Teoria Wszystkiego, czyli "Graal" fizyki kwantowej

Z nieznanych  mi   powodów,nagle   odżył stary  temat  w  fizyce:  budowy Teorii   Wszystkiego  (Theory of Everything, TOE).  Znacznie   młodszy odemnie kolega  ,pytany  o  hipotetyczne  powody tego  zjawiska , odparł  krótko  i  zdecydowanie:  Chaos  w  myśli  teoretycznej fizyki jest  tego powodem.

Nie  podpisuję  się pod  tym.Chaos wśród   teorii  fizyki , to  pochodna  chaosu w  kulturze  i  etyce  ludzkiej.Fizyka  jest dokładnie  taka sama ,jak  cywilizacja współczesnego  człowieka:pozbawiona  fundamentów,zawieszona w  pustce  wiary  i przekonań.

Pomysł   poszukiwania   i   budowy  TOE  najprawdopodobnie  wyrasta  z pychy człowieka,która objawia  się w  zdaniu: wszechświat  nie   będzie  miał  żadnych   tajemnic,rozum  ludzki wszystko pozna i  zrozumie. 

Trudmi mi  napisać, kto   pierwszy  wpadł na  pomysł poszukiwanie  śmiesznej Teorii  Wszystkiego[ Theory of Everything, TOE].Zaczęło się  od  prób  unifikacji  dwóch  teorii  np.teorii  grawitacji  i  teorii pola elektromagnetycznego.Prób  było  kilka,ale wszystkie nieudane [ A.Einstein,H.Weyl,T.Kaluza].

W roku  1964 trzej  fizycy:Sheldon Glashow, Abdus Salam i Steven Weinberg, przedstawili Teorię  Małej  Unifikacji, czyli  jednolity  opis  dwóch różnych  oddziaływań:  elektromagnetycznego i słabego i  nazwali go Teorią  Oddziaływania  Elektrosłabego.

Unifikacja  teorii w fizyce ma  dwa  znaczenia:

- jednolity opis dwóch  (lub więcej)różnych   oddziaływań

-zastąpienie dwóch  (lub więcej)różnych   oddziaływań jednym  oddziaływaniem.

Unifikacja   w  drugim  sensie  ma -moim  zdaniem-  wielkie  znaczenie,  natomias idea o akronimie  TOE  jest  śmieszna,  bo  zasadza się na naiwnym przekonaniu, iż  człowiek w pewnym momencie  swej  naturalnej  historii  będzie  znał  " wszystko".

Każda  obecność pojęcia "wszystko"  w  świadomości  człowieka  skutkuje  pojawiem  się  myśli:  a  co  jest  poza tym "wszystkim"?  I ten fakt  jest  immanentną  własnością  umysłu. A  przecież  to pytanie,  ta myśl  [a  co  jest   poza  "wszystkim"?],  prowadzi  nas  do  nieskończoności  nie  może  mieć końca.

A  z nieskończonością w fizyce radzimy sobie   tak , że specjalnymi  sztuczkami formalnymi[matematycznymi]zamieniamy  ją   w  skończoność. 

Czyli  Teoria  Wszystkiego ( TOE), to  aporia: coś, co prowadzi  do  sprzecznych, lub przeciwstawnych rozwiązań. .Poszukiwanie więc i  marzenie  o  aporii  największej  i  ostatecznej , to  zadanie  i  cel  nauki  współczesnej?  W  takim  więc miejscu  jesteśmy?

Natalie    Wolchover ,uznana  science   writer,   w  artykule [1] jest głęboko  przekonana ,że już  mamy   kandydatkę  na TOE. A  kim jest ta kandydatka? A  no, ma być nią   M-teoria.

Jest   to  zunifikowana    teoria strun  mająca  w  sobie  pięć różnych,spójnych   logicznie  teorii strun [ typI,typIIA,typ IIB,oraz  dwie  heterotyczne   teorie  strun  SO(32) i E'8xE8]. Wersje   te   powstawały w różnych czasach   i   amerykański  matematyk  Edward   Witten   w  1995  roku  pokazał ,że  są  one  granicznym  przybliżeniem  jednej  M-theory -  "matki  teorii  strun" [2,3]. Krótko   potem   poszerzył   M-theory dołączając   zgrabnie, 11- wymiarową  supergrawitację kwantową.

Kto   zasugerował   Natalie  W.pomysł,że   M-teoria   może  być  uznana  za  Teorię  Wszystkiego nie trudno  zgadnąć,jeśli  pamiętamy , że krótko przedtem  odbyła  długą   rozmowę   z Edwardem Wittenem .  

Tymczasem M-teoria  nie może być Teorią  Wszystkiego, gdyż jest  Teorią  Niczego. Kto bowiem kiedykolwiek, pokazał doświadczalnie,że dowolna  cząstka  elementarna  jest  adekwatnie modelowana własnościami   fizycznymi  struny  dowolnego  rodzaju? M-teoria  - lub  jej  składowe wersje  - nie  ma nic wspólnego ze światem rzeczywistym.

Już  ponad  czterdzieści   lat matematycy zabawiają  się teoriami  geometrycznych  form[liniowych,powierzchniowych]zwanych  strunami,  lub  branami  wyposazajac je w  niezliczone  parametry  fizyczne,by  nastepnie  podrzucić  te produkty abstrakcyjnego formalizmu fizykom ,  jako elementy  rzeczywistości  fizycznej.    I to  ma być   Teoria  Wszystkiego,  jako  korona  współczesnejnaukio  przyrodzie? 

Natalie  Wolchover  w   swym   artykule dotyka  jeszcze  innej   kandydatki na TOE,wzmacniając jednocześnie   kandydatkę  : M-theory. Tą  drugą  kandydatką ma  być-według  Natalie- teoria  korespondencji   AdS/CFT Juana  Maldaceny.

Juan  Maldacena, to fizyk    argentyńskiego pochodzenia  ,obecnie mający obywatelstwo amarykańskie.Był profesorem fizyki  teoretycznej  w Institute for Advanced Study w Princeton, a od 2016 roku  jest  w  New Jersey, gdzie został pierwszym profesorem fizyki fizyki teoretycznej  w Szkole Nauk Przyrodniczych Instytutu  Carla P. Feinberga.

Maldacena,  trzy   lata   po  wystąpieniu E.Wittena,  opublikował  pracę [4],w której przedstawił   [używając  żargonu  zawodowców] "korespondencję   AdS/CFT".

Maldacena  odkrywa w tej  pracy  ,że  grawitację  w czasoprzestrzeni  typu  anty-de Sitter( anti-de Sitter  Space-AdS)  łączy  z kwantową  teorią  cząstek  zwaną "konforemną  teorią   pola"  (  conformal field theory-CFT) relacja   hologramu.

Maldaceny the  AdS/CFT correspondence  ma  lepsze  walory  bycia  kandydatką   na  TOE,  choćby  z  tej   przyczyny , że  istnieją  realne projekty  testowania empirycznego  pewnych  szczegółowych hipotez  wynikających z  tej  teorii np. w  zakresie fizyki materii  skondensowanej.

Tak więc  niespostrzeżenie Teoria  Wszystkiego  stała  się współcześnie  swoistym "Graalem", czyli   przedmiotem marzeń  i  pragnień  fizyków,  oraz  zapamiętałej   pracy  tych  zwłaszcza  z nich,dla których  fizyka jest  w  istocie -matematyką.

Wcześniej[to  znaczy  XX wiek] takim "Graalem"  fizyków  była  idea   aksjomatyzacji fizyki.Usiłowano wykazać,że  fizyka to nauka,której  struktura formalna teorii  wynika  dedukcyjnie  z przyjętych  aksjomatów.Mario Bunge,fizyk  i  filozof pochodzenia hiszpańskiego w  oryginalnej pracy: Philosophy of Physics,ed.Reidel, Dordrecht,1973 (mam  rosyjskie tłumaczenie),próbował   nawet    sformalizować struktury praw  i pojęć  głownych działów  fizyki.

Tendencja  ta była  narzucona fizykom  przez   filozofów,matematyków i logików[D.Hilbert,B.Russel,E.T.Whittaker,A. N. Whitehead],  a  uśmiercił  ją  matematyk  i  logik  Kurt   Gödel  swoim słynnym  twierdzeniem  o  niezupełności  i  niesprzeczności  systemów dedukcyjnych.

Literatura

[1] N.Wolchover,"Why Is M-Theory the Leading Candidate for Theory of Everything?",Quantmagazine,18  December,2017

[2[ University of Southern California, Los Angeles, Future Perspectives in The String Theory, 13-18 marca 1995, E. Witten

[3] E. Witten,  "String theory dynamics in various dimensions". Nuclear Physics B. 443 (1):85–126. arXiv:hep-th/9503124

[4]  J. M. Maldacena , "The Large N Limit of Superconformal Field Theories and Supergravity". Adv. Theor. Math. Phys. 2 (2),1998, s. 231–252, arXiv:hep-th/9711200