Výjimečně jednoduchá teorie všeho

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 30. června 2022; kontroly vyžadují 2 úpravy .

Výjimečně jednoduchá teorie všeho ( anglicky An Exceptionally Simple Theory of Everything ) je sjednocená teorie pole , která kombinuje všechny známé fyzikální interakce , které existují v přírodě, navržená americkým fyzikem Garretem Lisi 6. listopadu 2007 [1] . Teorie vychází z Lieovy skupiny typu E 8 a je zajímavá svou elegancí, ale vyžaduje vážné zlepšení [2] . Na jeho podporu se již vyslovili někteří známí fyzici, ale v teorii byla objevena řada nepřesností a problémů.

Program pro konstrukci sjednocené teorie pole vyjádřil Albert Einstein a po vytvoření obecné teorie relativity zasvětil zbytek svého života pokusům o vybudování takové teorie. Mnoho fyziků se také neúspěšně pokusilo zkonstruovat jednotnou teorii pole. Proto zpráva o zveřejnění Lisi vyvolala smíšené reakce.

Oblasti Lisiiny teorie:

Kvanta elektroslabých polí a , ze kterých se podle Weinberg-Salamovy teorie ( Standardní model ) získávají intermediární bosony , , a foton $W$ $B$ $W^+$ $W^-$ $Z^0$ $A$
Barevné gluony , které jsou nositeli silných interakcí $G$
spinová částice $w$
Částice , které Lisi říká rámec (písmeno často označuje elektron nebo elektronový náboj , ale Lisi má pro toto písmeno jiný význam) $E$ $E$
Sada Higgsových bosonů $\varphi$

Částice a jsou zodpovědné za gravitační interakci , ale nejsou nezávislá pole (generátory) v Lisi algebře: vstupují jako kombinace . $w$ $E$ $e\varphi$

Původní myšlenky, na kterých je teorie založena

Algebraický přístup ke konstrukci polí a interakcí: kvantová pole jsou považována za generátory Berezinovy algebry , která zahrnuje jak sudé (dojíždění) tak liché (Grassmann, anticommuting) generátory. Navíc je každé z polí považováno za rovnocenný generátor. To znamená, že sudé generátory, bosony ( , , ) a liché, fermiony ( kvarky a leptony ), působí za stejných podmínek – i když na rozdíl od dosud existujících supersymetrických teorií je rovnost počtu sudých a lichých generátorů není požadováno. Jedná se tedy o zcela novou verzi supersymetrické teorie. $W$ $B$ $G$
Geometrický přístup : tato algebra je považována za Lieovu algebru na čtyřrozměrné varietě. Všechny závislosti polí na souřadnicích jsou uvažovány v rámci teorie stratifikovaných prostorů. Tyto otázky patří do dobře rozvinuté oblasti matematiky - diferenciální geometrie .
Přístup teorie měřicího pole : interakce pole jsou považovány za samočinné pole s nekomutativními generátory. Změna pole se souřadnicí na varietě (ve fyzickém prostoru) je v souladu s teorií svazků určena tzv. dlouhou derivací , která zahrnuje Lieovu závorku (antikomutátor). Globální symetrie původní algebry (v původní interpretaci teorie kalibračních polí - Lagrangián systému ) je narušena mechanismem samovolného porušení symetrie .
Jedna z vlastností výjimečných Lieových grup : v základní reprezentaci grupy jsou některé Lieovy závorky (antikomutátory generátorů algebry) ekvivalentní působení podgrupy na vektor. Za předpokladu, že pro všechny částice Standardního modelu všechny Lieovy závorky dávají takovou ekvivalenci, Lisi získala algebru (a jí odpovídající grupu) . $E_8$
Standardní teoretická grupa musí být podgrupou výsledné grupy. — Ale právě tato podmínka, jak později sám autor uznal, splněna není.

Nejzajímavější výsledky Lisiiny teorie

Leptony , kvarky , gluony a kvanta elektroslabé interakce bez zohlednění gravitační interakce jsou kombinovány v rámci jediného systému symetrie a interakcí. Autor tvrdil, že jeho Velká sjednocená teorie je v souladu s Pati-Salamovou Velkou sjednocenou teorií(jedna z nejpopulárnějších teorií, podle které se až dosud snažili vybudovat teorii sjednocení silných a elektroslabých interakcí), ale toto tvrzení se ukázalo jako mylné. Teorii je tedy potřeba zlepšit.
Zohlednění gravitace při zanedbání kvantových efektů dává přiblížení odpovídající klasické fyzice. A tato aproximace je obecná teorie relativity ve verzi Alberta Einsteina a slavný kosmologický termín v této verzi obecné relativity se ukazuje jako kladný a rovný střední hodnotě vakua Higgsova pole .
V teorii nejsou žádné volné parametry (kromě očekávané hodnoty vakua pro Higgsovo pole). Její předpovědi tedy nelze osadit neznámými parametry.

Bezpodmínečné úspěchy Lisiiny teorie

Byl vyvinut nový přístup ke konstrukci teorie silných interakcí a Velkého sjednocení, který není založen na přístupu - . V rámci tohoto přístupu se fermiony a leptony přirozeně spojují do jediné algebry a jejich seskupování do multipletů je druhotné, založené na aproximacích, a nikoli zásadní, jako ve všech dříve existujících teoriích. Ale to je pouze přístup, nikoli konečný výsledek, protože takové spojení je v rozporu s kvantovými počty částic. $Slunce)$
Je uvedeno vysvětlení (ač neúplné) počtu a vlastností známých částic, které se prohlašují za základní.
Je uvedena předpověď o existenci dvou nových, dosud neznámých částic (polí) a popsány jejich vlastnosti.
Byl vytvořen návrh kvantové teorie gravitace jako měřicího pole, z velké části v duchu standardní teorie. Navíc podle schématu zcela podobného konstrukci opce na Velké sjednocení. Je implementována myšlenka, že generátory translace a rotace Poincarého grupy spojené s Diracovými maticemi jsou generátory kvantové teorie grupy gravitace. V tomto případě každý generátor odpovídá své vlastní částici (částicové složce). Například snímek e je kvantem pole generovaného translacemi (translační pohyb v prostoru). A spinová částice w je kvantem pole generovaného Lorentzovými rotacemi.
V extrémních případech dává Lisiho teorie známé výsledky v oblasti kvantové teorie pole a obecné teorie relativity.

Špatný, kontroverzní nebo neúplný v Lisiho teorii

Ve skutečnosti se teorie skládá ze dvou částí.

První jsou algebry, symetrie a klasifikace. V této části je vše úžasné, až na Velké sjednocení - všechny nalezené fyzikální symetrie nezapadají do teorie - teorie má vážné problémy spojené s přítomností tří generací kvarků a leptonů. A dokonce i s jednou generací ve skupině jsou problémy. Pokus o vložení skupiny vede k tomu, že fermiony nemohou být chirální – viz poznámky z 21. listopadu „Teorie malých skupin“ a 9. prosince „Teorie malých skupin“. Sám Lisi v reakci na komentáře autora poznámek připustil, že takový problém existuje, a snaží se ho vyřešit. Mezitím je Velké sjednocení „podle Lisiho“ v rozporu s kvantovými počty částic a jeho odkazy na „trialitu“ (trialitu) jsou chybné, stejně jako tabulka s vlastnostmi gluonů, kvarků a leptonů – pouze kvarky , odpovídající antikvarky a gluony. Navíc se leptony ve vztahu k tomuto schématu ukazují jako vnější. $E_8$ $G$ $E_8$ $qII$

Druhým je dynamika. Ve skutečnosti v této teorii neexistuje, jsou to pouze náčrty pro konstrukci dynamiky. Kvantová teorie gravitace jako taková ještě nebyla postavena – o kvantování gravitačního pole se nic neříká. Lisi zvolila působení gravitace „ručně“, a ne na základě fundamentálních algebraických nebo geometrických úvah. Proto tato část práce vyžaduje diskusi a experimentální ověření. Zdá se, že jde pouze o směr výzkumu, nikoli o konečný výsledek. Teorie nepředpovídá hmotnosti částic, i když poskytuje základní vazebné konstanty. Tyto predikce by měly dát další vývoj v oblasti dynamiky. Navzdory honosnému názvu článku není Lisiina teorie vůbec „teorií všeho“. S tímto hravým jménem je spojena značná část kritiky Lisiiny teorie.

Literatura

Poznámky

↑ A. G. Lisi (2007), Výjimečně jednoduchá teorie všeho, arΧiv : 0711.0770 [hep-th].
↑ A. G. Lisi ; JO Weatherall (2010). „Geometrická teorie všeho“ (PDF) . Scientific American . 303 (6): 54-61. Bibcode : 2010SciAm.303f..54L . DOI : 10.1038/scientificamerican1210-54 . PMID 21141358 . Archivováno (PDF) z originálu dne 2021-05-08 . Staženo 2021-08-07 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )