Навеяно просмотренным на выходных фильмом-биопиком "Теория всего" о Стивене Хокинге.
На ночь глядя, для тренировки ума, пересмотрел давний 2002 г. выпуск "Гордон" про теорию суперструн (там правда в конце еще кусочек другого выпуска). Гости передачи - два известных российских физика: академик Валерий Рубаков и д.ф-м. наук Дмитрий Гальцов. Смотреть где-то с 6-й минуты. Кстати, если кому интересны другие выпуски этой эпохальной на российском ТВ передачи (вот ведь были времена и форматы передач - начало нулевых!), то аудио, видео и стенограммные архивы ценители бережно собрали и выложили здесь.
Я не физик, но кое что, как мне показалось, понял, и постараюсь выжимку выложить для интересующихся.
Итак, начнем издалека, но пробежимся быстренько до наших дней. Итак, в первой половине 19 в. обнаружили электричество и в 1860-1900-х гг., наделав множество экспериментов с электричеством и проводниками, создали более менее целостную теорию электродинамики (Максвелл, Лоренц и другие), описывающую уравнениями и законами электрические взаимодействия. К началу 20 в., стали понимать микроскопическую структуру материи, создали атомные модели и заложили представления об элементарных частицах. В начале 20г-о же века, Эйнштейн, посмотрев на электродинамику и сравнив ее с ньютоновской механикой, понял, что не все концы с концами сходятся, и есть явные противоречия в механике, когда тела и системы тел перемещаются с большими сторостями. Им были заложены основы теории гравитации с виде СТО и ОТО. Весь 20- й век развивалось знание о мире элементарных частиц, Многие из них были найдены в экспериментах на ускорителях. В результате сложилась так называемая Стандартная Модель (СМ), которая по полочкам разлагает известные элементарные частицы и объединяет три фундаментальных взаимодействия: электромагнитное, слабое и сильное. Электромагнитное взаимодействие наблюдается между частицами, обладающими зарядом, и всем вам хорошо известно на примере электрических приборов. О двух других вы меньше слышали. Сильное взаимодействие наблюдается на очень близких расстояниях, на уровне частиц, из которых состоит ядро атомов (нейтронов и протонов - вместе называются нуклонами). Нуклоны - сложносоставные частицы, состоящие из неделимых кварков, которые сильнейшим образом друг к другу притягиваются за счет сильного взаимодействиях, так что о существовании кварков ученые догадались только по косвенным признакам. Слабое взаимодействие слабее сильного (отсюда и название) и проявляется тоже на маленьких расстояних, сопоставимых с диаметром атомного ядра. Оно всем нам намного меньше знакомо, но знакомо ядерщиками, т.к. играет роль в бета-распаде ядра. Как пример последнего, цезий может превратиться в барий, соседний в табл Менделеева элемент, изменив заряд ядра с 55 на 56. Происходит это из-за того, что один из нейтронов цезия может испускать частицу-переносчик слабого взаимодействия, т.называемый W-минус-бозон, который превращается в электрон и нейтрино, при этом нейтрон становится протоном и добавляет единичку в заряд ядра, что и делает атом цезия атомом в соседней клеточке - ванадием.
В СМ много красивостей, главное из которых заключается в том, что все три взаимодействия укладываются в общую схему. Но есть разные проблемы, и одна большая неувязочка - гравитация. Как связать СМ и ОТО вместе? Гравитация намного более слабое взаимодействия чем даже слабое взаимодействие. Возникает оно либо когда имеются массивнейшие объекты - звезды, галактики - либо на уровне элементарных частиц, когда они на сверхмалых расстояних друг от друга. Т.к. "прощупать" материю на столь малых расстояних можно только при огромной энергии сталкивающихся частиц, мы пока очень далеки от экспериментальнйо проверки гравитации на ускорителях. Поэтому здесь раздолье теоретикам. У них основной вопрос. Есть ли какой-то способ объединить гравитацию и СМ? Есть ли частицы-переносчики гравитации (например, гипотетический гравитон) или же природа гравитации совершенно иная, не основанная на частицах-переносчиках? Над этой загадкой бьются вот уже сто лет.
При это теория суперструн - она из нескольких и может быть наиболее динамично развивающаяся линия теоретической мысли, пытающаяся предложить теоретические основы объединения СМ и гравитации. Общая идея - что частицы при максимальном "зуме" на самом деле не просто точечные объекты, а имеют сложную пространственную структуру. Например, она протяженные, в виде струны со свободными концами, или же даже некого "ошметка" - струны, один или оба конца которой прекреплены на гибкой мембране (или бране, как ее называют). При взгляде издалека частица будет точечным объектом, и рассматривать ее таковой удобнее при относительно больших масштабах. Но если мы представим себе такую структуру частиц, то многие теоретические проблемы в физике находят частичное решение. Что же конкретно может попытаться решить теория суперструн - см видео. Да, мозги будут кипеть, но они и должны работать :) Заоодно и вспомните курс физики 10-11 кл и первых курсов вуза (если вы не физик по специальности).
Комментарии (0)