Zeilinger ishte teleportimi i parë kuantik midis dy fotoneve, të cilat u krijuan në dy ngjarje të veçanta rrezatimi (1997).

Prej disa vitesh flitet edhe për nevojën që Komiteti i Nobelit të vlerësojë ortekun e zbulimeve. planetët jashtë diellit. Spekulimet përmendin së pari Jeffrey W. Marcy, një astronom amerikan i cili, në bashkëpunim me Paul Butler i Debra Fischer mori pjesë në zbulimin e shtatëdhjetë prej XNUMX planetëve të parë ekstradiellorë të njohur.

Megjithatë, nëse shkencëtarët suedezë i përmbahen përparimeve që kanë më shumë implikime praktike dhe potencial teknologjik, ata mund t'u japin kredi studiuesve që po eksperimentojnë me efektet që lidhen me fotonika me nanotelduke përfshirë krijimin e lazerit të parë me nanotel. Ata gjithashtu mund të jenë në orbitën e interesave të tyre. Yosinori Tokura, Ramamurti Ramesh i James Scott - për kërkime mbi medium ruajtës feroelektrik (Scott) dhe materiale të reja ferroelektrike (dy të tjera).

Ndër aplikacionet e përmendura vitet e fundit ishin edhe shkencëtarët që zhvillojnë teknologji metamateriale me indeks refraktiv negativ, d.m.th. tituj të tillë si: Victor Veselago (Victor Vecielago) John Pendry, David Smith, Xiang Zhang, Sheldon Schultz ose Ulf Leonhardt. Ndoshta Komiteti Nobel do të kujtojë krijuesit dhe studiuesit e kristaleve fotonike, d.m.th. shkencëtarët si Eli Yablonovich, Sean Lin ose John Ioannopoulos.

Të gjithë fisnikët e deritanishëm të shpërblyer dhe të ardhshëm "të vegjël" - d.m.th. Çmimet për koncepte fragmentare që çojnë në shpikje teknike specifike duhet teorikisht të pushojnë kur të zhvillohet Teoria e Gjithçkaje. Kjo për shkak se duhet të ofrojë të gjitha përgjigjet dhe zgjidhjet e mundshme për çdo pyetje.

Teorikisht, kjo është një pyetje interesante - a do të thotë Teoria e Gjithçkaje fundin e shkencës, nevojën për të eksperimentuar dhe kërkuar? Vetëm në teori...