РЕАЛНОСТТА – част 2

Posted: July 29, 2014 in New Scientist

ФУНДАМЕНТЪТ НА ВСИЧКО

Нашето основно разбиране за материята и енергията е впечатляващо, но то поддава при опит да изградим цялостна теория за реалността, казва Валери Джеймисън

Е ли всичко реално? Въпросът изглежда привлича един-единствен отговор: Разбира се, че е.  Ако ли имате съмнения, то просто ритнете камък. И оставяйки настрана въпроса дали на сетивата ни може да се вярва, какво всъщност ритате?  Когато се сведе до дъно – всъщност не много.  Науката се нуждае от забележително малко съставки, които да опише като камък: шепа подходящи частици, сили които да управляват взаимодействията им плюс няколко правила заложени от квантовата механика.

Това изглежда като твърд захват към реалността, но той бързо започва да се усеща като неоснователен такъв. Ако хванете и разпрашите камък ще откриете, че основните му съставки са атоми – може би 1000  трилиона трилиона от тях, в зависимост от размера на камъка. Атомите разбира се, са изградени от по-малки субатомни частици, основно протони и неутрони- те пък на свой ред са изградени от кварки, и електрони. Иначе казано, атомите (и ерго – камъните) са предимно празно пространство. Ако атом бъде мащабиран по начин такъв, че ядрото му да бъде с размера на Земята, то дистанцията до най-близкия му електрон ще бъде 2.5 пъти дистанцията между Земята и Слънцето. Помежду им като цяло – няма нищо. И ако толкова много от реалността е изградена от празно пространство, то какво дава на камъка и други обекти тяхната форма и размери?

Физиката няма проблем да даде отговор на този въпрос: електроните. Квантовите правила определят, че два електрона не могат да заемат едно и също квантово състояние. Последица от това е, че без значение колко упорито се опитвате, не можете да натъпкате два електрона заедно на едно и също място. “Електроните вършат цялата работа що се отнася до структурата на материята, която виждаме около нас“, казва физикът Шон Карол от Калифорнийският Технологичен Институт в Пасадена. Това естествено не значи, че ядрото е излишно. По-голяма част от масата на атома произлиза от протоните и неутроните и силите, които ги свързват заедно, което се изнася като процес от частици наречени глуони. И това всъщност е, което е – електрони, кварки (повечето от които от видовете – “горе” и “долу“) и глуони са отговорни за повечето от нещата около нас. Но не за всичко. И други основни съставки на реалността съществуват – 17 като цяло, които заедно изграждат стандартния модел на физиката на елементарните частици. Този модел е отговорен за огледалния свят на антиматерията с допълващия комплект античастици.

Някои частици от стандартния модел са познати като фотоните на светлината и различните неутрино преминаващи през нас идващи от Слънцето и други източници. Други, изглежда не са част от всекидневната реалност, включващо кварките от върха и дъното, както и електроно-подобните  тау-частици. “За да бъдем точни обаче – те не играят роля“, казва Пол Дейвис от Аризонския Университет в Темпи и продължава: “Някъде дълбоко навярно,  може би всички са свързани“. Това е така защото стандартният модел е по-скоро списък на частиците. Неговите основи лежат на разбирания като симетрията и груповата теория – един от примерите за мистериозната връзка между реалността и математиката.

particles

фиг.1 – Стандартният комплект изграждащ познатата ни реалност

Стандартният модел е спорен и дори странен за нещата, които не съдържа. Той не казва нищо за невидимата тъмна материя, която изглежда изгражда по-голямата част от материята във Вселената. Както и не казва нищо за тъмната енергия. Това са сериозни пропуски, когато считаш, че тъмната енергия и тъмната енергия заедно са съставна част на около 96% от Вселената. Така също е напълно неясно как стандартният модел се свързва с феномен, който е реален – като времето и гравитацията.

Така че стандартният модел в най-добрият случай е мъгляво приближение, включващ нещо, но не всичко, което изглежда се съдържа в физичната реалност, плюс парчета и частички, които не се.

Повечето физици биха се съгласили, че стандартният модел има сериозна нужда от ремонт. Той може би е най-добрият модел, с който разполагаме по отношение на реалността, но е твърде далече от това да покрива всичко.

Към част 1                                                                                                                Към част 3

 n00bscientist.wordpress.com agrees to indemnify RBI and New Scientist against any claim arising from incorrect or misleading translation.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s