Fiziğin hüznü modern fiziğin çıkmazından başlar
"Bu çok bilgilendirici bir makale. Kaç kişinin gerçekten okuyabileceğini bilmiyorum. Ama umarım herkes sakinleşip hayatın yağını, tuzu, sirkesini ve sirkeli çayını şimdilik bir kenara bırakıp onu iyi hissedebilir - bu görünüyor Hayatlarımızdan çok uzak olan bilgelik ve bilgi. "
Ziyafet bitti, dahi işe yaramaz mı?
İnsanlık tarihinde bir grup üst düzey dahi vardır.
İnsanoğlunun muhteşem bir medeniyete ve bilimsel mitlere sahip olması, kesin olarak varoluşlarından kaynaklanmaktadır.
Modern insanlık tarihinin 300 yıllık geçmişine baktığımızda, bu, bilimin "yıldızların parladığı" çağdır, isimleri: Kopernik, Galileo, Newton, Fermat, Euler, Gauss, Riemann, Galois, Maxwell, Hilbert, Einstein, Bohr, Dirac, Gödel, Turing, Feynman, La Manujin, Yang Zhenning, Weyl, Witten, Hawking ...
Bunların hepsi hane halkı isimleri değildir ve hatta bazılarının kaderleri kötüdür, ancak yıllar nasıl değişirse değişsin, nihayet insan uygarlığının temel taşını oluşturanların bu insanlar olduğunu kabul etmeliyiz.
Evet, onlar da tıpkı bizim gibiler, sadece evrendeki bir toz, ama düşünme güçleri tüm evrene nüfuz edebilir.
Ama ya bir gün dahi işe yaramazsa?
Geçenlerde, fizikçi Bay Yang Zhenning, yüksek enerjili fiziğin bayram bitti dedi. Çin'in büyük ölçekli bir çarpıştırıcı yapmasına yönelik ikinci halk muhalefeti bir kez daha güçlü tartışmaları tetikledi. Görünüşte Yang Zhenning, Çinin bir çarpıştırıcı yapmasına karşı çıkıyor, ancak aslında "temel parçacık araştırmasına" olan güvenini kaybetti. Bu, fiziğin en ileri alanı ve nihai fizik teorisi, yani en iyi fizik umudu. İnsanlar artık çağdaş çağın en ileri fizik araştırma yönüne güvenmiyor, bu "fiziğin kederi".
Bu hiçbir şekilde tek bir bireyin görüşü değil, birçok fizikçinin fikir birliğidir: Teorik fizik ütopyacılığa girmeye başladı ve "Kutsal Bilimin Kutsal Kasesi" insanlıktan gittikçe uzaklaşıyor , Fiziği ilerletmek için büyük ölçekli çarpıştırıcının temel parçacıklar üzerine yaptığı araştırmaya güvenmek çıkmaza girdi.
- Geçtiğimiz 60 yılda, fikir birliği ile büyük bir fizik teorisi yayınlanmadı;
- Geçtiğimiz 60 yıl içinde, hiçbir büyük fizikçi "işaretçi" olarak görülmedi;
- Geçtiğimiz 60 yıl içinde, heyecan verici hiçbir yeni teori doğrulanmadı;
Çoğu zaman, fiziğimizi kilitleyen gerçekten süper bir medeniyet olduğundan şüpheleniyoruz!
İnsan fiziğinin kısa tarihine dönüp baktığımızda, "bayram bitti" nin alarmcı mı yoksa bilge bir adamın sloganı mı olduğunu görmek için?
1, Yaratılıştan konuşma
Her şey evrenin başlangıcına geri döner ve fizikle ilgili her şeyi yeniden düşünür.
Evren ne zaman başladı? Modern bilim genellikle İngilizce'de Big Bang olarak adlandırılan "Big Bang" teorisini kabul eder!
İki büyük deneysel veri "Hubble Redshift" ve "Kozmik Mikrodalga Arka Plan Radyasyonu" bu teoriyi destekler: Evren büyük bir kestane fişekinden doğdu.
Elbette sorabilirsiniz, patlamadan önce ne vardı ve patlamayı ateşleyen kişi kimdi? Bu sorular bilim alanına değil, felsefe kategorisine aittir.Bu konuda konuşmak zorunda kalırsanız, Newton sizi kandırmak için "Tanrı ilk itici güçtür" ifadesini kullanacaktır.
Yaratılış anı 10E ^ - 43 saniyede başlar ... (10 eksi 43 saniye, aynı zamanda Planck zamanı olarak da bilinir, insanoğlunun bildiği en küçük zaman vardır. Planck zamanı = Planck uzunluğu / ışık hızı. Işık hızının tanım değeri: c = 299792458m / s = 299792.458km / s.) Lütfen bunun tanımlanmış bir değer olduğunu, ölçülen bir değer olmadığını unutmayın.
Oluşturma zaman çizelgesi:
- 10E-43 saniye, on boyutlu evren, dört boyutlu bir evrene ve altı boyutlu bir evrene bölünüyor. Altı boyutlu evren çöktü ve 10E-32 metreye kadar küçüldü. Dört boyutlu evren (bugün içinde bulunduğumuz evren) hızla patladı ve bu zamandaki sıcaklık 10E32 (10 üzeri 32. kuvvet) derece kadar yüksekti;
- 10E 35 saniye, büyük birleşik kuvvet parçalanır;
- 10E-9 saniye, elektrik zayıf simetrik parçalanma, şu anda sıcaklık 10E15 derecedir;
- 10E-3 saniye, kuarklar yoğunlaşmaya başlar, nötronlar ve protonlar belirir, bu zamanda sıcaklık 10E14 derecedir;
- 3 dakika içinde, protonlar ve nötronlar kararlı çekirdeklere yoğunlaşmaya başlar;
- 300.000 yılda elektronlar çekirdek etrafında yoğunlaşmaya başladı ve ilk atom ortaya çıktı;
- 3 milyar yılda ilk kuasar ortaya çıktı;
- 5 milyar yıl, ilk galaksi ortaya çıktı;
- 10-15 milyar yıl, güneş sistemi doğdu ve milyarlarca yıl sonra yeryüzünde ilk yaşam ortaya çıktı.
İster inanın ister inanmayın, bu, birçok bilim adamının fikir birliği haline gelen yaratılışın zaman çizelgesidir.
Tabloda belirtilen büyüklük sırasındaki zaman, uzunluk, sıcaklık vb. Hiçbiri doğrudan ölçülemez, çünkü insan teknolojisi ve araçlarının mevcut seviyesi bu büyüklük düzeyine ulaşmaktan uzaktır.
2, Fiziğin ön cephesi nerede?
Evrenin minimal tarihini inceledikten sonra.
Şimdi soru şu: Fizikteki en modern araştırma alanı nerede?
Bugün, en eski sorunun cevabını bulmak, fizikteki en ileri araştırma yönüdür.
Yaratılış zaman çizelgesindeki ilk olayla başlıyoruz: on boyutlu evren bölünmesi.
Boyutlar ve çok boyutlu evren:
- Düz bir çizgi üzerinde yürüyen bir tırtıl ancak ileri geri hareket edebilir, bu nedenle düz bir çizgi veya bir eğri diyoruz: tek boyutlu uzay;
- Bir amip, küresel yüzey üzerinde ileri, geri, sola ve sağa hareket edebilir, bu nedenle düzlem veya eğimli yüzey diyoruz: iki boyutlu uzay;
- Bizim mekanımızda bir kuş aşağı yukarı hareket edebilir, bu nedenle uzayımıza üç boyutlu uzay denir;
- Tek boyutlu zamana ek olarak dünyamız dört boyutludur, Toplu olarak zaman ve uzay denir.
Böyle devam ediyor
Ya birisi size çok boyutlu bir uzayda (dört boyutun üstünde) insanların bir bakışta kasamıza ya da evimize tıpkı iki boyutlu bir düzlemdeki bir daireye baktığımız gibi baktığını söylerse? Çünkü üçüncü boyutta bir "Tanrı perspektifimiz" var.
Amip sadece iki boyutlu dünyayı algılayabilir, algılayabildiğimiz sözde "gerçekliğin" kendi bilişsel koşullarımızla da sınırlı olduğunu nasıl kanıtlayabiliriz?
İnsan beyni ve gözleri yalnızca üç boyutlu uzayda ve dört boyutlu uzay-zamanda çeşitli durumlarla başa çıkmak için evrimleşti, bu nedenle yüksek boyutlu uzaydaki nesneleri tanıma ve çözme yeteneğine sahip değiller.
Süper sicim teorisi, evrenin gerçek uzay-zamanının aslında on boyutlu bir uzay olduğuna inanır. Dört boyutlu, Einstein'ın uzay-zaman manifoldudur (yani, günlük yaşam alanımızdır) ve diğeri ona `` diktir '' ve çok küçük altı boyutlu bir manifold vardır. Bu on boyutlu uzayda, dikey ve yatay yönlerde bir tür en küçük akor birimi vardır. Benzetme yapmak gerekirse, on boyutlu uzay, evrendeki büyük piyanonun ses kutusudur.Bu dizeleri koparmak farklı perdeler ve tınılar yaratır, böylece farklı temel parçacıklar üretir ve sonra tüm madde ve kuvvetleri geliştirir.
Çağdaş fizik devi Witten tarafından önerilen en son "M Teorisi", beş süper sicim teorisini ve on bir boyutlu uzayın süper yerçekimi teorisini birleştiriyor ve tüm madde ve enerjinin doğasını ve etkileşimini açıklamak için tek bir teori kullanıyor.
"Süper Sicim Teorisi" ve "M Teorisi" Her ikisi de genel görelilik ve kuantum mekaniğini birleştirmek, Einstein'ın uzun zamandır değer verdiği arzusunu yerine getirmek ve nihai "büyük birleşik teori" yi inşa etmek için hırslı. Bu, teorik fiziğin en ileri araştırma yönüdür.
3. "Büyük Birleşik Teori" nasıl inşa edilir?
"Büyük Birleşme Teorisi" ni oluşturmanın başlangıç noktası, dört doğal kuvveti birleştirmektir. En temel parçacık hareketinden incelenmelidir. Mikroskobik parçacıklar arasında yalnızca dört etkileşim kuvveti olduğundan, yerçekimi, elektromanyetik kuvvet ve güçlü etkileşim kuvveti (güçlü nükleer kuvvet) Kuvvet), zayıf etkileşim kuvveti (zayıf nükleer kuvvet). Teoride, on boyutlu uzay da dahil olmak üzere evrendeki tüm fenomenler bu dört kuvvet ile açıklanabilir.
Yalnızca dört doğal kuvvet vardır:
İki bin yıl boyunca bilim adamları, evrenimizdeki tüm olayların Dört kuvvet :
1. Elektromanyetik kuvvet: topluca elektromanyetik kuvvet olarak adlandırılan elektrik, manyetizma ve ışığın kendisini içerir. Aynı pozitif ve negatif yük (manyetik seviye) itici bir kuvvettir, tersi ise çekici bir kuvvettir. Fotonların geçirdiği elektrik miktarı ile orantılıdır ve mesafe ile ters orantılıdır. Uzun menzilli kuvvet, dört kuvvet arasında ikinci en güçlü kuvvet.
2. Kuvvetli nükleer kuvvet: Gluonlar tarafından iletilen kuarklar arasındaki çekimdir (çekirdekteki proton ve nötronların bağlanmasının ek etkisi pion tarafından iletilir). Etkili mesafe içinde, mesafe ne kadar büyükse, kuvvet o kadar büyük olur. Dört kuvvetin en güçlüsü olan kısa menzilli kuvvet, aynı zamanda yıldız yanma enerjisinin doğal gücüdür.Bir hidrojen bombasının patlaması, güçlü nükleer kuvvet prensibini kullanır.
3. Zayıf nükleer kuvvet: Zayıf nükleer kuvvet, beta bozunması gibi bozunmaya neden olan kuvvet olan bazı radyoaktif maddelerin bozunma formunu etkiler. Higgs parçacıkları (W +, W-, Z0) tarafından iletilir, daha zayıf, kısa menzilli kuvvet, kuark seviyesindeki parçacıklara etki eder. Dört kuvvet arasında üçüncü en güçlü olanıdır.
4. Yerçekimi (yerçekimi kuvveti veya yerçekimi kuvveti): Yerçekimi kuvveti ile iletilir ve kütle ile orantılıdır ve mesafe ile ters orantılıdır. Uzun menzilli kuvvet, dört kuvvetin en zayıfıdır.
Doğanın güçlerini neden birleştirelim?
İnsanlar tüm güçleri tek bir kuvvete entegre ettikten sonra, şu anda hangi atılım gerçekleşecek?
İnsanlar zaman ve mekanın yapısını değiştirebilir, evrendeki her şeyin içini dışını anlayabilir ve maddeyi düzenli hale getirebilir. Eşi görülmemiş bir madde formu oluşturmak için parçacıkları keyfi olarak birleştirin ve değiştirin. Hatta uzayın boyutluluğunu kontrol edebilir ve evrenin efendisi olabiliriz.
İnsanların "iktidar" üzerindeki ustalığının tarihine bir göz atın:
- İnsan, on milyonlarca yıldan fazla bir süredir doğmuştur.Zamanın% 99,99'unda insanların ustalaşabileceği enerji, yalnızca beygir gücünün yaklaşık sekizde biri olan ellerin ve kasların gücüdür;
- Yüz bin yıl önce, el aletlerinin icadıyla, insan enerji üretimi ikiye katlanarak bir ve bir çeyrek beygir gücüne ulaştı;
- Newton, mekaniği iyi organize edilmiş bir denklem sistemine basitleştiren evrensel yerçekimini ve hareket yasasını keşfetti. Modern mekanik ilkeler buhar makinesini doğurdu ve insanların tuttuğu enerji onlarca ila yüzlerce beygir gücüne ulaştı;
- Maxwell denklemi Edison gibi mucitleri aydınlattı.İnsanlar elektrik çağına girdi ve enerji seviyeleri insanların hayatlarını büyük ölçüde değiştiren bir sıçrama yaptı.
- Einstein'ın görelilik teorisi, insanlık için nükleer enerji kullanımı çağını açtı ve insanlığın sahip olduğu enerji, üzerinde yaşadığı gezegeni yok edebilecek kadar yükseldi.
4. "Doğanın güçlerini birleştiren" dahiler
Riemann, "Öklid" ve "Newton" un devi
Riemann, Öklid'in matematiğinin temelinin sağlam bir mantıksal çıkarımın sonucu değil, sadece sağduyu ve sezginin çabukluğu olduğuna inanıyor.
Örneğin, Avrupa geometrisi, bir üçgenin üç iç açısının toplamının 180 dereceye eşit olduğunu söyler.Bu basit gibi görünen problem matematik tarihinde asla kesin bir şekilde kanıtlanmamıştır! Üstelik eğri bir yüzeye sahip bir dünyadaysanız, bu formül tutmaz.
Riemann, Newton için ilk çığır açan atılımı iki yüz yıl içinde yaptı ve Newton'un etki prensibini uzaktan tamamen altüst etti.Gücün geometriden kaynaklandığına ve kuvvetin yalnızca geometrik yapının bozulmasından kaynaklanan kaçınılmaz bir fenomen olduğuna inanıyordu. (Newton'un zaten bir tanrı olduğu çağda, böyle bir sonucu söylemek için ne tür bir cesaret gerekir.)
Riemann'ın büyüklüğünü özetleyin:
1. Çok boyutlu uzay teorisiyle tüm doğal kuvvetleri sadeleştirdi; elektriğin, manyetizma ve yerçekimi gibi, yalnızca yüksek boyutlu uzayın bükülmesinin bir sonucu olduğuna inanıyordu.
2. Sıcak delik kavramını önerdi Riemann kesimleri, birden çok bağlantılı alanların en basit örneğidir.
3. Yerçekimini tanımlamak için "alan" ı ve uzaydaki her noktanın yerçekimi alanını tanımlamak için "Riemann metrik tensörü" (Riemann metrik tensörü) kullandı.
Riemann genç yaşta öldü ve elektrik ve manyetik kuvvetlerin alan denklemlerini bulamadı, farklı kuvvetleri tanımlamak için ne kadar uzayın katlanması gerektiğini hesaplamadı.Bu önemli gelişmeler Maxwell ve Einstein'a bırakıldı.
Maxwell: elektrik ve manyetizmanın birleşmesi
Maxwell, Newton kadar ünlü olması ihmal edilen büyük bir bilim adamı.
1873'te Maxwell, elektromanyetik "Genel Elektromanyetik Teorisi" üzerine bir monografi yayınladı. 19. yüzyılın ortalarında Coulomb, Ampere, Oersted ve Faraday'ın araştırma sonuçlarını sistematik olarak özetledi ve tam bir elektromanyetik teori oluşturdu.
Elektrik ve manyetizmanın birleşmesi daha sonra Einstein'ın baskıyı hissetmesini sağladı.
Feynman şunları söyledi: "İnsanlık tarihinin uzun vadeli bir perspektifinden - örneğin, bundan 10.000 yıl sonra, 19. yüzyıldaki en önemli olay Maxwell tarafından keşfedilen elektrodinamik yasası olarak değerlendirilecek. Amerika Birleşik Devletleri'nin Amerikan İç Savaşı azalacak ve yalnızca bölgesel olarak önemli hale gelecektir. "
Elektromanyetik ile modern optik, elektrik mühendisliği ve elektronik mevcuttur ve elektrifikasyon ve iletişim teknolojileri imkansızdır.
Maxwell'in hayatı çok basit, hadi "parlak başarılarını" özetlemesine yardım edelim:
1. Birleşik bir klasik elektromanyetik alan teorisi oluşturdu;
2. Elektromanyetik ışık teorisini kurun ve elektromanyetik dalgaların varlığını tahmin edin;
3. Einstein'ın özel görelilik teorisinin önünü açın.
1. Özel görelilik, ışık hızı sabittir E = mc²
Einstein çocukken sormayı ve cevaplamayı severdi: "Bir ışık demetine yetişirseniz, neye benzer? Zaman içinde donmuş statik bir ışık dalgası görür müsünüz?" Önümüzdeki 50 yıl içinde, insanlığı gizemli bir zaman ve uzay yolculuğuna çıkaracak.
Einstein, 16 yaşında dünyadaki hiçbir şeyin ışık hızına yetişemediğini keşfetti. 26 yaşında bu keşfini titiz matematikle kanıtladı. İsviçre Patent Ofisinde alt düzey bir katip olarak, Maxwellin alan denklemini kullanarak Özel görelilik (Özel görelilik).
Einstein ayrıca bir sonraki büyük sonucu çıkarır: kütle enerjiden gelir.
Bu sonuç, on dokuzuncu yüzyılda iki büyük fiziksel keşfi tersine çevirdi: kütlenin korunumu ve enerjinin korunumu. O zamandan beri, kütle ve enerji tek bir birim olarak ele alındı: madde-enerji.
26 yaşındaki Einstein ayrıca kütle-enerji değişimi denklemini de verdi, bu ünlü E = mc².
Özel göreliliğin türetilme sürecini izleyelim:
- Işık hızı sabittir zaman yavaşlar kütle sabit değildir "kütle-enerji" karşılıklı dönüşüm E = mc²
- Özel görelilik teorisi, "zaman-uzayı" ve "kütle-enerjiyi" birleştirir.
- Einstein, "zaman-uzay" ve "kütle-enerji" yi birleştirdikten sonra, "uzay-zaman" ve "kütle-enerji", yani özel görelilik ve yerçekimi tarafından göz ardı edilen ivme arasındaki ilişkiyi daha da düşündü.
2. Genel görelilik, uzay kavislidir mekanik = geometri
Einstein basit bir soruyla başladı: "Bir kişi serbest düşme durumundaysa, ağırlığını hissetmez mi?" Einstein, bu basit soruyla yerçekiminin temel özelliklerine hakim oldu: ivme çerçevesi altındaki doğa yasası Yerçekimi alanı yasasıyla aynıdır. Bu sözde eşdeğerlik ilkesidir.
Einstein, eşdeğerlik ilkesiyle ışığın hızını yeniden düşünür: ışığın hızı yerçekiminden etkilenecek ve yerçekimi alanı ışığın yolunu bozacaktır.
Bununla birlikte, Fermat'ın en kısa zaman ilkesine göre, ışık iki nokta arasındaki en kısa zaman yolunu alacaktır.Einstein bir kez daha şok edici bir sonuca varmıştır: Işığın bir eğri içinde hareket ettiğini gözlemleyebilirsek, bu uzayın kendisi olduğu anlamına gelir. Eğri! (Işığın bir eğri üzerinde ilerlediği öngörüsü, gelecek nesiller tarafından yapılan sayısız deneyle defalarca kanıtlanmıştır.)
1854 gibi erken bir tarihte, matematikçi Riemann kuvvet ve uzay eğriliği arasındaki ilişkiyi önerdi ve yerçekimi alanı teorisini önerdi. Einstein, Riemann'ın araştırma sonuçlarını, fizikteki kendi yeni keşiflerini matematiksel biçimde ifade etmek için kullandı, bu genel göreliliktir.
Genel göreliliğin türetilme sürecini takip edelim:
Işık bir eğri içinde hareket eder + ışık iki nokta arasındaki en kısa zaman yolunu alır uzay kavislidir "kütle-enerji" "zaman-uzay" bükülmesine neden olur mekanik = geometri
Einstein'ın büyüklüğü üçüncü denemesinde durdu!
Özel ve genel görelilikten sonra, tüm hayatı boyunca birleşik alan teorisini inceledi ve her şeyin gerçeğini aradı. Basitçe söylemek gerekirse, ışığı ve yerçekimini aynı anda tanımlayabilecek bir formül bulmaya çalışıyor. Maalesef sonunda başarılı olamadı.
Einstein'ın "Büyük Birleşme Teorisi" muhteşem olmasına rağmen, yaygın bir ilgi ve evrensel kabul görmedi. Bu eğilimi yönlendiren ilk şey, bir dizi yeni teori oldu: Kuantum mekaniği (Kuantum mekaniği)
Kuantum mekaniğinin öncüleri: üç doğal kuvveti entegre etmek
1925'te Bohr, Born, Schrödinger ve Heisenberg tarafından temsil edilen bir grup bilim adamı, kuantum mekaniği dediğimiz atomik hareketin neredeyse tam bir matematiksel tanımını verdi.
Bu, Riemann ve Einstein'ın teorilerinden çok farklı olan doğanın güçlerini açıklayan bir dizi teoridir. Ana teorik noktaları şunları içerir:
1. Kuvvet, enerji paketlerinin (yani kuantum: kuanta) kesintili değişimiyle üretilir;
2. Farklı kuvvetlerin oluşumu, farklı kuantumların mübadelesinden gelir;
3. Aynı anda atom altı parçacıkların hızını ve konumunu asla bilemeyiz;
Bu, ünlü Heisenberg Belirsizlik Teoremini de içerir.Bu güvenilmez teorem, yarım yüzyıl içinde herhangi bir deneyin meydan okumasına dayanabilen teoremdir. Şimdiye kadar hiçbir deneysel sonuç bu teoremi ihlal etmedi.
4. Parçacıkların sonlu bir olasılıkla tünel açması veya kuantum sıçraması ve geçilemez engellerden geçmesi mümkündür.
Her türlü güvenilmez geliyor mu? fakat! Bu teori sadece deneylerle defalarca kanıtlanmadı, insanlar bu teoriye dayanarak modern bilgi çağının temel teknoloji ürünü olan diyotları bile ürettiler.
Kuantum mekaniği fotonu (yani ışığın kuantumunu) örnek alır ve zayıf ve güçlü kuvvetlerin enerji kuantum değişiminden kaynaklandığını düşünür ve ona "Yang-Pirinç Tarlası" Bu, Yang Zhenning ve öğrencisi Mills tarafından 1954'te keşfedilen bir teoridir.
1970'lere gelindiğinde, Yang Michang nükleer maddenin tüm sırlarını açığa çıkarabilir ve atom altı parçacıklar hakkında herhangi bir deneysel veriyi açıklayabilir. Elektronlar ve ışık arasındaki etkileşimi açıklarken, doğruluğu on milyonda bire kadar çıkıyor ki bu şimdiye kadarki en doğru teori olarak biliniyor! Bilimsel topluluk bu teoriye çok güveniyor, Öyle ki "standart model" olarak adlandırılır . (Yang Zhenning'in cezasının yoğun tartışmalara neden olmasının nedeni de budur. Sonuçta, bu dünyada ender görülen bir tanrıdır.)
50 yıllık geliştirmeden sonra, kuantum mekaniği dört doğal kuvvetten üçünü başarıyla entegre etti: güçlü kuvvet + zayıf kuvvet + elektromanyetik kuvvet. Bununla birlikte, Yang Zhenning de dahil olmak üzere birçok bilim insanı, Standart Modelin nihai birleşik teori olmaması gerektiğine inanıyor. Asıl neden, modelin "yerçekimini" içermemesidir!
Burada bir nefes alıyoruz Deneysel fizik açısından fizik burada temelde bitiyor.
Ondan önce dahilerin çabalarını kullanabiliriz Doğrulamak için deney yapın, gizem kuantum mekaniği gibi olsa bile doğrulanabilir .
Ondan sonra, dahiler tarafından gösterilen herhangi bir çaba, doğruyu ve yanlışı doğrulamanın bir yolu yok. Doğru ve yanlışı doğrulayamazsak, gerçek dehanın kim olduğunu bilmiyoruz ve gerçek dehanın kim olduğunu bilmiyorsak dahi işe yaramaz. Bu gerçekten iç açıcı bir şey.
Aşağıdaki içerikte insanoğlunun doğru mu yanlış mı olduğunu doğrulamanın bir yolu yok, fiziğin öldüğünü söyleyebilir ya da tamamen "Ütopik Bilimcilik" batağına düştünüz diyebilirsiniz. Ama dahinin yanımızda olduğuna inanıyoruz, ama onun kim olduğunu bilmiyor muyuz?
5. Nihai teoriyi bulun, son kuvvet evrensel çekimini evcilleştirin
Titreyen adımlarına rağmen, kuantum mekaniği nihayet dört doğal kuvvetten üçünü birleştirir: güçlü kuvvet + zayıf kuvvet + elektromanyetik kuvvet Bununla birlikte, tarihteki en eski "çekim" ehlileştirilemez.Bu fizikte geçerlidir. Nihai sorun aynı zamanda "büyük birleşme teorisinin" önündeki en büyük engeldir.
1. Dört kuvveti on bir boyutlu uzayda bütünleştiren süper yerçekimi teorisi
"Büyük bir birleşik teori" yaratmak için kuantum teorisi ile yerçekiminin entegrasyonu, Einstein, Heisenberg ve bilim dünyasındaki diğer birçok dev dahil olmak üzere, 20. yüzyılın en akıllı zihinlerini tersine çeviriyor.
1976'da Stony Brook'taki New York Eyalet Üniversitesi'nden üç fizikçi süper yerçekimi teorisini yazdı. Bu teori, Riemann'ın "metrik tensör" modelini inceler ve Einstein'ın bilinen güçleri birleştirme hayalini neredeyse gerçekleştirir.
(Şekildeki parantezler on bir boyutlu Riemann metrik tensör alanını temsil eder. Eğer dört boyuta sadeleştirilirse, Einstein'ın yerçekimi alanıdır; boyutlarının sayısını artırarak Maxwell denklemlerini türetebiliriz ve Standartlaştırılmış model; son olarak on birinci boyutta dört kuvveti temsil eden tüm denklemler entegre edilmiştir.)
Süper yerçekimi teorisi model üzerindeki dört kuvveti bütünleştirmesine rağmen, kusuru, birçok anahtar düğümde belirli nicel matematiksel modellerin ve formüllerin eksikliğinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, yalnızca birleşik evren teorisine doğru yavaş yolculukta bir kaldırım taşı olabilir. Yeni ve en güçlü fizik projesi başlatıldı: Süper Sicim Teorisi (Süper Sicim Teorisi)
2. Süper sicim, dört doğal kuvveti birleştirir
1968'de süper sicim teorisi tesadüfen keşfedildi. O zamanlar, iki genç teorik fizikçi, Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nde (CERN), 19. yüzyılda matematikçi Euler tarafından tamamlanan Euler beta işlevinin, temel parçacıkların güçlü etkileşimini tanımlamak için gereken hemen hemen tüm özellikleri karşıladığını yanlışlıkla keşfetti.
Sicim teorisi, yerçekimini ve elektronlar, fotonlar, nötrinolar, kuarklar vb. Gibi parçacıklara benzeyen ancak aslında kemanda olduğu gibi çok küçük tek boyutlu sicimlerin farklı titreşim modları olan tüm temel parçacıkları tanımlamak için kullanılabilir. Dize.
Elektronlar, fotonlar, nötrinolar, kuarklar vb. Gibi tüm temel parçacıklar, kozmik dizginin farklı titreşim modları veya titreşim uyarımlı halleridir.
Süper sicim teorisine göre, parçacıklar evrenin temel öğeleri değildir. Fizik yasaları, sicimlerin uyum yasalarına eşdeğerdir. Sicim teorisi geniş ve derindir ve doğanın tüm temel kanunlarını açıklayabilir.
Kısacası, evreni kozmik sicimlerden oluşan bir deniz olarak düşünürseniz, o zaman temel parçacıklar sudaki kabarcıklar gibidir, sürekli üretilir ve yok edilirler. Gerçek fiziksel dünyamız aslında kozmik sicimler tarafından oynanan muhteşem bir senfonidir! Dize, büyük miktarda veriyi depolamanın en modern yollarından biridir.
Süper sicim teorisi ve temelde geliştirilen sicim alanı teorisi, tüm doğa kanunları ve kuvvetleri ile Fields Madalyasını (Nobel Ödülü'nün matematik ödülü yoktur ve Fields matematikteki en yüksek ödüldür) birleştirir. Zhe Witten, "Fizikteki tüm büyük fikirler süper sicim teorisinin yan ürünleridir" dedi.
3. Gizemli dahi "Ramanujan" on boyutlu evreni kurar
Süper sicim teorisi, son derece geniş ve derin olan tüm fizik bilgisini içeriyor gibi görünüyor. Pek çok bilim adamı, bunun 21. yüzyılın fiziği olduğuna ve yanlışlıkla 20. yüzyıla düştüğüne inanıyor, ancak insanlık henüz onu doğru bir şekilde tanımlamak için 21. yüzyıl matematiğini icat etmedi.
Bu sırrı çözen, Riemann ile kıyaslanabilecek bir başka matematik dehası olan Ramanujan'dı. Büyük bir sır keşfetti : Sicim teorisini yalnızca yirmi altıncı ve onuncu boyutlarda tanımlayabiliriz, aksi takdirde bilinen fiziksel yasaları entegre etmek için sicim teorisini kullanamayız.
1887'de Hindistan'da doğdu, zor zamanlar geçirdi ve üçüncü sınıf sınavını bile geçmedi. O yıl ünlü matematikçi Hardy'ye 120 teorem içeren bir mektup yazdı. Bu fakir ve izole Hintli arkadaş, Avrupa matematik çevrelerinde herhangi bir araştırma bilgisi bilmiyor, Avrupa matematiğinin yüzyılının tüm önemli yasalarını kendi zekasına ve kendi yöntemlerine dayanarak yeniden türetiyor.
Ramanujanın araştırma sonuçları, 4000'den fazla formül içeren 400 sayfadan fazla not içeren üç cilt içerir. Sonraki nesiller, yirmi dördüncü kuvveti içeren özel bir matematiksel formül olan Ramanujan işlevini (Ramanujan işlevi) bu temelde özetlediler. Bu matematiksel formüller, sicim teorisinin yalnızca on boyutta kendi kendine tutarlı olduğunu kanıtlıyor. Başka bir deyişle, mevcut evrenimizi üreten yüksek boyutlu evren on boyuta sahip olmalıdır!
Bir dahi olan Ramanujan'ın süper sicim teorisine matematiksel bir açıklama yaptığını bir an için düşünelim.
4. Teori M, fizikteki son teori
1994'te sicim teorisinin ikinci devrimi başladı.
Kurucu Witten ve diğerleri, kiralitenin kökeninin 11 boyutlu M teorisinden bulunabileceğine inanıyor. M teorisinde bir uzay boyutunu bir doğru parçasına daralttılar ve doğru parçasıyla birbirine bağlanan 10 boyutlu iki uzay-zamanı elde ettiler.
"Nihai fizik teorisi" olarak önerilen teori, M-teorisi, tüm madde ve enerjinin doğasını ve etkileşimini tek bir teori ile açıklamayı umuyor. Beş süper sicim teorisini ve on bir boyutlu uzayın süper yerçekimi teorisini birleştirir.
Genel görelilik uzay-zaman boyutuna bir üst sınır getirmez ve yerçekimi teorisi herhangi bir boyutsal Riemann manifoldu üzerinde kurulabilir. Bununla birlikte, süper yerçekimi teorisi, uzay-zaman-11 boyutlarının boyutuna bir üst sınır koyar. Daha çekici olan, 11. boyutun sadece süper yerçekiminin izin verdiği maksimum boyut değil, aynı zamanda SU (3) × SU (2) × U (1) izometrik grubuna dahil edilen minimum boyut olduğunun da kanıtlanmış olmasıdır.
Sicim devriminin muazzam etkisi nedeniyle, ana araştırmacısı Edward Witten, American "Life" Weekly tarafından II. Dünya Savaşı'ndan sonra altıncı "en etkili kişi" seçildi.
Her çağda dahi sıkıntısı yoktur, dünyaya bakar ve düşünür, Felsefi bir atmosferle her fizikçiyi kendine çekerek, yaşamın kendini özgürleştirmesini aramak gibidir.
Bu noktada, bu fiziksel şiir tarihi temelde sona erebilir.
Riemann, Maxwell ve Einstein'ın yerçekimi alanlarından kuantum mekaniğine, süper yerçekimi teorisine, süper sicim teorisine, M teorisine, insanlık tarihindeki bu büyük entelektüel beyinler, evrenin gerçeğini keşfetmek ve fiziksel havayı göstermek için ileri gitti.
Kuantum mekaniği zamanla fizik doruk noktasına ulaştı.
6. Fizikte aşılmaz "çöl"
Fizik bu güne kadar gelişti.İnsanlar ilerlemek istiyorlarsa, büyük parçacık çarpıştırıcılarının deneysel sonuçlarına güvenmek zorundalar.
Bay Yang Zhenning, büyük ölçekli çarpıştırıcının "bayram bitti" dediği ve öğrencileri "bu yönde gitmemeniz gerektiği" konusunda uyardığı halde, bugün fizikte Nobel Ödülü kazananların% 30'u yüksek enerjili fizik çemberinde. Bu başka bir zorunluluktur. gerçek.
Fizik perspektifinden bakıldığında, temel parçacıklar, evrendeki hakikat diyarına ulaşan çok etkileyici bir alandır. Einstein'ın ayak izlerini takip etmek ve bunu bir araya getirmek istemeyen fizik rüyaları olan genç nesiller için Kutsal Bilim Kasesi "mi?
Büyük Hadron Çarpıştırıcısının en son başarısı 2013'teydi. Standart modeldeki son parçacık olan Higgs bozonunu doğruladı.Yeni nesil 80-100 km hızlandırıcıların ne gibi yeni keşifler getireceğini bilmek zor. ?
Arkaya gittikçe daha zor olacak.Tanrı atom altı alemdeki her şeyi engellemek istiyor gibi görünüyor.
Heisenberg "belirsizlik ilkesinde" bir parçacığın konumu ve momentumunun aynı anda belirlenemeyeceğine işaret etti. Bu nedenle, daha küçük şeyleri görmek için, "ışık kaynağı" tarafından yayılan parçacıkların dalga boyu daha kısadır. Işığın hızı, dalga boyu ve frekansın ürününe eşit olduğundan ve enerji, Planck sabiti ve frekansının ürününe eşit olduğundan, bir parçacığın daha kısa dalga boyu daha fazla enerji anlamına gelir.
Başka bir deyişle, küçük temel parçacıkları net bir şekilde görmek için, büyük miktarda enerji taşıyan sonda parçacıkları kullanmanız gerekir. Bu yüzden algılama parçacıklarını çok yüksek enerjiye hızlandırmamız gerekiyor Bu tür bir işi yapabilen cihaz parçacık hızlandırıcıdır.
Büyük Birleşimin teorik enerji seviyesinin şu anda 10 ^ 24eV olduğu tahmin ediliyor, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ise 10 ^ 13eV üretiyor. Aradaki 11 büyüklük mertebesi fizikçiler tarafından çağrılıyor. "Büyük Çöl" .
Geleneksel bir doğrusal hızlandırıcı kullanılıyorsa, 10 ^ 24eV'ye ulaşmak 7 ışıkyılı sürecektir. Üç gövdeli hızlandırıcıdaki güneş ışığı hızlandırıcıyla yaklaşık aynı uzunluktaki uyanma hızlandırıcıyı kullanmak 4,7 milyar kilometre sürüyor. Kuantum yerçekiminin enerji seviyesine ulaşmak için, geleneksel hızlandırıcıları, yani efsanevi galaksi ötesi hızlandırıcıyı kullanmak yüzbinlerce ışıkyılı alabilir ... İnsanların "büyük çölü" insan mevcut yetenekleriyle kırabilecek hızlandırıcılar yaratması temelde imkansızdır. Evet, bir ışık yılı hızlandırıcı yapabilir misiniz? Yapamam! Yapılamayacağı için bir kenara koymak daha iyidir.
İnsanlar şimdilik bunu bir kenara bırakabilir, ancak bu yetenekli fizikçiler için beklemeyi nasıl karşılayabilirler?
7. Fizik üzüntüsü
Geçen yüzyılın "Kopenhag Okulu" ndan bahsettiğimizde, o kuşağa tapacağız.
1927'deki Solvay Konferansı'nın resmini her gördüğümüzde, toprağa sürünecek ve hareketsiz kalacağız.
Ancak başka bir bakış açısı daha var: Altın nesil o kadar iyi değil, çünkü 20. yüzyılın başlarında klasik fizik binasının çöküşünden sonra, yeni dünyanın üzerinde durdular ve farklı bir evren keşfettiler!
21. yüzyılda ister süper sicim teorisi ister M teorisi olsun, bu fizikçilerin sınırlarının atom altı alanda doğrulanması gerekiyor, acaba 100 yıl sonra ispatlanır mı?
Başka bir deyişle, ne kadar büyük bir fizikçi olursa olsun, varsayımınıza tanık olabilmeniz için önce kendinizi dondurmalısınız.
Bu nedenle, M-teorisi birçok sonuç elde etmesine ve yaratıcısı Witten'in Newton'un kapsamlı akademik yeteneğinden daha aşağı olmadığı düşünülmesine rağmen, yaşamı boyunca teoriyi kanıtlamanın bir yolu yoktur ve dünyanın büyük başarılarına tanık olmasının bir yolu yoktur.
Sicim teorisi aynıdır: Atomaltı dünyadaki kuarkların çılgın dansını uzayda dönen ikiz yıldızların zarif valsine tasvir etmesine ve büyük patlamanın orijinal ateş topundan galaksinin muhteşem vorteksine kadar bir sonuca varmasına rağmen, seküler tarafından hala kabul edilmektedir. "Ütopik Bilimin Tipik Bir Temsilcisi" .
Chopin ne kadar harika olursa olsun, bir fizikçinin üzüntüsünü oynayamaz.
Çağdaş fizikçilerin bir temsilcisi olarak Bay Yang Zhenning, doğal olarak nedeni olan gerçekçilik perspektifinden idealistlere kendi uyarılarını verdi.
Teori kanıtlanamazsa, en güzel fiziksel teori metafizik alanına girecektir.
Tang Wang Bo, "Teng Kralı'nın Şiirlerinin Önsözü" nde iç geçirdi: Woo! Tatil sık sık değil ve ziyafetin gelmesi zor.
Bu fiziğin tasviri.
İçerik kaynağı: Quantum School, telif hakkı ihlali nedeniyle makaleyi silmek için lütfen iletişime geçin.
Sütun
