Ученым удалось объединить ЭМ со слабым взаимодействием, а затем с сильным взаимодействием, чтобы получить стандартную модель. Затем они изучили суперсимметрию и ТВО, которые показали улучшенную унификацию калибровочной связи при высоких энергиях. Последней мечтой было объединить все известные силы при очень высоких энергиях, включая гравитацию. В этой картине есть основное единственное взаимодействие, которое мы ищем, из которого возникли все другие взаимодействия при более низких энергиях.
С другой стороны, за последние 10-20 лет произошли теоретические прорывы в отношении дуальностей, таких как двойственность калибровка/калибровка и калибровка/гравитация. В этой картине, например, КТП без гравитации в каком-то пространстве эквивалентна теории гравитации в многомерном пространстве.
Так что мне кажется, что старый смысл объединения (а именно объединить гравитацию со всеми тремя другими силами в одну единую силу) изменился на высказывание о том, что гравитация и физика элементарных частиц — это одно и то же, благодаря двойственности.
Итак, исследователи в области теории струн/физики элементарных частиц думают об объединении в современных исследованиях с точки зрения двойственности и отказались от старого значения объединения?
«Объединение» было чем-то, что подчеркивалось, когда ТВО были передовым краем физики высоких энергий. Идея тогда заключалась в том, чтобы взаимодействия исходили от красивой симметричной группы. Смысл физики не в унификации в этом смысле — в том, чтобы сделать все таким образом единым целым. Скорее, смысл физики в унификации в смысле непротиворечивого математического описания, описывающего все, сколько бы частей у вас ни было. Объединение гравитации с другими взаимодействиями означает, что они должны последовательно описываться вместе, а не то, что они принципиально все обусловлены одним типом частиц в низкоэнергетической теории или что они происходят из одной и той же калибровочной группы (это ошибочная интерпретация объединения). в какой-то недавней работе, вроде исключительно простой теории всего).
Объединения ТВО, которые объединяют негравитационные силы в одну большую группу, являются важным ключом к воспроизведению известной физики, потому что они говорят вам, какие симметричные структуры вы можете разрушить, чтобы получить наблюдаемую физику. Это превращает низкоэнергетическую теорию в полезную подсказку о том, как получить ее из высокоэнергетического описания с высокой степенью симметрии.
С появлением теории струн у нас появилось такое высокоэнергетическое описание. Описание в теории струн всегда едино во втором смысле, оно всегда исходит из непротиворечивой теории при высоких энергиях. Затем объединение GUT сообщает вам, какой тип вакуума струн вы должны исследовать, чтобы получить наблюдаемую физику. До сих пор дело обстояло так, что обычные струнные модели, которые воспроизводят что-то близкое к стандартной модели, делают это, слегка нарушая ТВО, так что теория низких энергий унифицируется при промежуточных энергиях. Это верно, даже если вы делаете стандартную модель на бранах, потому что у вас есть дополнительная симметрия, когда браны расположены друг над другом.
Дуальности в теории струн не являются в точности унификациями, хотя я полагаю, что вы можете думать о них как об унификации калибровочных описаний с гравитационными описаниями в некотором смысле. они представляют собой точные формулировки теории струн в различных областях, использующие фундаментальные степени свободы различных объектов теории. Идея не в том, чтобы получить все из одной группы или чего-то еще, а в том, чтобы точно описать динамику теории струн, используя известные негравитационные модели. Первоначальная формулировка теории струн также была своего рода двойственностью, дуальностью между 10-мерной физикой пространства-времени и 2-мерной физикой мирового листа.
Описание в теории струн холистически непротиворечиво — оно исходит из структуры, которую нельзя изменить, не испортив все. Это с самого начала делает теории струн полностью унифицированными, поскольку каждая часть необходима для непротиворечивости остальных. Струны также обладают свойством «ядерной демократии» (на самом деле это гравитационная демократия), что означает, что вы можете рассматривать все как состоящее из струн или также рассматривать его как состоящее из определенных D-бран, и вы получите такое же описание. независимо от того, какую вещь вы решите назвать фундаментальной, хотя и с различными пределами становится легко вычислить.
Но теория струн не утверждает, что все состоит из одной конкретной вещи, а утверждает, что любую из этих вещей можно использовать для реконструкции остальных вещей. Вы можете увидеть больше здесь: Почему у нас так много дуальностей в теории струн? .
«Объединить» две теории — значит найти последовательный способ объединения описаний природы, которые дают две теории. Это не обязательно означает описание двух разных взаимодействий как аспектов одного лежащего в их основе взаимодействия — сильное и электрослабое взаимодействия не объединены в этом сильном смысле в стандартной модели — просто два описания двух взаимодействий должны соответствовать друг другу.
Я не знаю никого, кто использовал бы термин «объединение» во втором предложенном вами значении. Обычно говорят, что эти два описания дополняют друг друга.
DJBunk
Рон Маймон