Kolejny dowód na istnienie nieznanej piątej siły natury
Anomalie w rozpadzie radioaktywnym berylu-8 i helu-4 wskazują na istnienie nieznanej dotychczas siły natury. Do takich wniosków doszła grupa amerykańskich fizyków-teoretyków, którzy przeanalizowali dane z eksperymentów prowadzonych od pięciu lat przez fizyków jądrowych z Węgier. Wyniki badań dwóch różnych izotopów zgodnie wskazują na masę i siłę interakcji z hipotetycznym bozonem, który może być nośnikiem piątego rodzaju oddziaływań podstawowych.
Zgodnie z Modelem Standardowym istnieją cztery rodzaje oddziaływań podstawowych: grawitacyjne, słabe, elektromagnetyczne oraz silne. Jednak teoretycy od dawna mówią o możliwym istnieniu cząstki będącej nośnikiem piątego rodzaju oddziaływań, zachodzących pomiędzy materią a antymaterią.
Attila Krasznahorkay wraz ze swoim zespołem z węgierskiego Instytut Badań Jądrowych (ATOMKI) poszukiwał właśnie tej cząstki. W 2015 roku Węgrzy opublikowali, w dużej mierze zignorowany, artykuł, w którym opisywali swój eksperyment. Polegał on na bombardowaniu litu-7 protonami, by uzyskać w ten sposób jądra berylu-8. Naukowcy mierzyli kąty pomiędzy trajektorami każdego elektronu i pozytonu, do których emisji dochodziło, gdy rozpadał się niestabilny beryl-8.
Zgodnie z Modelem Standardowym z czasem powinno dochodzić do zmniejszenia liczby par elektron-pozyton i zwiększania kąta pomiędzy ich trajektoriami. Jednak zespół Krasznahorkaya zauważył, że gdy kąty pomiędzy trajektoriami wynosiły około 140 stopni, dochodziło do nagłego wzrostu liczby emitowanych cząstek. Węgrzy uznali, że niewielka część berylu-8 rozpada się do nieznanej cząstki, której masa wynosi około 17 MeV/c2.
Na pracę Węgrów zwrócono uwagę dopiero, gdy Jonathan Feng i jego koledzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine opublikowali analizę teoretyczną wyników grupy Krasznahorkaya. Amerykańscy teoretycy stwierdzili, że ta nieznana cząstka – jeśli istnieje – nie jest ciemnym fotonem, a czymś, co nazwali protofobowym bozonem cechowania. Ma to być bozon, który jest nośnikiem oddziaływań i łatwiej wchodzi w reakcje z elektronami i neutronami niż z protonami.
Jednak taka hipoteza budziła wątpliwości innych fizyków, tym bardziej, że wyników uzyskanych przez Węgrów nie udało się nikomu powtórzyć.
Krasznahorkay i jego zespół się nie poddali. Przez dwa lata przebudowywali swój detektor. Powtórzyli eksperymenty i potwierdzili wzrost liczby cząstek przy kącie trajektorii wynoszącym około 140 stopni. Co więcej, zauważyli kolejny taki skok. Tym razem pojawiał się on przy kącie 115 stopni podczas eksperymentów z helem-4. Co ważne, także w tym drugim przypadku obliczenia wskazały na istnienie nieznanej cząstki o masie około 17 MeV/c2.
Artykuł na ten temat, opublikowany jesienią 2019 roku, spotkał się z olbrzymim zainteresowaniem. I tutaj znowu do pracy przystąpił Feng i jego koledzy. Amerykanie właśnie opublikowali wyniki swoich obliczeń. Feng oraz Chris Verhaaren i Tim Tait nie tylko sprawdzili, czy uzyskane na Węgrzech wyniki są zgodne, ale wyliczyli też, jaka była siła oddziaływań hipotetycznej cząstki.
Amerykanie uznali, że w obu przypadkach rzeczywiście hipotetyczna cząstka oddziaływała z taką samą siłą. W szczególności stwierdzili, że jeśli danych z hipotetycznego protofobowego bozonu cechowania uzyskanego z eksperymentów z berylem-8 użyjemy do obliczenia właściwości hipotetycznej cząstki pojawiającej się w rozpadzie helu-4, to będą one zgodne z obserwacjami. Co więcej, Amerykanie uznali, że nie można uzyskać takiej zgodności za pomocą żadnego innego hipotetycznego nośnika oddziaływań. Jeśli użyjemy jakiejś innej hipotetycznej cząstki proponowanej dla wyjaśnienia tego, co widzimy w rozpadzie berylu-8, to dane takie o wiele rzędów wielkości nie będą się zgadzały z wynikami uzyskanymi w eksperymentach z helem. Mamy tutaj więc wyjątkową zgodność, mówi Feng.
Amerykanie stwierdzają, że aby jednoznacznie rozstrzygnąć kwestię ewentualnego znalezienia cząstki będącej nośnikiem piątego rodzaju oddziaływań podstawowych, konieczne jest, by inne grupy uzyskały wyniki takie, jak Węgrzy. Zaproponowali też proste modyfikacje sposobu przeprowadzania eksperymentu, które pozwolą na zebranie dodatkowych informacji. Ponadto precyzyjnie wyliczyli, jakie wartości powinniśmy uzyskać przy analogicznych eksperymentach z węglem-12 i apelują do fizyków, by przeprowadzili eksperymenty z użyciem tego izotopu. Jeśli ich wyniki byłyby zgodne z naszymi teoretycznymi obliczeniami, byłoby to dowodem na odkrycie piątej siły natury, mówią.
Specjaliści z MIT-u już rozpoczęli przygotowania do eksperymentów, w ramach których chcą bombardować tantal elektronami. Jeśli uzyskają zgodę i fundusze na badania to ostatecznych wyników powinniśmy spodziewać się w ciągu najbliższych lat.
Komentarze (64)
Jarek Duda, 12 czerwca 2020, 15:28
Jest prostsze wytłumaczenie niż "piąta siła" - po prostu nasze zrozumienie fizyki jądrowej jest dość kiepskie: dla najmniejszych jąder (mniejszych niż powyżej) fituje się do danych eksperymentalnych kilkudziesięcio parametryczne modele, w których nie wystarczają oddziaływania między parami ... a i tak są rozbieżności. Nawet nie ma dobrego zrozumienia dlaczego proton jest lżejszy od neutronu (może miłośnicy stringów pomogą?)
Polecam wykład "dla licealistów":
pinopa, 12 czerwca 2020, 15:30
Na stronie http://pinopa.narod.ru/Polska.html przeczytajcie przynajmniej jeden artykuł, mianowicie, "Mity fizyki XX wieku" (znajduje się on na http://pinopa.narod.ru/Mity_fizyki.pdf ). Wówczas dowiecie się, że interpretacja wyników badań, jaką przedstawiają fizycy, jest tworzeniem kolejnego mitu.
Jarek Duda, 12 czerwca 2020, 15:58
Według tego wykładu o opisie zderzeń typu proton-deuteron: kwarki ignorują, potencjały z lattice QCD nie działają ... działa tylko fitowanie bodajże ~40 parametrycznych modeli.
Jajcenty, 12 czerwca 2020, 16:06
Dlaczego miałoby być inaczej? Chemikowi starczy wychwytu elektronu czy rozpadu neutronu by wnioskować: 'w środku każdego neutronu jest proton'
Jarek Duda, 12 czerwca 2020, 16:40
Popularnie mówi się że nie rozumiemy tylko egzotycznych zjawisk jak ciemna materia/energia ... podczas gdy są gigantyczne luki u podstaw np. w okolicy fizyki jądrowej, która obecnie polega na fitowaniu do danych wielu zgadniętych modeli fenomenologicznych.
Ta luka bierze się ze skupienia na ekscytujących modelach które nic nie wyjaśniają (dalej czekam na szkic wyjaśnienia np. siły Coulomba w modelach teorii strun) ... ignorując podstawowe pytania jak o strukturę pól cząstek, zaczynając od EM elektronu unikającej nieskończonej energii.
tempik, 12 czerwca 2020, 18:54
W każdej epoce były luki, które próbowano skleić plastrem. Ale zawsze też pojawiał się ktoś kto orał do zera stare zasady. Jeśli już na starcie teoria dobrze nie opisuje wszystkiego, nawet tego co jeszcze nieodkryte i trzeba robić kolejne przybliżenia,poprawki i aktualizacje to jest to słabe.
Ale ja i tak się jaram każdą nową hipotezą, nawet bardzo wątpliwą.
Ja generalnie mam problem ze wszystkimi stałymi i uznawaniem a priori ich stałości. Może w odpowiednich warunkach lub skali czasu żadna czczona stała taką stałą nie jest.
Szkoda że teoretycy tak odjechali praktykom. Niewiele zostało hipotez które da się przekuć na doświadczenie za realnie pieniądze
peceed, 13 czerwca 2020, 16:30
To bardzo proste, choć wyjaśnienie nie wprost, anie nawet nie prozą:
Jakobygdyby było odwrotnie,
toby nie było
kwantofych surferóf
proszących o pomoc
miłośnikóf stringóf.
(Dadaizm w fizyce)
Jarek Duda, 13 czerwca 2020, 16:41
O to może nam naszkicujesz jak to teoria strun rozwiązuje problemy fizyki jądrowej?
ps. Ja tam osobiście nie potrzebuję - w modelu solitonowym którym rozważam, po leptonach pojawiają się konfiguracje typu barionów, dla których kluczowe jest że wymuszają pewien dodatni ładunek (niekoniecznie całe +1) - proton po prostu zamyka do całego ładunku, natomiast neutron musi skompensować ten ładunek do zera, co oznacza koszt energetyczny (dodatkową masę). W deuteronie proton "dzieli się" ładunkiem z neutronem - prowadząc do dodatniego momentu kwadrupolowego (znany z eksperymentów i dość nieintuicyjny dla 'pn'). Diagramy na slajdzie 31 https://www.dropbox.com/s/aj6tu93n04rcgra/soliton.pdf
peceed, 13 czerwca 2020, 18:05
Chętnie przeczytam.
Dropbox? Vixra odrzuciła?
(przepraszam, ale nie mogłem się oprzeć)
Kilka pytań kontrolnych, reality check:
Jak ta cudowna teoria tłumaczy rozpady beta?
Jaka magia sprawia, że cząsteczki hojnie obdarzone (tzn. mające ładunki więcej niż jednego pola) nie rozjeżdżają się?
Co z mezonami? Udało się policzyć ich masy, a jeśli nie to jakich magicznych stałych brakuje?
Boję się zapytać o ułamowe ładunki kwarków, bo pewnie nie ma kwarków...
Cofnijmy się jeden krok wstecz: Najpewniej fotony nie istnieją jako cząstki?
Jak to się ma do "Bohma": teraz fala pilotująca pilotuje... klasyczne rozwiązanie pola EM z solitonem?
Jak mają się te ładunki do twierdzenia Noether?
Nie wątpię że każde z tych pytań posiada jakieś wyjaśnienie ad hoc w postaci obrazka albo filmiku, ale nie widzę możliwości aby powstała jakaś konsystentna teoria.
Jarek Duda, 13 czerwca 2020, 18:20
Wrzuciłem kiedyś na fqxi czy arxiv. Rozpad beta i mezony są na tym samym diagramie (poniżej). Ułamkowe ładunki w neutronie, deuteronie są. Mam wstępny Lagrangian, ale jest spora swoboda i kupa roboty - sam nie dam rady. Nie rozjeżdżają się bo ładunki topologiczne. Fotony raczej uważam za nietopologiczne - nie dysypują przez moment pędu, jak fala za śrubą okrętową.
Ale to Ty miałeś opowiedzieć cokolwiek konkretnego jak stringi tutaj pomagają?
Czy chociaż dają najprostsze, najbardziej podstawowe oddziaływanie - Coulomba?
peceed, 13 czerwca 2020, 18:22
Ostatnie pytanie:
JAK TA CUDOWNA TEORIA MODELUJE DYSKRETNY ŁADUNEK CZARNEJ DZIURY.
Jarek Duda, 13 czerwca 2020, 18:34
Nie rozumiem? Modele solitonowe które rozważam zaczynają od Maxwella z wbudowaną kwantyzacją ładunku i regularyzacją do skończonej energii. Unifikacja jest dość trywialna z tym co potwierdził Gravity Probe B ( https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitoelectromagnetism ), ale w razie potrzeby też nie problem uprawiać solitony na rozmaitości dla pełnego OTW.
Ale co z tymi Twoimi stringami? Czy potrafisz cokolwiek konkretnego powiedzieć oprócz natchnionego wychwalania ich cudowności?
Odtworzyć coś choć najprostszego z tej przyziemnej potwierdzonej fizyki jak Coulomb?
peceed, 13 czerwca 2020, 18:46
Chodzi o to magiczne zgranie dwóch pól, przyczynek masy z konfiguracji konfiguracji topologicznej jednego pola i drugiego pola trzymają się magicznie razem.
Teoria strun odtwarza nie tylko Coulomba ale cały model standardowy
https://arxiv.org/abs/1903.00009
BTW. Przypominam sobie pracę w której dowiedziono że znalezienie właściwej kompaktyfikacji jest problemem NP-trudnym, niestety nie pamiętam w funkcji czego.
Jarek Duda, 13 czerwca 2020, 18:57
Tu masz przykład minus-plus pary ładunków topologicznych w różnych odległościach, czym bliżej tym mniejsze naprężenie/energia całego pola - prowadząc do przyciągania (nie ma problemu z self-interaction), winding number pętli dookoła pilnuje sumę takich ładunków: tw. Gaussa-Bonneta ("argument principle" w 2D) jako prawo Gaussa wymusza zachowanie sumy i daje kwantyzację jako ładunek topologiczny, najlżejszy nietrywialny ładunek to prosty model elektronu/pozytronu ( https://demonstrations.wolfram.com/SeparationOfTopologicalSingularities/ ):
To jak konkretnie takie takie przyciąganie przeciwnych ładunków wyglądałoby w teorii strun?
Albo na przykład skąd ta kwantyzacja ładunku - dlaczego prawo Gaussa może zwracać tylko całkowite ładunki?
peceed, 14 czerwca 2020, 23:03
To jest postawienie wszystkiego na głowie.
Ładunki są skwantyzowane, prawo gaussa może zwracać taki ładunek jaki jest w środku ale nic nie poradzi na to że źródłą są skwantowane, bo... to ładunki są źródłem pola a nie odwrotnie. Ogon nie macha psem, nawet jeśli jakiś radosny matematyk zsynchronizuje ruch kamery i przedstawi filmik że tak to wygląda.
Istnienie skwantowania ładunków jest konieczne jeśli istnieją monopole magnetyczne - a to praktycznie przesądzona sprawa - i wynika z kwantowania momentu pędu.
Równie dobrze zatem może się kolega pytać dlaczego moment pędu jest skwantowany. Argumentację przedstawił Dirac.
Wszystkie oddziaływania są emergentne w teorii strun, to wynik ich dynamiki. Ale żeby była jasna sprawa - struny nie są obiektami klasycznymi więc niczego sobie kolega nie narysuje, i nic by nie wyglądało. Struny oznaczają raptem tyle, że funkcja falowa podstawowych obiektów nie jest sparametryzowana położeniami punktów w 10 wymiarowej przestrzenii tylko jest funkcją po wszystkich konfiguracjach struny w całej przestrzeni, ona jak najbardziej ma swoją nieoznaczoność! Formalnie, rozpatrując funkcję falową struny musi kolega uwzględniać wkłady nawet od 10 kilometrowych pętli, dokładnie tak samo jak to, że funkcja falowa elektronu nigdzie nie znika - ale nikt nie bawi się w obliczenia w ten sposób.
I żeby było jasne - nie jestem fizykiem strunowym tylko byłem niezawodowym fizykiem pasożytniczym mającym ambicję zrozumienia TOE kiedy ta już powstanie, ale nie przewidywałem że uda się to osiągnąć przed powstaniem "nadludzkich" SI.
Z tego powodu bardziej interesowała mnie biologia (przedłużanie życia) i gromadzenie majątku oraz praca nad takimi SI, niestety plan się rypnął ze względu na problemy zdrowotne wywołane tępotą w medycynie.
Nigdy nie miałem wątpliwości że teoria strun to krok w prawidłowym kierunku, bo nie mam żadnych problemów z teoriami które działają.
Z kolei działalność fizyczna kolegi ma na wstępie bardzo złą motywację, bo wynika z psychologicznych uprzedzeń wobec koncepcji które wykorzystuje obecna fizyka.
I to nie jest dostrzeżenie jakieś pojedynczego problemu, tylko nieustanna negacja. Kiedyś chyba napisałem, że jest to przeuczenie intuicji klasycznej i rozumienie wszystkich obiektów kwantowych w ramach tej intuicji (a przynajmniej próba, bo jest to niemożliwe).
Pole, cząsteczka to są tylko obiekty teorii pozwalającej opisać świat. To co jest rzeczywiste to wyniki pomiarów w naszym klasycznym świecie, zdarzenia w naszym makroskopowym świecie. A ten rzeczywisty świat i tak powstaje w naszej głowie, nasza rzeczywistość to neuronalna teoria stworzona przez mózg która opisuje zdarzenia. Mózg cały czas stara się przewidywać co się stanie w otaczającym nas świecie i interesuje się odstępstwami, to tak jak w mechanice kwantowej: mamy funkcję falową a zdarzenie jest informacją, to jest redukcja funkcji falowej.
Mózg jest w stanie tworzyć "nową lepszą przestrzeń hilberta" zdarzeń, fizyka zajmuje się limitem poznania jaki miałby nieskończenie wydajny mózg. Można traktować fizykę jako abstrakcje tworzone przez nasz rozproszony mózg (zbiór mózgów fizyków) aproksymujący coraz lepiej ten super doskonały mózg.
Doskonale pamiętam jak musiałem budować sobie intuicję odnośnie tego, czym jest punkt matematyczny, że to coś całkiem odmiennego własnościami od punktu narysowanego kredą. I doskonale zdawałem sobie sprawę, że jest to obiekt całkowicie "niefizyczny".
Tak samo punktowa cząsteczka jest abstrakcją, która jest użyteczna.
Aby teorie kolegi mogły być "prawdziwe", musiałyby na wstępie dawać lepsze przewidywania od obecnych, ale nic na to nie wskazuje. Trudności fizyki atomowej nie są wynikiem błędów Modelu Standardowego czy teorii strun, tylko ogromnej złożoności obliczeniowej świata. To, że jest trudno, nie jest problem przyrody, ona daje sobie radę.
Musi kolega traktować ją jako czysto matematyczną teorię. Szanse na to, że zupełnie inna nierównoważna teoria bezcząsteczkowa będzie miała prawie identyczne przewidywania jak MS są zerowe. Chyba że jest równoważna, ale wtedy należy szukać źródeł tej równoważności.
Problem polega na tym, że traktuje sobie kolega elementy teorii fizycznych wyrywkowo i akceptuje fragmenty. Fala jest ok, prawdopodobieństwo nie. Pole jest ok, cząsteczka nie. Z części składników chce kolega zrobić inna zupę, która ma smakować tak samo, wystarczy tylko mocno mieszać
Matematyka jest elastyczna i pozwala się bawić, ale fizyka jest nauką pragmatyczną skoncentrowaną na efektach. Obecne teorie dają efekty, mamy procedury obliczeniowe które pozwalają modelować świat.
Tak w ogóle to nie rozumiem podejścia w którym próbuje się uprawiać fizykę teoretyczną nie przerabiając przynajmniej wstępu do teorii strun, aby poznać aparat matematyczny.
Jakoś magicznym sposobem krytyka teorii strun zawsze pochodzi od osób, które jej nie znają.
Nie znam przypadku teoretyka strunowego (czyli osoby która dobrze zna aparat matematyczny teorii) , który by ją krytykował.
Przypadek? A może setkom ludzi z IQ 150+, z wielu kontynentów, nagle wyłącza się krytyczne myślenie pod wpływem określonych równań?
Jarek Duda, 15 czerwca 2020, 09:24
W naturze prawo Gaussa pozwala tylko na całkowite ładunki, w Maxwellu na dowolne rzeczywiste - jest fundamentalna rozbieżność którą wypadałoby naprawić, wyjaśnić.
I matematycznie nie ma z tym problemu, np. definiując pole elektryczne jako krzywizna jakiegoś pola np. wektorowego, wtedy z tw. Gaussa-Bonneta prawo Gaussa zwraca ładunek topologiczny tego pola wektorowego - który musi być całkowity.
Jeśli nie podoba Ci się taki mechanizm, to proszę o alternatywny. Nie, machanie rękami i wymówki to nie jest wyjaśnianie.
Ładunek to E~1/r^2 osobliwość pola elektrycznego - nie istnieje bez pola, możemy wykreować parę dwóch przeciwnych ładunki z samej energii: dwóch fotonów pola EM. Pole jest tym fundamentem, ładunek tylko jego zlokalizowaną osobliwą stabilną konfiguracją - czyli technicznie solitonem: https://en.wikipedia.org/wiki/Soliton
Odnośnie "teoria strun odtwarza cały model standardowy", jest on definiowany perturbacyjnym QFT - zespołami po scenariuszach (diagramach Feynmana), dla których dofitowane zostały dziesiątki parametrów na podstawie eksperymentów. To jest niezwykle ogólna "algebra dla cząstek" którą też trzeba użyć np. dla rozpraszania solitonów. Ok, można ją też wyrazić w formalizmie teorii strun, ale to jest przeformułowanie a nie wyjaśnianie.
Taka ogólna algebra na cząstkach to jest jak "jabłko + jabłko = 2 jabłka" - owszem prawda, ale czy daje nam to zrozumienie o jabłkach? Mówisz że podobnie jest dla gruszek więc zrozumieliśmy jabłka ... ??? Może wytłumacz chociaż cokolwiek jak ta kwantyzacja ładunku - "dlaczego nie wolno używać ćwiartki jabłka"?
tempik, 15 czerwca 2020, 11:16
A jednak się myliłem chyba, wasz bardzo ciekawy spór wygląda jakbyście kłócili się o kolor auta na które patrzycie. Czy to #665229 a może 59%60%80%20% lub 102;82;41. Panowie, to ten sam ohydny, sraczkowaty kolor! A czy zapisany w Hex,CMYK czy RGB to nie ma znaczenia.
Jeden model nie wyklucza drugiego. Może być kilka alternatywnych i wszystkie poprawne. Ja wybieram te najbardziej intuicyjne i najmniej przegrzewające moje neurony. Jak oba modele dadzą takie same wyniki obliczeń i zgodne z tym co rejestruję swoimi prymitywnymi zmysłami to oba są OK.
Jarek Duda, 15 czerwca 2020, 12:22
Owszem główną kwestią sporu jest to że często mamy wiele różnych perspektyw, podczas gdy fizycy zwykle się upierają że jest tylko ta jedyna właściwa.
Na przykład bez Einsteina pewnie rozwijalibyśmy GEM ( https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitoelectromagnetism ) - znany wcześniej i potwierdzony przez Gravity Probe B ... w postaci kolejnych agnostycznych poprawek na podstawie obserwacji, które asymptotycznie mogłyby się sumować do tego co z powodów estetycznych wybrał Einstein ...
Ale co ważniejsze mechanika kwantowa - uparcie szuka się granicy między nią a klasyczną, np. nikt nie wie kiedy elektron zbliżający się do protonu staje się rozmytą chmurą prawdopodobieństwa? A może nie ma takiej granicy, tylko to są różne perspektywy? Na przykład na dwa sprzężone wahadła możemy patrzeć się klasycznie, albo możemy spojrzeć z perspektywy modów normalnych - które dosłownie "się kręcą", jak w unitarnej kwantowej ewolucji/perspektywie ... biorąc sieć takich wahadeł dostajemy kryształ, którego mody normalne stają się fononami - są traktowane jak prawdziwe cząstki w perturbacyjnym QFT:
Więc może zamiast kłócić się czy coś jest klasyczne czy kwantowe, lepiej nauczyć się transformować między tymi perspektywami, umieć widzieć z różnych, wybierać najlepsze dla różnych problemów.
Na przykład wybierać żeby coś wyjaśniało - jak to dlaczego ładunek jest skwantowany, co łatwo zrobić teoriopolowo topologicznie ... i innego sposobu nie znam (?) - wszyscy mówią "bo tak!", "shut up and calcuate" - ale jeśli chcemy zrozumieć to nie wolno tam kończyć, tylko trzeba szukać wyjaśnień - też w innych perspektywach.
peceed, 15 czerwca 2020, 16:18
Nie do końca. Teoria strun to jest wyjaśnienie, bo opisuje znacznie szerszy zespół zjawisk w koherentny sposób, tzn. zawiera kwantową grawitację.
I do tego jest prostsza: te wszystkie "rzeczywiste" parametry modelu standardowego dają się wyliczyć matematycznie z określonej kompaktyfikacji: jedyny techniczny problem jest taki, że nie znamy naszej. Skończona teoria dostarcza nieskończonej ilości cyferek.
Do tego przewiduje zjawiska leżące całkowicie poza możliwościami modelu standardowego, eksperymentami możliwymi do przeprowadzenia co do zasady.
Bardzo ciekawym wynikiem teorii strun jest unifikacja pojęcia cząstki i czarnej dziury: czarna dziura to cząsteczka o masie większej od masy Plancka.
Najważniejszą cechą teorii strun jest to, że nie da się jej zmodyfikować. To nie jest sztukowanie struktury matematycznej, ta po prostu jest i jest poznawana przy pomocy nowo odkrywanych metod matematycznych.
Żaden fizyk się w tym nie upiera, a zwłaszcza teoria strun ze swoimi dualizmami i zasadą holograficzną: ona jawnie mówi że nawet wymiarowość przestrzeni nie jest fundamentalna.
Nie zmienia to jednak faktu, że te perspektywy są matematycznie równoważne.
Natomiast wszyscy fizycy zgadzają się, że są modele gorsze i lepsze.
Nikt tego nie robi, bo doskonale wiadomo, że mechanika kwantowa rządzi całym światem. Elektron zbliżający się do protonu zawsze jest chmurą prawdopodobieństwa. pomyłka to pokłosie faktu, że wciąż myśli kolega w kategoriach klasycznego świata z kwantowymi obiektami tu i ówdzie.
To w co bawią się eksperymentatorzy, to budowanie coraz większych układów do których opisu przybliżenie klasyczne nie wystarcza. Natomiast mechanika kwantowa nie ma kanonicznej granicy oddzielającej ("klasycznego") obserwatora od rzeczywistości kwantowej: to kwestia umowna. Niezależnie od naszego wyboru MK da poprawny wynik zawsze, a klasyczna czasami. Co ważniejsze, MK nie zajmuje się obserwatorem: ona zawsze opisuje subiektywną wiedzę pewnego obserwatora, a wiedza układu nie może z powodów czystej logiki obejmować tego układu, to chyba jasne dla każdego: komputer nie ma odpowiedniej mocy, aby zasymulować siebie symulującego siebie.
Natomiast ten logicznie nieredukowalny obserwator może sobie logicznie dzielić obserwowaną rzeczywistość na oddziałujące ze sobą podukłady, nazwać jednego z nich obserwatorem i jeśli będzie on na tyle duży że jego działanie będzie dobrze przybliżane przez mechanikę klasyczną, to wiedza tego obserwatora również będzie opisywana przez mechanikę kwantową. Przyrząd obserwacyjny to taki zdegenerowany obserwator.
To wynik świadczący o wewnetrznej konsystencji mechanik kwantowej, pozwalający nam wierzyć, że sami też możemy/musimy być opisywani jako układ kwantowy (czyli jakaś wiedza). To zabieg konieczny żeby w ogóle mówić o ogólnie obowiązujących prawach fizyki. Mechanika klasyczna ma dokładnie takie samo założenie nie formułowane w sposób jawny, bo ignoruje obserwatora, co jest uprawnione o tyle że wiedza wszystkich subiektywnych obserwatorów jest taka sama.
Warai Otoko, 15 czerwca 2020, 16:50
Jak efekty kwantowe wpływają na biologię na pozimie makro, np. komórkowym, fizjologicznym, neurofuzjologicznym? Możesz podać jakies przykłady? Ja rozumiem, że wszystko jest "zbudowane z kwantów" ale jakoś nie zauwazyłem żeby MK dobrze opisywała zjawiska w naszej "mezoskali", tak samo jak w makroskali. Co innego termodynamika, statystyka, choas deterministyczny.
peceed, 15 czerwca 2020, 17:16
No to jednak kolega nie rozumie
Przejście MK->klasyczna jest ścisłe (h->0).
Kluczem jest zrozumienie, że wielkie obiekty kwantowe dekoherują i zaczynają zachowywać się jakby klasycznie bo fazy się rozjeżdżają.
Zamiast formalnego przejścia h->0 (strzałka skraca się do 0) mamy uśrednianie się przypadkowych faz do 0.
Przecież już wiązania chemiczne są czysto kwantowymi efektami...
Wszystkie efekty są kwantowe, tylko czasami tego nie widać na pierwszy rzut oka.
Te ekstra poziomy to są kolejne abstrakcyjne uproszczenia.
Ja to atomowy glut. Moje zachowanie może być rozumiane w kategoriach coraz to bardziej ogólnych modeli.
No i jeszcze można łatwo pokazać jaki obiekt zachowuje się kwantowo (a tak naprawdę falowo): taki w którym strzałki fazy ustawią się w jedną stronę. W wielkim obiekcie jest to skrajnie nieprawdopodobne, w jednostrzałkowym - gwarantowane
Teoria strun nie wymaga dofitowania tych parametrów, ona je pozwala wyliczyć. Jeśli przypadkiem nie opisuje świata, to w całkowicie dowodliwy sposób można to wykazać, że nie ma kompaktyfikacji dającej takie parametry. Jeśli opisuje, to zasadniczo można wskazać taką kompaktyfikację, która je daje.
Wbrew obiegowym memom jest całkowicie falsyfikowalna. A że może to potrwać bardzo długo w praktyce - nie jest to problem przyrody.
Od działalności Archimedesa upłynęło już 2300 lat.
Jarek Duda, 15 czerwca 2020, 18:11
Skoro tak wspaniale potrafi wszystko wyliczać, to co w końcu z tym kwantowaniem ładunku - jak tłumaczy że prawo Gaussa może zwracać tylko całkowite ładunki?
peceed, 15 czerwca 2020, 21:17
Po zerowo to jest pytanie do ekspertów teorii strun.
Po pierwsze obliczenia w teorii strun to nie jest banalna sprawa.
Po drugie, leptony mają wiele możliwych reprezentacji geometrycznych w różnych kompaktyfikacjach teorii strun (co w sumie nie dziwi, rozumiem to tak że fizyczny obiekt ma różne reprezentacje w różnych teoriach dualnych)..
Po trzecie, kwantyzacja wynika z własności topologicznych, czyli tak jak chce to robić kolega. To właśnie jest takie zadziwiające w niechęci kolegi do teorii strun: rozwija teoryjkę która na miniaturową skalę stara się opisać izolowany aspekt rzeczywistości środkami analogicznymi do używanych przez teorię strun. Nie lepiej od razu zabrać się za coś poważnego? Czy poza faktem wykorzystywania przez teorię strun mechaniki kwantowej jest jeszcze jakiś inny powód dla którego nie pasuje ona koledze?
Najgorsze jest to, że nawet po opracowaniu teorii która daję jakieś fragmenty fizyki cząstek nic z tego wynika. Spodziewamy się, że się da. Co najwyżej powstanie jeszcze jeden toi toi model.
Jarek Duda, 15 czerwca 2020, 21:25
Najbliższa nam fizyka to atomy - elektromagnetyzm, fizyka jądrowa ... na najbardziej podstawowe pytanie z tego pierwszego widzę znowu tylko machanie rękami, to w takim razie może potrafi cokolwiek wyjaśnić z fizyki jądrowej? Dlaczego proton jest lżejszy od neutronu? Deuteron od p+n?
Jeśli nie to chyba miałeś na myśli "wszystko" w tym świecie z hologramami, torpedami kwantowymi i fazerami ...