Teorinis fizikas Josephas Polchinsky iš Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje numatė kvantinės gravitacijos teorijos sukūrimo pabaigos metus. Anot mokslininko, tai įvyks 2131 m. Ir bus grindžiama stygų teorija, kurią didžioji dauguma šiuolaikinių fizikų ir matematikų pripažįsta vienintele kandidate į „visko teorijos“vaidmenį. Rusijos verslininko Jurijaus Milnerio įsteigtos Pagrindinės fizikos premijos laureatas Polčinskis savo svarstymus išdėstė parengiamojoje spaudoje arXiv.org svetainėje.
Vystymosi procese fizika ištyrė vis mažesnes atstumų skales ir vis didesnes energijas. XX amžiaus pradžioje mokslininkai gavo pirmąsias idėjas apie reiškinius, vykstančius atominiu mastu. Iki šiol fizikai turi prieigą nuo dešimties iki septynioliktosios centimetrų galios skalių nuo dešimties iki septynioliktosios, tai atitinka eksperimentus Dideliame hadronų susidūrime, kurie leido atrasti Higso bozoną. Palyginęs fizikos raidos etapus ir tempus XX ir XXI a. Pradžioje, Polchinsky numatė, kad iki 2131 m. Bus galutinai suformuluota kvantinė gravitacijos teorija. Tam mokslininkas ištyrė fizikos evoliuciją per pastaruosius šimtą keistų metų ir palygino tam tikrų energijos skalių žmonijos laimėjimus su šio įvykio laiku.
- „Salik.biz“
1899 m. Vokiečių fizikas Maxas Planckas atsižvelgė į jo vardu pavadintą ilgį, sudarytą iš pagrindinių konstantų (Plancko konstanta, gravitacijos konstanta ir šviesos greitis vakuume) ir lygus nuo dešimties iki minus trisdešimt trečiosios galios centimetrų. Šiuo metu ši vertė laikoma neprieinama šiuolaikinių eksperimentų, kuriuose veikia stygų teorija, skale. Dešimt centimetrų skalė, atėmus septynioliktą centimetrų galią logaritminėje skalėje, atitinka atstumo vidurį. Atitinkamai, iki „visko teorijos“sukūrimo liko tiek pat laiko, kiek praėjo 116 metų nuo Planko ilgio įvedimo į mokslą.
Ilgio skalė.
Plancko ilgio mažumas leidžia, anot Polchinsky, pateikti reikiamą sąveikų „užuomazgą“, paaiškinant gravitacijos teorijos nerenmalizuojamumą (neįmanoma pašalinti skirtumų). Taigi SM ir trys joje aprašytos pagrindinės sąveikos (elektromagnetinė, silpnoji ir stipri) yra renormalizuojamos, tuo tarpu kvantinio gravitacijos versija, gauta naiviu kvantizavimu (tai yra, pagal tą patį receptą, kaip klasikinio lauko teorija), jau antrosios perturbacijos teorijos tvarka paaiškėja. skirtingas.
Anot Polchinsky, Plancko skalėje erdvės ir laiko svyravimai tampa reikšmingi. Jie sudaro vadinamąsias erdvės-laiko putas ir suteikia pastebimą naiviosios kvantinės gravitacijos versijos nukrypimą. Kaip istorinį pavyzdį mokslininkas nurodo Enrico Fermi teoriją, kuri kokybiškai gerai apibūdino silpną sąveiką, bet nebuvo renormalizuojama.
Tik po to, kai Stevenas Weinbergas, Sheldonas Glashowas ir Abdusas Salamas sukūrė renormalizuojamą elektrinio signalo teoriją, apjungiančią elektromagnetinę ir silpną sąveiką bei pristatančią tarpinius elektrinio veikimo bosus, paaiškėjo, kad Fermi teorija yra mažai energijos reikalaujantis kito, bendresnio modelio (šiuo atveju - elektrinio triukšmo) artinimas. … Polčinskis mano, kad tas pats atsitiks su kvantine gravitacija.
Juozapas Polčinskis.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Polčinskis sieja stygų teorijos dinamikos unikalumą su tuo, kad egzistuoja tik vienas gamtai apibūdinti būtinas parametras - vadinamoji stygos konstanta. Tuo tarpu, pasak mokslininko, šiuo metu „visko teorija“neturi jokio vienodo principo (pirmojo principo), leidžiančio jį išskaičiuoti dedukciniu būdu. Bendrajam reliatyvumui yra toks elementas: gravitacinio lauko ir judesio su pagreičiu vietinio ekvivalentiškumo principas. Klasikinis šios pradžios pavyzdys yra lifte. Su tolygiai paspartintu judesiu į viršų Žemės atžvilgiu, stebėtojas jame nesugeba nustatyti, ar jis yra stipresniame gravitaciniame lauke, ar juda žmogaus sukurtame objekte.
Savo straipsnyje Polchinsky mini kvantinių svyravimų svarbą sprendžiant stygų teorijos lygtis. Nepaisant to, kad šiuolaikinės kvantinių laukų teorijos ir bendrojo reliatyvumo lygtys gerai apibūdina stebimą pasaulį turimomis eksperimentinėmis skalėmis, jas galima modifikuoti, o tai neprieštarauja pirmiesiems šių teorijų principams. Tuo tarpu tai sukelia iki šiol nepastebėtus padarinius, kurie yra reikšmingi Plancko skalėje.
Polchinsky nurodo tokias modifikacijas kaip terminų su aukštesniaisiais išvestiniais įvedimas į kvantinių laukų teorijos lygtis (šiuo metu yra tik kvadratiniai terminai su pirmaisiais laukų dariniais) ir Edenšteino lygčių GR pridėjimas kvadratiniais terminais erdvės laiko kreivėje. Šie papildymai lemia poreikį atsižvelgti į erdvės ir laiko putų svyravimus, kurie egzistuoja, remiantis styginių teorijos prognozėmis, Plancko skalėje.
Kvantinės putos.
Polchinsky aiškina kosmoso vaidmenį stygų teorijoje, naudodamas veidrodžio simetrijos pavyzdį, kuris leidžia egzistuoti skirtingiems Eugenio Calabi ir Shintana Yau kolektoriams, kurie, būdami sutankinti (sulankstyti į labai mažus papildomus erdvinius matmenis) iš skirtingų erdvių, gali sukelti tas pačias elementariųjų dalelių savybes. … Tai (kartu su papildomų erdvinių dimensijų egzistavimo galimybe) leidžia manyti, kad stebima fizika yra erdvės-laiko daugiamatės geometrijos ir jos struktūros pasireiškimas Plancko skalėje.
Dviprasmybės teorijos ir kvantinės gravitacijos, suprantamos kaip holografija, leis, pasak Polchinsky, vienodai apibūdinti dalelių fiziką ir gravitaciją. Holografinis principas, kurį 1993 m. Pasiūlė olandų fizikas Gerardas t'Hooft, teigia, kad informacijos, esančios ant jo išorinės ribos (pluošto), pakanka matematiniam pasaulio aprašymui: tokiu atveju aukštesnių matmenų objekto idėją galima gauti iš hologramų, turinčios žemesnį matmenį.
Šis principas, pritaikytas styginių teorijai, buvo įtrauktas į AdS / CFT susirašinėjimo idėją, kurią 1998 m. Nurodė argentiniečių kilmės amerikiečių teorinis fizikas Juanas Maldacena. Šioje hipotezėje specialiųjų erdvių fizikos aprašymo lygiavertiškumas lemia unikalių ryšių tarp jų parametrų - dualumų - egzistavimą. Matematiškai tai pasireiškia santykiu, kuris leidžia apskaičiuoti vienos iš teorijų dalelių (ar stygų) sąveikos parametrus, jei tokie yra žinomi kitai.
Holografinė visata.
Polchinsky juodųjų skylių fizikos supratimo pažangą sieja su tuo, kad 1996 m., Atlikdami stygų teoriją, Andrew Stromingeris ir Kumrun Wafa pademonstravo juodųjų skylių entropijos išraiškos išvedimą, pirmą kartą termodinamiškai išgautą Izraelio fiziko Jokūbo Bekensteino 1973 m. Jų išvadoje nurodoma, kad juodųjų skylių išgarinimas išsaugo kvantinės mechanikos vieningumą (siejamą su nuosekliu tikimybių aiškinimu), kurį anksčiau kvestionavo britų mokslininkas Stephenas Hawkingas.
Anot Polchinsky, savivalė vertinamų stebimų pagrindinių konstantų vertybėse, nors tai ir yra rimtas „visko teorijos“sunkumas, vis dėlto gali paaiškinti kai kuriuos universalius gamtos bruožus (ypač Multiverse egzistavimą). Pagrindiniu bruožu, kuris teoriškai nurodo lygiagrečių pasaulių egzistavimą, mokslininkas įvardijo nenulio nulinę kosmologinės konstantos vertę (lambda terminas Einšteino lygtyse). Anot mokslininko, didžioji dalis styginių teorijų yra susijusios su „Multiverse“. Šie modeliai taip pat turi nulio nulio kosmologinę konstantą. Tai yra, anot Polchinsky, vienas negali egzistuoti be kito. Be to, taikydamas Bajeso išvadą, fizikas įvertino Multiverse egzistavimo tikimybę 94 procentais (tai atitinka statistinę dviejų standartinių nuokrypių reikšmę).
„Jūs galite nesutikti su mano 94 procentų vertinimu, tačiau nėra jokio racionalaus argumento, kad multiverse neegzistuoja arba kad tai mažai tikėtina“, - rašo Polchinsky. Mokslininkas optimistiškai vertina kvantinės gravitacijos formulavimo perspektyvas (styginių teorijos rėmuose), toliau dirba šia linkme ir neatmeta, kad „visko teorijos“konstravimas bus baigtas anksčiau nei numatyta - anksčiau nei jo prognozuojami 2131 metai.
Andrejus Borisovas