Теория струн. Темная материя и Теория почти всего.

• Эйнштейн определил эксперименты для проверки своей теории гравитации.  

• Первым экспериментом стала аномалия орбиты Меркурия, которую астрономы объяснили существованием планеты Вулкан.  

• Эйнштейн обнаружил, что его теория гравитации объясняет смещение орбиты Меркурия лучше, чем теория Ньютона.  

• Эйнштейн предложил эксперимент с солнечным затмением 1919 года для проверки своей теории.  

• Астрономы должны были сделать две фотографии ночного неба: одну без солнца, другую во время затмения.  

• Результаты эксперимента подтвердили теорию Эйнштейна, что он считал доказательством своей правоты.  

• Гравитационная линза используется астрономами для изучения далеких галактик.  

• В 1921 году Эйнштейн получил Нобелевскую премию и стал одним из самых знаменитых людей.  

• В 1933 году он появился на кинопремьере с Чарли Чаплином, где Чаплин пошутил о непонимании его теории.  

• Теория Эйнштейна вызвала яростную критику, но со временем была признана.  

• Планк поддерживал Эйнштейна, утверждая, что новая научная истина побеждает благодаря смене поколений.  

• Теория относительности изменила физику и образ жизни людей.  

• Система GPS использует теорию относительности для точного определения координат.  

• Специальная и общая теории относительности работают в противоположных направлениях, но GPS учитывает оба эффекта.  

• Ньютон и Эйнштейн были противоположностями по характеру, но оба обладали способностью к концентрации и визуализации.  

• Ньютон использовал геометрические схемы, а Эйнштейн — схемы с поездами и часами.  

• Эйнштейн создал специальную и общую теории относительности.  

• Он пытался объединить все взаимодействия вселенной в одном уравнении, но потерпел неудачу.  

• Квантовая теория, которую Эйнштейн критиковал, стала важной для понимания ядерных взаимодействий.  

• Эйнштейн и Шредингер против Нильса Бора и Вернера Гейзенберга.  

• Кульминация на VI Сольвеевском конгрессе в 1930 году в Брюсселе.  

• Эйнштейн критиковал квантовую теорию, Бор успешно защищался.  

• Эйнштейн выдвигал возражения против квантовой теории.  

• Бор успешно отражал критику.  

• Джон Уилер назвал дебаты величайшими в интеллектуальной истории.  

• Историки считают, что спор выиграли Бор и квантовые бунтари.  

• Эйнштейн показал трещины в фундаменте квантовой механики.  

• Мысленный эксперимент с котом Шредингера иллюстрирует проблему.  

• Кот в ящике с ураном и счетчиком Гейгера.  

• Гейзенберг: кот существует в виде суммы двух волн, мертвого и живого.  

• Эйнштейн считал это нелепостью, сравнивая с философией Беркли.  

• Квантовая теория экспериментально верна.  

• Предсказания проверены до 11 цифр после запятой.  

• Эйнштейн признал частичную истинность квантовой теории.  

• Старая копенгагенская интерпретация Бора вышла из моды.  

• Многомировая интерпретация стала популярной.  

• Успех квантовой теории позволил физикам исследовать солнце.  

• Солнце как объект обожествления в разных религиях.  

• В эпоху Возрождения ученые начали исследовать солнце.  

• Огюст Конт заявил, что наука не может ответить на вопрос о составе солнца.  

• Физики выяснили, что солнце состоит из водорода.  

• Спектрографы помогли определить состав солнечного света.  

• Обнаружение гелия на солнце.  

• Звезды состоят из веществ, обычных на Земле.  

• Гравитационное поле солнца сжимает водород.  

• Слияние протонов образует гелий, превращая массу в энергию.  

• Гитлер захватил власть в Германии в 1933 году.  

• Физики массово бежали из страны.  

• Шредингер стал свидетелем  

• Эйнштейн написал письмо Рузвельту, призывая создать атомную бомбу.  

• Рузвельт одобрил Манхэттенский проект.  

• Нацисты назначили Гейзенберга главой атомного проекта, но он отставал от союзников.  

• ЦРУ разработало план убийства Гейзенберга.  

• Задание было поручено Мо Бергу, бывшему бейсболисту.  

• Нацистский проект отставал из-за плохого финансирования и бомбардировок.  

• Гейзенберг не решил задачу определения критической массы урана.  

• После войны физики начали понимать важность квантовой теории.  

• Вопрос создания полной квантовой теории вещества оставался открытым.  

• Слабое ядерное взаимодействие объясняет радиоактивный распад.  

• Введена частица нейтрино для объяснения бета-распада.  

• Нейтрино почти не взаимодействует с веществом, но было зарегистрировано в 1956 году.  

• Теория Вайнберга, Глэшоу и Салама объединила электромагнетизм и слабое ядерное взаимодействие.  

• В 1979 году они получили Нобелевскую премию.  

• Теория объяснила, что свет объединился со слабым ядерным взаимодействием.  

• Поля Янга-Миллса удерживают кварки вместе.  

• Теория оставалась невостребованной из-за бесконечных членов.  

• Геральд Тхоуфт решил проблему, что принесло ему Нобелевскую премию в 1999 году.  

• Поле Янга-Миллса получило название глюон.  

• Квантовая хромодинамика КХД стала популярной теорией сильного ядерного взаимодействия.  

• Стандартная модель элементарных частиц постепенно формировалась.  

• Бозон Хиггса был недостающей деталью стандартной модели.  

• Вселенная не идеально симметрична, что требует нарушения симметрии.  

• В момент Большого взрыва все четыре взаимодействия были слиты в единое супер-взаимодействие.  

• После Большого взрыва симметрия супер-взаимодействия начала распадаться.  

• Бозон Хи  

• Вода стремится к состоянию с наименьшей энергией.  

• Ложный вакуум нестабилен и симметричен, но переходит в истинный вакуум.  

• Пример: вода перед закипанием находится в состоянии ложного вакуума.  

• Вселенная первоначально была симметричной и безмассовой.  

• Поле Хикса разрушало симметрию, образуя пузырьки с разной массой частиц.  

• В процессе Большого взрыва симметрия нарушилась, и вселенная перешла в новый вакуум.  

• Объединение теорий сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий.  

• Стандартная модель точно предсказывает свойства материи до Большого взрыва.  

• Модель включает 36 кварков, 12 лептонов и множество полей и бозонов.  

• Стандартная модель не учитывает гравитацию.  

• Модель построена на искусственном сшивании теорий.  

• Содержит множество неопределенных параметров и констант.  

• Самый большой научный прибор, стоимостью более 12 миллиардов долларов.  

• Ускоряет протоны до высоких энергий и создает ливень элементарных частиц.  

• Обнаружен бозон Хиггса в 2012 году.  

• Стандартная модель — лишь прелюдия к окончательной теории.  

• Физики стремятся совместить стандартную модель с гравитацией.  

• Введение гравитона не решило проблему бесконечных квантовых поправок.  

• Квантование материи без учета гравитации.  

• Открытие новых явлений: черные дыры, кротовые норы, темная материя и энергия.  

• Эти явления бросают вызов теории всего.  

• Два столпа физики: теория гравитации Эйнштейна и квантовая теория.  

• Эти теории противоречат друг другу, что может привести к новой научной революции.  

• В 1968 году физики Габриэль Венециано и Махико Судзуки обнаружили, что формула Леонарда Эйлера описывает рассеяние элементарных частиц.  

• Позже физики поняли, что формула представляет взаимодействие двух струн и распространили её на множество уравнений.  

• Теория струн стала источником новых уравнений, но представляла собой набор разрозненных уравнений.  

• Струнная теория поля сводит теорию струн к одному уравнению теории поля.  

• Теория утверждает, что каждая нота на струне описывает частицу, включая электроны, кварки и частицы Янга-Миллса.  

• Гравитация включается в теорию струн как одна из низших вибраций струны.  

• Теория струн требует существования в десяти измерениях, что шокировало физиков.  

• В других размерностях теория математически рушится.  

• Со временем физики начали признавать возможность десятимерной вселенной.  

• Теория струн сочетает общую теорию относительности и квантовую теорию, создавая конечную теорию квантовой гравитации.  

• Симметрия становится ключевым свойством теории, устраняя расходимости и аномалии.  

• Симметрия позволяет менять местами частицы, сохраняя первоначальный объект неизменным.  

• Теория струн обладает супер-симметрией, объединяющей все частицы вселенной.  

• Супер-симметрия позволяет частицам свободно меняться местами, превращаясь друг в друга.  

• Квантовые поправки теории струн компенсируют друг друга, оставляя конечный результат.  

• Теория струн может объединить гравитацию и квантовую теорию.  

• Это может снять возражения Дирака против теории перенормировки.  

• Теория струн укладывается в картину, предложенную Эйнштейном.  

• Симметрия может превратить мрамор в дерево и наоборот.  

• Симметрия объединяет бозоны и фермионы.  

• Симметрия создает порядок из хаоса и предсказывает новые явления.  

• В начале времен существовало одно супер-взаимодействие.  

• Симметрия нарушилась, и взаимодействия разделились.  

• Теория суперструн обладает всеми необходимыми свойствами для объединения.  

• М-теория объясняет существование пяти струнных теорий.  

• Все пять струнных теорий представляют собой различные математические представления М-теории.  

• Теория струн и М-теория на самом деле одна и та же теория.  

• Хуан Малдасена показал, что суперсимметричная теория Янга-Миллса дуальна теории струн.  

• Это открытие вызвало ажиотаж в физике высоких энергий.  

• Дуальность показывает, что две теории могут быть математически эквивалентны.  

• Голографический принцип объясняет, как информация может быть закодирована на двумерном экране.  

• Этот принцип справедлив и для черных дыр.  

• Голограмма содержит всю информацию для создания трехмерного образа.  

• Информация в черной дыре не исчезает, а распределяется по поверхности горизонта событий.  

• Это может означать, что мы живем в голограмме, а не в трехмерном мире.  

• Теория струн приносит неожиданные результаты, но фундаментальные принципы остаются неясными.  

• В одиннадцати измерениях струны могут быть описаны как мембраны.  

• Экспериментальное тестирование теории струн пока невозможно.  

• Теория струн привлекает внимание критиков, несмотря на теоретические успехи.  

• Вольфганг Паули критиковал теорию струн за путаность и поспешность публикаций.  

• Лучшие умы физики разделились в мнениях о теории струн.  

• Шелдон Глэшоу и Герард Тхофт критикуют теорию за отсутствие проверяемых предсказаний.  

• Красота теории струн не гарантирует её истинность.  

• Поль Дирак считал, что красота важна в науке.  

• Красивые теории часто опровергались, но суперсимметрия важна для физики.  

• Теория струн не поддается непосредственной проверке из-за высоких энергий.  

• Для проверки теории потребовался бы ускоритель частиц размером с галактику.  

• Сторонники теории ищут косвенные доказательства, такие как эхо из гиперпространства.  

• Темная материя составляет 26.8% массы Вселенной и удерживает галактики.  

• Темная энергия составляет 68.3% массы Вселенной и расталкивает галактики.  

• Темная материя может быть доказательством теории всего.  

• Темная материя может быть объяснена слабо взаимодействующими массивными частицами.  

• Фатина, суперсимметричный партнер фотона, является вероятным кандидатом на роль темной материи.  

• Земля движется в потоке темной материи, которая может вызывать распад протона.  

• Детекторы размером с бассейн ищут вспышки от столкновений с темной материей.  

• Около 20 групп активно ищут темную материю, часто под землей.  

• Если темная материя будет обнаружена, ее свойства сравнят с предсказаниями теории струн.  

• Обсуждается строительство международного линейного коллайдера для получения фатина.  

• Преимущество использования электронов вместо протонов для столкновений.  

• Китайцы планируют построить круговой электрон-позитронный коллайдер.  

• ЦЕРН планирует создать преемник БАКа с энергией 10 триллионов электрон-вольт.  

• Обнаружение темной материи на этих ускорителях может подтвердить теорию струн.  

• Теория струн предсказывает существование миниатюрных черных дыр.  

• Эти черные дыры безвредны и обладают энергией элементарных частиц.  

• Большой взрыв может дать ключ к пониманию темной материи и темной энергии.  

• Реликтовое излучение Большого взрыва легко детектируется спутниками.  

• В излучении присутствуют неправильности, которые могут быть следами столкновений с другими вселенными.  

• Холодное пятно на фоновом излучении может быть остатком столкновения с параллельной вселенной.  

• В 2016 году впервые зарегистрированы гравитационные волны от столкновения черных дыр.  

• Планируется отправить детекторы гравитационных волн в космос для большей чувствительности.  

• Система LISA может уловить вибрации от Большого взрыва.  

• Теория струн предполагает существование высших измерений, но это не подтверждено экспериментально.  

• Закон обратных квадратов Ньютона проверяется только на астрономических расстояниях.  

• В лаборатории сила тяготения подчиняется обратно квадратичному закону, что исключает высшие измерения.  

• Теория струн имеет бесконечное множество решений, описывающих параллельные вселенные.  

• В некоторых из этих вселенных материя нестабильна и распадается на элементарные частицы.  

• Проблема теории струн в том, что она не может определить, какие из этих вселенных реальны.  

• Теория струн предлагает множество вселенных, но не может предсказать только одну.  

• Антропный принцип утверждает, что наша вселенная особенная из-за наличия разумной жизни.  

• Начальные условия большого взрыва фиксированы для возможности разумной жизни.  

• Учитель в школе объяснил, что Земля находится на правильном расстоянии от Солнца для жизни.  

• Современные данные показывают, что большинство планет слишком близко или далеко для жизни.  

• Возможно, существует множество мертвых планет, а наша вселенная уникальна для разумной жизни.  

• Фундаментальные физические константы точно настроены для существования жизни.  

• Если бы ядерное взаимодействие было слабее, Солнце не вспыхнуло бы.  

• Гравитация точно настроена для формирования звезд и планет.  

• Вселенная — это гигантская лотерея, и мы выиграли джекпот.  

• Теория струн развивается задом наперед, открывая новые математические концепции.  

• Окончательные фундаментальные принципы теории струн еще предстоит сформулировать.  

• Теория струн сравнивается с поиском сокровищ в египетской пустыне.  

• Теория умнее нас, и нам предстоит раскрыть еще много математических слоев.  

• М-теория состоит из десятков уравнений, но есть надежда на одно уравнение для всей теории.  

• Пессимизм в отношении теории струн растет, несмотря на ее потенциал.  

• Природа иногда придерживается своего расписания, и теории могут находить подтверждение через десятилетия.  

• Окончательное доказательство теории струн может быть найдено в ее математической формулировке.