Єдина теорія полів і взаємодій
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
им чином, Калуца виявив, що гравітація й електрика глибока звязані між собою й випливають одне з іншого. Але при одній умові - у нашім тривимірному просторі існують ще один якийсь додатковий простір.
Калуца припустив, що цей простір згорнутий, тому ми його не бачимо.
Коли Калуца відіслав свою статтю з розрахунками Альбертові Ейнштейну, але думка про те, що в нашім тривимірному світі можуть існувати ще якісь додаткові простори, виявилася надмірної навіть для Ейнштейна.
Тільки через два роки після одержання статті, всі гарненько перерахувавши й обміркувавши, Ейнштейн погодився з Калуцей.
Але, незважаючи на те, що ідея була прекрасної, наступний аналіз гіпотези Калуци показав, що вона суперечить експериментальними даними.
Найпростіше спроби включити в цю теорію електрон приводили до пророкування такого відношення маси електрона до його заряду, що істотно відрізнялося від реально обмірюваних значень.
Таким чином у той час способів розвязати цю проблему не було, то більшість фізиків втратили інтерес до гіпотези Вселеної, запропонованої Калуцей.
Дійсно, у той час і так вистачало нових завдань - ішло становлення квантової механіки, і більшість фізиків було поглинене вивченням основних законів мікросвіту.
Теорія направляла експеримент, а експеримент підправляв теорію - бурхливий розвиток фізики елементарних часток тривало біля на півстоліття й вилилося в ядерну бомбу, атомні електростанції й атомні підводні човни.
Але до початку 1970-их були в основному закінчені розробки стандартної моделі фізики елементарних часток, до початку 1980-их - багато пророкувань одержали експериментальне підтвердження.
Було доведене споріднення трьох із чотирьох відомих видів взаємодій (сильне, слабке, електромагнітне, гравітаційне).
Як показали розрахунки, сильна, слабка й електромагнітна взаємодії в деякий момент існування Вселеної були одним видом і тільки пізніше, у міру остигання речовини Всесвіту, по родинному розійшлися.
У фізиків зявилося почуття, що все в основному вужу відкрито, відповіді на більшість важливих питань уже отримані й залишилося доробити тільки деякі деталі й дрібязки.
Однак, як це звичайно й буває, спереду замаячіла несподівана проблема. Виявилося, що дві найважливіші фізичні теорії (теорія відносності й квантова механіка), що багаторазово довели своя заможність на практиці, ніяк між собою не зістиковуються. Спроби вивести загальні рівняння для цих теорій приводили до безглуздого результату.
Довгий час фізики намагалися не зауважувати протиріччя цих двох сучасних фундаментальних теорій.
Дійсно, фізики, що вивчали мікроскопічні обєкти, атоми і ядерні процеси, використовували тільки рівняння квантової механіки.
Фізики, що працювали з гігантськими й масивними обєктами Всесвіту, що вивчали рух планет і світил, процеси, що відбуваються в зірках і т.п. - використовували рівняння теорії відносності.
Але єдиної теорії, що поєднує закони мікросвіту й макросвіту, не було. Завжди застосовувалася або одна теорія, або інша.
Однак згодом стали зявлятися завдання, що вимагають обєднання цих підходів, наприклад, при дослідженні процесів у чорних дірах або в момент Великого Вибуху, коли величезні маси стислі до мікроскопічних розмірів.
Це екстремальні обєкти - вони й дивовижно масивні, і малі.
Фізики прийняли цей виклик і почали шукати те, що можна назвати "загальна теорія всього".
Першим на цю непроторенну дорогу ступив Альберт Ейнштейн у далекі 1930- роки. Він віддав 30 років свого життя спробі розробити Єдину Теорію Поля, у рамках якої намагався обєднати електрику й гравітацію й здатися, що ці два види взаємодій являють собою прояв того самого фундаментального принципу.
Ейнштейн випередив свій час. У той час, коли він жив, ще не була відомо сильна й слабка взаємодія, тому він так і не зміг вибудувати Єдину Теорію Поля.
Більш того, його пошуки в той час минулого мало зрозумілі більшості фізиків - майже все з них були стурбовані розробкою нової дисципліни - квантовою механікою.
Ейнштейн віддав на створення єдиної теорії поля не тільки половину свого життя, але й політичну карєру - його, як одного із самих активних поборників державотворення Ізраїль, запрошували стати першим президентом Ізраїлю. Він відмовився від цієї пропозиції тільки для того, щоб продовжити займатися фізикою. Дуже не багато з людей здатні в імя своєї улюбленої справи відмовитися від поста президента країни. Однак, незважаючи на те, що самотній похід Ейнштейна на єдину теорію не завершився успіхом, він дав потужний імпульс науковому пошуку в цьому напрямку.
Зараз, через піввіку, можна із упевненістю сказати, що мрія Ейнштейна про універсальну фізичну теорію збулася.
У середині 1980-их років центральна проблема сучасної фізики - конфлікт між загальною теорією відносності й квантовою механікою - був дозволений у новій фізичній теорії - теорії суперструн.
Більш того, теорія суперструн показала, що загальна теорія відносності й квантова механіка необхідні один одному для того, щоб теоретичні побудови набутили сенсу. Виявилося, що союз макросвіту й мікросвіту не тільки можливий, але й неминучий.
Теорія суперструн обґрунтувала, що всі дивні події Всесвіту - від шаленого танцю субатомних кварків, до величного крутіння подвійних зірок, від мікроскопічної вогненної кулі Великого вибуху, до гігантських по розмірах спіралей галактик - все це може бути відбиттям одного вели