Supersymetrie

rubrika: Populárně naučný koutek


První kapitola knížky Marcelo Gleisera končí konstatováním, že hledání Jednoty (viz Jednota a Johannes Kepler) se přesunulo od ryzí geometrie k přírodním zákonům. V následující kapitole pak Gleiser popisuje vývoj vědeckého hledání unitární teorie, teorie všeho, která se snaží dosáhnout dokonalé symetrie čili supersymetrie.

Lucifer


Od Jahannese Keplera se přesune až k velkému britskému fyzikovi Michaelu Faradayovi, který v roce 1831 objevil, že ke generaci magnetického pole pohybujícím se elektrickým nábojem existuje i opačný jev: pohybující se magnetické pole generuje pole elektrické. Uchvácen svým objevem Faraday vyjádřil svou hlubokou víru v jednotu přírody: "Již dlouho zastávám názor, jenž se téměř rovná přesvědčení, a spolu s dalšími milovníky a znalci přírody věřím, že rozličné formy, jimiž se hmotné síly projevují, mají společný původ." Mnoho let se pokoušel sjednotit gravitaci s elektřinou a magnetismem, ale nakonec svůj pokus vzdal.

Na začátku 60. let 19. století pak na scénu pak přichází James Clerk Maxwell, který naprosto geniálním způsobem odvodil soustavu rovnic, jež popisují veškeré elektromagnetické jevy. Formulací hluboké matematické souvislosti mezi elektřinou a magnetismem Maxwell navíc dospěl k převratnému závěru, že světlo je oscilující elektromagnetickou vlnou, jež se šíří prostorem a jejíž rychlost ve vakuu činí tři sta tisíc kilometrů za sekundu. Konstantní rychlost světla se pak stala úhelným kamenem Einsteinovy speciální teorie relativity. Přes veškerou krásu a eleganci sjednocení elektrických a magnetických sil však nadále přetrvala zásadní odlišnost: Zatímco je možné od sebe oddělit kladné a záporné elektrické náboje, jako třeba protony a elektrony, nikdo nikdy neviděl izolovaný magnetický náboj.

V roce 1931 další velký britský fyzik Paul Adrian Maurice Dirac matematicky dokázal, že magnetické monopóly jsou plně slučitelné s kvantovou mechanikou, teorií popisující chování atomů a jejich součástí, jejíž základy položil Albert Einstein v roce 1905 při vysvětlení fotoelektrického jevu, za což mu byla v roce 1921 udělena Nobelova cena. Žádný fundamentální zákon přírody existenci magnetických monopólů nezakazuje, ale jak už bylo řečeno, přes veškeré úsilí při jeho usilovném lovu žádný magnetický monopól nebyl odchycen.

Zatímco kvantová mechanika pokračuje v úspěšném popisu mikrosvěta, na scénu přichází Einsteinova obecná teorie relativity, která se úspěšně vypořádá s celým makrosvětem a zobecňuje klasickou Newtonovou teorii gravitace. A zde se dostáváme k problému: dosud se nepodařilo sestrojit teorii gravitace, jež by byla slučitelná s kvantovou mechanikou. Problém je v tom, že obecná teorie relativity pracuje s prostoročasem, který se v přítomnosti hmotných objektů může zakřivovat. Jenže na mikroskopické úrovni dle Heisenbergova principu neurčitostí, z něhož plynou kvantové fluktuace prostoru i času, se nám prostoročas začíná rozpadat. Chápání jevů jako událostí, které se odehrávají v prostoru a času, pozbývá smyslu.

Stejně jak tomu bylo na konci 19. století, i my teď nezbytně potřebujeme radikálně nové myšlenky, novou teorii prostoročasu, která by spojila kvantovou teorii s Einsteinovou gravitací. Mezi moderními kandidáty patří superstrunová teorie a smyčková kvantová gravitace. Ani jedna z nich ale nedokáže přesvědčivě zreprodukovat pozorované vlastnosti našeho vesmíru. O superstrunách se také hovoří jako o údajné "teorii všeho", tedy o moderní inkarnaci Finální Pravdy. Superstrunová teorie vychází z předpokladu, který radikálně mění dosavadní atomistickou perspektivu: fundamentálními stavebními prvky hmoty podle ní nejsou jednotlivé bodové částice, ale nepatrné oscilující strunky. Různé druhy částic, které se v přírodě vyskytují, vznikají jako různé vibrační stavy těchto fundamentálních strun. Stoupenci superstrun pokládají tuto představu za vyvrcholení redukcionismu, za kompletní a jednotnou teorii přírody. Celé se to dá pokládat za moderní inkarnaci pythagorejského mýtu, za snahu o monoteistické vysvětlení přírody pomocí čistě geometrických argumentů. Symetrie již přestala být užitečným nástrojem a stalo se z ní dogma.

O superstrunové teorii se tady v Populárně naučném koutku objevila řada pojednání, kupříkladu Symetrie a její spontánní narušení, kde se nacházejí některé další odkazy hned ve druhém odstavci hlavního textu. Jeden z nich se nazývá Dokonce ani ne špatně, podle názvu knížky od Petera Woita. Peter Woit o této teorii někde na konci knížky píše:

Krása a elegance superstrunové teorie leží v nadějích a snech jejích budovatelů, nadějích a snech, které se rozplývají. Každý rok činí méně pravděpodobným, že budou někdy uskutečněny. Superstrunoví teoretici by rádi uvěřili, že jednoho dne najdou prostou rovnici, krásnou fyzikální myšlenku či fundamentální princip symetrie, což vysvětlí spletité struktury, které studují. V současné době však není nic takového v dohledu navzdory dvaceti letům hledání. Ti, kdo výmluvně hovoří o eleganci a kráse superstrunové teorie, mají pravdu v tom, že jsou charakteristiky, které bude úspěšná fundamentální fyzikální teorie téměř jistě mít, ale často zapomínají rozlišovat mezi sny a skutečností. Nejlepší současný obraz světa nabízený opravdu existující superstrunovou teorií není krásný ani elegantní. Deseti- a jedenáctirozměrné supersymetrické teorie, které se opravdu používají, jsou příliš komplikované, než aby mohly být přesně zpracovány. Jejich šestirozměrné a sedmirozměrné kompaktifikace, nutné, chceme-li teorii připodobnit reálnému světu, jsou zároveň mimořádně složité a mimořádně neladné.

Na závěr této části zamyšlení o Jednotě a teoriích všeho v supersymetrickém pojetí bych rád zdůraznil jednu podstatnou věc. Fyzika i díky těmto teoriím dospěla k tak úžasným věcem, že máme k dispozici techniku, o níž se naším pradědům ani nesnilo. Bez teorie relativity a kvantové mechaniky bychom dnes zřejmě neměli ani internet, a mnohem více. Podstatná věc, která na spotřební dopad evidentně nemá žádný vliv, spočívá pouze v tom, že nemá smysl transformovat úspěšné fyzikálně matematické modely do slova a do písmene na skutečnou realitu. Tyto nástroje nám jistě a bez pochyb pomáhají, ale myslet si, že jsme jimi celou přírodu, celý vesmír kompletně a unitárně odhalili, je naivní představa malého dítěte hrajícího si na svém písečku se svými malými bábovičkami.

Zdroje:

Marcelo Gleiser, Trhlina ve stvoření světa - Nová vize života v nedokonalém vesmíru
Peter Woit, Dokonce ani ne špatně - Lesk a bída strunové teorie


komentářů: 1         



Komentáře (1)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

Ludmila
1 My se už nedočkáme
Ludmila 11.10.2012, 15:26:10
nových objevů.Ty čekají na další a další generace.Možná za 100-200 let.

«     1     »