вперше термін Об`єднана теoрія пoля був запропонований Альбертом Ейнштейном, який намагався поєднати загальну теорію відносності і електромагнетизм в рамках однієї теорії. Згодом термін закріпився в популяризації квантової фізики для позначення теорії, яка б об`єднала всі чотири фундаментальні взаємодії в природі - теорії всього.
Протягом двадцятого століття було запропоновано безліч «теорій всього», але жодна з них не змогла пройти експериментальну перевірку, або існують значні труднощі в організації експериментальної перевірки для деяких з кандидатів. Основна проблема формулювання «теорії всього» полягає в тому, що квантова механіка і загальна теорія відносності, будучи загальноприйнятими, зовсім по-різному описують області свого застосування - мікросвіт і макросвіт, відповідно, - тому їх безпосереднє об`єднання в єдиному формалізмі призводить до проблеми перенормировки і відсутності кінцевих результатів для величин, експериментально перевіряються.
Сучасна фізика вимагає від «теорії всього» об`єднання чотирьох фундаментальних взаємодій:
Сучасна фізика описує взаємодію між тілами і частинками за допомогою квантування полів. Виходячи з принципу частинкових-хвильового дуалізму взаємодія може бути описана як обмін частками, які передають енергію і імпульс від одного тіла до іншого.
На сьогодні відомі чотири види взаємодій:
Дві з перерахованих взаємодій: слабкі і електромагнітні вже об`єднані в рамках загальної теорії, і розглядається сучасною наукою як прояви єдиної електрослабкої взаємодії.
Намір побудувати об`єднану теорію поля ґрунтується на припущенні, що всі перераховані вище фундаментальні взаємодії, а також всі частинки, з яких складається речовина - це просто різні прояви одного фундаментального поля.
Перші думки про зв`язок електричних, магнітних і світлових явищ належать М. Фарадея, знайшли продовження в роботах Д. К. Максвелла. Крім того, вона повинна пояснювати існування всіх елементарних частинок. Першим кроком на шляху до цього стало об`єднання електромагнітного і слабкої взаємодій в теорії електрослабкої взаємодії, створеної в 1967 році Стівеном Вайнбергом, Шелдоном Глешоу і Абдусом Саламом. У 1973 році була запропонована теорія сильної взаємодії, в рамках якої вдалося об`єднати всі типи взаємодій, крім гравітаційної. Ланкою, якої не вистачає, в «теорії всього» залишається побудова теорії квантової гравітації на основі квантової механіки і загальної теорії відносності.
Першим велику увагу «теорії всього» надав Альберт Ейнштейн. Він присвятив спробам її створення більшу частину свого життя. Енштейн вважав, що достатньо об`єднати загальну теорію відносності і електромагнетизм.
Зараз єдиним загальноприйнятим кандидатом на «теорію всього» є теорія струн в її узагальненому формулюванні, яке отримало назву М-теорія. На початку двадцятого століття з`явилися припущення, що Всесвіт має більше вимірів, ніж спостережувані три просторових і один часовий. Поштовхом до цього стала теорія Калуци - Клейна, яка дозволяє побачити, що введення в загальну теорію відносності додаткового вимірювання призводить до отримання рівнянь Максвелла. Завдяки ідеям Калуци і Клейна стало можливим створення теорій, що оперують великими. Використання додаткових вимірів підказало відповідь на питання про те, чому дія гравітації проявляється значно слабше, ніж інші види взаємодій. Загальноприйнята відповідь полягає в тому, що гравітація існує в додаткових вимірах, тому її вплив на спостережувані виміри слабшає.
В кінці 1990-х стало ясно, що спільною проблемою пропонованих варіантів «теорії всього» є те, що вони не строго визначають характеристики спостережуваного Всесвіту. Так, багато теорій квантової гравітації допускають існування всесвітів з довільним числом вимірів або довільним значенням космологічної сталої. Деякі фізики дотримуються думки, що в дійсності існує безліч всесвітів, але лише невелика їх кількість заселені, а значить, фундаментальні константи всесвіту визначаються антропним принципом. Макс Тегмарк довів цей принцип до логічного завершення, постулирования що «все математично несуперечливі структури існують фізично». Це означає, що досить складні математичні структури можуть містити «самоосознающую структуру», суб`єктивно сприймати себе такою, що «живе в реальному світі».
У науковому співтоваристві фізиків тривають дебати з приводу того, чи слід вважати «теорію всього» фундаментальним законом Всесвіту. Одна точка зору, строго редукціоністскій, полягає в тому що «теорія всього» - це фундаментальний закон Всесвіту і що всі інші теорій, що описують Всесвіт, є її наслідками або граничними випадками. Інша точка зору спирається на закони, названі Нобелівським лауреатом з фізики Стівеном Вайнбергом законами «вільного плавання», які визначають поведінку складних систем. Критика останньої точки зору звертає увагу на те, що в такому формулюванні «теорія всього» порушує принцип бритви Оккама.
Серед інших факторів, що зменшують пояснювально-передбачаючи цінність «теорії всього», - її чутливість до наявності у Всесвіті граничних умов і існування математичного хаосу серед її рішень, що робить її передбачення точними, але марними.
Поділися в соц. мережах:
Теорія про великий вибух
Гравітація
Електрослабка взаємодія
Електромагнітна взаємодія
W і z бозони
Поле (фізика)