Home » Мэтт Страсслер делает квантовую теорию поля доступной в своей новой книге

Мэтт Страсслер делает квантовую теорию поля доступной в своей новой книге

Исследовать

рреальность часто кажется более странной и ослепительной, чем самая вдохновенная выдумка. Пространство, например, может деформироваться, растягиваться и пульсировать, как резина, как учил нас Эйнштейн. И все же мы путешествуем по нему, как пассажиры на Земле, со скоростью 150 миль в секунду, не ощущая ни малейшего сопротивления. Как это может быть?

Это один из вопросов, которыми Мэтт Страсслер, физик-теоретик из Гарвардского университета, открывает свою новую книгу: Волны в невозможном море: как повседневная жизнь возникает из космического океана. Его ответ: Наш осязаемый мир — стулья, деревья, собаки и люди — существует не «внутри» вселенной, а состоит «из» самой вселенной, построенной из тех же волн, которые составляют пространство.

Как мы понимаем эти волны? С квантовой теорией поля, которая, как утверждает Штрасслер, лежит в основе всей реальности. Оно говорит нам, что все в нашей Вселенной состоит из полей, очень похожих на наши знакомые электрические и магнитные поля. Частицы, такие как протоны, электроны и бозоны Хиггса, являются возбуждениями этих полей. То, как эти поля строятся и порождают частицы, лежит в основе книги Штрасслера.

Принцип относительности проходит через повествование, как нить Ариадны, не давая нам заблудиться.

Это весомые концепции, и тем не менее Штрасслер пишет с завидной разговорной простотой, проводя параллели между волнами и вибрациями, которые мы знаем в нашей повседневной жизни — особенно в музыке (которой он является знатоком) — и волнами и частицами современной физики. Местами он произносит восхитительно содержательные фразы, которые кажутся интуитивно понятными, например, «хиггсиферный эфир» для поля Хиггса, которое лежит в основе того, что придает массу определенным частицам во Вселенной. Закон инерции — это «закон инерции». Скалярное поле — поле для свойства, такого как температура или давление, которое определяется только значением в каждой точке пространства, а не направлением, — является «неуказательным».

Read more:  Вадлейх застал Европу врасплох своей последней попыткой. Он забирает золото жизни с чемпионата

Штрасслер также часто задает вопросы о физике в форме бесед со своими студентами и друзьями-неучеными. Это обеспечивает забавную структуру повествования и простой способ разрешить любые сомнения начинающего читателя по поводу сложных концепций, которые он объясняет. Например, Штрасслер вспоминает разговор, который у него был в кафе, о, казалось бы, парадоксальном представлении о том, что, поскольку все движение относительно, мы можем быть одновременно и неподвижными, и в движении: Вы не чувствуете, как земля, на которой вы стоите, мчится вокруг Солнце со скоростью 150 миль в секунду. Каждый факт физической вселенной должен соответствовать этому обманчиво простому принципу относительности, который проходит через повествование, как нить Ариадны, чтобы не дать нам заблудиться.

Штрасслер использует принцип относительности и закон инерции (закон инерции), чтобы разрушить распространенное заблуждение – физическую выдумку или «фиб», как он ее называет – о бозоне Хиггса, элементарной частице, которая много времени находится в центре внимания. Частица возникает из «хиггсиферного эфира» — также известного как поле Хиггса — и фиб заключается в том, что это своего рода сладкий суп, который в силу своего сопротивления движению «придает объектам массу». Если бы эта выдумка была правдой, это означало бы, что бозон Хиггса замедляет объекты, тогда как на самом деле он позволяет им двигаться по инерции в соответствии с законом движения по инерции. Если бы эта выдумка была правдой, поле Хиггса также замедляло бы движущиеся объекты, но не оказывало бы никакого воздействия на неподвижные объекты, что противоречило бы принципу относительности.

Правильнее, по мнению Штрасслера, думать о поле Хиггса как о «агенте жесткости», который взаимодействует с полями множества различных частиц и превращает их из гибких в жесткие, подобно тому, как гравитационное поле вращает гибкий маятник, раскачивающийся по всему телу. поместите его в боб, покачивающийся с метрономической точностью. Те самые вещи, которые мы называем частицами, в словаре Штрасслера, следует называть «волнами» — волнистыми проявлениями полей, подобными различным гармоническим режимам вибрации скрипки или гитарной струны, когда ее щипают.

Read more:  Tesla предоставит больше информации о своей системе оповещения водителей на фоне расследования автопилота

Поле Хиггса взаимодействует с «резонансными частотами» других полей. (Резонансная частота — это собственная частота, с которой вибрирует поле, когда оно вибрирует и остается невозмущенным.) Поле Хиггса сильно взаимодействует с волновыми полями с высокими резонансными частотами — такими как у топ-кварков и электронов — которые затем становятся жесткими, так что можно сказать, что их массы происходят из механизма Хиггса. Напротив, Поле Хиггса незначительно взаимодействует с волновыми полями с низкими резонансными частотами, такими как поля глюонов, которые удерживают вместе кварки, составляющие протоны и нейтроны. Последний факт объясняет, почему повседневные объекты, такие как человеческие тела, которые получают почти всю свою массу от протонов и нейтронов, почти не имеют ничего общего с бозоном Хиггса: 99 процентов их массы возникает за счет энергии взаимодействия между кварками и глюонами.

Волны в невозможном море кажется, в основном рассчитано на читателя, который очень мало читал о физике. Штрасслер тратит немало времени на объяснение простых понятий, таких как волны и инерция, которые многие читатели популярных книг по физике уже должны понимать, и к которым, возможно, будет утомительно возвращаться. Но, как это ни парадоксально, он опускает большую часть истории современной физики, что вынуждает его сжимать другие ключевые идеи. («Здесь я тоже рискую внести свой вклад в мифотворчество», — признает он в одной из примечаний. «… Я радикально сокращаю сложную предысторию идей Эйнштейна…»)

Возьмите симметрию. Это тесно связано с существованием законов сохранения энергии и других фундаментальных свойств. Но в книге не останавливается на том, почему нарушение этой симметрии ибо электромагнитное и слабое взаимодействия порождают механизм Хиггса. Исторически это было важным событием, приведшим к открытию поля Хиггса, и затрагивание этого вопроса могло бы пролить свет на важный принцип.

Read more:  Жизнь в космосе? НАСА делает ошеломляющее первое в истории открытие ключевой молекулы углерода в космосе | Мировые новости

Тем не менее, усилия Штрасслера по освещению фундаментальных аспектов устройства Вселенной заслуживают похвалы — и их приятно читать: понять танец полей, действующих в нашей обычной, повседневной жизни, — значит осознать, что в них нет ничего обычного. Как пишет Штрасслер, мы все «волнообразные существа», и «Вселенная поет везде, в каждой вещи».

Главное изображение: Орин / Shutterstock

2024-06-06 21:35:37


1718045904
#Мэтт #Страсслер #делает #квантовую #теорию #поля #доступной #своей #новой #книге

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.