Квант. Путеводитель для запутавшихся

Что насчет гравитации?

Мы ни о чем не забыли? Кажется несколько грубым, а то и вовсе неприемлемым называть объединение великим, если соответствующие теории намереваются включить в себя лишь три из четырех сил природы. Пока что я воздерживался от комментариев по поводу гравитации и ее места во всей этой картине. Не то чтобы никто не пытался вписать ее сюда – Эйнштейн, к примеру, посвятил последние тридцать лет жизни попыткам найти теорию поля, которая объединила бы электромагнетизм с гравитацией, но все его усилия оказались тщетными.

В некотором роде жалеть гравитационную силу не стоит. В конце концов, она описывается теорией, которую кое-кто считает более красивой, более применимой, даже более фундаментальной, чем любая квантовая теория поля, а именно общей теорией относительности. (Трубите, трубы, бейте, барабаны, и все такое.)

В своей специальной теории относительности Эйнштейн доказал, что абсолютного пространства и времени не существует, так как для двух наблюдателей расстояния и временные интервалы различаются. Разобраться в этом мы можем, только объединив пространство и время в четырехмерное пространство-время. В 1915 году Эйнштейн закончил работу над своим главным вкладом в науку. Общая теория относительности расширила специальную теорию, включив в нее гравитацию. Однако описание этой силы оказалось как нельзя меньше похоже на картину обмена частицами, которую дала нам для описания трех остальных сил квантовая теория поля. Эйнштейн описал гравитацию чисто геометрически. Все во Вселенной пытается притянуть все вокруг ближе. Но гравитационная сила в общей теории относительности объясняется кривизной самого пространства-времени. Чем больше масса тела, тем сильнее оно искривляет пространство и время вокруг себя.

Небольшая выборка барионов. Это частицы, которые состоят из кварков и подвержены сильному ядерному взаимодействию посредством обмена глюонами. Адроны состоят из трех разноцветных кварков, сдерживаемых глюонами. Мезоны представляют собой пары кварк-антикварк.

Все элементарные частицы можно разделить на две категории: частицы материи (фермионы) и частицы взаимодействия (бозоны).

Эксперименты доказали, что общая теория относительности поразительно верна. На сегодняшний день это лучшая теория природы пространства и времени – и копает она очень глубоко!

Теперь физики понимают, что для объединения четырех сил природы им необходимо найти способ объединить общую теорию относительности с квантовой теорией поля (а иначе говоря, с квантовой механикой)[61]. Проблема заключается в том, что две этих теории не имеют почти ничего общего, за исключением того факта, что на повседневном уровне они обе сводятся к ньютоновской физике. Они отклоняются от этой стартовой точки в разные стороны – одна занимается очень маленькими объектами и расстояниями (квантовая механика), а другая имеет дело с очень большими объектами и расстояниями (общая теория относительности). Но их математический аппарат очень сильно различается, что и делает их несовместимыми.

Тем не менее к концу XX века уже вовсю шли поиски теории всего, теории квантовой гравитации.