„ | Какой я все таки овощ если честно...( | “ |
Физик-теоретик Джозеф Полчинский из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре спрогнозировал год завершения создания квантовой теории гравитации. По мнению ученого, это произойдет в 2131 году, а в основу ляжет теория струн, которую подавляющее большинство современных физиков и математиков признают единственным кандидатом на роль «теории всего». Свои соображения Полчинский — лауреат Fundamental Physics Prize, учрежденной российским предпринимателем Юрием Мильнером, изложил в препринте на сайте arXiv.org.
В процессе развития физики исследовали все меньшие масштабы расстояний и все большие масштабы энергий. В начале XX века ученые получили первые представления о явлениях, происходящих на атомных масштабах. К настоящему времени физикам доступны масштабы десять в минус семнадцатой степени сантиметров, отвечающие экспериментам на Большом адронном коллайдере, позволившем открыть бозон Хиггса. Сопоставляя этапы и темпы развития физики в XX и начале XXI веков, Полчинский спрогнозировал, что к 2131 году будет окончательно сформулирована квантовая теория гравитации. Для этого ученый рассмотрел эволюцию физики за последние сто с лишним лет и сопоставил достижения человечеством тех или иных масштабов энергий со временем этого события.
В 1899 году немецкий физик Макс Планк ввел в рассмотрение длину, названную его именем, составленную из фундаментальных констант (постоянной Планка, гравитационной постоянной и скорости света в вакууме) и равную десяти в минус тридцать третьей степени сантиметров. В настоящее время эта величина считается недостижимым для современных экспериментов масштабом, на котором действует теория струн. Масштабу десять в минус семнадцатой степени сантиметров на логарифмической шкале отвечает середина расстояния. Соответственно, до создания «теории всего» осталось столько же времени, сколько прошло с момента введения планковской длины в науку — 116 лет.
Последняя, в случае своего успеха, позволит единообразно описать все четыре известных в настоящее время фундаментальных взаимодействия: электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное. Первые три взаимодействия успешно описываются Стандартной моделью (СМ) физики частиц, а последнее — общей теорией относительности (ОТО). Объединить СМ и ОТО до сих пор не удается, а решение этой задачи заявлено одной из главных целей теории струн.
В аннотации к своей работе Полчинский перечислил две главные проблемы квантовой теории гравитации. Первая связана с чрезвычайной малостью планковской длины. Вторая — с произволом, в результате которого наблюдаемые фундаментальные константы приняли современное значение. По мнению Полчинского, именно теория струн позволит прояснить эти и четыре других вопроса физики элементарных частиц. Среди них — уникальность струнной динамики, выведение законов физики из геометрии пространства-времени, дуальность калибровочных теорий (описывающих поля СМ) и струн и квантовая механика черных дыр.
Малость планковской длины позволяет, по мнению Полчинского, обеспечить необходимое «размазывание» взаимодействий, объясняющее неперенормируемость (невозможность устранения расходимостей) теории гравитации. Так, СМ и описываемые ею три фундаментальных взаимодействия (электромагнитное, слабое и сильное) являются перенормируемыми, тогда как версия квантовой гравитации, получаемая наивным квантованием (то есть по тому же рецепту, что и классическая теория поля), уже во втором порядке теории возмущений оказывается расходящейся.
По мнению Полчинского, на планковских масштабах становятся существенными флуктуации пространства-времени. Они формируют так называемую пространственно-временную пену и обеспечивают наблюдаемую расходимость наивной версии квантовой гравитации. В качестве исторического примера ученый приводит теорию Энрико Ферми, которая качественно хорошо описывала слабое взаимодействие, однако была неперенормируемой.
Только после того как Стивеном Вайнбергом, Шелдоном Глэшоу и Абдусом Саламом была создана перенормируемая электрослабая теория, объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействия и вводящая промежуточные электрослабые бозоны, стало ясно, что теория Ферми является низкоэнергетическим приближением другой, более общей модели (в данном случае — электрослабой). Полчинский полагает, что с квантовой гравитацией будет то же самое.
Уникальность динамики теории струн Полчинский связывает с наличием только одного параметра, необходимого для описания природы — так называемой струнной константы. Между тем, по мнению ученого, в настоящее время «теория всего» не имеет какого-либо единообразного принципа (первопринципа), позволяющего ее вывести дедуктивным способом. Для ОТО такое первоначало есть: принцип локальной эквивалентности между гравитационным полем и движением с ускорением. Классический пример этого начала связан с лифтом. При его равноускоренном движении вверх относительно Земли находящийся в нем наблюдатель не в состоянии определить, находится он в более сильном гравитационном поле или перемещается в рукотворном объекте.
В своей статье Полчинский упоминает о важности квантовых флуктуаций для решения уравнений теории струн. Несмотря на то что современные уравнения квантовой теории поля и ОТО хорошо описывают наблюдаемый мир на доступных экспериментальных масштабах, они допускают модификацию, не противоречащую первопринципам этих теорий. Между тем это приводит к ненаблюдаемым на сегодняшний день эффектам, которые являются существенными на планковском масштабе.
К таким модификациям Полчинский относит введение в уравнения квантовой теории поля слагаемых с высшими производными (в настоящее время там присутствуют только квадратичные члены с первыми производными полей) и добавление к уравнениям Эйнштейна в ОТО квадратичных по кривизне пространства-времени слагаемых. Эти добавки приводят к необходимости учета флуктуации пространственно-временной пены, существующей, согласно предсказаниям теории струн, на планковских масштабах.
Роль пространства для теории струн Полчинский объясняет на примере зеркальной симметрии, которая допускает существование различных многообразий Эудженио Калаби и Шинтана Яу, которые, будучи компактифицированными (свернутыми в чрезвычайно малые дополнительные пространственные измерения) из различных пространств, могут приводить к одним и тем же свойствам элементарных частиц. Это (вместе с потенциальной возможностью существования дополнительных пространственных измерений) позволяет предположить, что наблюдаемая физика является проявлением многомерной геометрии пространства-времени и его структуры на планковских масштабах.
Дуальность калибровочных теорий и квантовой гравитации, понимаемая как голография, позволит, по Полчинскому, описать физику частиц и тяготение единообразным способом. Голографический принцип, предложенный в 1993 году нидерландским физиком Герардом т'Хоофтом, утверждает, что для математического описания какого-либо мира достаточно информации, которая содержится на его внешней границе (балке): представление об объекте большей размерности в этом случае можно получить из голограмм, имеющих меньшую размерность.
Применительно к теории струн принцип воплотился в идее AdS/CFT-соответствия, на которое в 1998 году указал американский физик-теоретик аргентинского происхождения Хуан Малдасена. В этой гипотезе эквивалентность описания физики в специальных пространствах приводит к существованию между их параметрами однозначных связей — дуальностей. Математически это проявляется в наличии соотношения, позволяющего рассчитать параметры взаимодействий частиц (или струн) одной из теорий, если известны таковые для другой.
Прогресс в понимании физики черных дыр Полчинский связывает с тем, что в 1996 году в рамках теории струн Эндрю Строминджер и Кумрун Вафа продемонстрировали вывод выражения для энтропии черных дыр, впервые полученное термодинамическим способом израильским физиком Якобом Бекенштейном в 1973 году. Их вывод указывает на то, что при испарении черных дыр сохраняется унитарность квантовой механики (связанная с непротиворечивой интерпретацией вероятности), что ранее подвергалось сомнению британским ученым Стивеном Хокингом.
Произвол в значениях наблюдаемых фундаментальных констант, по мнению Полчинского, хотя и является серьезной трудностью «теории всего», тем не менее может прояснить некоторые универсальные особенности природы (в частности, существование Мультивселенной). В качестве главного признака, теоретически указывающего на существование параллельных миров, ученый назвал ненулевое значение космологической постоянной (лямбда-члена в уравнениях Эйнштейна). По мнению ученого, подавляющее большинство теорий струн включают в себя Мультивселенную. В этих же моделях присутствуют ненулевая космологическая постоянная. То есть, согласно Полчинскому, одно без другого быть не может. Более того, применив байесовский вывод, физик оценил вероятность существования Мультивселенной в 94 процента (этому отвечает статистическая значимость в два стандартных отклонения).
«Вы можете не согласиться с моими 94 процентами оценки, но нет никакого рационального аргумента в пользу того, что Мультивселенная не существует, или того, что это маловероятно», — пишет Полчинский. Ученый оптимистично настроен в отношении перспектив формулировки квантовой гравитации (в рамках теории струн), продолжает работать в этом направлении и не исключает, что построение «теории всего» завершится досрочно — раньше спрогнозированного им 2131 года.
Андрей Борисов
Комментирование разрешено только первые 24 часа.
37 +37−0 | Игорь Кочанов | 01:04:55 10/12/2015 |
Какой я все таки овощ если честно...( |
21 +21−0 | Андрей Воробьев | 06:50:14 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
В этой вселенной овощ. А в другой, может быть, гениальный физик.... |
12 +13−1 | №2091162 | 08:23:31 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Что ты к кардридеру прикопался. Он же от Эппл, они любую соплю обмазывают сусальным золотом и продают как "говно для понимающих". |
11 +12−1 | Aleksey Tkach | 04:38:14 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Я тока понял что везде и всюду твориться ПРОИЗВОЛ!!! Доколе?!! (я спрашиваю пространство/время) |
7 +7−0 | №2091162 | 08:21:27 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
В школу, быдло. |
7 +10−3 | sergei bagrov | 07:20:54 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Пишут те, кто дурь не курит, а занимается более серьезными делами! В моем континууме этот инвариант вообще нематериализуем, идиллиум, как таковой - просто извращение ума. матрица пространства сливается с нематериализованным разумом и создает вектор направленный в центр сознания, разрывая его на непостижимо мелкие элементы того-же пространства, разорванного во времена большого взрыва, стягиваемого невероятными усилиями переходящими в немыслимые абоминации. А ничтожными мелкими элементами, как оказывается - явлемся мы! |
6 +6−0 | fnial fnial | 12:36:14 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Уже того, что там представлен Эйнштейн достаточно: Идею личного Бога антропологической концепции я не могу воспринимать всерьёз. Я также чувствую, что не предоставляется возможным представить себе желание или цель вне человеческой сферы. Мои взгляды близки к Спинозе: восхищение красотой и вера в логический порядок вещей, которые мы можем понять смиренно и только частично. Я верю, что мы должны довольствоваться нашими несовершенными знаниями и пониманием, что лечение ценностей и моральные обязательства — самая важная из человеческих проблем. — Hoffmann, Banesh (1972). Albert Einstein Creator and Rebel. New York: New American Library, p. 95. Это конечно ложь, что Вы читали о моих религиозных убеждениях, ложь, которая систематически повторяется. Я не верю в персонифицированного Бога и никогда не отрицал этого, но выразил это отчётливо. Если во мне есть что-то, что можно назвать религиозным, то это, несомненно, беспредельное восхищение строением Вселенной в той мере, в какой наука раскрывает его. — Dukas, Helen (1981). Albert Einstein the Human Side. Princeton: Princeton University Press, p. 43. Einstein Archives 59-454 and 59-495 |
6 +7−1 | Aleksandr Sss | 11:41:23 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
дешевый пиар. я предсказываю создание Теории всего в 2098 году, 17 апреля. |
6 +6−0 | Пархатый | 09:48:10 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Я вот так же подумал после прочтения, просто не смог так лаконично изложить сею мысль. |
6 +7−1 | Алексей Чернышов | 05:22:27 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Не для ученых эта статья а для делитантствующих философствующих обывателей самый раз . |
5 +5−0 | а б | 11:34:14 10/12/2015 |
Комментарий удалён. | ||
Ну все таки я физик по образованию и работаю по специальности... Под каждой такой статьей в комментах отмечается с пяток личностей, яростно борящихся с Эйнштейном и засильем жЫдов в науке. |
5 +5−0 | Адьес Амигос | 09:04:31 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
через 100 лет планета налетит на земную ось и некому будет проверить?:) |
5 +6−1 | Алексей Зуев | 08:35:42 10/12/2015 |
Как много комментаторов, не представляющих как много всего дала им современная наука. |
5 +6−1 | №2091162 | 08:17:03 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Нет никакого "у них" или "у нас". Мультивселенная и знания о ней принадлежат всему человечеству. Жалкие людишки, не знающие, как ещё себя ограничить... |
4 +4−0 | Invisor M | 18:38:00 10/12/2015 |
Лента это лучшая статья за 5 лет, комменты просто бесподобны, прочел все! ? Хохлоборцы, пгмнутые, просто юродивые, и все это на квантовой теории поля и гравитационном взаимодействии) Вот где Пелевину материал для творчества |
4 +5−1 | Пётр Троеглазов | 08:48:33 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
А нахер написано, что в 2131 году? Он бы ещё до дня и часа бы уточнил. Не может быть такой точности!!!!!!! Поэтому можно смело округлять до 2130-х годов. А если учесть, что человечество будет деградировать в 21 веке, то можно смело говорить о второй половине 22 века. |
4 +4−0 | demm45 | 05:40:29 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Заговор мирового капитала |
4 +7−3 | demm45 | 05:39:47 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Да, да и пакеты молока по 800 грамм и пачки масла по 930, теперь вот и картридер за 2,5 :) |
4 +4−0 | Gregor Romul | 05:39:33 10/12/2015 |
Бросить все и свалить в параллельную вселенную?? |
3 +3−0 | Tahir Sh | 13:19:41 10/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Если верить этой теории каждый раз когда перед нами встает выбор поступить так или иначе, создаются два мира в одном из которых ты свернул налево, а в другом направо. И так бесчисленное множество раз. Так что можно предположить что угодно. |