Digital October

Fuckup Nights Moscow Vol. XI лекция Fuckup Nights Moscow Vol. XI

послушайте яркие истории факапов в бизнесе

FinMachine 2017 конференция FinMachine 2017

Форум о том, как технологии машинного обучения помогают банку быть эффективнее

Фестиваль G8 конференция Фестиваль G8

конференция по креативности

Лекция Энтони Гаррета Лиси. Исключительно простая теория всего

21 мая 2012

21 мая в центре Digital October американский исследователь Энтони Гаррет Лиси прочитал лекцию о взаимодействии элементарных частиц, в котором, по его мнению, нет ничего сложного.

ЭНТОНИ ГАРРЕТ ЛИСИ: Сегодня я буду говорить о фундаментальной физике и о том, чему мы научились, что мы знаем о вселенной, о некоторых идеях, о тех вещах, которых, может быть, даже вы не знаете. Насколько мы выяснили, вот эти маленькие частички, из которых состоит вся вселенная, они взаимодействуют друг с другом, меняются из одной частицы в другую, и вся вселенная построена вот из этой материи, этих частиц, которые взаимодействуют друг с другом в нашей реальности. И, как это было выяснено, мы создавали лучшие микроскопы, более крупные машины для того, чтобы измерять меньшие и меньшие дистанции.

Наш лучший инструмент для этой работы — это огромный адронный коллайдер, который находится недалеко от Женевы, на французско-германской границе, он 17 миль длиной. Это абсолютно гигантская структура с точки зрения масштабов. Если сравним с детекторами, вы можете представить, какой это размер. И вот рядом с одним из этих огромных детекторов мы видим это огромное кольцо. И что там происходит? В этой истории есть протоны, которые ускоряются в разных направлениях, и затем они сталкиваются внутри этого коллайдера, внутри этих детекторов, и затем происходят взрывы. Энергия протонов высвобождается и создает большое количество других частиц, которые разлетаются в различные стороны и определяются детектором. Затем восстанавливается ситуация того, что произошло, и мы смотрим, какие элементарные частицы производятся в результате этого. И когда это происходит, любая частица может быть создана, и она несет энергию протонов, которые явились основой этого. И нам нужны большие и большие машины для того, чтобы разгонять эти протоны для больших и больших энергий, получать более и более высокие массы частиц.

Это просто фантастическая вещь — видеть вот эти фундаментальные блоки природы. И когда мы создаем вот эти большие и большие машины, мы можем видеть зоопарк этих различных частиц. У нас есть все элементарные частицы, из которых состоит наша материя, их всего лишь несколько: есть протоны, нейтроны, атомное ядро, вокруг них вращаются электроны, и затем, во всем пространстве, у нас есть нейтрино. И это потрясающее поколение. Первое поколение материи, которая была. И вот эти частицы материи взаимодействуют друг с другом, создают все основные силы: электромагнетизм, это фотоны, слабые электромагнитные поля, кванты электрослабых полей. И также, надеюсь, переводчик сейчас упадет в обморок, когда услышит обо всех этих вещах, переводя это с английского на русский язык. И также — гравитация, гравитационная сила. Это, если мы посмотрим в некотором приближении, кванты, которые передаются гравитонами. Итак, если вернемся к частицам, из которых состоит материя, весь этот комплекс этих электронов, нейтронов, нейтрино, также есть античастицы с противоположным зарядом, и все количество этих частиц, весь этот объем, весь этот зоопарк, природа их скопировала три раза. То есть, существует фактически двойное копирование этих электронов. Меоны и другие заряды, другие частицы, у них те же самые заряды, как у частиц первого поколения. Таким образом, природа как бы дублирует сама себя, повторяет, архивирует сама себя. Единственное отличие — эти другие частицы обладают более высокими массами. И все эти частицы получают свои массы, взаимодействуя с полями, которые наполняют все это пространство, и взаимодействие с этими фермионами, со своими массами, с частицами Хиггса.

Я не знаю, я, может быть, напугал тех ребят, которые не являются математиками и физиками. У нас не будет никаких уравнений, я буду показывать вам только красивые картинки. Я просто хочу, чтобы вы увидели, что есть также и математическое описание всего этого, из чего состоят, и как взаимодействуют эти частицы, и что физики обнаружили. Я покажу вам то, о чем я говорю. Когда вы пишете уравнение о том, как взаимодействуют эти частицы — гравитационные, слабые, сильные, электросильные частицы, электромагнитные силы — они взаимодействуют со всеми этими частицами в соответствии с прекрасными математическими структурами, и эти структуры были выяснены, рассчитаны несколько сотен лет назад первыми учеными, которые осознавали, что эти частицы существуют, и они описывали их также геометрией, которая также является частью математики. И есть, так сказать, математика групп Ли, или лиева алгебра. Эта лиева алгебра является неким искажением геометрии, которая пытается отобразить высокопространственную геометрию. И математики выяснили различные пути, как можно все это рассчитывать большим количеством плоскостей, когда можно создавать маленькие узлы плоскостные, и они соответствуют в рамках групп Ли, каким образом различные силы взаимодействуют с различными частицами материи.

Если посмотрите сюда, вы можете увидеть, что вся эта структура частиц пространства заполняет периодическую таблицу элементов. Правильно. Электроны, нейтрино, в верхних и нижних углах также есть второе и третье поколение, копии этих частиц, есть электрон, есть меон и тахион. И затем, есть другая структура. Они взаимодействуют точно так же с электрослабыми полями и сильно-слабыми полями, и также гравитационно они взаимодействуют, но у них более высокие массы, и они взаимодействуют по-другому с частицами Хиггса. И эта периодическая таблица показывает структуру всех сил и частиц, которые мы знаем. И фактически, как они организованы и как они взаимодействуют — это потрясающая вещь. И математически все эти частицы описаны структурами лиевой алгебры. Но лиева алгебра, или лиевы группы, имеют очень такое четкое графическое отображение, а также некое абстрактное описание, в том числе, в которое я могу углубиться и описать не только уравнениями, но также и графически.

И поэтому для того, чтобы начать, позвольте мне поговорить немножечко о более простых электромагнитных силах, полях, и что происходит, когда фотон путешествует через пространство-время, что это обозначает геометрически. Таким образом, то, что происходит, когда вы запускаете лазерный луч, на этой картинке я вам покажу. Мы знаем, что время-пространство заполнено электронными магнитными полями. Если вы держите в руках компас — он указывает вам направление истинного севера. Таким образом, направление этого поля, это поле заполняет все время-пространство. Таким же образом электрополя заполняют все время-пространство. Вы можете видеть вот эти вот два направления, и в любом месте времени-пространства электро- и магнитные поля присутствуют. Это то, что нам известно математически. Эти два поля — электрическое и магнитное — фактически являются деривативами одного поля, электромагнитного. И вот это связующее поле, которое меняется со временем-пространством, и каким образом это поле меняется в пространстве, определяет магнитное поле. И каким образом это электромагнитное взаимосвязующее поле меняется во времени, определяет электрическое поле. Правильно? Таким образом, электромагнетизм описывается этим единым связующим полем.

Примерно в 1920-х математики и физики выяснили описание этого связующего поля с точки зрения чистой геометрии, единого пространства, единой формы во времени-пространстве. Эта форма — самая простая группа Ли, это простой круг. Таким образом, электромагнетизм описывается геометрически кругами во времени и пространстве. И каким образом эти круги искажаются, вот эти искажения определяют электромагнитные взаимосвязи, которыми определяются электрические и магнитные поля. Таким образом, смещение этих кругов, искажение этих полей через этот регион времени и пространства, большое количество этих искажений как раз соотносится вот к этим квантизированным полям. И, например, электромагнитное поле в математике относится к фотонам, которые путешествуют через время-пространство. Иным образом, как это можно визуализировать, это что во всем временно-пространственном континууме у нас есть круг, привязанный к каждой точке. И математически эта конструкция называется fiber bundle. То есть каждое волокно — это круг, который привязан к любой точке структуры времени-пространства. И каким образом эти круги искажаются во времени и пространстве, описано как раз этими взаимосвязями. И вся структура сама по себе описывает, каким образом эти взаимосвязи изменяются в четырехмерном пространстве, и, таким образом, искривление пространства определяется посредством электрических магнитных полей. Конечно, понятно, если вы не понимаете всю эту математику, стоящую за этим аппаратом, но вы можете это также увидеть на картинах, которые я продемонстрирую позже.

Итак, вот это полное описание электромагнитной силы. Но мы также знаем, что элементарные частицы взаимодействуют с этими электромагнитными силами. Таким образом, электрон имеет электрический заряд, и есть разные электрические заряды у различных частиц, и мы их знаем. И фактически, когда они начали думать об электронах, они подумали, что позитивный заряд движет им. И по умолчанию это были фактически позитроны — антиэлектроны, которые имеют позитивный, а у электронов отрицательный заряд. И, естественно, там есть 2/3 заряда, -1/3 заряда. Таким образом, эти заряды квантизируются на различных уровнях, и мы задаем себе вопрос, почему это происходит, и выясняется, что есть также геометрическое объяснение всему, потому что вы знаете: электромагнетизм описывается простыми группами Ли, простым кругом. И метачастицы также имеют геометрическое описание. Что же они такое? И выясняется, что каждая метачастица описывается посредством разных волокон.

Да, конечно, моя концепция гораздо больше, чем я могу объяснить за этот период времени, но ладно. Итак, давайте посмотрим на это. Каково же геометрическое описание, почему они квантизируются и почему возникают эти электрические заряды по сравнению с другими зарядами? Есть, опять же, геометрическое описание, как волокна искажаются вокруг каждого круга по полям магнетизма. Если эти волокна представляют электроны, это волокно искажается три раза вокруг круга электромагнетизма, и по этой причине оно обладает тем зарядом, которым оно обладает. То есть кварк искажается в том же направлении, но в другом направлении. Другой кварк искажается в другом направлении, и поэтому возникает квантизация зарядом, потому что эти заряды должны встречаться, когда они обходят вокруг этого круга. Таким образом, по этой причине они квантизируются. Когда мы смотрим на это геометрическое описание, мы обнаруживаем, что это достаточно полноценное описание электродинамики, не только электромагнитного поля, но и этих частиц поля, которые несут в себе заряд. И что мы также обнаружили в частицах, которые были упомянуты, электрический заряд фактически не является фундаментальным. Электрический заряд является комбинацией двух других зарядов. Электрический заряд является комбинацией электрослабого поля и так называемого гиперзаряда, которые в комбинации создают электрический заряд. Что же это обозначает?

Если вы посмотрите на электрические заряды, вы можете увидеть, что они являются комбинацией других зарядов по мере того, как мы их разбираем. Опять же, вы видите, если вы разложите электрослабые заряды в этих частицах, вот есть электроны здесь, левосторонний электрон имеет слабый заряд -1,5, правосторонний — слабый заряд 0. Затем эти с противоположной стороны есть верхние кварки, средние кварки. Если вы смотрите на слабые заряды по этой оси и гиперзаряды по оси Y и если вы начинаете вращать вот это вот недостающее звено здесь, то вы получите, что все частицы выровняются как раз по этому электрозаряду, который мы получаем в результате. Поэтому мы его и получаем.

Итак, какова же геометрия за всей этой диаграммой? Достаточно потрясающая. У вас есть две группы Ли, которые вращаются одна вокруг другой, гиперзаряд соотносится к кругу по оси Y одной группы Ли. А электрослабое поле W соотносится со следующей группы Ли, называется SU-2. И эта группа Ли состоит из трех групп кругов, которые кружатся одна вокруг другого, и одна группа движется в одном направлении вокруг центрального круга, в этой группе Ли, называется «максимальный циркуль», круг внутри группы Ли, а другая группа кругов движется в другом направлении. Таким образом, в трехмерном пространстве группа Ли — это такой искаженный узел, искаженная узловая геометрия. И в этой диаграмме что мы получаем? Эта диаграмма зарядов фактически описывает геометрию этого узла. Это геометрия, которая лежит за силами, которые мы наблюдаем во вселенной. Другие элементарные частицы: электроны, кварки, нейтрино — они все вращаются вокруг этих кругов, которые находятся в этой группе Ли, по мере того, как это описано вот этими путями, этими шаблонами. И эти шаблоны объясняют эти вращения. Например, если вы посмотрите на саму группу Ли, потому что это трехмерная структура, которая находится в трехмерном пространстве, нельзя, конечно, показать трехмерное, можно показать это частично. Если вы посмотрите на то, как один из этих слабых бозонов соотносится к ряду кругов внутри группы SU-2 Ли — выглядит примерно таким образом. Просто он имеет такое же смещение вокруг центрального круга внутри группы SU-2. И опять же, мы видим это искажение. И сейчас давайте повращаем это и посмотрим с другой плоскости.

Вот вы видите направление W, гиперзаряд здесь, и каким образом электромагнетизм возникает по этим осям. Это полное описание электрослабых полей в теоретической физике стандартной модели. И по этой причине коллайдер был построен, в основном для того, чтобы проверить, протестировать эту теорию, эту модель. И вот вы видите вот этих вот ребят, вот эти квадратики. У них есть определенная группа зарядов, они прячутся за всеми остальными частицами. И вот эти частицы — это бозоны Хиггса, которые являются страшным полем, которое заполняет все наше время-пространство. И вот эти бозоны Хиггса заполняют всю электрослабую симметрию, и фотоны в этом направлении движутся перпендикулярно направлению бозонов Хиггса. И получается масса, правильно? Слабые бозоны взаимодействуют с бозонами Хиггса — получается масса. Итак, все эти части также общаются с этой частицей «икс»  — и получается масса.

Итак, эта диаграмма описывает в целом геометрию электрослабых полей, базовых частиц, и это сопоставляется с этим сложным искажением этих вот волокон пространства. Есть вот один круг гиперзаряда, другой круг, соответствующий центральному кругу в Ли-группе SU-2, которая соответствует электрослабому заряду, и они вращаются вокруг одной, другой... Они создают «торус»  — тор в этом четырехмерном уже пространстве структуры группы Ли, вокруг которого все другие волокна смещаются, создавая свои заряды. И каким же образом этот тор выглядит? Он выглядит таким образом.

Я сломал свой компьютер для того, чтобы создать эту диаграмму, которая показывает одни волокна, вращающиеся вокруг этих электрослабых полей, чтобы это представило электрон по количеству вращений, которые там происходят. Это очень красивая структура, и она соответствует взаимодействиям между электрослабыми полями частиц. И, к примеру, мы знаем, если у вас есть нейтрон, находящийся в пустом пространстве, этот нейтрон будет спонтанно... Исчезнет через 15 минут примерно. Разложится на протон, электрон и позитрон. Почему он распадется на позитрон, электрон и антинейтрино? Почему это происходит, мы фактически можем увидеть на этой диаграмме. Нейтрон состоит из одного верхнего кварка здесь и двух нижних кварков. Таким образом, если нейтрон спонтанно будет распадаться на W-частицу и верхний кварк, и когда это распадение происходит, когда этот нижний кварк спонтанно распадается, он изменяется на верхний кварк и W-частицу. Все их заряды должны сохраниться. Таким образом, электрический заряд, насколько мы смотрим по вертикали этой диаграммы, также слабое поле должно сохраниться, и гиперзаряд должен сохраниться. Таким образом, все должно сбалансировано быть. То есть, если вы движетесь из центра и добавляете вот этот слабый бозон заряду вот этого верхнего кварка, это добавляет гиперзаряд и слабый заряд этого нижнего кварка. И это позволяет разлагаться. Когда этот распад происходит, W может путешествовать некоторое время, затем он распадается на электроны, антинейтрино. Таким образом, слева у вас остается электрон, антинейтрино, два верхних кварка, нижний кварк, который составляет протон. Таким образом, эта диаграмма позволяет вам описать процесс, посредством которого нейтроны спонтанно распадаются на протон, электрон и антинейтрино. Эта диаграмма не просто красивая, она описывает, как действуют элементарные частицы. И также эта диаграмма показывает действие сил.

Электросильные поля представляют другую группу — SU-3. Эта группа SU-3 состоит из восьми типов кругов, которые вращаются одно вокруг другого, создают прекрасный узел, и внутри этой группы Ли две группы кругов, которые не вращаются один вокруг другого. Таким образом, они формируют максимальный тор внутри группы SU-3. И когда вы смотрите на эти искажения, другие круги в группе SU-3 вокруг этого максимального тора создают другие круги, и они создают прекрасную гексагональную структуру. И она выглядит таким образом. Здесь есть еще другие шесть кругов в группе SU-3, которые размещены по мере их смещения вокруг одного круга и другого круга. Это создает великолепную гексагональную структуру, и все кварки, верхние и нижние кварки и также кварки других поколений имеют так называемый цветной заряд, описывающий их вращение вот этого максимального цикла внутри группы SU-3. Вы можете разместить их здесь, это потрясающая геометрия, красивая геометрия, которая описывает это электросильное поле. И вот это сильное взаимодействие, которое связывает эти кварки внутри ядра, соответствует взаимодействию между галеонами, которые соответствуют кругам внутри группы SU-3, и цветным кваркам, которые соответствуют этим волокнам. Я также показываю антикварки здесь, которые также обозначены другими цветами. Но когда возникает взаимодействие между галеоном и кварком, эти цветные заряды также должны приниматься во внимание, они должны сохраняться. Вы можете добавить этот галеон здесь, этот зеленый кварк, и в результате получается красный кварк, и это типичное сильное взаимодействие —  то, что происходит всегда для того, чтобы связывать их вместе в рамках сильного взаимодействия. Это дает нам очень хорошее описание всей стандартной структуры физики частиц, и когда совмещаете все это в единую группу Ли стандартной модели для того, чтобы описать все это вместе.

Я хочу показать вам математически, откуда происходят все эти диаграммы. Вы фактически можете рассчитать матрицы, которые предоставляют генераторы этих групп Ли, и затем эти заряды. К примеру, здесь вы видите сильные заряды, которые соответствуют верхним значениям этих матриц, которые сформированы этими генераторами. Вы рассчитываете их векторы, векторы состояния кварков, и эти дополнительные значения — это значения, которые затем вы можете нарисовать, когда возникает взаимодействие между этими частицами. Геометрически вы можете отобразить их этими искажениями, и все значения сохраняются. То есть вы можете получать столько, сколько необходимо. Сколько приходит, столько и выходит. То есть теория сохранения энергии. Да, конечно, вам не нужно беспокоиться о математике, но математика описывает все эти прекрасные картинки, поэтому ее все-таки необходимо принимать во внимание. Итак, когда вы комбинируете электрослабые и электросильные поля, у нас есть сила, которая формирует эти круги внутри групп Ли. И вы уже рисуете графики вокруг каждого из этих кругов и получаете вот эту диаграмму. Это диаграмма, которая уже находится в четырехмерном пространстве и описывает нам вот эту искаженную геометрию. Но если вы пытаетесь изложить все эти частицы и все эти заряды, мы заполняем эту четырехмерную диаграмму, которая проецируется на двухмерную, как я пытаюсь сейчас проецировать на двухмерном пространстве. Если эта диаграмма возникла бы в 1950-х, люди бы выиграли там по шесть-семь Нобелевских премий, то есть, в принципе, здесь есть очень много структуры, которая была рассчитана в физике частиц, и тут все описано в этой диаграмме.

И по мере того как ученые выявили эту структуру в середине 1970-х годов, физиков немедленно заинтересовало, почему именно такая диаграмма. Почему такая структура зарядов, если, например, не другие структуры зарядов. И одна из вещей, которые они тут же увидели, это то, что, может быть, эта структура зарядов обладает этими странными облаками частиц в разных местах. Да, это, конечно, красиво как структура, но ничего самоописательного в этом, ничего такого явного. Но выясняется, есть нечто самоописательное в этой структуре. И это то, что эта структура может являться частью большей геометрической структуры, и в этом заключается суть увеличения магнификации. То есть те силы и заряды, которые мы видим, могут соответствовать геометрии больших структур, которые являются основой всего этого. И есть и другая причина поверить в то, что все именно таким и является. Если мы посмотрим на силы этих электромагнитно слабых и электросильных полей, если мы будем уменьшаться на меньшие и меньшие дистанции, все эти нити становятся примерно одинаковыми, и, таким образом, если вы посмотрите на эти нити электромагнитно сильных и слабых полей и на их энергии на малых дистанциях при увеличении частиц, вы увидите, что вот эти струны становятся одинаковыми. И это отмечает, что они являются частью какой-то большей силы.

Если вы посмотрите на эти заряды, выясняется, что вот эти структуры группы Ли, которые являются стандартной моделью SU-2, SU-1, электромагнитные слабые силы, SU-3 — это электросильные поля, эта структура групп Ли вписывается в нечто большее — группу SU-5, которая состоит из 24 групп, кругов, вращающихся друг вокруг друга, и это потрясающий факт, что четко вот те заряды, которые вы наблюдаете, соответствуют искажениям вокруг этой большей группы Ли, и эта модель очень хорошо расширяется, масштабируется в эту большую группу. Таким образом, математики и физики подумали, что эта группа SU-5 может разбиваться на группу Хиггса для того, чтобы создать эту стандартную модель. И фактически вселенная больше на уровне SU-5 состоит. Это может быть еще большая группа Ли. Эта SU-5-группа является частью большей группы, которую можно называть Spin-10, которая является частью SU-5, и Spin-10 соответствует группе симметрии в десятимерном пространстве. И это просто само по себе сносит ум. И вот эта стандартная модель уже является маленькой частью всего этого большего. То есть четырежды шесть — опять же это масштабируется. И, таким образом, как все это выглядит, и что это значит для физиков? Если вы вернетесь к стандартной модели, которая описывалась изначально, вы увидите, как это вписывается в Ли-группу SU-5 большего масштаба. У вас есть SU-3, описана здесь, SU-2 описана слабыми бозонами здесь, затем есть метачастицы, которые являются отдельными волокнами, которые закручены вокруг этой структуры. Как же это работает на уровне SU-5? Это выглядит следующим образом.

SU-5 обладает 12 другими бозонами, которые физики называют бозоны-X и бозоны-Y. И они заполняют эту Ли-группу SU-5, которая создает эту единую структуру, и она называется «теория SU-5». Это говорит вам, а что там новое, что может произойти во вселенной в рамках этой группы. И это, если у вас есть протон, правильно, помните, что два верхних кварка и нижний кварк, есть верхний кварк, этот кварк, синий кварк. А, простите... Верхний кварк, нижний кварк здесь. И внутри одного протона все эти кварки должны быть разными цветами обозначены, потому что электросильные поля. Если вы попытаетесь разорвать эти струны, чтобы разделять, меоны находятся между ними, там очень много энергии, и они просто воссоздадут кварки и антикварки, и просто это закроется, исчезнет, аннигилирует. Таким образом, если вы начнете с протона, потому что здесь есть и бозон-Х внизу, ваш нижний кварк может спонтанно перейти в этот бозон-Х и позитрон вверху, этот позитрон улетает из протона, но в этом бозоне-Х он может взаимодействовать с оставшимся кварком внутри вашего протона и создать антикварк. Таким образом, у вас есть протон, который находится здесь, и сейчас по причине этого бозона-Х, который существует здесь, этот протон может разложиться на позитрон, который улетает, и на то, что называется мезон, мезон — который верхний кварк и нижний анти.

Физики подумали: ну, если это действительно происходит так, как это мы описали, потому что мы состоим из протонов, и если они спонтанно распадаются, мы все просто можем аннигилировать в позитроны и меоны, и на атомные структуры распадемся, и просто... Они сказали: ну, может быть, этот распад происходит на протяжении очень длительного времени? Потому что если эти бозоны-Х обладают большой массой, тогда этому сильному распаду потребуется такое длительное время, что просто мы не увидим вообще никакие протоны, которые бы распадались. Таким образом, аналитики, физики начали исследовать эту систему, они подумали, что, может быть, эти протоны редко возникают. Но протоны — они дешевые, если можно так сказать, и поэтому экспериментаторы проводят большое количество экспериментов.

В Японии заполнили емкость 50 тыс. тонн воды, и вокруг там были трубы, и они искали науку распада протонов, что происходит, когда позитрон улетает из протона в воде. Фактически спин вакуума равняется спину воды, он производит радиацию, и затем, это очень красиво, голубым цветом возникает такая красивая линия, однако для этого создаются особые трубки, и таким образом мы видим распад протона в этой огромной емкости с водой. И они смотрели в эту емкость воды на определенном времени, и они не видели распада протонов, просто не наблюдали его. И там было столько много воды, и столько протонов они запускали, и они пытались умножить эту структуру SU-5. Теория SU-5 экспериментально не была подтверждена, потому что мы не видели распада протонов. И они сказали, что экспериментально это было отвергнуто.

Теоретики они, конечно, очень умные. Когда это происходит, они переходят на следующую, большую структуру, они еще умножают ее. Поэтому если вы посмотрите на Spin-10 более высокой теории, вы увидите теорию SU-5 встроенной в нее. Она выглядит таким образом: SU-10, Spin-10, с большим количеством Х-бозонов, которые прячутся за кварками, также бозоны-Х модели SU-5, но с этими дополнительными бозонами есть больше искажений, вы можете получать, что распад протона происходит еще медленнее, то есть в экспериментах его просто не заметите. Очень хитро. Но есть еще что-то очень интересное об этом Spin-10, и это все еще принимают во внимание модель вселенной. Вселенная может происходить из такой симметричной структуры. Но есть что-то очень прекрасное в структуре этой модели. Когда вы посмотрите на заряды этой модели, которая на сегодняшний день, так как Spin-10 — это большая группа Ли, заполняет эту диаграмму, так сказать, пятимерная диаграмма, которая сейчас проецируется на двухмерную, это сложно увидеть, но так или иначе мы видим уже такую более сильную структуру. Таким образом, если вы посмотрите на эту структуру Spin-10 унифицированной теории, со всеми волокнами и пространствами, которые вращаются вокруг друг друга, фактически структура представляет собой еще более прекрасную структуру. Очень сложно увидеть, давайте посмотрим на модель. Если вы начнете это вращать в другой проекции, вы можете увидеть, что он обладает потрясающей структурой — это концентрические круги, которые являются частью этой проекции.

Таким образом, это более красивая структура, чем другая теория — единая теория поля. И это поднимает очень интересные возможности, потому что помните, когда я говорил, что вот эти фермионы, которые описывают волокна вокруг групп Ли, и это очень странное описание, и что фундаментальные эти волокна там делают, и все структуры группы Ли описываются этими кругами, которые крутятся вокруг кругов. И что такое фермионы? Это другие волокна, которые крутятся вокруг кругов. Это выглядит очень странно, но выясняется, что вся эта структура унифицированной теории Spin-10, включая фермионы, вращающиеся вокруг них, является часть единой группы Ли. И это потрясающий факт, когда все это является частью того, что называется группа Ли-6. И что это обозначает? Математически то, что мы описываем как волокна и фермионы, это волокна электронов, если вы посмотрите внутри группы Ли-6, электроны соответствуют ряду направлений, которые вращаются вокруг этого круга электромагнетизма, и это соответствует группе кругов, которые вращаются внутри этой группы Ли. Таким образом, группа Ли-6, SU-6, показывает стандартные силы, но также и структуру фермионов, которые вращаются вокруг этой группы Ли. Поэтому математически они составляют так называемую суперсвязь.

Возвращаемся обратно. Что такое группа Ли-6 и SU-6? Помните вот эти прекрасные узлы геометрические? И, помните, вы можете привязать различные типы узлов друг к другу? И этими узлами математики выяснили, что есть различные группы Ли, могут существовать еще более высокие группы Ли. Еще в начале 1900-х они выяснили, что вот эти четыре бесконечные направления групп Ли в более высоких пространствах могут возникать. И пять исключительных примеров, которые я бы привел, эти пять исключительных групп Ли с большими и большими наборами кругов, вращающихся друг вокруг друга для того, чтобы эти структуры, и группа Е-6 является одной из этих исключительных групп Ли. Там 78 групп кругов, которые вращаются друг вокруг друга, и еще большая группа Е8 — там 248 групп кругов. Потрясающе то, что наша вселенная структурирована, и это вписывается в рамки группы Е6. Это потрясающе.

Но еще одна из вещей, которые я обозначил здесь, то есть то, что возникает у нас вот эта структура, если все, что бы было у нас во вселенной, это электрослабые и электросильные поля, электромагнетизм, фермионы с зарядами, вращающимися вокруг этой Ли-группы, и вот эта унифицированная теория Е6, это было бы просто потрясающе для того, чтобы описать вселенную. Но мы не описываем тогда гравитацию. Каким образом можно еще описать гравитацию? Посредством этой геометрической структуры. И что такое гравитация, и какой заряд соответствует гравитации? Тем же путем другие частицы имеют электрослабые и электросильные поля. Итак, каков гравитационный заряд? Это подводит меня к вопросу, что вот мы начали все это исследования, не я начал, пытаясь унифицировать эту теорию, просто возникла вот эта сумасшедшая теория, но я начал пытаться выяснить и пытаться понять нечто, очень базовый вопрос, на который я пытался ответить, он настолько фундаментален, что он волнует не только физиков, но даже мультипликаторов.

И очень странно. Если ваша жизнь отображена только в картинке, этот мультфильм — самый странный мультфильм, который я знаю, это даже круче, чем «Бивис и Батхед», это мультфильм, который был восемь месяцев назад произведен, он показывает, что у этого мультипликатора возник тот же вопрос, который возник у меня в моих исследованиях. И вопрос, что такое спин? Что такое квантовый механический спин, задает вопрос. И, да, вот видите, что там дальше написано: «Не рассказывай мне все эти глупости о матрицах, пауэрлифтер эйнштейновской статистики». Да, конечно, мне понравилось то, что я столкнулся с этим мультфильмов.

В чем же суть этого вопроса? Что такое спин? Это фундаментальный вопрос. Я понимаю, что вы не просыпаетесь в поту ночью, задавая себе вопрос, что такое спин. Итак, что же такое спин геометрический, и что такое это в физике? Это является очень важной частью. Итак, давайте, если мы посмотрим на физический объект спин группы-3, трехмерная группа Ли, соответствующая группе вращения в трехмерном пространстве, таким образом, если вы посмотрите на некоторые объекты здесь, вы можете вращать его в трех различных плоскостях. И эта группа Ли, вот эти различные вращения геометрические, одна вращается вокруг другой, вы можете видеть это, когда вы вращаете физическим объектом. Таким образом, если вы, к примеру, вращаете его в эту сторону, а другая ротация происходит в этом направлении, это соответствует вращению в этой другой плоскости. И это то же самое, каким образом два других объекта могут взаимодействовать в Ли-группе для того, чтобы создать третью группу в своих вращениях. Таким образом, внутри этой группы Ли эти круги, вращающиеся друг вокруг друга, два вращения для того, чтобы создать третье вращение, с тем же самым зарядом внутри группы Ли, они и закручены в одну и ту же сторону с точки зрения одной оси. Таким образом, это все потрясающе для трехмерного пространства.

Однако, что выяснил Эйнштейн. Мы не живем просто в трехмерном пространстве — мы живем в четырехмерном пространстве-времени. Таким образом, это обозначает нечто более интересное, то есть, для тех вещей, которые движутся. Оно не просто вращается по этой оси. Когда объект движется, вы фактически видите, что время как бы замедляется. Это влияет на время. Что это обозначает? Этот объект, который еще и вращается во времени и пространстве, таким образом, по мере того, как он движется, вы видите, он становится короче, правильно, когда он поворачивается к вам. И, таким образом, это сокращение дистанции — и время медленнее тикает. Таким образом, это интересный эффект, который возникает. Вот здесь, когда я смотрю с этой стороны, он тикает так, я больше это вращаю в пространстве. Но когда что-то еще двигается во времени и пространстве, получается, то есть, эта Ли-группа Spin-1-3 вращения в одном пространстве — три времени и пространства. Таким образом, вы получаете очень интересную структуру, и фактически это происходит. То есть, когда вы делаете что-то, например, нейтрон пролетает мимо вас, когда вы посмотрите на него, вы увидите, что он живет дольше, чем 15 минут — скорость света, потому что он движется, потому что время-пространство вращается. И это вот часть фундаментальной структуры этих групп Ли, этот Spin-1-3 группы Ли, вот, в каждой точке времени-пространства. И поэтому что происходит? Это то, что вот этот Spin-1-3, вот эта группа Ли, Spin-1-3 описывает силы гравитации. То есть мы знаем, когда объект движется, он вращается во времени-пространстве, но также мы, сидя на своих стульях, чувствуем силу гравитации. Что же она из себя представляет? Что происходит? А то, что гравитационное поле как соединяющее поле, как также электромагнитное связующее поле, так же, как и электромагнетические связи, которые были описаны и описывают электромагнитный потенциал, гравитационное поле описывается Spin-1-3, спин-связь так называемая. Таким образом, Земля обладает этой спин-связью. И что эта спин-связь делает? Она пытается вращать всех нас и дает нам вес по отношению к центру Земли. Правильно. Таким образом, когда объект двигается, он вращается во времени-пространстве, и Земля, спин-поле, оно движется также и во времени, и пытается вращать во времени-пространстве, и дает нам направление к центру Земли. Таким образом, мы чувствуем свой вес. И почему мы не падаем вниз, к центру Земли? Потому что мы сидим на наших стульях и на другой материи. Таким образом, это потрясающее описание гравитации с точки зрения групп Ли и с точки зрения группы Ли Spin-1-3.

Итак, каковы же заряды, каковы же эти вращения вокруг этой Ли-группы Spin-1-3? Я хочу показать вам картинку, каким образом это гравитационное поле выглядит. У вас есть направление во времени и направление в пространстве, и любой момент этого вращения описывается этой группой направлений во времени и пространстве. И это выглядит примерно таким образом. И для физических объектов, когда вы их вращаете, если вы вращаете их только один раз, то есть, если я возьму этот объект и поверну его один раз вокруг своей оси, он возвращается к своей первоначальной точке, в свое первоначальное положение. Таким образом, заряд Spin-1-3 — вы можете увидеть, например, Spin-заряд-1. Но получается, что электроны — они не такие. Поэтому я их люблю.

Итак, электроны, и кварки, и фермионы, у них нет спина, равного единице. У них спин-заряды равны половине. То есть, когда вы вращаете его вокруг 360 градусов, если это электрон, он не возвращается в свое первоначальное состояние. То есть вы должны обернуться на 720 градусов, чтобы он вернулся в свое первоначальное состояние. Это очень странно, конечно, и можно продемонстрировать это таким образом. Например, это в моей руке, и я могу двигать ее, например, для того, чтобы она была плоско направлена. И я скажу, например, я хочу обернуть его и вернуть в первоначальное состояние. Таким образом, этого нельзя сделать на 360 градусов, но на 720 градусов это можно сделать. Если возьмете его вот так вот рукой, обернете вокруг, это 360 градусов, да, но вы видите, моя рука, она искажена, да, изменила свой угол. Таким образом, когда она вращается, это дает мне опять плоское, то есть 720 градусов получается, то есть это возвращает его в первоначальное пространство. Это как электрон. Электрон работает точно таким же образом. Его нужно повернуть на 720 градусов, чтобы вернуть в первоначальное состояние. По этой причине, что такое спин? Это то, каким образом волокно электрона вращается вокруг Ли-группы Spin-1-3, которая показывает вращение во времени и пространстве. Это потрясающе. И было очень удовлетворительно достичь вот этого гипотетического описания спина. И спин — это не просто вращение. Спин больше как электрозаряд, но для описания гравитации, а не электромагнетизма.

И мы видим потрясающую картинку. Таким образом, если мы попытаемся изобразить это на этой диаграмме, итак... Или объекты, у них есть спин, фермионы, электроны и кварки, у них спин составляет 1,5. Таким образом, давайте посмотрим на эти заряды для того, чтобы понять эту модель. Итак, здесь у нас есть потрясающая идея, как все это можно сделать, и это электроны, опять же, электроны вращаются с левосторонним спинами, по мере движения через пространство они взаимодействуют с электрослабыми полями. Но электроны, которые вращаются с правым спинами, они движутся через пространство и не взаимодействуют с электрослабыми полями. Электрослабое поле для физики частиц несет гравитационный спин в себе фермионов. Это потрясающе. И вот эта структура зарядов должна соответствовать структуре, когда вы комбинируете в пятимерной диаграмме. Потому что электрослабые поля как раз отвечают за гравитационный спин, и это потрясающе, когда мы комбинируем в этой диаграмме и получаем следующее. Она выглядит таким образом.

Выглядит хаотично, правильно? Но это не полноценная диаграмма, это стандартная модель зарядов. А также гравитационные спины всех частиц, известных нам, включая частицы, которые в этот момент времени мы еще даже не знаем, как называются, мы только знаем, что они существуют. Например, хиггсовое поле в гравитационной составляющей. И поэтому, как я уже говорил, эта структура зарядов немного хаотично выглядит, но она выглядит гораздо лучше, если мы посмотрим на нее и включим другие частицы из Spin-10. Таким образом, давайте вспомним, это все частицы, которые нам известны. Но если включите и бозоны-Х из унифицированной теории поля, ситуация будет выглядеть таким образом, и мы снова получим полноценную картинку, и мы опять получим эти концентричные круги, как и в первом случае. И потрясающий факт заключается в том, что вся эта структура зарядов, гравитации и также зарядов стандартной модели унифицированной единой теории вписывается в структуру самой большой исключительной группы Ли — Ли-8, которая выглядит таким образом. Итак, вот эта вся структура происходит из единой группы Ли. Таким образом, это просто потрясающе, каким образом это все вписывается в эту структуру.

И что опять мы получаем? Вот это десятимерное пространство может опять вращаться различными путями, и мы можем увидеть структуры внутри, которые вращаются друг вокруг друга, и мы видим этот просто потрясающе красивый геометрический объект. По этой причине мы и назвали его теорией всего. И поэтому, когда вы создаете это объединение, получаем еще большее количество частиц, которые нам еще неизвестны, и мы надеемся, что когда-то мы увидим эти частицы, узнаем о них. То есть у нас есть целая коллекция. Также эти бозоны-Х и другие частицы, которые могут существовать как часть этой группы Е8. Там много частиц, которые мы еще сможем увидеть в будущем. Итак, если мы увидим их все, мы просто будем очень счастливы, потому что многие частицы не вписываются в эту структуру Е8, и это обозначает, что эта теория неправильна, и оно не соответствует вот тому, что мы описали. И покажется, что это случайность, что стандартная модель гравитационной системы была описана изначально. Поэтому, если появится что-то, что не описано здесь, то тогда получится, что структура вселенной — нечто другое. Но что мы начинаем видеть? Мы начинаем обнаруживать эти другие частицы в этих коллайдерах, и они заполняют эту картинку. И если мы начнем обнаруживать и другие из них, это будет просто потрясающе. Таким образом, сейчас как раз пока это математическая идея, это наблюдение чисто математического плана.

Также, что нам известно, это то, что эта структура, помните, она включает структуру зарядов верхних и нижних кварков, и нейтронов, и нейтрино. И второе, и третье поколение частиц находится сверху, над первым поколением, и обладает тем же зарядом. Единственное, другими массами обладает, но массы не значат ничего в этой диаграмме, потому что масса здесь не описана. Каким-то образом нам необходимо описать эту массу для этих новых поколений электронов, как эти взаимодействуют с частицей Хиггса. Пока здесь не обозначено, как это описывается, но есть подсказка внутри группы Ли, потому что группа Ли обладает трехмерной структурой, симметричной треугольной структурой, которая позволяет вам картировать между верхними и нижними электронами, нейтронами и их зарядами и другими частицами, которые находятся внутри группы Ли. И моя надежда — использовать все это для того, чтобы описать фермионы второго и третьего поколения. Но это не работает явным путем. Таким образом, мы сейчас работаем над описанием этой структуры. Но структура сама по себе очень красива, вот эта вот треугольная структура внутри группы Ли, как вы можете картировать частицы первого поколения, затем другие частицы, которые называются нейтрофермионы, как некоторые люди говорят, потому что без этих нейтрофермионов, засчитанных группой Е8, теория не сможет работать, но эти частицы могут обладать очень высокими массами, или это может быть то, что они могут взаимодействовать с другими частицами здесь для того, чтобы соответствовать третьему поколению частиц. Я не уверен, каким образом это работает, происходит ли это, но это то, что теоретически возможно. И математический аппарат, лежащий за всем этим, тоже очень красивый. Если вы любите математику, это просто в основном математика волоконной связи, математика струнной теории. И это очень хорошая теория, она описывается очень красиво геометрически, и также она впервые была описана господином Поповым, и он также сыграл очень важную роль в фундаментальной теории поля. Таким образом, геометрическая структура за всем этим, если эта теория правильна, тогда она описывает фундаментальную структуру нашей вселенной. Фактически, группа Е8 структуры Ли, вращающаяся во всех возможных направлениях в четырехмерном времени-пространстве, и именно по этой причине, потому что Ли-группа вращается таким образом, у нас есть направление внутри нашего времени и пространства, потому что это соответствует направлениям внутри этой Ли-группы в их спин. И поэтому это потрясающая теория.

Я не буду говорить очень детально о том, как это все происходит, но, рассказав вам обо всем этом, это вот суть теории, что я хочу сделать. Я хочу выработать некий финал и создать вот эту группу Ли8 из всех вот электромагнитных, электрослабых и сильных полей, частиц и описать, каким образом все это работает в рамках этой группы Е8, и затем я хочу двигаться в другом направлении — начать вращать ее, показать другие структуры. Поэтому, если я начну вращать все это, мы вращаем эту диаграмму в восьми пространствах и показываем вам, каким образом работает эта структура. Поэтому, когда мы вращаем ее и видим, что модель электрослабых полей с электронами здесь, с -1 позитроном, +1 зарядом, кварки 2/3 и нижний край -1/3, вы видите полную модель здесь. И частицы Хиггса, которые разрушают симметрию, да, она находятся внутри вот этой группы Е8. Если вы продолжите вращать все это, вы увидите также и гравитационную часть этой структуры Е8 и увидите их спины. Увидите плюсовые и минусовые спины от фермионов и спины гравитонов и гравитационных частиц здесь. Также вы продолжите вращать эту структуру и увидите, как она взаимодействует дальше, увидите различные цвета кварков, как они взаимодействуют с этой группой SU-3, которая встроена в рамках восьмой группы. Таким образом, все другие части стандартной модели гравитации встроены внутри этой теории, это потрясающе.

Сама по себе это потрясающе красивая структура, и многие математики рассматривают структуру Е8 как самую красивую на сегодняшний день открытую структуру. Это просто потрясающая вещь. И там есть взаимосвязи. Описывать практически всю математику, атенионы и многие другие потрясающие вещи, которые сейчас описываются в математике. Это просто потрясающе. Поэтому, в принципе, это то, чем я занимаюсь сейчас с точки зрения описания вселенной. И, как я уже говорил, самая большая тайна заключается в том, где эти частицы второго и третьего поколения находятся — либо в части этой структуры, либо в чем-то фундаментально другом. Также я немножечко рассказал о чем-то, что происходило совсем недавно. Мы пытаемся выяснить более фундаментальное описание, почему, если вы, например, посмотрите на все, что было описано теорией Е8 во времени и пространстве, тогда вам необходимо задаться вопросом, почему Spin-1-3 соответствует вращениям вокруг гравитационной рамки в нашем времени-пространстве. Какое взаимоотношение между нашим временем-пространством и этой структурой, которая находится внутри Е8. Математически — да, это, конечно, взаимодействует, и математически вы можете все это восстановить, описать. Например, эйнштейновское описание гравитации. Если вы запишете все эти уравнения, каким образом Spin-1-3 и гравитационная рамка могут быть описаны в этой теории четырехмерного пространства для того, чтобы предоставить вам направление времени и направление пространства в этом многопространственном мире.

Но почему природа создала что-то подобное? Мы пытаемся просто сейчас понять небольшую частичку группы Е8, и этот вопрос, который мы задаем себе, подводит нас к целому ряду дедуктивных выводов. Самые простые описания того, почему наше время-пространство является всего лишь частью группы Е8 — это потому, что наше время-пространство является базовым состоянием, и оно является всего лишь маленькой частью группы Е8, внутри нее находится. Эта группа Е8 не имеет такого масштаба сама по себе, и если вы выберете некомпактную версию, она бесконечна. Таким образом, наше время-пространство соответствует четырехмерной поверхности внутри этой Ли-группы, и оно искривленное. И фактически это то, где мы живем — в этой секции группы Е8, которое вот такое искаженное. И все, что мы видим, вот эти частицы являются частью Е8, заполняющей наше время-пространство, потому что мы внутри его. И математически это очень просто, но невозможно все это показать. Но я пока сейчас работаю как раз над докладом на эту тему. Но, в принципе, это подводит вас к моему лучшему описанию с точки зрения того, в чем мы живем. И мое направление исследований — как раз работа над этой теорией. Ну, это вот то, чем я горю.

И также я хочу сказать, что, рассказав вам обо всем этом, на протяжении последних нескольких лет я разработал несколько интересных инструментов. Не знаю, будет ли все это работать. Как я сказал, эта теория очень хорошо выглядит на футболке. В MIT наши студенты уже попросили меня, чтобы я создал эту футболку. Я создал эти футболки, но я, конечно, работаю не только над этим. Мы также создали такое приложение. Конечно, вы не можете посмотреть на него на своем iPhone, потому что оно во флэше, а iPhone не любит флэша — ваши батарейки тут же сядут. Но вы можете посмотреть, зайдя на этот сайт, и поиграться с этими геометрическими частицами, и увидеть, как это все вращается, как они взаимодействуют друг с другом, нажать их — и вам скажут, что это за частицы, как они находятся, где они находятся в этой диаграмме, можете выбрать различные группы, выбрать свою любимую группу Ли.

контакты

119072, Москва, Берсеневская набережная, 6, стр.3

+7 (499) 963–31–10
+7 (985) 766–19–25
do@digitaloctober.com