Для чего вообще нужна Теория всего?

В начале 1900-х годов Макс Планк придумывает, каким образом можно было объяснить процесс испускания энергии абсолютно чёрным телом. Классическая теория на тот момент предполагала, что всё будет сводиться к так называемой ультрафиолетовой катастрофе или, если сильно утрировать, бесконечной энергии. Макс Планк доработал математическую логику и предположил, что нужно рассматривать энергию не как непрерывный поток, а как пакетированный набор связанных объектов.

Чуть позже молодой Альберт Эйнштейн подхватывает логику разделения энергии на пакеты и, используя такой подход, объясняет фотоэффект. Статья про фотоэффект делает Эйнштейна одним, скажем так, из узнаваемых физиков того времени и в какой-то степени формирует его научную репутацию. За этот труд он будет удостоен нобелевской премии и фактически введёт в физику понятие о фотоне.

По сути происходит формирование квантовой физики и чуть позже появляется полноценный математический формализм, который, сформирует новый взгляд на природу мира и новую физическую картину.

Но злая ирония заключается в том, что сначала Эйнштейн использовал эту логику и с успехом объяснил фотоэффект, а чуть позже он сам предлагает теорию гравитации и работает над теорией относительности. Ну, а всё это противоречит квантовой физике. Мы становимся свидетелями формирования глубокого противоречия между двумя школами физики, которое существует до сих пор.

Физика разделилась на две части и одна описывает квантовые явления, а другая работает с макроуровнем. Но сам подход, который подразумевает сразу несколько физик, не кажется логичным. В воздухе начинает витать идея Теории Великого объединения или Теория всего. Ведь когда начинаешь размышлять над этой проблемой и противоречиями, почему-то вспоминается детский анекдот. Одной ногой он стоял в будущем, одной ногой в прошлом, а между ног у него была суровая действительность. Примерно таким образом воспринимается картина мира, где есть сразу две физики.

Кратко про базовые противоречия

У нас есть отдельно квантовая физика и есть классическая физика или физика Эйнштейна. Эти две физики во многом не соответствуют друг другу. Квантовая физика успешно объясняет явления, которые невозможно объяснить посредством классической физики. С другой стороны Эйнштейновская физика предполагает, что у нас нет никакого квантования.

Если мы будем квантовать гравитацию, то должны найтись гипотетический гравитон. Но гравитон, как известно, найти пока не получается. Тем не менее, вся квантовая логика строится на поиске мельчайших кусочков чего-либо.

Наверное самое яркое противоречие, которое можно выделить между физикой Эйнштейна и физикой квантовой — это возможность существования вероятностного подхода. Квантовая физика сначала кажется совершенно безумной, потому что все, что там происходит, описывается посредством вероятностей.

У нас нет частицы, у частицы нет положения и нет ничего вообще, что может быть. И все это мы описываем посредством так называемой волновой функции. К этой волновой функции добавляется неопределенность Гейзенберга. А неопределенность подразумевает очень простое явление — мы не можем сразу измерить у частицы координату и не можем измерить ее скорость или импульс. И этот набор совершенно непонятных и нестандартных взглядов принципиально противоречит классической физике. У нас есть абсолютное пространство и не менее абсолютные объекты.

Но ведь должна же быть корреляции между этими двумя мирами? Это и есть логика Теории всего.

Логика Теории всего

Истинный смысл Теории великого объединения заключается в том, что нужно объединить две школы физики и каким-то образом прийти к единой системе, которая описывает одинаково хорошо все явления.

В некоторых источниках Теория всего описывается не как попытка примирить квантовую физику и физику Эйнштейновскую, а как универсальное уравнение Вселенной. Она включает сразу четыре базовых взаимодействия, которые объединены одним уравнением, эти взаимодействия с помощью такого уравнения могут описать абсолютно любой процесс. Но это и есть совмещение двух видов физики. Вот только и в этом обобщенном уравнении будет гравитация, что ставит вновь нас в тупик.

В истории физики существовало немало попыток построить логику объединения. Но что должно стать критерием появления успешной Теории всего?

Критерием появления успешной Теории всего должно всего лишь наличие правильного математического формализма. Все подобные теории отталкиваются именно от математики. Но при таком раскладе может получаться, что мы заведомо неправильно выводим эту теорию, поскольку, например, не имеем достаточного количества данных.

Почему идея обобщения не всем нравится?

Возможно Теория всего и правда не нужна науке. Мы исходим из того, что если есть какой-то закон физики, то он должен одинаково работать на всех уровнях. Но ничто не мешает нам разделить миры на некоторые кластеры. У каждого кластера будет свой математический формализм и свой физический подход, который позволяет описывать процессы. При этом эти два мира будут неразрывно связаны, но иметь разную конструкцию и специфику.

То, что мороженное начинает таять при положительной температуре, не заставляет таять при это температуре картошку или овощи. Всё очень относительно и нет никаких критериев для правильной оценки проблемы.

У природы нет принципиальных причин, которые заставляют физику работать по одному общему механизму. Благодаря гравитации Эйнштейна посыпалась квантовая физика, которую сначала он сам и поддерживал. Но далеко не факт, что два разных мира вообще должны полностью объединиться друг с другом.

Так или иначе, полезно и интересно будет узнать, что Эйнштейн работал над Теорией великого объединения, но результата достичь не удалось. На мой взгляд это исключает логику, что «всё это лишь пустые фантазии».