Мечта современной теоретической физической физики создать единую стройную теорию, предварительно названную теория Всего, которая объединила все четыре известные на сегодняшний день четыре взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное. И опыт объединения в истории науки уже есть.
Уже Исаак Ньютон показал, что движение небесных тел и падение тел на Земле подчиняется одному и тому же закону Всемирного тяготения. Поэтому, что я написал в статье “Парадокс современной физической картины мира”, что авторство Всемирного закона тяготения принадлежит Иоганну Кеплеру не совсем верно. Да, он словесно сформулировал его математические закономерности: “Сила притяжения пропорционально массам взаимодействующих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними” Но он только применил его только к небесным телам, но не падающим телам на Земле. А Ньютон распространил его и на падающие на Земле тела. А также показал, что спутник так же можно считать падающим телом, но его горизонтальная составляющая скорости такова, что она позволяет пролетать телу Землю и, поэтому крутится вокруг Земли. Как только скорость спутника уменьшится, то он в конце концов упадет.
До Ньютона преобладала точка зрения древнегреческого физика и философа Аристотеля, что падающие тела на Земле и движение небесных тел подчиняются различным физическим законам.
Следовательно, Ньютон объединил законы, по которым движутся небесные и падающие на Земле тела. Поэтому в названии его закона тяготения есть слово всемирный, то есть действующий везде: и на Земле, и в космосе (в небе, как понимали во времена Ньютона)
Второй шаг – это объединение электрического и магнитного взаимодействий, которое окончательно оформилось в достаточно стройной и полностью подтвержденной на практике электродинамической теории Джеймса Максвелла.
Так как выяснилась, что в электродинамической теории Максвелла не соблюдается принцип относительности Галилео Галилея (смотрите статью "Что не говорят на курсах электродинамики?" и "Принцип относительности Галилея"). И начались работы по устранению этого недостатка, так как он не позволял решать рад задач по электродинамики, которое закончилось объединением электродинамики и ньютоновской механики в Специальной теории Относительности (СТО) Альберта Эйнштейна.
Но Эйнштейн пошел дальше, и объединил теорию гравитационного тяготения, основанную на Всемирном законе тяготения Ньютона со своей Специальной теории Относительности в Общей теории Относительности (ОТО), считающейся многими физиками самой совершенной теории в мире, но все ее многочисленные подтверждения являются только косвенными. И как отмечалась в статье “Парадокс современной физической картины мира” возможно в будущем ее математический аппарат мало изменится, а вот его трактовка подвергнется сильной корректировки. И это будет большим шоком для мировой науки. Но это дело будущего, а в будущее, особенно в далекое заглядывать дело не благодарное.
Все перечисленные объединение, кроме последнего, результатом которого появилась ОТО, разрабатывалось не одним человеком, а довольно большим числом ученых разных стран. Например, в статье “От Максвелла до Эйнштейна” кратко описаны основные исторические вехи объединения электродинамики и ньютоновской динамики.
Кроме того, каждое из указанных объединений давало очень мощный толчок для развития математики, и даже послужило зарождению новых разделов в математической науке. Например, благодаря ньтоновским законам движения, зародился математический анализ, из которого в последствии выделилось дифференциальное и интегральное исчисления и другие.
Объединение электрического и магнитного привело к появлению и развитию к векторному анализу
Объединение ньютоновской механики и электродинамики привело к тензорному (матричному) исчислению и применению его непосредственно в математическо-физических уравнений, и применение непосредственно в физической модели геометрий, отличной от геометрии Евклида. В частности, в специальной и особенно в общей теории относительности используется геометрия Римана. Раньше матричное исчисление применялась только для решения чисто математических моделей, даже, если они возникали в ходе решения физических задач
Из приведенного выше краткого обзора видно, что с каждым новым объединением усложняется математический аппарат каждой теории.
Следовательно, можно предположить, что в теории Всего математический аппарат будет чрезвычайно сложный. Например, в теории Струн, которая сейчас метит на место Теории всего, предполагается, что наше пространства не четырехмерное (три пространственных координаты, и одна временная, как это вводится в СТО и ОТО), а десятимерное, просто четыре измерения развернуто, а остальные шесть свернуты. Представить это в умозрительно просто невозможно. Но в этом виртуальном пространстве уравнения квантовой физики и ОТО якобы не противоречат друг-другу.
С помощью любой физической теории и особенно их сочетаний, при условии, если эти теории не имеют между собой принципиальных противоречий, можно построить бесконечно большое количество физико-математических моделей, в которых будут отличаться начальная геометрия (расположение тел), физических условий (масса тела, заряд его, скорость и так далее) и физические свойства среды, в которой моделируется процесс или явление. Фактически при решении любой физической задачи создается ее собственная физико-математическая модель.
Не исключено, что при некоторых условиях некоторые принципиальные противоречие будут устранены между разными теориями, но вероятность найти эти условия порою чрезвычайно малы.
Еще надо учесть, что большая вероятность того, что мировая наука еще что-то важного не знает, чтоб объединить общую теорию относительности и квантовую теорию. Вообще-то теория Всего – это идеал для науки, и если она все-таки будет разработана, то мы тем самым докажем что познаваемости мира есть конец, что противоречит материалистической философии.
Если все же мы когда-нибудь разработаем теорию Всего, то еще потребуется много времени, для того, чтобы ее применить к решаемым задачам. О причинах этого мы поразмышляем в следующей части.
Продолжение
#теория всего
