Фізику не можна уявляти як логічно струнку систему. Радше будь-якої миті вона певним чином пов’язує величезну кількість невпорядкованих ідей, частина яких прийшла до нас, подібно до епосу, з героїчних періодів минулого, а інша виникла, подібно до утопічних романів, із наших невиразних передчуттів всеосяжного синтезу в майбутньому. У цій статті зроблено ще одну спробу поглянути на одну з найкрасивіших фізичних теорій минулого століття і, можливо, навіть наблизити її до себе.
читатиКажуть, що осяяння прийшло до Альберта Ейнштейна миттєво. Учений нібито їхав трамваєм Берном (Швейцарія), поглянув на вуличний годинник і раптом усвідомив, що якби трамвай зараз розігнався до швидкості світла, то в його сприйнятті цей годинник зупинився б — і часу навколо не стало б. Це й привело його до формулювання одного з центральних постулатів відносності — що різні спостерігачі по-різному сприймають дійсність, зокрема такі фундаментальні величини, як відстань і час.
читатиРівняння Дірака для електрона стало для фізики поворотним пунктом у багатьох відношеннях. У 1928 році, коли Дірак запропонував своє рівняння, з усіх елементарних частинок науці були відомі лише електрони, протони й фотони. Вільні рівняння Максвелла описують фотони, передбачені Ейнштейном у 1905 році. Цю ранню роботу поступово розвинули Ейнштейн, Бозе та інші, а в 1927 році Йордан і Паулі створили повну математичну схему для опису вільних фотонів шляхом запровадження квантування в максвеллівську теорію вільного поля. Здавалося також, що протон, як і електрон, досить добре описується рівнянням Дірака. У теорію Дірака чудово вписувалася електромагнітна взаємодія, яка описує, як фотони впливають на електрони й протони, завдяки ідеї калібрування (запровадженій Вейлем у 1918 році). Початок формулюванню повної теорії електронів (або протонів), що взаємодіють із фотонами (тобто квантової електродинаміки), поклав сам Дірак у 1927 році. Отже, здавалося, що під рукою є всі більш-менш основні засоби для опису всіх частинок, які існують у Природі, а також найочевидніших взаємодій між ними.
читатиУ наш час важко знайти людину, яка не чула б про чорні діри. Водночас, мабуть, не менш важко відшукати того, хто зміг би пояснити, що це таке. Утім, для фахівців чорні діри вже перестали бути фантастикою — астрономічні спостереження давно довели існування як «малих» чорних дір (із масою порядку сонячної), що утворилися внаслідок гравітаційного стиснення зір, так і надмасивних (до $10^9$ мас Сонця), породжених колапсом цілих зоряних скупчень у центрах багатьох галактик, зокрема й нашої. У наш час мікроскопічні чорні діри шукають у потоках космічних променів надвисоких енергій (міжнародна лабораторія Pierre Auger, Аргентина) і навіть припускають можливість «налагодити їхнє виробництво» на Великому адронному колайдері (LHC). Однак справжня роль чорних дір, їхнє «призначення» для Всесвіту, перебуває далеко за межами астрономії та фізики елементарних частинок. Вивчаючи їх, дослідники значно просунулися в науковому розумінні раніше суто філософських питань — що таке простір і час, чи існують межі пізнання Природи, який зв’язок між матерією та інформацією. Спробуємо висвітлити все найважливіше з цієї теми.
читатиЗабута числова система, відкрита ще в XIX столітті, здатна дати найпростіше пояснення того, чому наш Всесвіт може мати десять вимірів. Ще в школі ми здобули базові знання про числа. Натуральні, раціональні, ірраціональні, дійсні числа та основні алгебричні операції над ними: додавання, віднімання, множення й ділення — чого ж іще? Проте математики знають, що числова система, яку ми вивчаємо в школі, тобто множина дійсних чисел, — лише одна з можливих. Ба більше, інші системи часто виявляються кориснішими для різних геометричних або фізичних застосувань. Одну з найнезвичайніших альтернатив становлять октоніони (або октави). Забуті майже одразу після відкриття в 1843 р., за останні кілька десятиліть вони знову набули популярності завдяки теорії струн. Крім того, якщо теорія струн правильна, ці числа допоможуть пояснити, чому Всесвіт має певну кількість вимірів.
читати