Stephen Hawking Dúfal, že Teória M Vysvetlí Vesmír. Čo Je Táto Teória? - Alternatívny Pohľad

Obsah:

Stephen Hawking Dúfal, že Teória M Vysvetlí Vesmír. Čo Je Táto Teória? - Alternatívny Pohľad
Stephen Hawking Dúfal, že Teória M Vysvetlí Vesmír. Čo Je Táto Teória? - Alternatívny Pohľad

Video: Stephen Hawking Dúfal, že Teória M Vysvetlí Vesmír. Čo Je Táto Teória? - Alternatívny Pohľad

Video: Stephen Hawking Dúfal, že Teória M Vysvetlí Vesmír. Čo Je Táto Teória? - Alternatívny Pohľad
Video: Story of Stephen hawking 2024, Marec
Anonim

Legenda hovorí, že Albert Einstein strávil posledné hodiny na Zemi sledovaním niečoho na kúsku papiera v konečnom pokuse formulovať teóriu všetkého. O 60 rokov neskôr ďalší legendárny vedec v oblasti teoretickej fyziky, Stephen Hawking, opustí tento svet s podobnými myšlienkami. Vieme, že Hawking veril, že takzvaná M-teória bola naša najlepšia šanca na vytvorenie úplnej teórie vesmíru. Čo je to?

Odkedy bola Einsteinova všeobecná teória relativity formulovaná v roku 1915, každý teoretický fyzik sníval o zladení nášho chápania nekonečne malého sveta atómov a častíc s nekonečne veľkým rozsahom vesmíru. Zatiaľ čo posledná uvedená je dokonale opísaná Einsteinovými rovnicami, prvá z nich je predpovedaná s mimoriadnou presnosťou pomocou takzvaného štandardného modelu základných interakcií.

V súčasnosti chápeme, že interakciu medzi fyzikálnymi objektmi opisujú štyri základné sily. Dvaja z nich - gravitácia a elektromagnetizmus - sa objavujú pre nás na makroskopickej úrovni, s nimi sa stretávame každý deň. Ďalšie dve - slabé a silné interakcie - sa objavujú vo veľmi malom meradle a iba vtedy, keď sa zaoberáme subatomickými procesmi.

Štandardný model základných interakcií poskytuje jednu štruktúru pre tri z týchto síl, ale gravitácia sa do tohto obrázku nijakým spôsobom nehodí. Napriek presným opisom javov veľkého rozsahu, ako je napríklad správanie planéty na obežnej dráhe alebo dynamika galaxií, sa všeobecná relativita na veľmi krátkej vzdialenosti nedarí. Podľa štandardného modelu sú všetky sily sprostredkované určitými časticami. V prípade gravitácie sa práca vykonáva gravitáciou. Keď sa však pokúsime vypočítať interakcie týchto gravitónov, v rovniciach sa objaví nezmyselné nekonečno.

Kompletná teória gravitácie musí fungovať v akomkoľvek meradle a musí brať do úvahy kvantovú povahu základných častíc. To by umožnilo gravitácii zapadnúť do kombinovanej štruktúry s tromi ďalšími základnými interakciami, čím by sa vytvorila notoricky známa teória všetkého. Samozrejme, odkedy Albert Einstein zomrel v roku 1955, v tejto oblasti sa dosiahol značný pokrok. Náš najlepší kandidát sa dnes nazýva M-teória.

Reťazová revolúcia

Aby ste pochopili základnú myšlienku M-teórie, musíte sa vrátiť do sedemdesiatych rokov, keď si vedci uvedomili, že namiesto popisu vesmíru založeného na bodových časticiach by bolo lepšie ich opísať vo forme kmitajúcich reťazcov (energetických trubíc). Nový spôsob pochopenia základných prírodných zložiek viedol k riešeniu mnohých teoretických problémov. Po prvé, jedna vibrácia struny sa dá interpretovať ako graviton. A na rozdiel od štandardnej gravitácie, strunová teória môže matematicky opísať svoje interakcie a nezískať čudné nekonečna. To znamená, že gravitácia môže byť súčasťou kombinovanej štruktúry.

Propagačné video:

Po tomto vzrušujúcom objave teoretickí fyzici tvrdo pracovali, aby pochopili jeho dôsledky. Ale, ako je to často v prípade vedeckého výskumu, história strunovej teórie je plná vzostupov a poklesov. Spočiatku boli ľudia zmätení, že predpovedala existenciu častice, ktorá sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo, tzv. „Tachyón“. Táto predpoveď bola v rozpore so všetkými experimentálnymi pozorovaniami a vrhla vážny tieň na teóriu strún.

Image
Image

Táto otázka sa však vyriešila začiatkom osemdesiatych rokov zavedením tzv. „Supersymetrie“do teórie strún. Predpovedá, že každá častica má svojho vlastného superpartnera a nezvyčajnou náhodou rovnaká podmienka v skutočnosti eliminuje tachyón. Tento prvý úspech sa všeobecne nazýva „prvá reťazcová revolúcia“.

Ďalšou neobvyklou vlastnosťou je, že teória strún vyžaduje desať rozmerov časopriestoru. V súčasnosti poznáme iba štyri: hĺbku, výšku, šírku a čas. Aj keď sa to zdá byť hlavnou prekážkou, doteraz sa navrhlo niekoľko riešení a v súčasnosti sa zdá, že ide skôr o neobvyklú vlastnosť ako o problém.

Napríklad by sme mohli existovať v štvorrozmernom svete bez akéhokoľvek prístupu k ďalším rozmerom. Alebo ďalšie rozmery by mohli byť „kompaktné“a mohli by sa zmestiť do takých malých mierok, že by sme ich nevšimli. Rôzne zhutnenia by však viedli k rôznym hodnotám fyzikálnych konštánt a rôznym fyzikálnym zákonom. Možným riešením je, že náš vesmír je iba jedným z mnohých v nekonečnom „mnohonárodnom vesmíre“, ktorý sa riadi rôznymi fyzikálnymi zákonmi.

M-teória

Bol tu ešte jeden problém, ktorý prenasledoval strunových teoretikov dňa. Starostlivá klasifikácia odhalila existenciu piatich odlišných teórií sekvenčných reťazcov a nebolo jasné, prečo by si príroda mala zvoliť jednu z piatich.

Tu vstupuje do hry teória M. Počas druhej strunovej revolúcie v roku 1995 fyzici navrhli, že päť po sebe nasledujúcich strunových teórií sú v skutočnosti rôzne tváre jedinečnej teórie, ktorá existuje v jedenástich dimenziách časopriestoru nazývaných M-teória. Zahŕňa každú teóriu strún v rôznych fyzikálnych kontextoch a zostáva funkčný pre všetkých. Tento neuveriteľne fascinujúci obraz priviedol väčšinu teoretických fyzikov k myšlienke, že M-teória sa stane teóriou všetkého - a je tiež matematicky konzistentnejšia ako ktorákoľvek iná navrhovaná teória.

Či už je to tak, M-teória doteraz nebola schopná vytvoriť predpovede, ktoré by bolo možné experimentálne overiť. Supersymetria je v súčasnosti testovaná na Large Hadron Collider. Keby vedci našli známky existencie super partnerov, nakoniec by to posilnilo pozíciu M-teórie. Moderná teoretická fyzika však ešte nie je schopná poskytnúť overiteľné predpovede a experimentálna fyzika nemôže predložiť experimenty na toto overenie.

Väčšina veľkých fyzikov a kozmológov je posadnutá hľadaním tohto krásneho a jednoduchého popisu sveta, ktorý by mohol všetko vysvetliť. A aj keď sme ešte ďaleko od toho, bez skvelých a kreatívnych ľudí, ako je Hawking, by to bolo úplne nemožné.

Ilja Khel