Категория:Физика

Материал из Common History development
Перейти к: навигация, поиск

В 1900 году Вильям Томсон лорд Кельвин объявил, что физика закончилась. И для этого были все основания. Мир был понятен и строен... По мере развития квантовой физики, становилось всё более ясно, что квантовые частицы не ведут себя как маленькие шарики, т.е. не желают жить по законам Ньютоновской механики, даже при учете дополнений Эйнштейна... И треснул мир напополам, дымит разлом!... Бор и Гейзенберг засели в Копенгагене в 1927 году и придумали набор ответов, который был назван копенгагенской интерпретацией. Совсем просто, она звучит так. Мир в принципе не детерминирован. Не ломайте голову что там, у частиц творится, раз мы можем посчитать результаты эксперимента, значит всё хорошо. Тут уже взбрыкнули Эйнштейн и Ко. «Я убеждён, что Бог не бросает кости!» «Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда вы на неё смотрите?» Кроме того, квантовая механика оказалась не полностью совместима с общей теорией относительности (ОТО). Физическое общество раскололось. Большинство физиков оказались в ВКП(б) – Всемирной Квантомеханической Партии большевиков, а Эйнштейн в рядах меньшевиков – уклонистов. Эйнштейн и его сторонники долгое время пытались создать свою единую теорию поля, которая бы описала физику частиц без квантомеханических парадоксов, но, как и положено меньшевикам, потерпели поражение. Создать альтернативу квантовой механике не удалось... к 70-м список фундаментальных частиц и античастиц был сформирован из 12 кварков, 12 лептонов и 5 бозонов. Частицы описывали электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия. Всё это назвали Стандартной моделью.

Стандартная модель

Основной успех Стандартной модели состоял в том, что на своём поле деятельности из трех фундаментальных взаимодействий она оказалась почти всемогуща. Т.е. эксперименты идеально подтверждали расчеты и предсказания. Очередным недавним триумфом стало открытие последнего калибровочного бозона – бозона Хиггса, отвечающего за инертную массу, предсказанного ещё в 1964 году. Более того, Стандартная модель предсказывает, что при высоких энергиях, электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия объединяются, т.е. они фактически являются разными проявлениями одного единого взаимодействия.

Недостатки

Недостатки же, увы, не менее значимы. Как Эйнштейну не удалось пробиться на квантомеханическое поле, так и Стандартная модель не способна присоединить четвертое фундаментальное взаимодействие – гравитацию. Т.е. мы знаем, как работает гравитация в масштабах планет и галактик, но не представляем что это такое на квантовом уровне. Не удается полностью примириться с ОТО. И проблема интерпретации по-прежнему не решена. Т.е. физики могут посчитать поведение частиц и предсказать результаты экспериментов, но объяснить, что же за реальные процессы описывают формулы, возможно очень не всегда. И, наконец, есть вопрос «Почему?» Почему фундаментальных частиц и взаимодействия именно столько? Почему они именно такие? Стандартная модель описывает их, но не дает ответа.

Струны

  • Предыстория. Начало.

В 1914 Нордстрём обнаружил, что если решать уравнения, описывающие электромагнетизм в четырехмерном пространстве (т.е. время будет пятым измерением), то гравитация вытекает из них же. Нордстрём предположил, что четвертое измерение свернуто до размера менее длины световой волны, а потому мы его не видим.

  • в 1984-86 годах удалось создать теории для 9-мерного пространства, включающие все частицы и безо всяких тахионов и порчей экзотики. Это был триумф.
  1. теория струн описала все имеющиеся частицы и взаимодействия, включая гравитацию. Причем описала, используя один базовый объект – одномерные струны в многомерном пространстве. Струны могли колебаться, растягиваться, образовывать кольца, соединяться и разделяться. Из этих свойств струн получались все частицы и взаимодействия. Один объект с очевидными свойствами вместо почти трех десятков фундаментальных частиц и четырех взаимодействий, которые вроде как и похожи и разные.
  2. вся теория относительности вполне очевидно вытекала из струнных расчетов. Т.е. не только вписывалась в новую теорию, но и была в ней прямо необходима.
  3. открывался новый подход к проблеме интерпретации. Если частицы одномерные струны в многомерном пространстве, то логично, что они не ведут себя как трехмерные шарики.

Говоря проще, получилась теория всего, причем теория с простыми базовыми объектами и их свойствами.

Астрономия и астрология‎

к 70-м годам картина вселенной снова была стройной и красивой. Большой взрыв, породивший расширяющуюся вселенную, которая когда-нибудь, под действием гравитации, сожмется обратно. Неожиданный поворот. Вселенная на 96% состоит из … костылей!

  1. К началу 80-х картина опять испортилась. Подробные расчеты показывали, что структура текущей вселенной не желает высчитываться из взрыва. Промежуток между горячей вселенной, сразу после взрыва, и «темными веками», когда вселенная была заполнена холодным водородом, который ещё не собрался в звезды, оказался маловат. Пришлось добавить между взрывом и «темными веками» период экспоненциального расширения вселенной, которое назвали «инфляцией».]
  2. Третий костыль возник в 90-х, когда скорости галактик и параметры реликтового излучения измерили более точно. Оказалось, что вселенная расширяется ускоренно. Учитывая сколько массы в неё влили, при введении темной материи, результат неожиданный. Пришлось срочно наполнить вселенную темной энергией – эдакой антигравитацией неизвестной природы, которая расширяет вселенную.

Картина Репина «Приплыли»

В тот самый момент, когда струнные теоретики пили шампанское, празднуя покорение Стандартной модели, астрономы огорошили их сообщением, что вселенная состоит на 96% из чего-то неизвестного. Между тем, ни одна струнная теория темной материи и энергии не содержала и не предсказывала.

Теории доработали и тут подлянку преподнес Большой гудронный адронный коллайдер, который во многом и строили ради теории струн. Он обнаружил бозон Хиггса, предсказанный Стандартной моделью, но совершенно не обнаружил частиц, предсказанных теорией суперсимметрии, которая возникла из теории струн и которая объясняла темную материю.

к чему же мы пришли? С одной стороны, мы знаем о мире как никогда много и можем посчитать и предсказать очень много. С другой стороны, неожиданно оказались в мире, состоящем непонятно из чего, двигающегося под действием непонятно каких сил во вселенной, большая часть объёма которой возникла при непонятном инфляционном расширении. И вокруг всего этого носится толпа физиков, тратя огромные деньги и сочиняя невероятные по сложности теории, которые совершенно невозможно проверить.

Подкатегории

В этой категории отображается 2 подкатегории из имеющихся 2.

В

И

Страницы в категории «Физика»

Показано 5 страниц из 5, находящихся в данной категории.