Den usædvanligt enkle teori om alting

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 30. juni 2022; checks kræver 2 redigeringer .

The Exceptionally Simple Theory of Everything ( engelsk An Exceptionally Simple Theory of Everything ) er en samlet feltteori , der kombinerer alle kendte fysiske interaktioner , der findes i naturen, foreslået af den amerikanske fysiker Garret Lisi den 6. november 2007 [1] . Teorien er baseret på Lie-gruppen af type E 8 og er interessant for sin elegance, men kræver seriøs forbedring [2] . Nogle kendte fysikere har allerede udtalt sig til støtte for det, men en række unøjagtigheder og problemer er blevet opdaget i teorien.

Programmet til at konstruere Unified Field Theory blev udtrykt af Albert Einstein , og efter skabelsen af den generelle relativitetsteori viede han resten af sit liv til at forsøge at bygge en sådan teori. Mange fysikere har også uden held forsøgt at konstruere en samlet feltteori. Derfor vakte beskeden om udgivelsen af Lisi en blandet reaktion.

Områder af Lisis teori:

Kvanta af elektrosvage felter og , hvorfra der ifølge Weinberg-Salam-teorien ( standardmodel ) opnås mellembosoner , , og en foton $W$ $B$ $W^+$ $W^-$ $Z^0$ $EN$
Farvede gluoner , som er bærere af stærke interaktioner $g$
spin partikel $w$
Partikel , som Lisi kalder en ramme (ofte betegner bogstavet en elektron eller en elektronladning , men Lisi har en anden betydning for dette bogstav) $e$ $e$
Sæt med Higgs bosoner $\varphi$

Partikler og er ansvarlige for gravitationsinteraktionen , men er ikke uafhængige felter (generatorer) i Lisi-algebraen: de indgår som en kombination . $w$ $e$ $e\varphi$

De originale ideer, som teorien er baseret på

En algebraisk tilgang til konstruktion af felter og interaktioner: kvantefelter betragtes som generatorer af Berezin - algebraen , som omfatter både lige (pendling) og ulige (Grassmann, antipendling) generatorer. Desuden betragtes hvert af felterne som en lige generator. Det vil sige, at lige generatorer, bosoner ( , , ), og ulige, fermioner ( kvarker og leptoner ), virker på lige vilkår - selvom, i modsætning til supersymmetriske teorier , der har eksisteret hidtil , er ligheden mellem antallet af lige og ulige generatorer ikke påkrævet. Dette er således en helt ny version af den supersymmetriske teori. $W$ $B$ $g$
Geometrisk tilgang : denne algebra betragtes som en Lie-algebra på en firedimensionel manifold. Alle felters afhængighed af koordinater betragtes inden for rammerne af teorien om stratificerede rum. Disse spørgsmål tilhører et veludviklet område af matematik - differentialgeometri .
Målefeltteori- tilgang : feltinteraktioner betragtes som felt-selvhandling med ikke-kommutative generatorer. En ændring i et felt med en koordinat på en manifold (i fysisk rum), i overensstemmelse med teorien om bundter, bestemmes af den såkaldte lange afledte , som inkluderer Lie-parentesen (antikommutator). Den globale symmetri af den oprindelige algebra (i den oprindelige fortolkning af teorien om målefelter - systemets Lagrangian ) er krænket på grund af mekanismen til spontan symmetribrud .
En af egenskaberne ved exceptionelle Lie-grupper : i den grundlæggende repræsentation af en gruppe er nogle Lie-parenteser (antikommutatorer af generatorer af en algebra) ækvivalente med en undergruppes virkning på en vektor. Hvis vi antager, at for alle partikler i standardmodellen giver alle Lie-parenteser en sådan ækvivalens, opnåede Lisi en algebra (og den gruppe, der svarer til den) . $E_8$
Standardteorigruppen skal være en undergruppe af den resulterende gruppe. — Men det er netop denne betingelse, som forfatteren selv senere erkendte, der ikke er opfyldt.

De mest interessante resultater af Lisis teori

Leptoner , kvarker , gluoner og kvanter af den elektrosvage interaktion uden at tage hensyn til gravitationsinteraktionen kombineres inden for et enkelt system af symmetri og interaktioner. Forfatteren hævdede, at hans Grand Unified Theory er i overensstemmelse med Pati-Salams Grand Unified Theory(en af de mest populære teorier, ifølge hvilken de indtil nu har forsøgt at bygge en teori om forening af stærke og elektrosvage interaktioner), men denne udtalelse viste sig at være fejlagtig. Så teorien skal forbedres.
At tage højde for tyngdekraften og samtidig negligere kvanteeffekter giver en tilnærmelse svarende til klassisk fysik. Og denne tilnærmelse er den generelle relativitetsteori i versionen af Albert Einstein, og den berømte kosmologiske term i denne version af generel relativitet viser sig at være positiv og lig med vacuummiddelværdien af Higgs-feltet .
Der er ingen frie parametre i teorien (bortset fra vakuumforventningsværdien for Higgs-feltet). Hendes forudsigelser kan således ikke udstyres med ukendte parametre.

Ubetingede resultater af Lisis teori

En ny tilgang til at konstruere teorien om stærke interaktioner og den store forening, som ikke er baseret på -tilgangen, er blevet udviklet. Inden for rammerne af denne tilgang er fermioner og leptoner naturligt kombineret til en enkelt algebra, og deres gruppering i multipletter er sekundær, baseret på tilnærmelser, og ikke fundamental, som i alle teorier, der eksisterede før. Men dette er kun en tilgang, ikke det endelige resultat, da en sådan forening er i konflikt med partiklernes kvanteantal. $Sol)$
Der gives en forklaring (omend ufuldstændig) af antallet og egenskaberne af kendte partikler, der hævder at være fundamentale.
Der gives en forudsigelse om eksistensen af to nye, endnu ukendte, partikler (felter), og deres egenskaber beskrives.
Et udkast til kvanteteorien om tyngdekraften som målefelt er blevet bygget, stort set i standardteoriens ånd. Desuden ifølge en ordning, der fuldstændig ligner opførelsen af muligheden for den store forening. Ideen om, at generatorerne af translationer og rotationer af Poincaré-gruppen, der er forbundet med Dirac-matricerne, er generatorerne af kvanteteorien om tyngdekraftsgruppen er implementeret. I dette tilfælde svarer hver generator til sin egen partikel (partikelkomponent). For eksempel er rammen e en kvante af feltet genereret af translationer (translationel bevægelse i rummet). Og spin-partiklen w er et kvantum af feltet genereret af Lorentziske rotationer.
I ekstreme tilfælde giver Lisis teori velkendte resultater inden for kvantefeltteori og generel relativitet.

Forkert, kontroversiel eller ufuldstændig i Lisis teori

Faktisk består teorien af to dele.

Den første er algebraer, symmetrier og klassifikation. I denne del er alt vidunderligt, bortset fra den store forening - alle de fundne fysiske symmetrier passer ikke ind i teorien - teorien har alvorlige problemer forbundet med tilstedeværelsen af tre generationer af kvarker og leptoner. Og selv med en generation i gruppen er der problemer. Et forsøg på at indlejre en gruppe i fører til, at fermioner ikke kan være chirale - se noter 21. november "A Little Group Theory" og 9. december "A Little Group Theory". Lisi selv indrømmede som svar på kommentarerne fra forfatteren af noterne, at et sådant problem eksisterer, og han forsøger at løse det. I mellemtiden er den store forening "ifølge Lisi" i konflikt med partiklernes kvanteantal, og hans referencer til "trialitet" (trialitet) er fejlagtige, ligesom tabellen med egenskaberne for gluoner, kvarker og leptoner - kun kvarker , de tilsvarende antikvarker og gluoner. Desuden viser leptoner sig at være eksterne i forhold til denne ordning. $E_8$ $G$ $E_8$ $qII$

Det andet er dynamik. Faktisk eksisterer det ikke i denne teori, det er kun skitser til konstruktion af dynamik. Kvanteteorien om tyngdekraften som sådan er endnu ikke bygget – der siges intet om kvantiseringen af gravitationsfeltet. Lisi valgte handlingen for tyngdekraften "med hånden", og ikke ud fra grundlæggende algebraiske eller geometriske overvejelser. Derfor har denne del af arbejdet brug for diskussion og eksperimentel verifikation. Det ser ud til, at dette kun er en retning for forskning, og ikke det endelige resultat. Teorien forudsiger ikke partikelmasser, selvom den giver grundlæggende koblingskonstanter. Disse forudsigelser skulle give yderligere udvikling inden for dynamik. På trods af artiklens prætentiøse titel er Lisis teori slet ikke en "Teori om Alt". En væsentlig del af kritikken af Lisis teori hænger sammen med dette legende navn.

Litteratur

Noter

↑ A. G. Lisi (2007), An Exceptionally Simple Theory of Everything, arΧiv : 0711.0770 [hep-th].
↑ A. G. Lisi ; JO Weatherall (2010). "En geometrisk teori om alting" (PDF) . Scientific American . 303 (6): 54-61. Bibcode : 2010SciAm.303f..54L . DOI : 10.1038/scientificamerican1210-54 . PMID 21141358 . Arkiveret (PDF) fra originalen 2021-05-08 . Hentet 2021-08-07 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )