Проблема создания единой фундаментальной теории

В классификации многочисленных известных к настоящему времени элементарных частиц гипотеза кварков оказалась довольно плодотворной. Она позволила не только систематизировать уже известные элементарные частицы, но и предсказать новые, а также объяснить многие их свойства. Естественно, что были предприняты попытки обнаружения кварков. Появилось несколько сенсационных сообщений об экспериментальном наблюдении кварков. Однако впоследствии они не подтвердились,

По-видимому, кварковая модель будет в дальнейшем постоянно уточняться, и, возможно, на смену ей придет более совершенная теория структуры элементарных частиц. В пользу этого предположения свидетельствуют наделение кварков все более новыми свойствами, гипотеза о существовании восьми типов безмассовых глюонов, "склеивающих" кварки в частицы, а также проблема создания единой теории четырех видов фундаментальных взаимодействий, соединения физики микромира и космологии. На каждом более глубоком уровне структуры материи обнаруживаются новые необычные свойства и законы движения ее, обогащающие наше познание ее структурной бесконечности.

Положение, сложившееся в современной физике элементарных частиц, напоминает положение, создавшееся в физике атома после открытия в 1869г. Д.И. Менделеевым периодического закона. Хотя физическая сущность этого закона была выяснена только спустя примерно 60 дет, после создания квантовой механики, он позволил систематизировать известные к тому времени химические элементы и, кроме того, привел к предсказанию существования новых элементов и их свойств. Точно так же физики научились систематизировать элементарные частицы, причем систематика в ряде случаев позволила предсказать существование новых частиц и их свойств.

Однако установление систематики элементарных частиц, как отметил выдающийся физик-теоретик И.Е. Тамм (1895- 1971),

... Отнюдь не решит фундаментальной проблемы понимания всех законов микромира. Это понимание, очевидно, придет, только когда будет создана новая физическая теория... Сейчас мы подходим к новому этапу познания фундаментальных законов строения природы, из которых, как частный случай общего, должны будут вытекать и квантовая теория, и теория относительности, и теория Ньютона... Но тот факт, что громадная армия экспериментаторов и теоретиков во всем мире работает на этом передовом для физики фронте, позволяет надеяться, что это время не за горами.

Крупным шагом в познании микропроцессов явилось создание единой теории электромагнитных и слабых взаимодействий. Перед физикой стоит важнейшая задача создания единой теории взаимодействий, включающих в себя также сильные, а в перспективе и гравитационные взаимодействия. По-видимому, такое "великое объединение" потребует синтеза теории элементарных частиц, квантовой хромодинамики и научной космологии, релятивистской астрофизики. Разработка единой теории всех известных фундаментальных взаимодействий позволит обеспечить концептуальную интеграцию современных данных о природе, хотя на этом физическая наука на закончится, ибо материя неисчерпаема и бесконечна в своей структуре, как практически необозримы пути технического применения физики и развития прикладных физических дисциплин.

Дальнодействие (непосредственное действие тел на расстоянии) и короткодействие (близкодействие) — две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления. Согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без материальных посредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью (но подчиняется определённым законам). Примером силы, считавшейся одним из примеров непосредственного действия на расстоянии, можно считать силу всемирного тяготения в классической теории гравитации Ньютона. Согласно концепции короткодействия (близкодействия), взаимодействия передаются с помощью особых материальных посредников. Например, в случае электромагнитных взаимодействий таким посредником является электромагнитное поле. В современной физике эти понятия иногда используются в другом смысле, а именно, дальнодействующими полями называют гравитационное и электромагнитное, а короткодействующими — поля сильного и слабого взаимодействия.