Multiverse Pastāv - Alternatīvs Skats

Multiverse Pastāv - Alternatīvs Skats
Multiverse Pastāv - Alternatīvs Skats

Video: Multiverse Pastāv - Alternatīvs Skats

Video: Multiverse Pastāv - Alternatīvs Skats
Video: From Earth to Multiverse 2024, Marts
Anonim

Teorētiskais fiziķis Džozefs Polčinskis no Kalifornijas Universitātes Santa Barbaras prognozēja gravitācijas kvantu teorijas izveidošanas pabeigšanas gadu. Pēc zinātnieka domām, tas notiks 2131. gadā, un tā pamatā būs stīgu teorija, kuru mūsdienu fiziķu un matemātiķu pārliecinošais vairākums atzīst par vienīgo kandidātu uz lomu “teorija par visu”. Krievijas uzņēmēja Jurija Milnera nodibinātās Fiziskās pamatbalvas laureāts Polčinskis savus apsvērumus ieskicēja arXiv.org tīmekļa vietnes priekšspiedumā.

Attīstības procesā fizika pētīja arvien mazākus attālumu mērogus un arvien lielākus enerģijas mērogus. 20. gadsimta sākumā zinātnieki saņēma savas pirmās idejas par parādībām, kas notiek atomu mērogā. Tagad fiziķiem ir pieejama skala no desmit līdz mīnus septiņpadsmitā centimetra jaudai, kas atbilst eksperimentiem Lielajā hadronu sadursmē, kas ļāva atklāt Higsa bozonu. Salīdzinot fizikas attīstības pakāpes un likmes XX un XXI gadsimta sākumā, Polčinskis prognozēja, ka līdz 2131. gadam beidzot tiks formulēta gravitācijas kvantu teorija. Tam zinātnieks pārbaudīja fizikas evolūciju pēdējos simtdaļīgajos gados un salīdzināja noteiktu enerģijas mērogu cilvēces sasniegumus ar šī notikuma laiku.

1899. gadā vācu fiziķis Makss Planks iepazīstināja ar viņa vārdā nosaukto garumu, kas sastāv no fundamentālajām konstantēm (Planka konstante, gravitācijas konstante un gaismas ātrums vakuumā) un ir vienāds ar desmit līdz mīnus trīsdesmit trešajām centimetru spējām. Pašlaik šī vērtība tiek uzskatīta par nesasniedzamu mērogu mūsdienu eksperimentiem, kuros darbojas stīgu teorija. Desmit centimetru skala līdz mīnus septiņpadsmitā centimetra jaudai logaritmiskajā skalā atbilst attāluma vidum. Attiecīgi pirms “teorijas par visu” izveidošanas paliek tikpat daudz laika, cik ir pagājuši 116 gadi kopš Planka garuma ieviešanas zinātnē.

Garuma skala
Garuma skala

Garuma skala.

Planka garuma mazums ļauj, pēc Polčinska domām, nodrošināt vajadzīgo mijiedarbību "izsmērēšanu", izskaidrojot gravitācijas teorijas nerenormalizējamību (neiespējamību novērst atšķirības). Tādējādi SM un trīs tajā aprakstītās fundamentālās mijiedarbības (elektromagnētiskā, vājā un spēcīgā) ir renormalizējamas, savukārt kvantu gravitācijas versija, kas iegūta naivā kvantācijā (tas ir, pēc tās pašas receptes kā klasiskā lauka teorijā), jau izrādās, ka perturbācijas teorijas otrajā secībā atšķirīgs.

Pēc Polčinska teiktā, Planka mērogā telpas un laika svārstības kļūst ievērojamas. Tās veido tā saucamās telpas-laika putas un nodrošina novēroto kvantu gravitācijas naivās versijas novirzi. Kā vēsturisku piemēru zinātnieks min Enriko Fermi teoriju, kas kvalitatīvi labi aprakstīja vājo mijiedarbību, bet nebija renormalizējama.

Tikai pēc tam, kad Stīvens Veinbergs, Šeldons Glāzds un Abduss Salams izveidoja renormalizējamu elektropreču teoriju, kas apvieno elektromagnētisko un vājo mijiedarbību un ievieš starpposma elektrisko signālu bozonus, kļuva skaidrs, ka Fermi teorija ir cita, vispārīgāka modeļa (šajā gadījumā elektriskā zvana) mazas enerģijas tuvināšana. … Poļinskis uzskata, ka tas pats notiks ar kvantu gravitāciju.

Jāzeps Polčinskis
Jāzeps Polčinskis

Jāzeps Polčinskis.

Reklāmas video:

Polčinskis savieno stīgu teorijas dinamikas unikalitāti ar tikai viena dabas raksturošanai nepieciešamā parametra klātbūtni - tā saukto virknes konstanti. Tikmēr, pēc zinātnieka domām, pašlaik "teorijai par visu" nav neviena principa (pirmais princips), kas ļauj to secināt deduktīvā veidā. Vispārējai relativitātei ir šāds elements: vietējās ekvivalences princips starp gravitācijas lauku un kustību ar paātrinājumu. Klasisks piemērs šim sākumam ir liftā. Ar vienmērīgi paātrinātu kustību augšup attiecībā pret Zemi, tajā esošais novērotājs nespēj noteikt, vai tas atrodas spēcīgākā gravitācijas laukā vai pārvietojas cilvēka radītā objektā.

Polčinskis savā rakstā piemin kvantu svārstību nozīmi stīgu teorijas vienādojumu risināšanā. Neskatoties uz to, ka mūsdienu kvantu lauka teorijas un vispārējās relativitātes vienādojumi labi raksturo novēroto pasauli pieejamajos eksperimentālajos mērogos, tos var modificēt, kas nav pretrunā ar šo teoriju pirmajiem principiem. Tikmēr tas noved pie līdz šim novērotajiem efektiem, kas ir nozīmīgi Planka mērogā.

Polčinskis atsaucas uz tādām modifikācijām kā terminu ieviešana ar augstākiem atvasinājumiem kvantu lauka teorijas vienādojumos (pašlaik laukiem ir tikai kvadrātu termini ar lauku pirmajiem atvasinājumiem) un kvadrātisko terminu pievienošana telpas-laika izliekumā Einšteina vienādojumiem GR. Šie papildinājumi rada vajadzību ņemt vērā telpas-laika putu svārstības, kas pastāv saskaņā ar stīgu teorijas prognozēm Planka skalā.

Kvantu putas
Kvantu putas

Kvantu putas.

Polčinskis izskaidro telpas lomu stīgu teorijā, izmantojot spoguļa simetrijas piemēru, kas ļauj pastāvēt dažādiem Eugenio Calabi un Shintana Yau kolektoriem, kuri, būdami sablīvēti (salocīti īpaši mazos papildu telpiskos izmēros) no dažādām telpām, var novest pie vienādām elementārdaļiņu īpašībām. … Tas (kopā ar papildu telpisko dimensiju eksistences potenciālu) liek domāt, ka novērotā fizika ir telpas-laika daudzdimensionālās ģeometrijas un tās struktūras izpausme Planka mērogā.

Mērinstrumentu teoriju un kvantu gravitācijas divējādība, ko saprot kā hologrāfiju, pēc Polčinska domām, ļaus vienveidīgi raksturot daļiņu fiziku un smagumu. Hologrāfiskais princips, ko 1993. gadā ierosināja holandiešu fiziķis Žerārs t'Hooft, apgalvo, ka informācija, kas atrodas uz tās ārējās robežas (staru kūļa), ir pietiekama pasaules matemātiskam aprakstam: šajā gadījumā no hologrammām var iegūt priekšstatu par augstākas dimensijas objektu, kam ir zemāka dimensija.

To piemērojot stīgu teorijai, šis princips tika iemiesots AdS / CFT sarakstes idejā, uz kuru 1998. gadā norādīja argentīniešu izcelsmes amerikāņu teorētiskais fiziķis Huans Maldacena. Šajā hipotēzē fizikas aprakstu līdzvērtība īpašās telpās noved pie unikālu savienojumu pastāvēšanas starp to parametriem - duālībām. Matemātiski tas izpaužas kā sakarības klātbūtnē, kas ļauj aprēķināt vienas no teorijas daļiņu (vai virkņu) mijiedarbības parametrus, ja tādi ir zināmi otrai.

Hologrāfiskais Visums
Hologrāfiskais Visums

Hologrāfiskais Visums.

Polčinskis saista progresu melno caurumu fizikas izpratnē ar faktu, ka 1996. gadā stīgu teorijas ietvaros Endrjū Štringegers un Kumrūns Vafa demonstrēja melno caurumu entropijas izteiksmes atvasinājumu, ko termodinamiski pirmo reizi ieguva Izraēlas fiziķis Jēkabs Bekenšteins 1973. gadā. Viņu secinājums norāda, ka melno caurumu iztvaikošana saglabā kvantu mehānikas vienotību (saistīta ar konsekventu varbūtības interpretāciju), ko iepriekš apšaubīja britu zinātnieks Stīvens Hokings.

Pēc Polčinska domām, patvaļība novēroto pamatkonstantu vērtībās, kaut arī tā rada nopietnas grūtības "visa teorijā", tomēr var noskaidrot dažas universālas dabas pazīmes (it īpaši Multiverse esamību). Zinātnieks nosauca kosmoloģiskās konstantes nulles vērtību (lambda termins Einšteina vienādojumos) kā galveno pazīmi, kas teorētiski norāda paralēlu pasauļu esamību. Pēc zinātnieka domām, lielākajā daļā stīgu teoriju ir iesaistīta Multiverse. Šajos modeļos ir arī kosmoloģiskā konstante, kas nav nulle. Tas ir, pēc Polčinska domām, viens nevar pastāvēt bez otra. Turklāt, piemērojot Baijesa secinājumus, fiziķis novērtēja Multiverse pastāvēšanas varbūtību 94 procentos (tas atbilst divu standarta noviržu statistiskajai nozīmībai).

"Jūs, iespējams, nepiekrītat manam 94 procentu aprēķinam, taču nav racionālu argumentu, ka multiverse neeksistē vai ka tas ir maz ticams," raksta Polčinskis. Zinātnieks optimistiski raugās uz kvantu gravitācijas formulēšanas perspektīvām (stīgu teorijas ietvaros), turpina strādāt šajā virzienā un neizslēdz, ka “teorijas par visu” uzbūve tiks pabeigta pirms termiņa - agrāk nekā viņa prognozētais 2131. gads.

Andrejs Borisovs