Teoria excepțional de simplă a tuturor

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 30 iunie 2022; verificările necesită 2 modificări .

The Exceptionally Simple Theory of Everything ( în engleză An Exceptionally Simple Theory of Everything ) este o teorie unificată a câmpului care combină toate interacțiunile fizice cunoscute care există în natură, propusă de fizicianul american Garret Lisi la 6 noiembrie 2007 [1] . Teoria se bazează pe grupul Lie de tip E 8 și este interesantă pentru eleganța sa, dar necesită o îmbunătățire serioasă [2] . Unii fizicieni cunoscuți s-au exprimat deja în sprijinul acesteia, dar o serie de inexactități și probleme au fost descoperite în teorie.

Programul de construire a Teoriei Câmpului Unificat a fost exprimat de Albert Einstein , iar după crearea teoriei generale a relativității, el și-a dedicat restul vieții încercării de a construi o astfel de teorie. Mulți fizicieni au încercat, de asemenea, fără succes, să construiască o teorie unificată a câmpului. De aceea, mesajul despre publicarea lui Lisi a provocat o reacție mixtă.

Domenii ale teoriei lui Lisi:

Quante de câmpuri electroslabe și , din care, conform teoriei Weinberg-Salam ( Modelul Standard ), se obțin bozoni intermediari , , și un foton $W$ $B$ $W^+$ $W^-$ $Z^0$ $A$
Gluoni colorați , care sunt purtători de interacțiuni puternice $g$
particulă de spin $w$
Particulă , pe care Lisi o numește cadru (deseori litera denotă un electron sau o sarcină de electron , dar Lisi are o semnificație diferită pentru această literă) $e$ $e$
Set de bosoni Higgs $\varphi$

Particulele și sunt responsabile pentru interacțiunea gravitațională , dar nu sunt câmpuri independente (generatoare) în algebra Lisi: ele intră ca o combinație . $w$ $e$ $e\varphi$

Ideile originale pe care se bazează teoria

O abordare algebrică a construcției câmpurilor și a interacțiunilor: câmpurile cuantice sunt considerate generatoare ale algebrei Berezin , care include atât generatoare pare (de navetă) cât și impare (Grassmann, anticomutant). Mai mult, fiecare dintre câmpuri este considerat ca un generator egal. Adică, generatorii pare, bosonii ( , , ) și cei impari, fermionii ( quarci și leptoni ), acționează în condiții egale - deși, spre deosebire de teoriile supersimetrice care au existat până acum , egalitatea numărului de generatori par și impar este nu este necesar. Astfel, aceasta este o versiune complet nouă a teoriei supersimetrice. $W$ $B$ $g$
Abordare geometrică : această algebră este considerată ca o algebră Lie pe o varietate cu patru dimensiuni. Toate dependențele câmpurilor de coordonate sunt considerate în cadrul teoriei spațiilor stratificate. Aceste întrebări aparțin unei domenii bine dezvoltate a matematicii - geometrie diferențială .
Abordarea teoriei câmpului gauge : interacțiunile câmpului sunt considerate ca auto-acțiune de câmp cu generatoare necomutative. O modificare a unui câmp cu o coordonată pe o varietate (în spațiul fizic), în conformitate cu teoria fasciculelor, este determinată de așa-numita derivată lungă , care include bracketul Lie (anticomutator). Simetria globală a algebrei originale (în interpretarea originală a teoriei câmpurilor gauge - Lagrangianul sistemului ) este încălcată din cauza mecanismului de rupere spontană a simetriei .
Una dintre proprietățile grupurilor excepționale de Lie : în reprezentarea fundamentală a unui grup, unele paranteze Lie (anticomutatorii generatorilor unei algebre) sunt echivalente cu acțiunea unui subgrup asupra unui vector. Presupunând că pentru toate particulele modelului standard toate parantezele Lie dau o astfel de echivalență, Lisi a obținut o algebră (și grupul corespunzător acesteia) . $E_8$
Grupul de teorie standard trebuie să fie un subgrup al grupului rezultat. — Dar tocmai această condiție, după cum a fost recunoscută ulterior de însuși autor, nu este îndeplinită.

Cele mai interesante rezultate ale teoriei lui Lisi

Leptonii , quarcurile , gluonii și cuantele interacțiunii electroslabe fără a lua în considerare interacțiunea gravitațională sunt combinate într-un singur sistem de simetrie și interacțiuni. Autorul a susținut că teoria sa Mare Unificată este în concordanță cu Teoria Marelui Unificat a lui Pati-Salam(una dintre cele mai populare teorii, conform căreia până acum s-au încercat să construiască o teorie a unificării interacțiunilor puternice și electroslabe), dar această afirmație s-a dovedit a fi eronată. Deci teoria trebuie îmbunătățită.
Luarea în considerare a gravitației în timp ce neglijăm efectele cuantice oferă o aproximare corespunzătoare fizicii clasice. Și această aproximare este teoria generală a relativității în versiunea lui Albert Einstein, iar faimosul termen cosmologic din această versiune a relativității generale se dovedește a fi pozitiv și egal cu valoarea medie în vid a câmpului Higgs .
Nu există parametri liberi în teorie (cu excepția valorii așteptării de vid pentru câmpul Higgs). Astfel, predicțiile ei nu pot fi echipate cu parametri necunoscuți.

Realizări necondiționate ale teoriei lui Lisi

A fost dezvoltată o nouă abordare pentru construirea teoriei interacțiunilor puternice și a Marii Unificări, care nu se bazează pe abordarea -. În cadrul acestei abordări, fermionii și leptonii sunt combinați în mod natural într-o singură algebră, iar gruparea lor în multiplete este secundară, bazată pe aproximări, și nu fundamentală, ca în toate teoriile care existau înainte. Dar aceasta este doar o abordare, nu rezultatul final, deoarece o astfel de uniune intră în conflict cu numerele cuantice de particule. $Soare)$
Se oferă o explicație (deși incompletă) a numărului și proprietăților particulelor cunoscute care pretind a fi fundamentale.
Este dată o predicție despre existența a două noi particule (câmpuri), dar necunoscute, și sunt descrise proprietățile lor.
A fost construită o schiță a teoriei cuantice a gravitației ca câmp de măsurare, în mare parte în spiritul Teoriei standard. Mai mult, conform unei scheme complet asemănătoare construcției opțiunii pentru Marea Unire. Este implementată ideea că generatorii de translații și rotații ale grupului Poincaré asociate cu matricele Dirac sunt generatorii teoriei cuantice a grupului gravitațional. În acest caz, fiecare generator corespunde propriei sale particule (componentă de particule). De exemplu, cadrul e este un cuantum al câmpului generat de translații (mișcare de translație în spațiu). Și particula de spin w este un cuantum al câmpului generat de rotațiile lorentziane.
În cazuri extreme, teoria lui Lisi dă rezultate binecunoscute în domeniul teoriei cuantice a câmpurilor și al relativității generale.

Greșit, controversat sau incomplet în teoria lui Lisi

De fapt, teoria constă din două părți.

Primul este algebrele, simetriile și clasificarea. În această parte, totul este minunat, cu excepția Marii Uniri - toate simetriile fizice găsite nu se încadrează în teorie - teoria are probleme serioase asociate cu prezența a trei generații de quarci și leptoni. Și chiar și cu o generație în cadrul grupului sunt probleme. O încercare de a încorpora un grup în interior duce la faptul că fermionii nu pot fi chirali - vezi notele din 21 noiembrie „A Little Group Theory” și 9 decembrie „A Little Group Theory”. Lisi însuși, ca răspuns la comentariile autorului notelor, a recunoscut că o astfel de problemă există și încearcă să o rezolve. Între timp, Marea Unificare „după Lisi” este în conflict cu numerele cuantice de particule, iar referințele sale la „trialitate” (trialitate) sunt eronate, la fel ca și tabelul cu proprietățile gluonilor, quarcilor și leptonilor - doar quarci , antiquarci și gluoni corespunzători. Mai mult, leptonii se dovedesc a fi externi în raport cu această schemă. $E_8$ $G$ $E_8$ $qII$

Al doilea este dinamica. De fapt, nu există în această teorie, acestea sunt doar schițe pentru construcția dinamicii. Teoria cuantică a gravitației ca atare nu a fost încă construită - nu se spune nimic despre cuantificarea câmpului gravitațional. Lisi a ales acțiunea pentru gravitație „de mână”, și nu pe baza unor considerații fundamentale algebrice sau geometrice. Prin urmare, această parte a lucrării necesită discuții și verificare experimentală. Se pare că aceasta este doar o direcție de cercetare, și nu rezultatul final. Teoria nu prezice masele particulelor, deși oferă constante de cuplare fundamentale. Aceste previziuni ar trebui să ofere evoluții ulterioare în domeniul dinamicii. În ciuda titlului pretențios al articolului, teoria lui Lisi nu este deloc o „Teorie a Totului”. O parte semnificativă a criticii la adresa teoriei lui Lisi este legată de acest nume jucăuș.

Literatură

Note

↑ A. G. Lisi (2007), An Exceptionally Simple Theory of Everything, arΧiv : 0711.0770 [hep-th].
↑ A. G. Lisi ; JO Weatherall (2010). „O teorie geometrică a totul” (PDF) . științific american . 303 (6): 54-61. Cod biblic : 2010SciAm.303f..54L . DOI : 10.1038/scientificamerican1210-54 . PMID 21141358 . Arhivat (PDF) din original pe 2021-05-08 . Extras 2021-08-07 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )