Concepture публикует перевод небольшой статьи из журнала Quanta, в которой нидерландский физик и математик Робберт Дейкграаф с помощью пространственной метафоры «ландшафта» объясняет революционное значение теории струн для понимания устройства Вселенной.
Главная дилемма квантовой физики
Представьте, что Алису и Боба попросили приготовить обед. Алиса любит китайскую кухню, Боб – итальянскую. Каждый из них выбирает свой любимый рецепт, закупает продукты в местном магазине и четко следует инструкции. Но, когда они вынимают блюда из духовки, оба немало удивлены. Оба блюда оказываются абсолютно одинаковыми. Можно только представить себе экзистенциальные вопросы, которыми задаются Алиса и Боб. Как из разных ингредиентов могут получиться одинаковые блюда? Что это вообще значит – готовить китайскую или итальянскую кухню? Или они настолько неправильно подошли к процессу готовки?
Это иллюстрация главной дилеммы квантовых физиков. Они обнаружили множество примеров того, как две совершенно разных концепции могут описывать одну и ту же физическую систему. В случае физики, вместо мяса и соусов в роли ингредиентов выступают частицы и силы, рецепты – формулы взаимодействия, а процесс приготовления – это процедура дискретизации, которая ставит в соответствие формулам вероятность физических явлений. Так же, как Алиса и Боб, ученые поражаются, каким образом разные рецепты приводят к одним и тем же результатам.
Разве имела природа возможность выбирать свои фундаментальные законы? Альберт Эйнштейн, насколько известно, в каком-то смысле верил, что есть только один способ на основе нескольких базовых принципов построить элегантную, функционирующую Вселенную. С его точки зрения, если исследовать суть физики на достаточно глубоком уровне, то мы придем к выводу, что существует только один единственно возможный способ взаимодействия всех шестеренок вселенского часового механизма – материи, излучений, сил, пространства и времени.
Теория струн как «теория всего»
Нынешняя стандартная модель физики элементарных частиц – косный механизм, состоящий из скудного набора ингредиентов. Но, несмотря на кажущуюся неповторимость, наша Вселенная представляет собой лишь один из бесчисленного множества возможных миров. Мы не имеем ни малейшего представления, почему именно данная конкретная конфигурация частиц и сил, на них воздействующих, лежит в основе нашего мироустройства.
Почему существует шесть «ароматов» кварков, три «поколения» нейтрино и одна частица Хиггса? Кроме того, в комплектацию стандартной модели входят девятнадцать фундаментальных физических постоянных (например, масса и заряд электрона). Значения этих «свободных параметров», казалось бы, не несут никакого глубинного смысла. С одной стороны, физика элементарных частиц – образчик элегантности. С другой – это просто красивая теория.
Полную версию статьи читайте на сайте concepture.club
Автор перевода Соня Борушко