Реальность: что лежит в основе всего
Размышления на тему реальности с точки зрения стандартной модели физики элементарных частуц
Существует ли что либо являющееся реальным? Кажется, на этот вопрос можно ответить только так - конечно существует. Если вы в этом сомневаетесь, попробуйте пнуть скалу. Не рассматривая проблему, можем ли мы доверять своим ощущениям, остановимся на вопросе - что же мы пнули? Находясь на этом уровне, мы понимаем что не пнули ничего супер-особенного. Науке необходимо на удивление немного ингридиентов, чтобы дать описание камня: горстка из нескольких частиц, силы, которые управляют их взаимодйствием, плюс несколько правил квантовой механики.
Данный подход может показаться серьезной базой для определения реальности, однако, мы быстро почувствуем его иллюзорность. Если мы разберем скалу на части, то обнаружим, что ее главные составляющие это атомы - возможно 1000 триллионов триллионов, смотря какого размера скала. Атомы, соответственно, состоят из более мелких субатомных частиц, называемых протономи и нейтронами, которые в свою очередь состоят из кварков, и электронов. Получается, что атомы, а в свою очередь и скала сосотоит в основном из пустоты, Если мы представим себе атом таким образом, что его ядро будет равняться по размеру планете Земля, расстояние до ближайшего электрона будет в 2.5 раза больше расстояния от Земли до Солнца, И между ними нет совсем ничего. Если такая большая часть реальности состоит из ничего, то что обеспечивает камням и другим предметам их форму и объем?
Физики без проблем ответят на этот вопрос - форму и объем обеспечивают электроны. Законы квантовой механики гласят , что два электрона не могут находится в одном и том же квантовом состоянии. Отсюда следует, что как ни старайся, невозможно поместить два атома в одно и тоже место. ``Электроны выполняют всю работу по организации материи вокруг нас``, говорит физик Син Карол из Калифорнийского технологического института, город Пасадена.
Сей факт не означает, что ядро атома не играет никакой роли. Большая часть массы атома приходится на протоны и нейтроны, а также на связывающую их силу переносимую частицами с названием глюон.
А теперь - внимание - концептуальная часть: электронны, кварки (в основном направленные вверх, вниз) и глюоны ответсвенны за существование большинства обычных вещей вокруг нас.
Но не всех. Существуют и другие основные компоненты реальности, общим числом 17, которые вместе составляют стандартную модель физики частиц. Данная модель также описывает зеркальный мир антиматерии с комплиментарным набором античастиц.
Некоторые элементы стандартной модели являются обычными, например, фотоны или разные нейтрино, проносящиеся сквозь нас, испускаемые солнцем или другим источником. Однако другие, похоже, не являются частью повседневной реальности, к ним относятся, например, верхний и нижний кварки, и тяжелая, электроподобная частица тау. ``На первый взгляд, кажется, что они не играют никакой роли, `` говорит Поль Девис из университета Аризоны, но поверку, возможно окажется, что они связывают все остальное.
Так может получится, потому что стандартная модель является чем то большим, чем простым списком частиц. Ее основы лежат в симметрии и теории групп, и она пример таинственной связи между математикой и реальностью (см. далее статью: ``Реальность состоит из чисел?``)
Стандартная модель физики кажется пожалуй еще более странной из-за тех вещей, которые она в себя не включает. Ей нечего сказать по поводу темной материи, из которой, похоже, состоит бОльшая часть вселенной, не рассматривает она также и темную энергию. И это является серьезным упущением, если принять во внимание тот факт, что темная материя и энергия составляют 96% вселенной. Также непонятно, как стандартная модель относится к таким, кажущимся реальными феноменам, как гравитация и время.
Таким образом, получается, что стандартная модель в лучшем случае это приблизительная модель, описывающая многие, но далеко не все элементы, составляющие физическую реальность, плюс некоторые ее части, которые в эту физическую реальность не входят. Большинство физиков согласятся, что стандартная модель нуждается в серьезном пересмотре. Возможно, она лучшая из моделей реальности, но все таки далека до законченной картины.
Valerie Jamieson
Существует ли что либо являющееся реальным? Кажется, на этот вопрос можно ответить только так - конечно существует. Если вы в этом сомневаетесь, попробуйте пнуть скалу. Не рассматривая проблему, можем ли мы доверять своим ощущениям, остановимся на вопросе - что же мы пнули? Находясь на этом уровне, мы понимаем что не пнули ничего супер-особенного. Науке необходимо на удивление немного ингридиентов, чтобы дать описание камня: горстка из нескольких частиц, силы, которые управляют их взаимодйствием, плюс несколько правил квантовой механики.
Данный подход может показаться серьезной базой для определения реальности, однако, мы быстро почувствуем его иллюзорность. Если мы разберем скалу на части, то обнаружим, что ее главные составляющие это атомы - возможно 1000 триллионов триллионов, смотря какого размера скала. Атомы, соответственно, состоят из более мелких субатомных частиц, называемых протономи и нейтронами, которые в свою очередь состоят из кварков, и электронов. Получается, что атомы, а в свою очередь и скала сосотоит в основном из пустоты, Если мы представим себе атом таким образом, что его ядро будет равняться по размеру планете Земля, расстояние до ближайшего электрона будет в 2.5 раза больше расстояния от Земли до Солнца, И между ними нет совсем ничего. Если такая большая часть реальности состоит из ничего, то что обеспечивает камням и другим предметам их форму и объем?
Физики без проблем ответят на этот вопрос - форму и объем обеспечивают электроны. Законы квантовой механики гласят , что два электрона не могут находится в одном и том же квантовом состоянии. Отсюда следует, что как ни старайся, невозможно поместить два атома в одно и тоже место. ``Электроны выполняют всю работу по организации материи вокруг нас``, говорит физик Син Карол из Калифорнийского технологического института, город Пасадена.
Сей факт не означает, что ядро атома не играет никакой роли. Большая часть массы атома приходится на протоны и нейтроны, а также на связывающую их силу переносимую частицами с названием глюон.
А теперь - внимание - концептуальная часть: электронны, кварки (в основном направленные вверх, вниз) и глюоны ответсвенны за существование большинства обычных вещей вокруг нас.
Но не всех. Существуют и другие основные компоненты реальности, общим числом 17, которые вместе составляют стандартную модель физики частиц. Данная модель также описывает зеркальный мир антиматерии с комплиментарным набором античастиц.
Некоторые элементы стандартной модели являются обычными, например, фотоны или разные нейтрино, проносящиеся сквозь нас, испускаемые солнцем или другим источником. Однако другие, похоже, не являются частью повседневной реальности, к ним относятся, например, верхний и нижний кварки, и тяжелая, электроподобная частица тау. ``На первый взгляд, кажется, что они не играют никакой роли, `` говорит Поль Девис из университета Аризоны, но поверку, возможно окажется, что они связывают все остальное.
Так может получится, потому что стандартная модель является чем то большим, чем простым списком частиц. Ее основы лежат в симметрии и теории групп, и она пример таинственной связи между математикой и реальностью (см. далее статью: ``Реальность состоит из чисел?``)
Стандартная модель физики кажется пожалуй еще более странной из-за тех вещей, которые она в себя не включает. Ей нечего сказать по поводу темной материи, из которой, похоже, состоит бОльшая часть вселенной, не рассматривает она также и темную энергию. И это является серьезным упущением, если принять во внимание тот факт, что темная материя и энергия составляют 96% вселенной. Также непонятно, как стандартная модель относится к таким, кажущимся реальными феноменам, как гравитация и время.
Таким образом, получается, что стандартная модель в лучшем случае это приблизительная модель, описывающая многие, но далеко не все элементы, составляющие физическую реальность, плюс некоторые ее части, которые в эту физическую реальность не входят. Большинство физиков согласятся, что стандартная модель нуждается в серьезном пересмотре. Возможно, она лучшая из моделей реальности, но все таки далека до законченной картины.
Valerie Jamieson