Мичио Каку - Уравнение Бога. В поисках теории всего

На самом деле в описываемое автором время было установлено всего лишь, что на Солнце есть водород. О том, что он не просто есть, но является основным составным элементом Солнца, ученые узнали много позже, в 1930-е годы. – Прим. науч. ред .

Denis Brian, Einstein (New York: Wiley, 1996), 359.

Цитируется по: Walter Moore, A Life of Erwin Schrödinger (Cambridge: Cambridge University Press, 1994), 308.

Nigel Calder, The Key to the Universe (New York: Viking, 1977), 15.

Цитируется по: William H. Cropper, Great Physicists (Oxford: Oxford University Press, 2001), 252.

Steven Weinberg, Dreams of a Final Theory (New York: Vintage, 1994), 115.

John Gribbin, In Search of Schrödinger's Cat (New York: Bantam Books, 1984), 259.

Без них наш мир попросту бы не возник. – Прим. науч. ред .

Цитируется по: Dan Hooper, Dark Cosmos (New York: HarperCollins, 2006), 59.

Frank Wilczek and Betsy Devine, Longing for Harmonies (New York: Norton, 1988), 64.

Robert P. Crease and Charles C. Mann, The Second Creation (New York: Macmillan, 1986), 326.

Математическая симметрия, позволяющая переставлять три кварка, называется SU(3) – специальная унитарная группа Ли 3-го порядка. Так что при перестановке трех кварков в соответствии с симметрией SU(3) окончательное уравнение для сильного ядерного взаимодействия должно остаться неизменным. Симметрия, которая смешивает электрон и нейтрино в слабом ядерном взаимодействии, называется SU(2), группа Ли 2-го порядка. (В общем случае, если мы начинаем с n фермионов, несложно создать теорию с симметрией SU( n ) n -го порядка.) Симметрия, проистекающая из теории Максвелла, называется U(1). Таким образом, при склеивании этих трех теорий воедино мы обнаруживаем, что Стандартная модель обладает симметрией SU(3) × SU(2) × U(1).

Хотя Стандартная модель соответствует всем экспериментальным данным физики элементарных частиц, теория эта кажется неестественной, потому что она основана на механическом соединении трех взаимодействий.

Для сравнения простоты уравнений Эйнштейна со сложностью Стандартной модели отметим, что теорию Эйнштейна можно изложить в одном коротком уравнении:

тогда как уравнения Стандартной модели (в сильно сокращенном виде) занимают при записи чуть ли не страницу, поскольку там подробно перечисляются различные кварки, электроны, нейтрино, глюоны, частицы Янга – Миллса и частицы Хиггса.

Мы знаем, что все физические законы Вселенной могут быть, в принципе, выведены из этой единственной страницы уравнений. Проблема в том, что две теории – теория относительности Эйнштейна и Стандартная модель – основаны на разной математике, разных начальных предположениях и разных полях. Конечная цель состоит в том, чтобы соединить эти два набора уравнений в единую конечную систему. Ключевое соображение здесь то, что любая теория, претендующая на роль теории всего, должна содержать обе системы уравнений, но при этом оставаться конечной. До сих пор единственной теорией, которая на это способна, является теория струн.

Мы с доктором Киккавой являемся сооснователями одной из ветвей теории струн, получившей название «струнной теории поля». Эта теория позволяет выразить общий итог теории струн на языке полей, что дает нам простое уравнение длиной чуть более дюйма:

Хотя наш вариант теории позволяет выразить всю теорию струн в компактном виде, это не конечная формулировка теории. Как мы увидим, существует пять типов теории струн, для каждого из которых требуется собственная струнная теория поля. Но, если мы переходим в одиннадцатое измерение, все пять теорий, судя по всему, сливаются в одно уравнение, описываемое так называемой M-теорией, которая включает в себя, помимо струн, множество мембран. На данный момент, поскольку с мембранами очень трудно работать математически, особенно в одиннадцати измерениях, никто еще не сумел выразить M-теорию в виде единственного уравнения теории поля. На самом деле именно это одна из основных целей теории струн: найти окончательную формулировку теории, из которой мы сможем извлекать физические результаты. Иными словами, теория струн пока не обрела своего окончательного вида.