Până la începutul anilor 1980. fizicienii s-au înecat literalmente în marea particulelor elementare. De fiecare dată de rupere atom porțiune de un accelerator de particule puternic, ei, uimire, a constatat că zeci de noi particule emise de fisiune nucleară.
Această stare de lucruri a fost atât de descurajantă încât Robert Oppenheimer a spus: Premiul Nobel pentru fizică ar trebui să fie dat fizicianului care nu va deschide o singură particulă nouă într-un an!
Enrico Fermi, înspăimântată de incontrolabil particulelor elementare se multiplică cu litere grecești în nume, a spus: „Dacă aș fi fost în stare să-și amintească numele tuturor acestor particule, aș fi un botanist.“
Abia după decenii de muncă minuțioasă, această grădină zoologică dens populată a reușit să organizeze cel puțin un fel de sistem numit modelul standard. Miliarde de dolari, munca grea a mii de ingineri și fizicieni și 20 de premii Nobel au permis ca mozaicul modelului standard să fie pliat în bucăți. Modelul standard este o construcție teoretică în fizica elementară a particulelor care descrie electromagnetica. interacțiunea slabă și puternică a tuturor particulelor elementare. Modelul standard nu este o teorie a totului, deoarece nu descrie materia întunecată. energia intunecata si nu include gravitatea.
Aceasta este o teorie cu adevărat remarcabilă, care corespunde, în măsura în care poate fi judecată, tuturor datelor experimentale ale fizicii subatomice.
Dar modelul standard, în ciuda succesului său experimental, are un dezavantaj foarte grav. După cum spune Stephen Hawking, "este urâtă și destul de arbitrară".
În ea cel puțin 19 parametri liberi (inclusiv masa particulei și puterea interacțiunii sale cu alte particule), 36 cuarcul și anticuarcilor, trei particule subatomice importante și antiparticula lor și multe alte particule subatomice cu nume ciudate, cum ar fi gluoni Yang Mori, bosoni Higgs. W-bosoni și particule Z.
Mai rău, modelul standard nu spune nimic despre gravitate. Este greu de crezut că natura la nivelul cel mai de bază, de bază poate fi atât de confuză și foarte ineficientă. Această teorie putea fi iubită numai de persoana care și-a pus sufletul în ea. Lipsa de frumusețe în modelul standard a fost suficientă pentru a permite fizicienilor să își reanalizeze ideile despre natură. Ceva a fost greșit aici.
Dacă ia în considerare cu atenție dezvoltarea fizicii în ultimele câteva secole, se pare că una dintre realizările majore ale ultimei dintre acestea a fost reducerea tuturor legilor fizice fundamentale în cele două teorii mari: teoria cuantică (reprezentată de Modelul Standard) și teoria generală relativității a lui Einstein (care descrie gravitația).
Este remarcabil faptul că împreună aceste două teorii reprezintă întreaga cantitate de cunoștințe fizice la un nivel fundamental.
Prima teorie descrie lumea foarte mici - subatomice lumea cuantică în cazul în care particulele de a efectua un dans fantastic, apar din nimic și apoi dispar din nou și, de asemenea, reușesc să fie în două locuri în același timp.
A doua teorie descrie o lume foarte mare; ea este interesată de subiecte cum ar fi găurile negre și Big Bang; folosește limba suprafețelor netede, tesatura întinsă și spațiul distorsionat.
Aceste teorii peste tot opuse una alteia, ele folosesc diferite matematică, diferite axiome și imaginea fizică diferită a lumii. Când te uiți la ei, se pare că natura celor două mâini, nu este legat unul de altul. În plus, toate încercările de a combina ambele teorii nu au condus la rezultate rezonabile. Peste o jumătate de secol, în fiecare fizician care a incercat sub amenințarea cu arma să se căsătorească cu teoria cuantică și teoria relativității generale, în mod neașteptat a constatat că, în orice încercare de a obține teoria lui de a cădea în afară și dă ca răspuns la infinit, lipsită de orice semnificație.
Totul sa schimbat odată cu apariția teoriei corzilor pe scenă. care afirmă că electronii și alte particule subatomice nu sunt altceva decât vibrații diferite ale unui șir care funcționează aproximativ ca o bandă de cauciuc mică.
Dacă trageți banda elastică, va vibra în moduri diferite - fiecare notă corespunde unei particule subatomice specifice. Astfel, teoria superstructurilor explică existența a sute de particule subatomice descoperite de oamenii de știință cu ajutorul acceleratoarelor. Mai mult, teoria lui Einstein se potrivește de asemenea acestei teorii ca o manifestare a oscilațiilor cu cea mai mică frecvență.
Teoria corzilor a fost chiar apreciată ca fiind "nota de teorie a totului", care a scăpat de Einstein în ultimii 30 de ani ai vieții sale.
Dar teoria corzilor are o trăsătură foarte ciudată: aceleași șiruri pot fluctua doar în spațiu-timp de o anumită dimensiune - și anume, într-unul ten-dimensional. Dacă cineva încearcă să formuleze o teorie a șirurilor pentru un alt număr de dimensiuni, nimic nu va ieși; Aparatul matematic se prăbușește pur și simplu.
Desigur, universul nostru este patru-dimensional (are trei dimensiuni spațiale și o dimensiune temporală). Aceasta înseamnă că celelalte șase dimensiuni trebuie să fie cumva distruse sau pliate, ca a cincea dimensiune a lui Kaluza.
Recent, fizicienii au început să se gândească serios la modul de a demonstra sau, dimpotrivă, să respingă existența acestor dimensiuni mai mari.
Poate că cel mai simplu mod de a se convinge de existența lor este să găsească abateri de la legea Newtoniană a gravitației universale. Din școală, știm că gravitatea Pământului scade cu distanța. Mai exact, forța atracției reciproce scade proporțional cu pătratul distanței care separă obiectele.
Dar acest lucru este valabil doar pentru că trăim într-o lume tridimensională. (Imaginați-vă o sferă în jurul Pământului. Puterea gravitației Pământului este distribuită uniform pe suprafața sferei, deci cu cât domeniul de aplicare, cu atât mai slabă forța de atracție. Dar suprafața sferei este proporțională cu pătratul razei sale, astfel încât forța de gravitație, distribuite pe suprafața sferei, trebuie să fie redus proporțional cu pătratul raza.)
Dar dacă ar exista patru dimensiuni spațiale în univers, atunci forța de atracție ar trebui să scadă proporțional cu cubul distanței. În general, dacă universul ar avea n dimensiuni spațiale, gravitatea va scădea proporțional cu puterea (n - 1) a distanței.
Faimoasa lege a lui Newton potrivit căreia forța de atracție este invers proporțională cu pătratul distanței este verificată la distanțe astronomice cu mare precizie; de aceea putem direcționa sondele spațiului cu precizie uimitoare prin fisurile din inelele lui Saturn. Dar până de curând, nimeni nu a testat această lege în laborator, la distanțe foarte scurte.
Brian Greene. un fizician teoretic, profesor la Universitatea Columbia, unul dintre cei mai cunoscuți experți din domeniul teoriei corzilor.
Principalele teze ale omului de știință:
Teoria strungurilor este concepută pentru a răspunde la întrebarea în ce materie este făcută. Molecula constă din atomi, atomi - de la electroni, neutroni și protoni, protoni - din cuarci. Ca papusi rusesti. Cu toate acestea, toate acestea înseamnă că undeva trebuie să existe o particulă indivizibilă, punctul final, care nu mai are o structură. Teoria strungurilor spune că, poate, nu este o particulă. În interiorul celui mai mic punct poate exista o structură energetică care vibrează ca un șir, dar nu produce un sunet, ci o particulă. În funcție de frecvență, particulele sunt diferite.
Șirul este atât de mic încât, dacă atomul ar fi dimensiunea universului, ar fi dimensiunea unui copac. De aceea nu este încă posibilă confirmarea empirică a teoriei șirurilor. Pentru spațiul tridimensional, teoria corzilor nu se potrivește. Dar dacă există mai mult de 10 măsurători, devine consecventă. Poate că aceste măsurători sunt foarte mici și nu pot fi văzute cu ochiul liber.
Există numere care descriu pe deplin universul nostru. Aceste constante fizice fundamentale: maselor particulelor elementare, raporturi și alte activități de interacțiune electromagnetică. Dacă schimbați oricare dintre aceste numere, lumea va înceta să mai existe. Este posibil ca aceste constante să depindă de forma unor dimensiuni suplimentare. Interacțiunea măsurărilor determină interacțiunea planetelor.
Observațiile au arătat că universul se extinde, accelerează, mai degrabă decât încetinește. Ce se răspândește în galaxii? Faptul este că întregul spațiu este umplut cu combustibil, o energie întunecată care le împinge unul de celălalt. Și este dovedit. Cât de multă energie intunecată o ia pentru a depăși gravitatea? Volumul său în exprimare numerică arată astfel: 128 de zerouri după virgulă și în numărul 138. Astăzi aceasta este chestiunea principală a fizicii. De unde a venit acest număr? Dacă au existat multe explozii și fiecare univers are propria cantitate de energie întunecată, înseamnă pur și simplu că în universul nostru volumul său este acela.
Universul nostru va deveni din ce în ce mai rar și nepotrivit pentru viață. Viața este, în general, un fenomen foarte trecător. Poate dispărea în spațiul liber și de timp. Dar dacă există alte universuri, atunci există viață în ele. Viața de aici poate pieri, dar va apărea din nou în alte universuri.
Universurile se pot ciocni, ceea ce provoacă fluctuații. Dacă le găsim, acesta va fi cel mai important moment din istorie, ceea ce va dovedi că nu suntem singuri. Dar nu poți merge de la un univers la altul. Vom ajunge în timpul Big Bang-ului.
În timpul lui Newton, a existat fizica pe care ați avut-o în mâna voastră. Astăzi suntem departe de asta. Odată ce ne putem confrunta cu faptul că ceva în principiu nu poate fi înțeles. Poate că nu suntem suficient de inteligenți. Un câine poate fi învățat foarte mult, dar nu-i puteți explica niciodată teoria relativității. Deși, poate acum, un câine stă și mă râde de mine.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: