PhilosofFine

На пути к Теории Великого Объединения

На протяжении всей своей истории физика «была отмечена» попытками объединения различных представлений или понятий: те или иные события признавались одним и тем же (корпускулярно-волновой дуализм света) либо связанными четкими причинными отношениями (трение и нагрев поверхности соприкасающихся тел). Вместе с тем под давлением изменившихся - «унифицированных» - представлений изменялись и научные теории. Говоря о попытках построения Теории Великого Объединения, сейчас, как правило, имеют в виду необходимость построения квантовой теории гравитации, объединение описания электрослабого и сильного взаимодействий на основе формализма Стандартной Модели и пр. Понятие Теории Великого Объединения относительно, в том смысле, что под этой теорией понимается в первую очередь «Теория Всего», теория, которая отражает наше представление об абсолютной истине относительно физической реальности. Это окончательная теория, как говорит Стивен Вайнберг, «наивысшая точка эпического поиска, древнего поиска принципов, которые не могут быть объяснены терминами более глубоких принципов». Однако имеется одно существенное препятствие для построения такой теории - ограниченность возможностей эмпирической проверки наших теоретических построений: выйдя за пределы эмпирического, физика, по мнению Хоргана, может в конечном счете, став иронической, опуститься до релятивизма.

По мнению Шелдона Глэшоу, построение Теории Великого Объединения в ближайшее время сомнительно, Стандартная Модель будет еще долго оставаться окончательной в практическим смысле, если физика не сможет прорваться «за нее» с помощью более мощных ускорителей. Однако, говоря о перспективе развития физики, мы не можем отрицать того, что такая теория может быть построена или, по крайней мере, предложена. Даже если мы не сможем доказать, что теория является окончательной (как, например, доказывают теоремы в математике), но при этом она даст удовлетворительное объяснение всем экспериментальным данным, на наш взгляд, она будет принята. Современная теория струн является попыткой построить именно такую теорию, претендующую на объяснение Стандартной Модели, на объединение гравитации и других взаимодействий. В каком-то смысле на то, что теория струн «находится на правильном пути», указывает то, что она использует идею унификации как основание для формирования своего взгляда на Теорию Великого Объединения. Унификация достаточно хорошо зарекомендовала себя на протяжении всей истории физики, возможно, она окажется полезной и сейчас.

Один из наиболее ярких примеров такого объединения представлений (унификации) имел место в XIX в. Долгое время считалось, что электричество и магнетизм - не связанные друг с другом физические явления. Сначала было открыто электричество. Известные эксперименты Кавен-диша были проведены в период с 1771 по 1773 г. В это же время независимо от Кавендиша свои исследования проводил Кулон, они были закончены к 1785 г. Все эти работы явились основой теории статического электричества или электростатики. Последующие исследования магнитных явлений обнаружили связь между электричеством и магнетизмом. В 1819 г. Эрстед обнаружил, что электрический ток, текущий по проводу, может каким-то образом воздействовать и отклонять стрелку компаса, помещенного в непосредственной близости к нему. Вскоре после этого Био-Савар (1820) и Ампер (1820-1825), проведя всесторонние исследования магнитных явлений, выяснили закономерности, которым подчиняются магнитные явления (собственно магнитное поле), возникавшие в проводнике с электрическим током. Решающий шаг был сделан Майклом Фарадеем (1831), который показал, что изменения магнитного поля приводят к возникновению электрического тока. Отметим, что уравнения, которые описывали все эти явления по отдельности, к тому времени уже были известны, однако система, составленная из них (а такие попытки проводились), оставалась незамкнутой относительно входящих величин (несовместной).