Математики унифицировали ключевые законы физики в 2025 году

В 1900 году математик Дэвид Хилберт представил своим коллегам список задач, которые, по его мнению, отражали как нынешнее состояние математики, так и ее будущее. В этом году, 125 лет спустя, Захер Хани в Мичиганском университете и его коллеги решили одну из проблем Гильберта – и объединил несколько законов физики в процессе.

Гильберт был сторонником вывода всех законов физики из математических аксиом – утверждений, которые математики считают основными истинами. Шестая задача в его списке заключалась в том, чтобы вывести на основе таких аксиом законы физики, определяющие поведение жидкостей.

До 2025 года у физиков фактически было три различных способа описания жидкостей, в зависимости от их масштаба. Различные правила управляли микроскопическим масштабом отдельных частиц, мезоскопическим миром, населенным совокупностями частиц, и макроскопическим миром, наполненным полноценными жидкостями, такими как вода, текущая в раковине. Исследователи добились успехов в поиске связей между ними, но эти три так и не были соединены воедино, пока Хани и его коллеги не выяснили, как это сделать.

Прорыв исследователей произошел отчасти потому, что они придумали, как использовать метод, основанный на диаграммах, который физик Ричард Фейнман разработал для, казалось бы, совсем другой области: квантовая теория поля. И это была тяжелая работа: их работы, опубликованные в начале этого года, стали высшей точкой в пятидесятилетнем проекте.

«Мы слышали о результате от многих людей, особенно от лидеров отрасли, которые очень тщательно проверяли работу», — говорит Хани. По его словам, работа, которая была доступна в виде препринта, теперь готовится к публикации в престижном математическом журнале.

Помимо того, что работа команды является выдающимся математическим достижением, она также дает шанс улучшить наше понимание сложного поведения жидкостей в атмосфере и океанах. Хани говорит, что сейчас они также занимаются квантовой версией проблемы, где математика микромасштаба позволяет многое сделать. страннее и богаче поведение частиц.