Новый Эйнштейн явился: теория объединения Эрика Вайнштейна

В конце мая физик и математик Эрик Вайнштейн выступил с докладом в Оксфордском университете на тему «Геометрического единства» — математической теории, которая стремится объяснить, почему Вселенная работает именно так и не иначе. Вайнштейн стал доктором наук в 1992 году в сфере математической физики и с тех пор проработал в разных значительных местах, включая Массачусетский технологический институт.

Как отмечает Маркус дю Сотой, профессор Оксфордского университета, в статье The Guardian, геометрия вокруг симметрии, предложенная Вайнштейном, предлагает нам «объяснение разных больших загадок физики: что такое темная материя и почему мы ее не видим. Наша современная теория гравитации предсказывает, что во Вселенной имеется намного больше материи, чем мы видим. Эта скрытая материя называется темной, поскольку с ней не взаимодействует ни одна из известных нам сил природы».

Когда симметрия в модели Вайнштейна разбивается на куски, дю Сотой добавляет: «Есть одна половина, которая отделяется в математике от части, с которой мы взаимодействуем. Частицы, соответствующие этому нарушению симметрии, могут объяснить влияние на гравитацию, но математически могут не взаимодействовать с другими полями, вроде электромагнитного, делая его «темным».

Но группа симметрии Вайнштейна не появляется из ниоткуда в соответствии с замечанием дю Сотой, а вытекает естественным образом из его основной работы, которая заключается в согласовании уравнений поля Эйнштейна с уравнениями Янга-Миллса и уравнением Дирака. Уравнения поля контролируют кривизну пространства-времени и представляют нашу теорию гравитацию, в то время как уравнения Янга-Миллса и Дирака представляют теорию взаимодействий частиц на квантовом уровне.

Теория Вайнштейна — это также первый серьезный вызов действительности уравнений поля Эйнштейна, показывающий, что «как уравнения Ньютона были приближенными к природе, так и Эйнштейна. Одной из интригующих вещей, которые вывел Вайнштейн из своей математической модели объединения этих теорий в одном решении — это решение другой устойчивой проблемы физики: темной энергии и космологической константы.

Дю Сотой сообщает, что когда Эйнштейн вывел свои уравнения поля, он опирался на следующее утверждение: «Вселенная постоянна — она не расширяется и не сжимается. Чтобы его уравнения работали, он самовольно ввел термин под названием космологической константы, которые обеспечили бы вселенной стационарное состояние. Позже выяснилось, что Вселенная на самом деле расширяется, и Эйнштейн признался, что введение термина, который он позже и удалил, «было крупнейшей ошибкой в моей жизни».

При этом недавно выяснили, как отмечает дю Сотой, что «вселенная не только расширяется, но расширение еще и ускоряется, будучи подталкиваемым неизвестным источником, который мы называем темной энергией. Одно из предложений по объяснению такого толчка — пересмотреть космологическую константу в рамках уравнений поля Эйнштейна. Но космологическая константа всегда казалась весьма условной. Новая теория Вайнштейна приводит к уравнениям, которые обеспечивают согласованное математическое обоснование того, почему этот дополнительный термин должен быть. И вопреки пониманию людей, это не константа. Скорее он зависит от кривизны Вселенной. Мы находимся в относительно плоской части вселенной, который и объясняет, почему космологическая константа так мала».

Кроме того, согласно дю Сотой, без бозона Хиггсова поля определенные частицы в Стандартной модели будут безмассовыми. Поэтому этот бозон Хиггса «был добавлен, чтобы исправить тот факт, что мы знаем, что частицы вроде W и Z, отвечающие за слабые силы, имеют массы. И снова же, один из прекрасных выводов из теории объединения Вайнштейна — это термин массы, который не придется добавлять искусственно. Он возникает из теории естественным образом».

Дю Сотой заключает, что радикальная теория Вайнштейна — это один из крупнейших проектов в современной физике, охватывающий еще и значительное поле математики. И «так же, как и общей теории относительности Эйнштейна понадобились годы, чтобы стабилизироваться, и в этой теории будут модификации прежде чем она полностью будет завершена. Однако меня привлекает больше натуральность истории, а также то, что вещи не подгоняются для того, чтобы сделать теорию гладкой и привлекательной, а является необходимым следствием математики».

И как отметил математик Колумбийского университета Питер Войт в своем блоге, если Вайнштейн хочет, «чтобы его воспринимали всерьез, Эрику нужно распространить детали своих идей в документах, на слайдах, в разговорах, на сайтах и так далее. Как говорил один физик, «документы, или этого не было».