pixabay.com
В 1925 году во время прогулки с молодой ученицей по имени Эстер Саламан Эйнштейн рассказал ей о самом главном вопросе, который его беспокоил: «Я хочу знать, как Бог создал этот мир. Меня не интересует то или иное явление, спектр того или иного элемента. Я хочу знать Его мысли; остальное — просто детали».
Фраза «мысли Бога» удивительно точно называет конечную цель современной физики, которая заключается в том, чтобы в совершенстве понять все законы природы или, как говорят физики, «теорию всего», (TOE). В идеале TOE должна отвечать на все вопросы. Если выражаться более научно, то она объяснила бы все явления с помощью единой теории, единого строительного блока и единой силы. По мнению ученых, поиск этой теории может занять сотни или даже тысячи лет.
Сегодня у нас есть две теории, которые, вместе взятые, хорошо описывают окружающий нас мир, однако все еще далеки от ТОЕ.
Первая — это теория относительности Эйнштейна, описывающая гравитацию и поведение звезд, галактик и Вселенной в самых больших масштабах. В частности, согласно физику, гравитация представляет собой буквальное искривление пространства и времени. Эта гипотеза была подтверждена многократно, особенно с открытием гравитационных волн в 2016 году.
Вторая теория называется Стандартной моделью, которая описывает субатомный мир. Именно в этой области ученые больше всего приблизились к ТОЕ.
Мы знаем, что все окружающие нас вещи состоят из атомов, которые, в свою очередь, состоят из протонов, нейтронов и электронов.
В 1960-х годах исследователи обнаружили, что протоны и нейтроны состоят из еще более мелких частиц, называемых кварками, а электрон входит в класс частиц, называемых лептонами.
Поиск самых маленьких строительных блоков — это только первый шаг в разработке ТОЕ. Следующим шагом является понимание сил, которые управляют взаимодействием строительных блоков. Ученым известны четыре фундаментальные силы, три из которых относятся к электромагнетизму, а также сильные и слабые ядерные взаимодействия, изученные на субатомном уровне. Электромагнетизм связывает атомы и отвечает за химию. Сильное взаимодействие удерживает вместе ядра атомов, а также кварки внутри протонов и нейтронов. Слабое взаимодействие ответственно за некоторые виды ядерного распада.
Каждая из известных субатомных сил имеет связанную частицу или частицы, которые несут эту силу: глюон (элементарная безмассовая частица) является переносчиком сильного взаимодействия, фотон управляет электромагнетизмом, а бозоны W и Z управляют слабым взаимодействием. Существует также призрачное энергетическое поле, называемое полем Хиггса, которое пронизывает Вселенную и дает массу кваркам, лептонам и некоторым несущим силу частицам. Все вместе эти строительные блоки и силы составляют Стандартную модель.
Однако основная цель физиков — найти один строительный блок и одну силу, которая могла бы объяснить материю и движение Вселенной, но сделать это будет довольно сложно, поскольку для этого требуется очень мощный ускоритель частиц, которого у нас пока нет.
По предварительным оценкам создание такой установки займет несколько десятилетий. Тем не менее, с ее помощью физикам удастся продвинуться относительно недалеко. Таким образом, пока ученым остается лишь выдвигать разные гипотезы о том, как этот самый маленький строительный блок может выглядеть.
Одной из популярных теорий является теория суперструн, утверждающей, что самая маленькая частица — вовсе не частица, а небольшая и вибрирующая «струна». Точно так же, как с помощью струны виолончели можно получить не одну, разные типы вибрации — это разные кварки и лептоны. Таким образом, один тип струны может быть основным строительным блоком.
Проблема в том, что на сегодняшний день нет никаких эмпирических данных о том, что суперструны действительно существуют. Кроме того, энергия, необходимая для того, чтобы их увидеть (энергия Планка), должна быть в квадриллион раз выше, чем мы можем в настоящее время генерировать.
С другой стороны, множество сил также являются проблемой. В конечном итоге ученые надеются «объединить» их, доказав, что это просто разные проявления единой силы. Ранее, например, Исаак Ньютон показал, что сила, заставляющая вещи падать на Землю, и сила, которая управляет движением небес, на самом деле одна и та же; Джеймс Клерк Максвелл показал, что электричество и магнетизм — это разные действия также одной силы под названием электромагнетизм.
В 1960-х годах ученым удалось показать, что слабая ядерная сила и электромагнетизм на самом деле были двумя различными аспектами электрослабого взаимодействия. Теперь исследователи надеются убедиться, что электрослабое и сильное взаимодействия могут быть составляющим единого великого взаимодействия.
Однако физики подозревают, что это окончательное объединение также будет иметь место при энергии Планка, опять же потому, что речь идет об энергии и размере, при которых квантовые эффекты больше не могут игнорироваться в теории относительности.
Тем не менее, факт заключается в том, что при таком большом разрыве между достижимой в настоящее время энергией в ускорителях частиц и энергией Планка правильное создание ТОЕ кажется невероятным.
Это не значит, что все физики должны уйти на пенсию и заняться живописью, просто человечеству предстоит проделать значительную работу. Мы должны понять необъяснимые явления, такие как темная материя и темная энергия, которые составляют 95% известной Вселенной, и использовать это понимание для создания более новой, более всеобъемлющей физической теории. Эта теория не будет ТОЕ, но сможет объяснить больше, чем текущая теоретическая основа. Повторять этот процесс нам придется снова и снова.
Материал подготовила Татьяна Артюхова
Добавляйте CСб в свои источники дзен
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
Картина дня
Депутат Свинцов: Telegram в России, хочу вас расстроить, не будет работать даже с VPN
Комитет Госдумы поддержал новые правила для трудовых мигрантов - жесткие, но разумные
Свердловские власти вслед за Татарстаном начали мониторинг профилей школьников на запрещенный контент
Минцифры поддержало разблокировку банковских карт через «Госусуги»
По делу о теракте в "Крокусе" к пожизненному заключению приговорили 15 человек, хотя самих террористов было четверо
У Валерии Чекалиной диагностировали рак желудка четвёртой стадии с метастазами
Матвиенко допустил русификацию названия "Иванушки International", причем и сам продюсером больше не будет
Наши публикации
Сначала в армию, потом судитесь!
Верховный суд утвердил конфискацию Домодедово и поставил точку в этом скандальном деле
Трамп заявил, что конфликт с Ираном почти что завершен: что, уже пора уходить «с победой»?
«Бюро добрых услуг» от Искусственного Интеллекта на службе Зрелости
Моджтаба Хаменеи официально избран пожизненным верховным лидером Ирана
Конфликт Венгрии и Украины по поводу российской нефти накалился до предела - угрозы идут с обеих сторон
Суд Санкт-Петербурга запретил сайты с предложением купить запрещенных "шпротов" из ЕС, посчитав это нарушением прав россиян
Слухи, скандалы, сплетни
Назначен новый худрук Михайловского театра вместо Кехмана
У Валерии Чекалиной диагностировали рак желудка четвёртой стадии с метастазами
Матвиенко допустил русификацию названия "Иванушки International", причем и сам продюсером больше не будет
Прокуратура не нашла в действиях Алии Галицкой состава преступления - и кто за все ответит?
Шоубиз
Ксения Бородина вышла замуж за Николая Сердюкова
Виктория Боня о своем восхождении на Эверест: "Удивило молчание коллег по шоу-бизнесу"
Наука
Таких не берут в космонавты
Ученые зафиксировали самый сильный солнечно-протонный шторм за последнее десятилетие
Экипаж Crew-11 досрочно вернулся на Землю из-за болезни одного из участников миссии
Миссию Crew-11 вернут с МКС на Землю раньше срока из-за проблем со здоровьем одного из астронавтов
Хайтек
В сеть утекли 16 млрд паролей от аккаунтов Apple, Google и других сервисов
Разработчики ПО для российской ОС «Аврора» подали заявление о банкротстве
В ФСБ рекомендовали откаться от использования российского браузера "Спутник"
Ъ: В российских кнопочных телефонах обнаружили уязвимость, которая позволяет управлять телефоном посторонним
Туризм
Китай-Вьетнам: Пять органов чувств
Песков снова прокомментировал блокировку мессенджеров
Россияне смогут въехать в Иорданию без визы с 13 декабря
АТОР опровергла информацию об «урезании» Италией шенгенских виз для россиян
Спорт
Гондурас отказался от товарищеского матча со сборной России
Михаил Дегтярев продолжает искать варианты санкций за «вероломную смену спортивного гражданства»
Дегтярев призвал запретить въезд в Россию сменившим гражданство спортсменам
Экс-футболист ЦСКА Лайонел Адамс скончался в возрасте 31 года
Бразильский игрок мини-футбольной команды «Норникель» Алекс Фелипе умер в аэропорту Ухты
Олег Дерипаска избран на пост президента Федерации хоккея с мячом России
Вкусный раздел
Юлия Дианова: Не просто завтрак
Дарья Близнюк: «Заготовки от Даши. Вкусно, как ни «крути»!
Анна Аксёнова: Муссовые торты. Легче легкого!
Софи Дюпюи-Голье: Мир хлеба. 100 лучших рецептов домашнего хлеба со всего мира


Ректор МФТИ сообщил об отмене встречи с Дмитрием Муратовым, поскольку возник риск провокаций
Телескоп Hubble запечатлел момент рождения новой звезды
Земля-снежок: ученые рассказали, стоит ли готовиться к новому ледниковому периоду
Ученые выяснили, как возникает сознание в мозге