Більшу частину двадцятого століття фізики мали справу з двома фундаментальними фізичними теоріями — квантовою теорією та загальною теорією відносності (ЗТВ). Остання є теорією Ейнштейна про простір, час і гравітацію, тоді як перша описує по суті все інше в природі. Така ситуація була можливою, оскільки не було експериментів, які досліджували б режими, у яких наявні і квантові, і гравітаційні ефекти.
читатиМожливо, сила тяжіння й один із просторових вимірів виникають унаслідок взаємодії частинок і полів, що існують у тривимірному світі. Усім нам добре знайомі три просторові виміри: вгору-вниз, вліво-вправо і вперед-назад. Чотиривимірну комбінацію простору й часу заведено називати простором-часом. Отже, ми живемо в чотиривимірному Всесвіті. Чи так це?
читатиЯкщо поєднати теорію відносності з квантовою теорією поля, вдасться пролити світло на природу простору і часу. Фізика подібна до кулінарії. Візьмімо один інгредієнт, потім інший і з’єднаймо їх разом. Головне — поєднати необхідні елементи так, щоб, щойно задзвенить дзвінок духовки, Всесвіт вийшов таким, як треба, вважає Фотіні Маркопулу Каламара (Fotini Markopoulou Kalamara), одна з найперспективніших фізиків світу.
читатиФізика живе кризами. Ми всі згадуємо про величезний прогрес, досягнутий у результаті пошуків виходу з минулих криз: неможливості виявити рух Землі відносно ефіру, відкриття неперервного спектра бета-розпаду, ультрафіолетових розбіжностей в електромагнітних, а потім у слабких взаємодіях тощо. На жаль, згодом нам почало бракувати криз. «Стандартна модель» електрослабких і сильних взаємодій сьогодні ні не стикається з внутрішніми суперечностями, ні не суперечить експерименту.
читатиУ квантовій теорії гравітації сама геометрія простору-часу повинна безперервно флуктуювати, так що може стертися навіть відмінність між минулим і майбутнім. Мабуть, серед фундаментальних сил природи гравітація має особливий статус. Інші сили, наприклад електромагнітні, діють у просторі-часі, який слугує простим вмістилищем фізичних подій, декорацією, на тлі якої вони відбуваються. Зовсім інший характер має гравітація. Вона не є силою, що діє на пасивному тлі простору і часу; радше вона являє собою викривлення самого простору-часу. Гравітаційне поле — це «кривизна» простору-часу. Такими є уявлення про гравітацію, встановлені А. Ейнштейном у результаті найтяжчої, як він сам казав, роботи в його житті.
читати