如果……我們解決物理學中的基本問題會怎樣？ 一切都在等待一個無法產生任何結果的理論

諸如暗物質和暗能量、宇宙起源之謎、引力的本質、物質相對於反物質的優勢、時間的方向、引力與其他物理相互作用的統一、將自然力大統一為一股主力，直至所謂的萬物理論，帶給我們??

根據愛因斯坦的說法 和許多其他傑出的現代物理學家一樣，物理學的目標正是創造萬物理論（TH）。 然而，這種理論的概念並不明確。 被稱為萬物理論（ToE），它是一種假設的物理理論，一致地描述了一切 物理現象 並允許您預測任何實驗的結果。 如今，這個短語通常用來描述試圖與以下事物建立聯繫的理論： 廣義相對論。 到目前為止，這些理論都沒有得到實驗證實。

目前最先進的自稱TW的理論是基於全像原理。 11維M理論。 它尚未被開發出來，並且被許多人認為是一個發展方向而不是一個實際的理論。

許多科學家懷疑，從最基本的邏輯意義上來說，「萬有理論」之類的東西是否可能存在。 庫爾特哥德爾定理 說任何足夠複雜的邏輯系統要么是內部不一致的（一個句子及其內部的矛盾可以被證明），要么是不完整的（有一些平凡的真實句子無法被證明）。 Stanley Jacki在1966年指出，TW必定是一個複雜而連貫的數學理論，因此它不可避免地是不完整的。

一切事物都有一種特殊的、原創的、感性的理論方式。 全息假說 (1)、將問題轉移到稍微不同的層次。 黑洞物理學似乎顯示我們的宇宙並不是我們的感官告訴我們的那樣。 我們周圍的現實可以是全像圖，即二維平面的投影。 這也適用於哥德爾定理本身。 但這樣的萬有理論能解決任何問題嗎？它能讓我們面對文明的挑戰嗎？

描述宇宙。 但什麼樣的宇宙呢？

我們目前有兩種綜合理論可以解釋幾乎所有物理現象： 愛因斯坦的引力理論 （廣義相對論） 第一個很好地解釋了宏觀物體的運動，從足球到星系。 他對原子和亞原子粒子非常了解。 問題是 這兩種理論對我們的世界的描述完全不同。 在量子力學中，事件發生在固定的背景下。 時空 – 而 w 是靈活的。 彎曲時空的量子理論會是什麼樣子？ 我們不知道。

出版後不久就出現了創建萬有統一理論的首次嘗試 廣義相對論在我們了解控制核武力量的基本法則之前。 這些概念被稱為 卡魯茲-克萊因理論，試圖將重力與電磁力結合。

幾十年來，弦理論將物質想像成由 微小的振動弦 或 能量循環，被認為是創建的最佳選擇 統一物理理論。 然而，一些物理學家更喜歡 k斜拉環重力其中外層空間本身是由微小的環組成的。 然而，弦理論和圈量子重力都沒有經過實驗測試。

大統一理論（GUT）結合了量子色動力學和電弱相互作用理論，將強力、弱力和電磁力呈現為一種統一力的表現。 然而，先前的大一統理論都沒有被實驗證實。 大統一理論的一個共同特徵是預測質子衰變。 這一過程尚未被觀察到。 由此可見，質子的壽命必須至少 1032 年。

1968 年的標準模型將強力、弱力和電磁力納入一個總體範圍內。 所有粒子及其相互作用都被考慮在內，並做出了許多新的預測，其中包括一個關於統一的重大預測。 在高能量下，大約 100 GeV（將單一電子加速到 100 億伏特電位所需的能量），統一電磁相互作用和弱相互作用的對稱性將被恢復。

人們預測了新玻色子的存在，隨著 1983 年 W 和 Z 玻色子的發現，這些預測得到了證實。 四大主力減至三人。 統一的想法是將標準模型的所有三種力以及甚至更高的能量引力結合成一個結構。

2. 描述標準模型的朗朗日方程式分為五個部分。

有些人提出，在更高的能量下，也許大約 普朗克尺度，引力也會聯合起來。 這是弦理論的主要動機之一。 這些想法非常有趣的是，如果我們想要統一，我們必須在更高的能量下恢復對稱性。 如果它們目前被破壞，就會導致一些可觀察到的東西，新的粒子和新的相互作用。

標準模型的拉格朗日是唯一描述粒子 i 的方程 標準模型的影響 （2）。 它由五個獨立的部分組成：方程式第1 區中的膠子，標記為XNUMX 的部分中的弱玻色子，標記為XNUMX 的部分是物質如何與弱力和希格斯場相互作用的數學描述，幽靈粒子減去多餘的第四部分中的希格斯場，以及第五部分中描述的精神 法捷耶夫-波波夫影響弱相互作用的冗餘度。 不考慮中微子質量。

雖然 標準型號 我們可以寫成一個單一的方程，但它實際上並不是一個均勻的整體，因為有許多單獨的、獨立的表達式控制著宇宙的各個組成部分。 標準模型的各個部分不會彼此相互作用，因為色荷不會影響電磁力和弱力，並且仍然存在未解答的問題，即為什麼應該發生的相互作用（例如強相互作用中的CP 對稱性破缺）不會影響電磁力和弱力。操作。 發生。

當對稱性恢復時（在電位峰值處），統一就會發生。 然而，最底部的對稱性破缺對應於我們今天所擁有的宇宙，以及新型的大質量粒子。 那麼這個理論應該是什麼呢？ 存在的那個，即一個真正的不對稱宇宙或一個對稱宇宙，但最終不是我們正在處理的宇宙。

「完整」模型的欺騙性之美

英格利希 (Lars English) 在他的著作《沒有萬有理論》(There Is No Theory of Everything) 中指出，沒有一套單一的規則可以 將廣義相對論與量子力學結合起來因為在量子層面上正確的東西在重力層面上不一定是正確的。 系統越大、越複雜，它與其組成元素的差異就越大。 「並不是這些引力規則與量子力學相矛盾，而是它們不能從量子物理學中推導出來，」他寫道。

所有的科學，無論有意或無意，都是以它們存在的前提為基礎的。 客觀物理定律這需要一套相互相容的基本物理假設，描述物理宇宙及其中一切事物的行為。 當然，這樣的理論並不需要對存在的一切進行完整的解釋或描述，但它很可能詳盡地描述了所有可測試的物理過程。 從邏輯上講，以這種方式理解 TW 的直接好處之一就是停止理論預測負面結果的實驗。

大多數物理科學家將不得不停止研究，並透過教學而不是研究謀生。 然而，公眾可能並不關心重力是否可以用時空曲率來解釋。

當然，還有另一種可能性──宇宙根本不會統一。 我們所得出的對稱性只是我們自己的數學發明，並不能描述物理宇宙。

法蘭克福高等研究院的科學家薩賓·霍森菲爾德 (Sabine Hossenfelder) (3) 在 Nautil.Us 發表的一篇措辭嚴厲的文章中評價道，“萬物理論的整個想法是基於不科學的假設。” 「這對於發展科學理論來說並不是一個好的策略。 （……）在理論發展中依賴美感歷來效果不佳。” 在她看來，沒有理由用萬有理論來描述自然。 雖然我們需要量子重力理論來避免自然法則中的邏輯不一致，但標準模型中的力不需要統一，也不需要與重力統一。 是的，這很好，但沒有必要。 研究人員強調，標準模型在沒有統一的情況下也能很好地發揮作用。 霍森菲爾德女士憤怒地說，大自然顯然並不關心物理學家認為什麼是美麗的數學。 在物理學中，理論發展的突破與解決數學不一致有關，而不是與漂亮且「完整」的模式有關。

儘管有這些清醒的勸告，新的萬有理論提案仍在不斷提出，例如 Garrett Lisi 2007 年的《極其簡單的萬有理論》。 它有一個獨特之處，Prof. Hossenfelder 很漂亮，可以透過有吸引力的視覺化來精美地展示 (4)。 這個被稱為 E8 的理論指出，理解宇宙的關鍵是 對稱玫瑰花結形狀的數學對象.

利斯透過在圖表上繪製基本粒子來創建這種結構，該圖表還考慮了已知的物理相互作用。 結果是一個由 248 個點組成的複雜的八維數學結構。 這些點中的每一個都代表具有不同屬性的粒子。 圖中有一組具有「缺失」某些屬性的粒子。 理論上，這些「缺失的部分」至少有些與重力有關，彌合了量子力學和廣義相對論之間的差距。

4.E8可視化理論

因此物理學家必須努力填補狐狸玫瑰花結。 如果這成功了，會發生什麼事？ 許多人諷刺地回答說這沒什麼特別的。 只要有一張漂亮的圖畫就完整了。 從這個意義上講，這種構造可能很有價值，因為它向我們展示了完成「萬有理論」的真正後果是什麼。 也許從實際意義上來說微不足道。