क्या होगा अगर ... हम भौतिकी में मूलभूत समस्याओं को हल करते हैं। सब कुछ एक सिद्धांत की प्रतीक्षा कर रहा है जिससे कुछ भी नहीं आ सकता

हमें डार्क मैटर और डार्क एनर्जी, ब्रह्मांड की शुरुआत का रहस्य, गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति, एंटीमैटर पर पदार्थ की श्रेष्ठता, समय की दिशा, अन्य भौतिक अंतःक्रियाओं के साथ गुरुत्वाकर्षण का एकीकरण, प्रकृति की शक्तियों का एक मूल में महान एकीकरण, हर चीज के तथाकथित सिद्धांत तक जैसे रहस्यों का जवाब क्या देगा?

आइंस्टाइन के अनुसार और कई अन्य उत्कृष्ट आधुनिक भौतिकविदों के लिए, भौतिकी का लक्ष्य निश्चित रूप से हर चीज का एक सिद्धांत (टीवी) बनाना है। हालाँकि, ऐसे सिद्धांत की अवधारणा स्पष्ट नहीं है। हर चीज़ के सिद्धांत के रूप में जाना जाने वाला, ToE एक काल्पनिक भौतिक सिद्धांत है जो लगातार हर चीज़ का वर्णन करता है भौतिक घटनाएं और आपको किसी भी प्रयोग के परिणाम की भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है। आजकल, इस वाक्यांश का उपयोग आमतौर पर उन सिद्धांतों का वर्णन करने के लिए किया जाता है जिनके साथ संबंध बनाने का प्रयास किया जाता है सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत. अब तक, इनमें से किसी भी सिद्धांत को प्रयोगात्मक पुष्टि नहीं मिली है।

वर्तमान में, TW होने का दावा करने वाला सबसे उन्नत सिद्धांत होलोग्राफिक सिद्धांत पर आधारित है। 11-आयामी एम-सिद्धांत. इसे अभी तक विकसित नहीं किया गया है और कई लोग इसे वास्तविक सिद्धांत के बजाय विकास की एक दिशा मानते हैं।

कई वैज्ञानिकों को संदेह है कि "हर चीज़ का सिद्धांत" जैसा कुछ भी संभव है, और सबसे बुनियादी अर्थ में, तर्क पर आधारित है। कर्ट गोडेल का प्रमेय कहता है कि कोई भी पर्याप्त रूप से जटिल तार्किक प्रणाली या तो आंतरिक रूप से असंगत है (कोई इसमें एक वाक्य और उसके विरोधाभास को साबित कर सकता है) या अधूरा है (ऐसे तुच्छ सच्चे वाक्य हैं जिन्हें साबित नहीं किया जा सकता है)। स्टेनली जैकी ने 1966 में टिप्पणी की थी कि TW एक जटिल और सुसंगत गणितीय सिद्धांत होना चाहिए, इसलिए यह अनिवार्य रूप से अधूरा होगा।

हर चीज़ के सिद्धांत का एक विशेष, मौलिक और भावनात्मक तरीका होता है। होलोग्राफिक परिकल्पना (1), कार्य को थोड़ी अलग योजना में स्थानांतरित करना। ब्लैक होल की भौतिकी यह संकेत देती प्रतीत होती है कि हमारा ब्रह्मांड वह नहीं है जो हमारी इंद्रियाँ हमें बताती हैं। जो वास्तविकता हमें घेरती है वह एक होलोग्राम हो सकती है, अर्थात। द्वि-आयामी विमान का प्रक्षेपण. यह बात गोडेल के प्रमेय पर भी लागू होती है। लेकिन क्या हर चीज़ का ऐसा सिद्धांत किसी समस्या का समाधान करता है, क्या यह हमें सभ्यता की चुनौतियों का सामना करने की अनुमति देता है?

ब्रह्मांड का वर्णन करें. लेकिन ब्रह्मांड क्या है?

वर्तमान में हमारे पास दो व्यापक सिद्धांत हैं जो लगभग सभी भौतिक घटनाओं की व्याख्या करते हैं: आइंस्टीन का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत (सामान्य सापेक्षता) i. पहला सॉकर बॉल से लेकर आकाशगंगाओं तक, स्थूल वस्तुओं की गति को अच्छी तरह से समझाता है। वह परमाणुओं और उपपरमाण्विक कणों के बारे में बहुत जानकार है। समस्या यह है कि ये दोनों सिद्धांत हमारी दुनिया का पूरी तरह से अलग-अलग तरीकों से वर्णन करते हैं. क्वांटम यांत्रिकी में घटनाएँ एक निश्चित पृष्ठभूमि में घटित होती हैं। अंतरिक्ष समय – जबकि w लचीला है। घुमावदार स्पेस-टाइम का क्वांटम सिद्धांत कैसा दिखेगा? हम नहीं जानते हैं।

हर चीज़ का एक एकीकृत सिद्धांत बनाने का पहला प्रयास प्रकाशन के तुरंत बाद सामने आया सापेक्षता का सामान्य सिद्धांतइससे पहले कि हम परमाणु बलों को नियंत्रित करने वाले मूलभूत कानूनों को समझें। इन अवधारणाओं को, के रूप में जाना जाता है कलुज़ी-क्लेन सिद्धांत, गुरुत्वाकर्षण को विद्युत चुंबकत्व के साथ संयोजित करने का प्रयास किया।

दशकों से, स्ट्रिंग सिद्धांत, जो पदार्थ के बने होने का प्रतिनिधित्व करता है छोटे हिलते हुए तार या ऊर्जा पाश, सृजन के लिए सर्वोत्तम माना जाता है भौतिकी का एकीकृत सिद्धांत. हालाँकि, कुछ भौतिक विज्ञानी k को पसंद करते हैंकेबल-रुके हुए लूप गुरुत्वाकर्षणजिसमें बाहरी स्थान स्वयं छोटे-छोटे लूपों से बना है। हालाँकि, न तो स्ट्रिंग सिद्धांत और न ही लूप क्वांटम गुरुत्व का प्रयोगात्मक परीक्षण किया गया है।

ग्रांड एकीकरण सिद्धांत (जीयूटी), क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स और इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन के सिद्धांत को मिलाकर, एक एकीकृत इंटरैक्शन की अभिव्यक्ति के रूप में मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय इंटरैक्शन का प्रतिनिधित्व करते हैं। हालाँकि, पिछले भव्य एकीकृत सिद्धांतों में से किसी को भी प्रयोगात्मक पुष्टि नहीं मिली है। भव्य एकीकृत सिद्धांत की एक सामान्य विशेषता प्रोटॉन के क्षय की भविष्यवाणी है। यह प्रक्रिया अभी तक नहीं देखी गई है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि एक प्रोटॉन का जीवनकाल कम से कम 1032 वर्ष होना चाहिए।

1968 के मानक मॉडल ने एक व्यापक छतरी के नीचे मजबूत, कमजोर और विद्युत चुम्बकीय बलों को एकीकृत किया। सभी कणों और उनकी अंतःक्रियाओं पर विचार किया गया है, और कई नई भविष्यवाणियाँ की गई हैं, जिनमें एक बड़ी एकीकरण भविष्यवाणी भी शामिल है। उच्च ऊर्जा पर, 100 GeV (एकल इलेक्ट्रॉन को 100 बिलियन वोल्ट की क्षमता तक त्वरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा) के क्रम पर, विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बलों को एकीकृत करने वाली समरूपता बहाल की जाएगी।

नए बोसॉन के अस्तित्व की भविष्यवाणी की गई थी, और 1983 में डब्ल्यू और जेड बोसॉन की खोज के साथ, इन भविष्यवाणियों की पुष्टि की गई थी। चार मुख्य सेनाओं को घटाकर तीन कर दिया गया। एकीकरण के पीछे विचार यह है कि मानक मॉडल की सभी तीन ताकतें, और शायद गुरुत्वाकर्षण की उच्च ऊर्जा भी, एक संरचना में संयुक्त हो जाती हैं।

2. मानक मॉडल का वर्णन करने वाला लैंग्रेंज समीकरण, पाँच घटकों में विभाजित है।

कुछ लोगों ने सुझाव दिया है कि इससे भी अधिक ऊर्जा पर, शायद आसपास प्लैंक स्केल, गुरुत्वाकर्षण भी संयोजित होगा। यह स्ट्रिंग सिद्धांत की मुख्य प्रेरणाओं में से एक है। इन विचारों के बारे में बहुत दिलचस्प बात यह है कि यदि हम एकीकरण चाहते हैं, तो हमें उच्च ऊर्जाओं पर समरूपता बहाल करनी होगी। और यदि वे वर्तमान में टूट गए हैं, तो यह कुछ देखने योग्य, नए कणों और नई अंतःक्रियाओं की ओर ले जाता है।

मानक मॉडल का लैग्रेंजियन कणों का वर्णन करने वाला एकमात्र समीकरण है मानक मॉडल का प्रभाव (2). इसमें पांच स्वतंत्र भाग शामिल हैं: समीकरण के जोन 1 में ग्लूऑन के बारे में, दो से चिह्नित भाग में कमजोर बोसॉन, तीन से चिह्नित, यह एक गणितीय विवरण है कि पदार्थ कमजोर बल और हिग्स क्षेत्र के साथ कैसे संपर्क करता है, भूत कण जो भाग चार में हिग्स क्षेत्र की अधिकता को घटाते हैं, और आत्माएं, पांच के तहत वर्णित हैं। फादेव-पोपोवजो कमजोर अंतःक्रिया के अतिरेक को प्रभावित करते हैं। न्यूट्रिनो द्रव्यमान को ध्यान में नहीं रखा जाता है।

हालांकि मानक मॉडल हम इसे एक एकल समीकरण के रूप में लिख सकते हैं, यह वास्तव में इस अर्थ में एक सजातीय संपूर्ण नहीं है कि इसमें कई अलग-अलग, स्वतंत्र अभिव्यक्तियाँ हैं जो ब्रह्मांड के विभिन्न घटकों को नियंत्रित करती हैं। मानक मॉडल के अलग-अलग हिस्से एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं, क्योंकि रंग चार्ज विद्युत चुम्बकीय और कमजोर बातचीत को प्रभावित नहीं करता है, और प्रश्न अनुत्तरित रहते हैं कि बातचीत क्यों होनी चाहिए, उदाहरण के लिए, मजबूत बातचीत में सीपी उल्लंघन, काम नहीं करते हैं। जगह लें।

जब समरूपता बहाल हो जाती है (क्षमता के चरम पर), तो एकीकरण होता है। हालाँकि, सबसे निचले स्तर पर टूट रही समरूपता नए प्रकार के विशाल कणों के साथ-साथ आज हमारे पास मौजूद ब्रह्मांड के अनुरूप है। तो यह सिद्धांत "हर चीज़ में से" क्या होना चाहिए? वह जो है, अर्थात्। एक वास्तविक असममित ब्रह्मांड, या एक और सममित, लेकिन अंततः वह नहीं जिसके साथ हम काम कर रहे हैं।

"संपूर्ण" मॉडलों की भ्रामक सुंदरता

द नो थ्योरी ऑफ एवरीथिंग में लार्स इंग्लिश का तर्क है कि नियमों का कोई एक सेट नहीं है जो ऐसा कर सके क्वांटम यांत्रिकी के साथ सामान्य सापेक्षता को संयोजित करेंक्योंकि क्वांटम स्तर पर जो सत्य है, जरूरी नहीं कि वह गुरुत्वाकर्षण के स्तर पर भी सत्य हो। और प्रणाली जितनी बड़ी और अधिक जटिल होती है, वह अपने घटक तत्वों से उतनी ही अधिक भिन्न होती है। "मुद्दा यह नहीं है कि गुरुत्वाकर्षण के ये नियम क्वांटम यांत्रिकी का खंडन करते हैं, बल्कि यह है कि इन्हें क्वांटम भौतिकी से प्राप्त नहीं किया जा सकता है," वे लिखते हैं।

सभी विज्ञान, जानबूझकर या नहीं, उनके अस्तित्व के आधार पर आधारित हैं। वस्तुनिष्ठ भौतिक नियमजिसमें भौतिक ब्रह्मांड और उसमें मौजूद हर चीज के व्यवहार का वर्णन करने वाले मौलिक भौतिक अभिधारणाओं का एक पारस्परिक रूप से संगत सेट शामिल है। बेशक, इस तरह के सिद्धांत में मौजूद हर चीज़ की पूरी व्याख्या या विवरण शामिल नहीं है, लेकिन, सबसे अधिक संभावना है, यह सभी सत्यापन योग्य भौतिक प्रक्रियाओं का विस्तृत वर्णन करता है। तार्किक रूप से, TW की ऐसी समझ का एक तात्कालिक लाभ उन प्रयोगों को रोकना होगा जिनमें सिद्धांत नकारात्मक परिणामों की भविष्यवाणी करता है।

अधिकांश भौतिकविदों को शोध बंद करना होगा और शोध नहीं, बल्कि अध्यापन से जीवनयापन करना होगा। हालाँकि, जनता को शायद इस बात की परवाह नहीं है कि गुरुत्वाकर्षण बल को स्पेसटाइम की वक्रता के संदर्भ में समझाया जा सकता है या नहीं।

बेशक, एक और संभावना है - ब्रह्मांड बस एकजुट नहीं होगा। जिन समरूपताओं पर हम पहुंचे हैं वे केवल हमारे अपने गणितीय आविष्कार हैं और भौतिक ब्रह्मांड का वर्णन नहीं करते हैं।

Nautil.Us के लिए एक हाई-प्रोफाइल लेख में, फ्रैंकफर्ट इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड स्टडी के वैज्ञानिक सबाइन होसेनफेल्डर (3) ने आकलन किया कि "हर चीज के सिद्धांत का पूरा विचार एक अवैज्ञानिक धारणा पर आधारित है।" “वैज्ञानिक सिद्धांतों को विकसित करने के लिए यह सबसे अच्छी रणनीति नहीं है। (...) सिद्धांत के विकास में सुंदरता पर निर्भरता ने ऐतिहासिक रूप से खराब काम किया है। उनकी राय में, प्रकृति का हर चीज़ के सिद्धांत द्वारा वर्णन करने का कोई कारण नहीं है। जबकि प्रकृति के नियमों में तार्किक असंगति से बचने के लिए हमें गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत की आवश्यकता है, मानक मॉडल में बलों को एकीकृत करने की आवश्यकता नहीं है और गुरुत्वाकर्षण के साथ एकीकृत होने की आवश्यकता नहीं है। यह अच्छा होगा, हाँ, लेकिन यह अनावश्यक है। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि मानक मॉडल एकीकरण के बिना भी अच्छा काम करता है। सुश्री होसेनफेल्डर गुस्से में कहती हैं, प्रकृति को स्पष्ट रूप से इसकी परवाह नहीं है कि भौतिक विज्ञानी सुंदर गणित को क्या समझते हैं। भौतिकी में, सैद्धांतिक विकास में सफलताएं गणितीय विसंगतियों के समाधान से जुड़ी हैं, न कि सुंदर और "समाप्त" मॉडल के साथ।

इन गंभीर चेतावनियों के बावजूद, हर चीज़ के सिद्धांत के लिए नए प्रस्ताव लगातार सामने रखे जा रहे हैं, जैसे गैरेट लिसी की द एक्सेप्शनली सिंपल थ्योरी ऑफ़ एवरीथिंग, 2007 में प्रकाशित। इसकी विशेषता यह है कि प्रो. होसेनफेल्डर सुंदर है और इसे आकर्षक दृश्यों (4) के साथ खूबसूरती से दिखाया जा सकता है। E8 नामक यह सिद्धांत दावा करता है कि ब्रह्मांड को समझने की कुंजी क्या है एक सममित रोसेट के रूप में गणितीय वस्तु.

लिसी ने एक ग्राफ पर प्राथमिक कणों को प्लॉट करके इस संरचना का निर्माण किया जो ज्ञात भौतिक इंटरैक्शन को भी ध्यान में रखता है। परिणाम 248 अंकों की एक जटिल आठ-आयामी गणितीय संरचना है। इनमें से प्रत्येक बिंदु विभिन्न गुणों वाले कणों का प्रतिनिधित्व करता है। आरेख में कुछ गुणों वाले कणों का एक समूह है जो "गायब" हैं। इनमें से कम से कम कुछ "लापता" का सैद्धांतिक रूप से गुरुत्वाकर्षण से कुछ लेना-देना है, जो क्वांटम यांत्रिकी और सामान्य सापेक्षता के बीच अंतर को पाटता है।

4. विज़ुअलाइज़ेशन सिद्धांत E8

इसलिए भौतिकविदों को "फॉक्स सॉकेट" को भरने के लिए काम करना होगा। यदि यह सफल हो गया तो क्या होगा? कई लोग व्यंग्यपूर्वक जवाब देते हैं कि कुछ खास नहीं. बस एक खूबसूरत तस्वीर ख़त्म हो जाएगी. यह निर्माण इस अर्थ में मूल्यवान हो सकता है, क्योंकि यह हमें दिखाता है कि "हर चीज़ के सिद्धांत" को पूरा करने के वास्तविक परिणाम क्या होंगे। शायद व्यावहारिक दृष्टि से नगण्य।