|
|
“Безумные” идеи - Физика и философия - Мигдал А.Б. - Философы и их философияСуперсимметрия не устраняет бесконечности, связанные со взаимодействием полей на расстояниях, стремящихся к нулю. Было много попыток ослабить взаимодействие на малых масштабах за счет отказа от локальности. Однако при этом нарушался принцип причинности. Подобные попытки не приводят к последовательной теории. В 1970-х гг. несколько физиков — американец Джон Шварц, его сотрудник француз Жоэль Шерк и англичанин Майкл Грин выдвинули и начали развивать идею еще более необычную, чем суперсимметрия. Предполагается “струнный” вакуум, в котором частицы возникают как возбуждения линейно протяженных объектов — струн. Это направление было подхвачено громадным числом талантливых молодых физиков, поверивших в возможность создания на этом пути TOE. При обычном подходе поля описывают динамику взаимодействующих точечных частиц и представляют собой функции точки в пространстве-времени. При этом, как показали многочисленные попытки, в расчетах неизбежно возникают бесконечности. Чтобы сделать вклад малых масштабов конечным, рассматривается динамика взаимодействующих протяженных объектов очень малой длины — струн, возбуждения которых описывают различные частицы. Это означает, что поля уже не функции точки, а функционалы линии, то есть зависят от положения и формы струны. На масштабах, много больших длины струны, такое описание не отличается от обычного, но на малых взаимодействие ослабляется. Можно сказать, что струнное описание есть способ последовательно ввести нелокальное взаимодействие без нарушения причинности. Применение квантовой механики приводит к тому, что частицы описываются не как возбуждения поля, а как возбуждения струны. В первоначальном варианте струна содержала только бозонные возбуждения. Важным шагом было создание теории суперсимметричных струн, где наряду с бозонными имеются и фермионные степени свободы. Бозонные возбуждения с массой покоя, равной нулю, и спином 2 интерпретируются как гравитоны — возбуждения гравитационного поля. Интересно, что для полей, содержащих много гравитонов (классическое гравитационное поле), теория, как и следовало ожидать, приводит к уравнениям тяготения Эйнштейна. Этот результат можно считать еще одним — полевым — подтверждением уравнений тяготения и одновременно аргументом в пользу струнного подхода. Струнный подход имеет замечательную особенность — последовательная теория возможна только для определенного числа измерений пространства, в которое вложены струны. Так, для бозонной струны бесконечности устраняются только для 26-мерного пространства (25 пространственных и 1 временная координата). Однако при этом возникают тахионы. В суперсимметричной струне бесконечности исчезают для 10-мерного пространства, и тахионы отсутствуют. Таким образом, тахионы в бозонной струне есть результат того, что система не находится в основном состоянии — должны возникнуть фермионные флуктуации, соответствующие суперсимметрии. Так появилась принятая сейчас модель физического вакуума: он имеет 10 измерений, из которых 6 пространственных компактифицированы, и заполнен виртуальными струнами с длиной порядка планковской (10-33 см). Все наблюдаемые частицы, такие как кварки, электроны, фотоны и пр., должны возникать как длинноволновые возбуждения вакуума взаимодействующих струн. Сторонники струнных теорий надеются, что сама компактификация возникнет в результате взаимодействия струн, вложенных в первоначально некомпактифицированное пространство десяти измерений. За этим кратким описанием стоят громадный труд и замечательные озарения. Они потребовали величайшей теоретической квалификации и создания новых математических методов исследования. Методологически струнные теории совершенно не похожи на обычные исследования теоретической физики. Если до сих пор она развивалась опираясь на эксперимент, параллельно с развитием экспериментальной физики, то эти исследования руководствуются лишь требованием последовательности и красоты теории. Вопрос о согласовании с уже известными свойствами элементарных частиц пока не ограничивает поиски. Только когда теория приблизится к завершению, ее разумность можно будет проверить по следствиям в области больших масштабов — она должна правильно описать все известные массы и взаимодействия наблюдаемых частиц. Пока на этом пути сделаны только первые шаги. Категория: Библиотека » Философия Другие новости по теме: --- Код для вставки на сайт или в блог: Код для вставки в форум (BBCode): Прямая ссылка на эту публикацию:
|
|