Den exceptionellt enkla teorin om allting

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 30 juni 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .

The Exceptionally Simple Theory of Everything ( engelska An Exceptionally Simple Theory of Everything ) är en enhetlig fältteori som kombinerar alla kända fysiska interaktioner som finns i naturen, föreslog av den amerikanske fysikern Garret Lisi den 6 november 2007 [1] . Teorin bygger på Lie-gruppen av typ E 8 och är intressant för sin elegans, men kräver allvarliga förbättringar [2] . Några välkända fysiker har redan uttalat sig till stöd för det, men ett antal felaktigheter och problem har upptäckts i teorin.

Programmet för att konstruera Unified Field Theory uttrycktes av Albert Einstein , och efter skapandet av den allmänna relativitetsteorin ägnade han resten av sitt liv åt att försöka bygga en sådan teori. Många fysiker har också utan framgång försökt konstruera en enhetlig fältteori. Därför väckte beskedet om publiceringen av Lisi blandade reaktioner.

Områden för Lisis teori:

Kvanta av elektrosvaga fält och , från vilka, enligt Weinberg-Salam-teorin ( standardmodell ) , mellanbosoner , och en foton erhålls $W$ $B$ $W^+$ $W^-$ $Z^0$ $A$
Färgade gluoner , som är bärare av starka interaktioner $g$
spinnpartikel _ $w$
Partikel , som Lisi kallar en ram (ofta betecknar bokstaven en elektron eller en elektronladdning , men Lisi har en annan betydelse för denna bokstav) $e$ $e$
Uppsättning av Higgs bosoner $\varphi$

Partiklar och är ansvariga för gravitationsinteraktionen , men är inte oberoende fält (generatorer) i Lisi-algebra: de går in som en kombination . $w$ $e$ $e\varphi$

De ursprungliga idéerna som teorin bygger på

En algebraisk strategi för konstruktion av fält och interaktioner: kvantfält betraktas som generatorer av Berezin- algebra , som inkluderar både jämna (pendling) och udda (Grassmann, antipendling) generatorer. Dessutom betraktas vart och ett av fälten som en likvärdig generator. Det vill säga att jämna generatorer, bosoner ( , , ) och udda, fermioner ( kvarkar och leptoner ) agerar på lika villkor - även om, till skillnad från supersymmetriska teorier som har funnits hittills , är likheten mellan antalet jämna och udda generatorer krävs inte. Detta är alltså en helt ny version av den supersymmetriska teorin. $W$ $B$ $g$
Geometriskt tillvägagångssätt : denna algebra betraktas som en Lie-algebra på ett fyrdimensionellt grenrör. Alla fältens beroende av koordinater betraktas inom ramen för teorin om stratifierade utrymmen. Dessa frågor tillhör ett välutvecklat område av matematik - differentialgeometri .
Gauge field theory approach : fältinteraktioner betraktas som fältsjälvverkan med icke-kommutativa generatorer. En förändring i ett fält med en koordinat på ett grenrör (i fysiskt utrymme), i enlighet med teorin om buntar, bestäms av den så kallade långa derivatan , som inkluderar Lie-parentesen (antikommutatorn). Den globala symmetrin hos den ursprungliga algebra (i den ursprungliga tolkningen av teorin om mätfält - systemets lagrangian ) kränks på grund av mekanismen för spontan symmetribrytning .
En av egenskaperna hos exceptionella Lie-grupper : i den fundamentala representationen av en grupp, är vissa Lie-parenteser (antikommutatorer av generatorer av en algebra) ekvivalenta med verkan av en undergrupp på en vektor. Om vi antar att för alla partiklar i standardmodellen alla Lie-parenteser ger en sådan ekvivalens, fick Lisi en algebra (och gruppen som motsvarar den) . $E_8$
Standardteorigruppen måste vara en undergrupp till den resulterande gruppen. — Men det är just detta villkor, som senare erkändes av författaren själv, som inte är uppfyllt.

De mest intressanta resultaten av Lisis teori

Leptoner , kvarkar , gluoner och kvanta av den elektrosvaga interaktionen utan att ta hänsyn till gravitationsinteraktionen kombineras inom ett enda system av symmetri och interaktioner. Författaren hävdade att hans Grand Unified Theory överensstämmer med Pati-Salams Grand Unified Theory(en av de mest populära teorierna, enligt vilken de hittills har försökt bygga en teori om föreningen av starka och elektrosvaga interaktioner), men detta uttalande visade sig vara felaktigt. Så teorin måste förbättras.
Att ta hänsyn till gravitationen samtidigt som man försummar kvanteffekter ger en approximation som motsvarar klassisk fysik. Och denna approximation är den allmänna relativitetsteorin i versionen av Albert Einstein, och den berömda kosmologiska termen i denna version av allmän relativitet visar sig vara positiv och lika med vakuummedelvärdet för Higgsfältet .
Det finns inga fria parametrar i teorin (förutom vakuumförväntningsvärdet för Higgsfältet). Således kan hennes förutsägelser inte förses med okända parametrar.

Ovillkorliga prestationer av Lisis teori

Ett nytt tillvägagångssätt för att konstruera teorin om starka interaktioner och den stora enandet, som inte är baserat på -metoden, har utvecklats. Inom ramen för detta tillvägagångssätt kombineras fermioner och leptoner naturligt till en enda algebra, och deras gruppering i multipletter är sekundär, baserad på approximationer, och inte fundamental, som i alla teorier som fanns tidigare. Men detta är bara ett tillvägagångssätt, inte det slutliga resultatet, eftersom en sådan förening står i konflikt med kvantantal partiklar. $Sol)$
En förklaring (om än ofullständig) av antalet och egenskaperna hos kända partiklar som påstår sig vara grundläggande ges.
En förutsägelse om existensen av två nya, men okända, partiklar (fält) ges, och deras egenskaper beskrivs.
Ett utkast till kvantteorin om gravitation som ett mätfält har byggts, till stor del i andan av Standard Theory. Dessutom, enligt ett system som helt liknar konstruktionen av alternativet för den stora enandet. Idén att generatorerna av translationer och rotationer av Poincaré-gruppen associerade med Dirac-matriserna är generatorerna av kvantteorin om gravitationsgruppen implementeras. I detta fall motsvarar varje generator sin egen partikel (partikelkomponent). Till exempel är ramen e ett kvantum av fältet som genereras av translationer (translationsrörelse i rymden). Och spinnpartikeln w är ett kvantum av fältet som genereras av Lorentziska rotationer.
I extrema fall ger Lisis teori välkända resultat inom området kvantfältteori och allmän relativitet.

Fel, kontroversiella eller ofullständiga i Lisis teori

Faktum är att teorin består av två delar.

Den första är algebror, symmetrier och klassificering. I den här delen är allt underbart, förutom den stora enandet - alla hittade fysiska symmetrier passar inte in i teorin - teorin har allvarliga problem förknippade med närvaron av tre generationer kvarkar och leptoner. Och även med en generation inom gruppen finns det problem. Ett försök att bädda in en grupp leder till att fermioner inte kan vara kirala - se anteckningar den 21 november "A Little Group Theory" och 9 december "A Little Group Theory". Lisi själv, som svar på kommentarerna från författaren till anteckningarna, medgav att ett sådant problem existerar, och han försöker lösa det. Under tiden är den stora föreningen "enligt Lisi" i konflikt med kvantantal partiklar, och hans hänvisningar till "trialitet" (trialitet) är felaktiga, liksom tabellen med egenskaperna hos gluoner, kvarkar och leptoner - bara kvarkar , motsvarande antikvarkar och gluoner. Dessutom visar sig leptoner vara externa i förhållande till detta schema. $E_8$ $G$ $E_8$ $qII$

Det andra är dynamik. Faktum är att det inte finns i denna teori, det här är bara skisser för konstruktion av dynamik. Kvantteorin om gravitation som sådan har ännu inte byggts - ingenting sägs om kvantiseringen av gravitationsfältet. Lisi valde åtgärden för gravitation "för hand", och inte på grundval av grundläggande algebraiska eller geometriska överväganden. Därför behöver denna del av arbetet diskussion och experimentell verifiering. Det verkar som att detta bara är en riktning för forskning, och inte det slutliga resultatet. Teorin förutsäger inte partikelmassor, även om den ger grundläggande kopplingskonstanter. Dessa förutsägelser bör ge ytterligare utveckling inom dynamikområdet. Trots den pretentiösa rubriken på artikeln är Lisis teori inte alls en "Theory of Everything". En betydande del av kritiken mot Lisis teori hänger samman med detta lekfulla namn.

Litteratur

Anteckningar

↑ 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 allting" (PDF) . Scientific American . 303 (6): 54-61. Bibcode : 2010SciAm.303f..54L . DOI : 10.1038/scientificamerican1210-54 . PMID 21141358 . Arkiverad (PDF) från originalet 2021-05-08 . Hämtad 2021-08-07 . Utfasad parameter används |deadlink=( hjälp )