Выключна простая тэорыя ўсяго

Выключна простая тэорыя ўсяго (англ.: An Exceptionally Simple Theory of Everything) — адзіная тэорыя поля, якая аб’ядноўвае ўсе вядомыя фізічныя ўзаемадзеянні, якія існуюць у прыродзе, прапанаваная амерыканскім фізікам Гарэтам Лісі^[ru] 6 лістапада 2007 г. Тэорыя заснавана на групе Лі тыпу E₈ і цікавая сваёй элегантнасцю, але патрабуе сур’ёзнай дапрацоўкі. Некаторыя вядомыя фізікі ўжо выказаліся ў яе падтрымку, аднак у тэорыі знойдзены шэраг недакладнасцей і праблем.

Праграму пабудовы Адзінай тэорыі поля выказваў яшчэ Альберт Эйнштэйн, і пасля стварэння агульнай тэорыі адноснасці прысвяціў усю рэшту свайго жыцця спробе пабудаваць такую тэорыю. Многія фізікі гэтак жа беспаспяхова спрабавалі пабудаваць адзіную тэорыю поля. Менавіта таму паведамленне пра публікацыю Лісі выклікала неадназначную рэакцыю.

Палі тэорыі Лісі:

кванты электраслабых палёў $W$ і $B$ , з якіх па тэорыі Вайнберга — Салама (стандартнай мадэлі) атрымліваюцца прамежкавыя базоны $W^{+}$ , $W^{-}$ , $Z^{0}$ і фатон $A$ ;
каляровыя глюоны $g$ , якія з’яўляюцца пераносчыкамі моцных узаемадзеянняў;
спінавая часціца $w$ ;
часціца $e$ , якую Лісі называе фрэймам (часта літарай $e$ абазначаюць электрон або зарад электрона, але ў Лісі гэтая літара мае іншае прызначэнне);
набор хігсаўскіх базонаў $\varphi$ .

Часціцы $w$ і $e$ адказваюць за гравітацыйнае ўзаемадзеянне, але не з’яўляюцца самастойнымі палямі (утваральнымі) у алгебры Лісі: яны ўваходзяць у выглядзе камбінацыі $e\varphi$ .

Арыгінальныя ідэі, на якіх заснавана тэорыя[правіць | правіць зыходнік]

Алгебраічны падыход да пабудовы палёў і узаемадзеянняў: квантавыя палі разглядаюцца ўтваральныя алгебры Бярэзіна^[ru], у якую ўваходзяць як цотныя (тыя, што камутуюцца), так і няцотныя (грасманавыя, антыкамутуюцца) ўтваральнікі. Прычым кожнае з палёў разглядаецца як раўнапраўны ўтваральнік. Гэта значыць, цотныя ўтвараюць, базоны $W$ , $B$ , $g$ ), і няцотныя, ферміёны (кваркі і лептоны), выступаюць на роўных — хоць, у адрозненне ад суперсіметрычных тэорый, што існавалі да гэтага часу, роўнасці колькасці цотных і няцотных не патрабуецца. Такім чынам, гэта нейкі зусім новы варыянт суперсіметрычнай тэорыі.
Геаметрычны падыход: дадзеная алгебра разглядаецца як алгебра Лі на чатырохмернай мнагастайнасці. Усе залежнасці палёў ад каардынат разглядаюцца ў рамках тэорыі расслоеных прастор. Дадзеныя пытанні адносяцца да добра развітага напрамку матэматыкі — дыферэнцыяльнай геаметрыі.
Падыход тэорыі калібровачных палёў: узаемадзеянні палёў разглядаюцца як аўтаматычныя палі з некамутатыўнымі утваральнікамі. Змена поля з каардынатай на разнастайнасці (у фізічнай прасторы), у адпаведнасці з тэорыяй расслаенняў, вызначаецца так званай доўгай вытворнай, у якую ўваходзіць дужка Лі (антыкамутатар). Глабальная сіметрыя першапачатковай алгебры (у арыгінальнай трактоўцы тэорыі калібровачных палёў — лагранжыяна сістэмы) парушаецца дзякуючы механізму спантаннага парушэння сіметрыі.
Адна з уласцівасцей выключных груп Лі: у фундаментальным прадстаўленні групы некаторыя дужкі Лі (антыкамутатыры, якія ўтвараюць алгебры) эквівалентныя дзеянню падгрупы на вектар. Дапусціўшы, што для ўсіх часціц стандартнай мадэлі ўсё дужкі Лі даюць такую эквівалентнасць, Лісі атрымаў алгебру (і адпаведную ёй групу) $E_{8}$ .
Група стандартнай тэорыі павінна быць падгрупай атрыманай групы. — Але менавіта гэта ўмова, як было ў далейшым прызнана самім аўтарам, і не выконваецца.

Найбольш цікавыя вынікі тэорыі Лісі[правіць | правіць зыходнік]

Лептоны, кваркі, глюоны і кванты электраслабага ўзаемадзеяння без уліку гравітацыйнага ўзаемадзеяння аб’ядноўваюцца ў рамках адзінай сістэмы сіметрыі і ўзаемадзеянняў. Аўтар сцвярджаў, што яго тэорыя Вялікага аб’яднання адпавядае тэорыі Вялікага аб'яднання Паці — Салама^[en] (Адной з найбольш папулярных тэорый, у адпаведнасці з якой да гэтага часу спрабавалі пабудаваць тэорыю аб’яднання моцных і электраслабых узаемадзеянняў), але гэта сцвярджэнне аказалася памылковым. Так што тэорыя мае патрэбу ў дапрацоўцы.
Улік гравітацыі пры адкіданні квантавых эфектаў дае прыбліжэнне, якое адпавядае класічнай фізіцы. І гэтым прыбліжэннем з’яўляецца агульная тэорыя адноснасці у варыянце Альберта Эйнштэйна, прычым знакаміты касмалагічныя член у дадзеным варыянце АТА аказваецца дадатным і роўным вакуумнаму сярэдняму значэнню хігсаўскага поля.
У тэорыі няма свабодных параметраў (акрамя вакуумнага сярэдняга для хігсаўскага поля). Такім чынам, яе прадказанні нельга падагнаць з дапамогай невядомых параметраў.

Безумоўныя дасягнення тэорыі Лісі[правіць | правіць зыходнік]

Распрацаваны новы падыход да пабудовы тэорыі моцных узаемадзеянняў і Вялікага аб’яднання, якое не заснаваны на $SU(n)$ -падыходзе. У рамках гэтага падыходу ферміёны і лептоны натуральным чынам аб’ядноўваюцца ў адзіную алгебру, прычым іх групоўка ў мультыплеты з’яўляецца другаснай, заснаванай на прыбліжэнні, а не асноватворнай, як ва ўсіх тэорыях, што існавалі да гэтага. Але гэта толькі падыход, а не канчатковы вынік, паколькі такое аб’яднанне уступае ў супярэчнасць з квантавымі лікамі часціц.
Дадзена тлумачэнне (хай і няпоўнае) ліку і ўласцівасцей вядомых часціц, якія прэтэндуюць на фундаментальнасць.
Дадзена прадказанне пра існаванне дзвюх новых, пакуль невядомых, часціц (палёў), і апісаны іх ўласцівасці.
Пабудаваны пачатак квантавай тэорыі гравітацыі як калібровачнага поля, у значнай ступені ў духу Стандартнай тэорыі. Прычым па схеме, цалкам аналагічнай пабудове варыянту для Вялікага аб’яднання. Рэалізавана ідэя аб тым, што генератары трансляцый і кручэнняў групы Пуанкарэ, звязаныя з матрыцамі Дзірака, з’яўляюцца генератарамі групы квантавай тэорыі гравітацыі. Пры гэтым кожнаму генератара адпавядае свая часціца (кампанента часціцы). Напрыклад, фрэйм e з’яўляецца квантам поля, спароджанага пераносамі (паступальным рухам у прасторы). А спінавая часціца w з’яўляецца квантам поля, спароджанага лорэнцаўскімі кручэннямі.
У гранічных выпадках тэорыя Лісі дае добра вядомыя вынікі ў вобласці квантавай тэорыі поля і агульнай тэорыі адноснасці.

Няправільнае, спрэчнае або недаробленае ў тэорыі Лісі[правіць | правіць зыходнік]

Фактычна, тэорыя складаецца з двух частак.

Першая — гэта алгебры, сіметрыі і класіфікацыя. У гэтай частцы ўсё выдатна, акрамя Вялікага Аб’яднання — у тэорыю не ўкладваюцца ўсе знойдзеныя фізічныя сіметрыі — тэорыя мае сур’ёзныя праблемы, звязаныя з наяўнасцю трох пакаленняў кваркаў і лептонаў. І нават з адным пакаленнем у рамках групы $E_{8}$ узнікаюць праблемы. Спроба ўкладання групы $G$ ў $E_{8}$ прыводзіць да таго, што ферміёны не могуць быць хіральнымі — гл. заметкі 21 лістапада «A Little Group Theory» і 9 снежня «A Little Group Theory». Сам Лісі ў адказ на заўвагі аўтара заметак прызнаў, што такая праблема існуе і ён спрабуе яе вырашыць. Пакуль жа Вялікае Аб’яднанне «па Лісі» уступае ў супярэчнасць з квантавымі лікамі часціц і яго спасылка на «траістасць» (triality) з’яўляецца памылковай, як і табліца з уласцівасцямі глюонаў, кваркаў і лептонаў — у ёй павінны прысутнічаць толькі кваркі $qII$ , якія адпавядаюць антыкваркам і глюонам. Прычым лептоны аказваюцца знешнімі ў адносінах да гэтай схемы.

Другая — дынаміка. Фактычна ў дадзенай тэорыі яе няма, гэта толькі накіды пабудовы дынамікі. Квантавая тэорыя гравітацыі як такая пакуль не пабудавана — нічога не гаворыцца пра квантаванне гравітацыйнага поля. Дзеянне для гравітацыі Лісі выбіраў «рукамі», а не зыходзячы з фундаментальных алгебраічных або геаметрычных меркаванняў. Таму дадзеная частка працы мае патрэбу ў абмеркаванні і эксперыментальнай праверцы. Падобна на тое, што гэта толькі кірунак для даследаванняў, а не канчатковы вынік. Тэорыя не дае прадказанняў мас часціц, хоць і дае фундаментальныя канстанты сувязі. Гэтыя прадказанні павінны даць далейшыя распрацоўкі ў галіне дынамікі. Нягледзячы на прэтэнцыёзную назву артыкула, тэорыя Лісі зусім не з’яўляецца «Тэорыяй усяго». Значная частка крытыкі тэорыі Лісі звязана менавіта з гэтай жартаўлівай назвай.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]