stringtranslate.com

Объединение теорий в физике

Объединение теорий о наблюдаемых фундаментальных явлениях природы является одной из основных целей физики . [1] [2] [3] Два великих объединения на сегодняшний день — это объединение гравитации и астрономии Исааком Ньютоном и объединение электромагнетизма Джеймсом Клерком Максвеллом ; последнее было далее объединено с концепцией электрослабого взаимодействия . Этот процесс «объединения» сил продолжается и сегодня, с конечной целью найти теорию всего .

Объединение гравитации и астрономии

«Первым великим объединением» была унификация гравитации Исаака Ньютона в 17 веке , которая объединила понимание наблюдаемых явлений гравитации на Земле с наблюдаемым поведением небесных тел в космосе. [2] [4] [5]

Объединение магнетизма, электричества, света и связанных с ними излучений

Древние китайцы наблюдали, что некоторые породы, такие как магнит и магнетит, притягиваются друг к другу невидимой силой. Этот эффект позже был назван магнетизмом , который был впервые тщательно изучен в 17 веке. Однако до древних китайских наблюдений магнетизма древние греки знали о других объектах, таких как янтарь , который при трении о мех вызывал похожее невидимое притяжение между ними. [6] Это также тщательно изучалось в 17 веке и стало называться электричеством . Таким образом, физика пришла к пониманию двух наблюдений природы с точки зрения некоторой первопричины (электричество и магнетизм). Однако дальнейшие работы в 19 веке показали, что эти две силы были всего лишь двумя разными аспектами одной силы – электромагнетизма .

«Вторым великим объединением» было объединение электромагнетизма Джеймса Клерка Максвелла в 19 веке . Оно объединило понимание наблюдаемых явлений магнетизма , электричества и света (и, в более широком смысле, спектра электромагнитного излучения ). [7] За этим в 20 веке последовало объединение пространства и времени, а также массы и энергии Альбертом Эйнштейном через его теорию специальной теории относительности . [7] Позднее Поль Дирак разработал квантовую теорию поля , объединив квантовую механику и специальную теорию относительности. [8]

Сравнительно недавнее объединение электромагнетизма и слабого ядерного взаимодействия теперь рассматривает их как два аспекта электрослабого взаимодействия .

Объединение оставшихся фундаментальных сил: теория всего

Этот процесс «объединения» сил продолжается и сегодня, с конечной целью найти теорию всего  – это остается, пожалуй, самой выдающейся из нерешенных проблем в физике . Остаются четыре фундаментальных силы, которые не были окончательно объединены : гравитационное и электромагнитное взаимодействия, которые производят значительные дальнодействующие силы, эффекты которых можно увидеть непосредственно в повседневной жизни, и сильные и слабые взаимодействия , которые производят силы на крошечных, субатомных расстояниях и управляют ядерными взаимодействиями. Электромагнетизм и слабые взаимодействия широко рассматриваются как два аспекта электрослабого взаимодействия . Попытки объединить квантовую механику и общую теорию относительности в единую теорию квантовой гравитации , программа, продолжающаяся более полувека, еще не были окончательно решены; в настоящее время ведущими кандидатами являются М-теория , теория суперструн и петлевая квантовая гравитация . [2]

Ссылки

  1. ^ Вайнберг, С. (1993). Мечты об окончательной теории: поиск фундаментальных законов природы . Радиус Хатчинсона. ISBN 978-0-09-177395-3.
  2. ^ abc "Теории объединения и теория всего". AccessScience. 2014. doi :10.1036/1097-8542.BR0814141 . Получено 2024-07-27 .
  3. ^ Нитеш Сони (2013), Объединение сил, Журнал Symmetry
  4. ↑ Фриц Рорлих (25 августа 1989 г.). От парадокса к реальности: наши основные концепции физического мира. Cambridge University Press. стр. 28–. ISBN 978-0-521-37605-1.
  5. ^ Клаус Майнцер (2 декабря 2013 г.). Симметрии природы: Справочник по философии природы и науки. Вальтер де Грюйтер. стр. 8–. ISBN 978-3-11-088693-1.
  6. ^ Стюарт, Дж. (2001). Промежуточная электромагнитная теория . World Scientific. стр. 50. ISBN 978-981-02-4471-2.
  7. ^ ab Теории объединения и теория всего (Отчет). McGraw-Hill Education. 2014. doi :10.1036/1097-8542.br0814141.
  8. ^ Бхаумик, Мани Л. (2022). «Как основополагающие вклады Дирака прокладывают путь к пониманию более глубоких замыслов природы». Quanta . 8 (1): 88–100. arXiv : 2209.03937 . doi :10.12743/quanta.v8i1.96. S2CID  212835814.