Heeft Een Surfer De Theorie Van Alles Ontdekt?

{h1}

De theorie van alles tracht de werking van elk aspect in het universum te verklaren. Lees meer over a. Garrett lisi's theorie van alles.

Toen Albert Einstein zijn artikel over de zijne publiceerde speciale relativiteitstheorie in 1905 leek het alsof hij de fysica van Isaac Newton aan zijn oor had gezet, maar feitelijk gebruikte hij de fysica van Isaac Newton als basis waarop hij zijn eigen theorieën kon bouwen. Het universum is te complex voor een persoon om het alleen te begrijpen, dus natuurkundigen moeten vertrouwen op de verzamelde bevindingen van hun leeftijdsgenoten om te leren wat het universum doet aanvinken. Dit omvat de standaard model van deeltjesfysica, een theorie die is begonnen door Max Planck in 1900, wat misschien wel een van de meest invloedrijke theorieën tot nu toe is.

Hoewel veel hebben bijgedragen aan de studie van de natuurkunde, zijn niet alle theorieën correct bevonden, of zelfs nuttig. Sommige theorieën worden gereduceerd, andere worden volledig weggegooid. Veel onderzoekers brengen hun levenswerk door in het nastreven van theorieën die later onnauwkeurig blijken te zijn. Met deze kennis onderwerpt A. Garrett Lisi zijn theorie van alles aan de wereld - zijn 'uitzonderlijk eenvoudige theorie van alles'.

Newtoniaanse fysica beschrijft waarom een ​​rollende bal uiteindelijk stopt. Relativiteit verklaart waarom je niet van de draaiende aarde vliegt en de ruimte in vliegt. De kwantummechanica verklaart waarom dezelfde kracht die je stevig op aarde houdt, je niet in flarden scheurt. Het enige probleem is dat geen van deze fysieke theorieën volledig - volledig - elk aspect van het universum verklaart. Wat meer is, terwijl we weten dat het universum wordt beïnvloed door vier krachten - zwaartekracht, electromagnetisme, en sterke en zwakke nucleaire krachten - we weten niet hoe de zwaartekracht werkt in combinatie met de andere drie. Maar er moet een gemeenschappelijke rode draad zijn die ze allemaal samenbindt: A theorie van alles.

Natuurkundigen hebben gezocht naar de draad die relativiteit en het standaardmodel van deeltjesfysica verenigt. Als deze onbedekt is, wordt verwacht dat dezelfde draad onthult wat de stof is waaruit ons hele universum is geweven. In de jaren zeventig stelde natuurkundige Michio Kaku voor snaartheorie. Deze theorie van alles voorspelt dat kleine, vibrerende snaren dienen als de bouwstenen van alle materie, en dat hun vibraties alle vier de krachten in ons universum creëren.

Maar de theorie van Kaku vereist het bestaan ​​van 11 dimensies om te werken en tot nu toe kennen we slechts vier dimensies. Ondanks het feit dat het niet gemakkelijk kan worden bewezen waar te zijn, heeft snaartheorie het leven ingeblazen in het streven naar de theorie van alles, en heeft de wereld van de fysica diepgaand onderzoek naar de theorie geïnvesteerd.

Het gebruik van nog onontdekte aspecten van de natuurkunde om wetenschappelijke voorspellingen te doen is niets nieuws. Het feit dat wetenschappers nog maar kleine reeksen moeten vinden door wetenschappelijke observatie, sluit snaartheorie niet uit. En de speciale relativiteit van Einstein voorspelde mathematisch het bestaan ​​van zwarte gaten, lang voordat enig bewijs van hen werd waargenomen.

Terwijl de academische wereld haar onderzoek naar de voorspellingen van de snaartheorie heeft voortgezet, heeft A. Garrett Lisi - een Ph.D. in de natuurkunde - heeft geleefd in zichzelf opgelegde ballingschap uit zijn veld. Hij bracht zijn zomers door met surfen op Hawaii en 's winters snowboarden in Californië. Misschien vond hij, terwijl hij van de sneeuw en de zee genoot, inspiratie voor wat de theorie van alles zal blijken te zijn.

Lees de volgende pagina om meer te weten te komen over de prachtige vorm die de basis vormt voor Lisi's idee.

De vorm van alles

De E8 Lie-groep, een perfect symmetrisch 248-dimensionaal object en mogelijk de structuur die ten grondslag ligt aan alles in ons universum.

De E8 Lie-groep, een perfect symmetrisch 248-dimensionaal object en mogelijk de structuur die ten grondslag ligt aan alles in ons universum.

Wiskunde is de taal van het universum. Absoluut alles, van een vliegtuigcrash tot je huidpigment tot de vorm van een bol, kan allemaal worden uitgedrukt met behulp van wiskundige vergelijkingen. Dit laatste voorbeeld is het belangrijkst voor Lisi's streven naar de theorie van alles. Het gebruikt een beschrijving van een symmetrisch geometrisch object dat Lisi de relatie tussen het standaardmodel van deeltjesfysica en de relativiteitstheorie heeft blootgelegd.

In de 19e eeuw, de wiskundige Sophus Lie creëerde algebraïsche formules om de vorm van symmetrische objecten te beschrijven. Deze worden genoemd Lie velden. Zijn werk was gebouwd door opeenvolgende wiskundigen, en in de jaren 1890, Wilhelm Killing vond een reeks van Lie velden die misschien de meest complexe vorm in ons universum beschreven, de E8-groep. De E8-groep, een onderling gerelateerd 248-dimensionaal symmetrisch object, is een uiterst complexe.

Dit compacte object is zo complex dat het voor het eerst in 2007 voor het eerst werd geplot. Er was een team van 18 wiskundigen voor nodig - de Atlas of Lie Groups-project bij het American Institute of Mathematics - vier jaar om de formule voor E8 te berekenen en uit te zetten. De groep besteedde twee jaar aan de berekeningen en nog twee aan het berekenen van de vorm op de computers die vandaag beschikbaar zijn.

Uiteindelijk heeft het Atlas-project de E8-berekeningen in secties verdeeld en aan verschillende computers toegewezen. Ze namen de onvolledige antwoorden van elke sectie en verwerkten ze samen in de Sage supercomputer, die 77 uur duurde om de taak te voltooien. Dit is geen commentaar op het vermogen van Sage: als de E8-formule en het resulterende antwoord in kleine letters op papier werden geschreven, zou het papier een oppervlakte van 7 vierkante mijl beslaan.

Terwijl het Atlas-project de eerste was om E8 daadwerkelijk uit te zetten, wisten wiskundigen al jaren over het bestaan ​​van de symmetrische vorm. Dus ook natuurkundigen.Sommigen hebben zelfs de E8 als een mogelijke theorie van alles benaderd, maar geen enkele is zo dichtbij gekomen als Lisi.

Dus hoe kan een symmetrische vorm de sleutel tot het universum zijn? Onthoud eerst dat een geometrische vorm slechts de grafische weergave van wiskundige formules is. Dit geldt voor een ruit die je bouwt op de middelbare school wiskunde of een racquetball. Het is een patroon dat wordt uitgedrukt in wiskunde en vormt een vorm wanneer geplot. In die zin zou de E8 het raamwerk kunnen zijn waarin alles - alle krachten en deeltjes - past in ons universum.

Verward? Beschouw jezelf als een deel van de club. Garrett Lisi, E8 en de theorie van alles is behoorlijk bedachtzaam. Maar Lisi gebruikte eigenlijk relatief eenvoudige wiskunde om E8 te gebruiken als de mogelijke sleutel tot de theorie van alles. Lees de volgende pagina om te weten hoe.

Zou E8 de theorie van alles kunnen zijn?

Heeft een surfer de theorie van alles ontdekt?: surfer

Lisi is niet de eerste natuurkundige die naar de E8 kijkt - een onderling gerelateerd 248-dimensionaal symmetrisch object - als de mogelijke sleutel tot de theorie van alles. Maar hij heeft een slimme methode bedacht die het lastige probleem van het toevoegen van zwaartekracht aan de mix kan overwinnen. Voorafgaand aan zijn poging, hielden natuurkundigen in het algemeen vast dat de zwaartekracht niet wiskundig kon worden uitgedrukt op dezelfde manier als elektromagnetisme en sterke en zwakke kernkrachten dat zouden kunnen. Het lijkt een beetje op het combineren van paragrafen uit het Mandarijn Chinees en Spaans en het proberen om het resulterende document in het Engels te vertalen met alleen een Engels-Spaans woordenboek.

Maar Lisi had gehoord over een wiskundige manier om de zwaartekracht bloot te leggen in 1977, genaamd MacDowell-Mansouri zwaartekracht. Hij gebruikte deze methode om een ​​Engels-Mandarijn-bijlage toe te voegen aan het woordenboek. Met behulp van deze uitdrukking kan Lisi wiskundige uitdrukkingen gebruiken om zwaartekracht in E8 te stoppen, samen met elektromagnetisme en zwakke en sterke nucleaire krachten.

Alle vier de krachten in het universum creëren een duidelijk effect op alle van de meest basale subatomaire vormen van materie - genaamd elementaire deeltjes. Wanneer deze deeltjes interageren met krachtdragers (genaamd bosonen), het worden verschillende deeltjes. Bijvoorbeeld, wanneer een van de meest elementaire kwantum deeltjes - de lepton - ontmoet een zwakkracht boson, het wordt een neutrino. Een lepton interactie met een foton (een boson met een elektromagnetische lading) wordt een elektron. Dus hoewel er beperkte aantallen van de meest elementaire deeltjes zijn, veranderen ze, wanneer ze de verschillende krachten tegenkomen, om andere, afzonderlijke deeltjes te worden. Wat meer is, voor elk deeltje is er een even verschillende anti-deeltje, bijvoorbeeld een anti-quark of anti-neutrino. In totaal zijn deze de elementaire deeltjes en zijn er 28 van.

Aan elk van deze afzonderlijke elementaire deeltjes zijn acht kwantumnummers toegewezen, op basis van de ladingen die elk deeltje heeft. Dit brengt het aantal verschillende deeltjes op 224. Deze getallen hielpen Lisi de deeltjes in het E8-model te laten passen. Hoewel de E8 op één manier wordt uitgedrukt als een 248-dimensionaal object, kan deze ook worden uitgedrukt als een acht-dimensionaal object met 248 symmetrieën. Lisi gebruikte E8 binnen acht dimensies voor zijn berekeningen. Voor de resterende 24 plaatsen die niet werden vervuld door verschillende bekende deeltjes, gebruikte Lisi theoretische deeltjes die nog moeten worden waargenomen.

Kijk nog een keer naar E8 en merk op hoe de lijnen van elk punt uitstralen:

Lisi wees elk van deze 248 punten toe aan een deeltje, met behulp van de acht getallen op basis van hun ladingen als coördinaten binnen de acht dimensies. Wat hij ontdekte was dat, net als de symmetrieën in de E8-groep, kwantumdeeltjes dezelfde relatie delen binnen het symmetrische object. Hij heeft hoop dat hij een manier heeft bedacht om de theorie van alles te kraken, want toen hij de E8 draaide gevuld met de kracht-beïnvloed (inclusief zwaartekracht) kwantum deeltjes, vond hij patronen die opkwamen tussen deeltjes en krachten - fotonen interactie met leptonen, bijvoorbeeld, creëerde elektronen. De verbindingen die binnen punten op de E8 worden getoond, komen overeen met echte, bekende verbindingen tussen deeltjes in onze fysieke wereld.

Als de methode van Lisi juist is bevonden, zou het evalueren van de E8 natuurkundigen kunnen laten zien hoe macroscale zwaartekracht interageert met de andere, sterk gelokaliseerde drie krachten.

Maar werkt het echt, en hoe kan een 248-dimensionaal object de theorie van alles zijn? Lees de volgende pagina om erachter te komen wat sommige critici zeggen over Lisi's idee.

Kritiek op Lisi's theorie

Technici werken aan een magneetventiel voor gebruik in de deeltjesversneller in het CERN-laboratorium in Zwitserland. Deze accelerator kan het bestaan ​​aantonen van enkele van de theoretische deeltjes die Lisi gebruikte in zijn E8-model.

Technici werken aan een magneetventiel voor gebruik in de deeltjesversneller in het CERN-laboratorium in Zwitserland. Deze accelerator kan het bestaan ​​aantonen van enkele van de theoretische deeltjes die Lisi gebruikte in zijn E8-model.

Lisi's theorie dat E8 het antwoord zou kunnen zijn op hoe de zwaartekracht en de andere krachten samenwerken, heeft enkele problemen. Lisi legt zelf uit dat het in de allerjongste stadiums zit. "Ik ben de eerste om toe te geven dat het een lange tijd is," vertelt Lisi aan het tijdschrift New Scientist.

Een van de belangrijkste hypothesen die de theorie van Lisi kan bewijzen of weerleggen, kan feitelijk in 2008 worden onderbouwd. Net als de snaartheorie van Kaku, voorspelt en vereist de methode van Lisi het bestaan ​​van momenteel onontdekte materie. Hij heeft theoretische deeltjes gebruikt om de gaten op te vullen die nog resten nadat hij alle elementaire deeltjes had gebruikt. Het is mogelijk dat het bestaan ​​van deze deeltjes kan worden gedetecteerd wanneer de Large Hadron Collider, de krachtigste deeltjesversneller ter wereld, is voltooid en in gebruik is genomen in CERN, een laboratorium voor deeltjesfysica in Zwitserland. Het bestaan ​​van deze deeltjes zou een lange weg zijn in de richting van het aantonen dat het idee van Lisi degene is die de weg wijst naar de theorie van alles.

Maar er zijn andere, meer stekelige problemen met het gebruik van de E8 als basis voor de theorie van alles.Sommige fysici wijzen de methode van Lisi regelrecht af, simpelweg omdat hij een uitdrukking van zwaartekracht gebruikte in dezelfde bewoordingen als elektromagnetisme en sterke en zwakke kernkrachten. De wetten van de fysica stellen dat, omdat het op macro- of kosmische schaal werkt, de zwaartekracht gewoon niet bestaat zoals de andere drie krachten dat doen, omdat ze op een veel kleinere schaal werken. Deze wetenschappers beweren dat de zwaartekracht niet in staat is om op dezelfde manier te worden uitgedrukt als de andere drie krachten. Dit is het knelpunt geweest voor veel natuurkundigen op zoek naar de theorie van alles, en sommigen vinden het twijfelachtig dat Lisi in staat was om de zwaartekracht en de andere drie op een wiskundig niveau nauwkeurig samen te vatten.

Lisi is ook bekritiseerd voor het toevoegen van waarden die tot nu toe niet konden worden toegevoegd, met name fermionen en bosonen. fermionen zijn deeltjes die niet in gehele gehele getallen draaien (hun worden in breuken vermeld, zoals 3/2), en bosonen - de krachtdragende deeltjes - hebben spins die in hele getallen worden weergegeven, zoals 1 of 2. Door deze toe te voegen twee deeltjes samen, heeft Lisi de woede van sommige van zijn mede-natuurkundigen aangetrokken. Een astrofysicus die schreef over Lisi's ontdekking zei dat het toevoegen van bosonen en fermionen niet eens hetzelfde is als het toevoegen van appels en sinaasappels, maar meer als het toevoegen van een appel en een bliksemschicht [bron: Sigurdsson].

Dat betekent niet dat Lisi's idee om de ongelijksoortige aard van zwaartekracht en de andere krachten te overwinnen, verkeerd is. Het is belangrijk om te onthouden dat Lisi niet de eerste is die E8 probeert te gebruiken als een manier om te kijken hoe de krachten en deeltjes in ons universum samenwerken. Maar hij kan de persoon zijn die op een slimme manier is gekomen waar niemand anders aan heeft gedacht, en de eerste blik op de basisfunctie van het universum heeft blootgelegd. Maar hoe kan een symmetrisch object de theorie van alles zijn?

Lisi zelf behandelt dit niet. Als zijn idee correct blijkt te zijn, kan het zijn dat de E8-structuur het oneindig kleine en niet-waarneembare raamwerk biedt voor alle materie en krachten in het universum. Het is ook mogelijk dat de E8 een beeld is van hoe ons universum als geheel eruit ziet. Maar voor een onderzoek naar wat E8 vertegenwoordigt, moet eerst worden bewezen dat de E8 echt is wat Lisi vermoedt.

Ga naar de volgende pagina voor meer informatie over natuurkunde en aanverwante onderwerpen.


Video Supplement: A theory of everything | Garrett Lisi.




Onderzoek


Waarom Wordt Haar Grijs?
Waarom Wordt Haar Grijs?

Hoe De Big Crunch Theory Werkt
Hoe De Big Crunch Theory Werkt

Science Nieuws


Genen Bevestigen: Octopussen Zijn Intelligent En Raar
Genen Bevestigen: Octopussen Zijn Intelligent En Raar

Mensen Achter Rising Seas, Study Says
Mensen Achter Rising Seas, Study Says

Nasa Kondigt Lancering Aan Van Nieuwe Aardobservatiesatelliet
Nasa Kondigt Lancering Aan Van Nieuwe Aardobservatiesatelliet

Short Legs Win Evolution Battle
Short Legs Win Evolution Battle

Hoeveel Amerikaanse Middelbare Schoolers Drinken?
Hoeveel Amerikaanse Middelbare Schoolers Drinken?


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com