2006 की उनकी विवादास्पद पुस्तक "द ट्रबल विद फिजिक्स: द राइज ऑफ स्ट्रिंग थ्योरी, द फॉल ऑफ ए साइंस," और व्हाट कम्स नेक्स्ट ", सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी ली स्मोलिन बताते हैं" सैद्धांतिक रूप से पांच महान समस्याएं भौतिक विज्ञान।"
- क्वांटम गुरुत्वाकर्षण की समस्या: सामान्य सापेक्षता और क्वांटम सिद्धांत एक एकल सिद्धांत में जो प्रकृति के पूर्ण सिद्धांत होने का दावा कर सकता है।
- क्वांटम यांत्रिकी की मूलभूत समस्याएं: क्वांटम यांत्रिकी की नींव में आने वाली समस्याओं को हल करना, या तो सिद्धांत की समझ में आता है क्योंकि यह खड़ा होता है या एक नया सिद्धांत का आविष्कार करता है जो समझ में आता है।
- कणों और बलों का एकीकरण: यह निर्धारित करें कि विभिन्न कणों और बलों को एक सिद्धांत में एकीकृत किया जा सकता है या नहीं, जो उन सभी को एक एकल, मौलिक इकाई की अभिव्यक्तियों के रूप में समझाता है।
- ट्यूनिंग की समस्या: बताएं कि कण भौतिकी के मानक मॉडल में मुक्त स्थिरांक के मूल्यों को प्रकृति में कैसे चुना जाता है।
- ब्रह्माण्ड संबंधी रहस्यों की समस्या: स्पष्ट कीजिए काला पदार्थ तथा काली ऊर्जा. या, यदि वे मौजूद नहीं हैं, तो निर्धारित करें कि बड़े पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण कैसे और क्यों संशोधित किया गया है। अधिक आम तौर पर, समझाएं कि ब्रह्मांड के मानक मॉडल के स्थिरांक, जिसमें अंधेरे ऊर्जा भी शामिल है, के कारण वे मान हैं।
भौतिकी समस्या 1: क्वांटम गुरुत्वाकर्षण की समस्या
क्वांटम गुरुत्वाकर्षण सैद्धांतिक भौतिकी में एक सिद्धांत बनाने का प्रयास है जिसमें दोनों शामिल हैं सामान्य सापेक्षता और कण भौतिकी का मानक मॉडल। वर्तमान में, ये दोनों सिद्धांत प्रकृति के विभिन्न पैमानों का वर्णन करते हैं और उस पैमाने का पता लगाने का प्रयास करते हैं जहाँ वे होते हैं ओवरलैप उपज के परिणाम जो काफी मायने नहीं रखते, जैसे गुरुत्वाकर्षण बल (या स्पेसटाइम की वक्रता) बन रहा है अनंत। (आखिरकार, भौतिकविदों ने कभी भी प्रकृति में वास्तविक शिशुओं को नहीं देखा है, न ही वे चाहते हैं!)
भौतिकी समस्या 2: क्वांटम यांत्रिकी की मूलभूत समस्याएं
एक मुद्दा समझ के साथ क्वांटम भौतिकी अंतर्निहित शारीरिक तंत्र क्या है। क्वांटम भौतिकी में कई व्याख्याएं हैं - द क्लासिक कोपेनहेगन व्याख्या, ह्यूग एवरेट II के विवादास्पद कई संसारों की व्याख्या, और इससे भी अधिक विवादास्पद हैं सहभागी एंथ्रोपिक सिद्धांत. इन व्याख्याओं में आने वाला प्रश्न वास्तव में क्वांटम तरंग के पतन का कारण बनता है।
अधिकांश आधुनिक भौतिक विज्ञानी जो क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के साथ काम करते हैं, अब व्याख्या के इन सवालों को प्रासंगिक नहीं मानते हैं। डिकॉयर्सेंस का सिद्धांत, कई लोगों के लिए, स्पष्टीकरण - पर्यावरण के साथ बातचीत क्वांटम पतन का कारण बनता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि भौतिक विज्ञानी समीकरणों को हल करने, प्रयोग करने और भौतिकी का अभ्यास करने में सक्षम हैं के बग़ैर मौलिक स्तर पर जो हो रहा है, उसके सवालों को हल करना, और इसलिए अधिकांश भौतिक विज्ञानी 20-फुट के ध्रुव के साथ इन विचित्र प्रश्नों के पास नहीं आना चाहते हैं।
भौतिकी समस्या 3: कणों और बलों का एकीकरण
वहां भौतिकी के चार मूलभूत बल, और कण भौतिकी के मानक मॉडल में उनमें से केवल तीन (विद्युत चुंबकत्व, मजबूत परमाणु बल और कमजोर परमाणु बल) शामिल हैं। गुरुत्वाकर्षण को मानक मॉडल से बाहर छोड़ दिया जाता है। एक सिद्धांत बनाने की कोशिश की जा रही है जो इन चार ताकतों को एकजुट करता है एकीकृत क्षेत्र सिद्धांत सैद्धांतिक भौतिकी का एक प्रमुख लक्ष्य है।
चूंकि कण भौतिकी का मानक मॉडल एक क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत है, इसलिए किसी भी एकीकरण को करना होगा गुरुत्वाकर्षण को एक क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के रूप में शामिल करें, जिसका अर्थ है कि समस्या 3 को हल करने के साथ जुड़ा हुआ है समस्या 1।
इसके अलावा, कण भौतिकी के मानक मॉडल में बहुत सारे अलग-अलग कण दिखाई देते हैं - सभी में 18 मौलिक कण। कई भौतिकविदों का मानना है कि प्रकृति के एक मौलिक सिद्धांत में इन कणों को एकजुट करने की कुछ विधि होनी चाहिए, इसलिए उन्हें अधिक मौलिक शब्दों में वर्णित किया गया है। उदाहरण के लिए, स्ट्रिंग सिद्धांतइन दृष्टिकोणों में से सबसे अच्छी तरह से परिभाषित, भविष्यवाणी करता है कि सभी कण ऊर्जा के मूलभूत तंतुओं, या तारों के विभिन्न कंपन मोड हैं।
भौतिकी समस्या 4: ट्यूनिंग समस्या
ए सैद्धांतिक भौतिकी मॉडल एक गणितीय ढांचा है, जो भविष्यवाणियों को बनाने के लिए, कुछ मापदंडों को निर्धारित करने की आवश्यकता होती है। कण भौतिकी के मानक मॉडल में, सिद्धांत द्वारा अनुमानित 18 कणों द्वारा मापदंडों का प्रतिनिधित्व किया जाता है, जिसका अर्थ है कि मापदंडों को अवलोकन द्वारा मापा जाता है।
हालांकि, कुछ भौतिकविदों का मानना है कि सिद्धांत के मूलभूत भौतिक सिद्धांतों को इन मापदंडों को निर्धारित करना चाहिए, माप से स्वतंत्र। इसने अतीत में एक एकीकृत क्षेत्र सिद्धांत के लिए बहुत उत्साह पैदा किया और आइंस्टीन के प्रसिद्ध प्रश्न को जन्म दिया "क्या भगवान के पास कोई विकल्प नहीं था जब वह ब्रह्मांड बनाया? "क्या ब्रह्मांड के गुण स्वाभाविक रूप से ब्रह्मांड का रूप निर्धारित करते हैं, क्योंकि ये गुण काम नहीं करेंगे यदि प्रपत्र विभिन्न?
इसका उत्तर इस विचार की ओर दृढ़ता से झुकता हुआ प्रतीत होता है कि केवल एक ब्रह्माण्ड नहीं है जिसे बनाया जा सकता है, बल्कि यह कि मौलिक की एक विस्तृत श्रृंखला है सिद्धांतों (या एक ही सिद्धांत के विभिन्न प्रकार, विभिन्न भौतिक मापदंडों, मूल ऊर्जा राज्यों और इसी तरह) के आधार पर और हमारा ब्रह्मांड इन संभावितों में से एक है ब्रह्मांडों।
इस मामले में, यह सवाल बन जाता है कि हमारे ब्रह्मांड में ऐसे गुण क्यों हैं जो जीवन के अस्तित्व की अनुमति देने के लिए इतने बारीक हैं। इस प्रश्न को कहा जाता है ठीक ट्यूनिंग समस्या और कुछ भौतिकविदों को इस ओर मुड़ने के लिए प्रेरित किया है मानव सिद्धांत एक स्पष्टीकरण के लिए, जो यह बताता है कि हमारे ब्रह्मांड में यह गुण हैं क्योंकि अगर यह अलग-अलग गुण रखता है, तो हम सवाल पूछने के लिए यहां नहीं होंगे। (स्मोलिन की पुस्तक का एक प्रमुख जोर गुणों के स्पष्टीकरण के रूप में इस दृष्टिकोण की आलोचना है।)
भौतिकी समस्या 5: ब्रह्मांड संबंधी रहस्यों की समस्या
ब्रह्मांड में अभी भी बहुत सारे रहस्य हैं, लेकिन अधिकांश भौतिक विज्ञानी डार्क मैटर और डार्क एनर्जी हैं। इस प्रकार के द्रव्य और ऊर्जा का उसके गुरुत्वाकर्षण प्रभावों से पता लगाया जाता है, लेकिन इसे प्रत्यक्ष रूप से नहीं देखा जा सकता है, इसलिए भौतिक विज्ञानी अभी भी यह जानने की कोशिश कर रहे हैं कि वे क्या हैं। फिर भी, कुछ भौतिकविदों ने इन गुरुत्वाकर्षण प्रभावों के लिए वैकल्पिक स्पष्टीकरण का प्रस्ताव किया है, जिसे पदार्थ और ऊर्जा के नए रूपों की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन ये विकल्प अधिकांश के लिए अलोकप्रिय हैं भौतिकविदों।
द्वारा संपादित ऐनी मैरी हेल्मेनस्टाइन, पीएचडी।