Połowa lat osiemdziesiątych. Ćwiczenia z kwantowej teorii pola. Prowadzący zaczyna od stwierdzenia „Fizyka teoretyczna znajduje się dziś w ciekawym stanie. Wszyscy czekają na jakiś przełom”. Ów człowiek był „wyznawcą” modelu standardowego, więc coś musiało być na rzeczy.
Ale po kolei. Na początku XX wieku fizyka znajduje się w stanie uśpienia, co może prawdziwe do końca nie jest, ale ładnie wygląda w książkach popularnonaukowych opisujących historię fizyki. Całe zastępy fizyków nie wierzą jeszcze w atom, bo z tak mętnej idei nie da się zbyt wiele „matematycznie wyprowadzić”. Ale zdarzenia następują lawinowo. Co rusz to jakieś odkrycie. Zobaczmy ich krótki przegląd z początku XX wieku:
- 1897 – odkrycie elektronu przez Thomsona (badał tzw. promienie katodowe)
- 1905 – Einstein publikuje pracę o STW.
- 1909 – eksperyment Rutheforda, Marsden i Geiger z którego wynikało, że atom to malutkie ciężkie jądro w środku i lekkie elektrony naokoło.
- 1916 – relatywistyczna grawitacja Einsteina.
- 1922 – doświadczenie Sterna-Gerlacha ujawniające spin
- 1925 - Uhlenbeck i Goudsmit.formułują matematycznie ideę spinu, którą Pauli dwa lata później wprowadzi do równania Schrödingera.
- 1925-6 – powstaje nierelatywistyczna mechanika kwantowa (równanie Schrödingera)
- 1928 – równanie Diraca opisujące kwantowe i relatywistyczne zachowania elektronów.
- 1932 – Chadwick odkrywa istnienie neutronów.
Widać jak olbrzymi postęp miał miejsce przez te 30 lat. Wciąż pojawiały się nowe idee, można by rzec rewolucyjne. Istna eksplozja. Potem też nie było gorzej, bo odkrywano coraz to nowe cząstki elementarne, a teoretycy proponowali coraz to trudniejsze równania mające je opisywać. W rezultacie w latach 70-tych powstaje tzw. model standardowy.
W modelu standardowym cały świat zbudowany jest z „lekkich” (elektrony, mezony, miony) i „ciężkich” fermionów (kwarki) oraz bozonów, dzięki którym te fermiony oddziałują między sobą. Połączono ze sobą równania odpowiadające za trzy podstawowe oddziaływania (e-m, słabe i ciężkie) w świecie kwantowym. Gdyby pominąć grawitację, jest to pretendent do bycia „teorią wszystkiego”. I rzeczywiście jego zwolennicy twierdzą, że nie ma takiego doświadczenia w dziedzinie cząstek elementarnych, którego nie dałoby się wyjaśnić za pomocą tego modelu.
Skoro było (jest) tak dobrze, to dlaczego „fizycy czekali (czekają) na jakiś przełom”? No cóż – nic nie trwa wiecznie: czasy przestały być w końcu rewolucyjne[1]. Wszelkie pomysły, jak zastąpić trzy sklejone oddziaływania jakimś jednym ogólniejszym zamiast „rewolucyjne” okazały się takie sobie. Zdaje się, że teoria strun również nie stanie się lekarstwem na złe samopoczucie fizyków[2], więc na kolejną rewolucję jeszcze sobie poczekamy.
[1] Nie ma to jak przyzwyczaić, się, że co jakiś czas pojawi się szalony pomysł, wywracający kolejny kawałek naszego rozumienia do góry nogami.
[2] Fizyka jest bardzo szeroką dziedziną wiedzy: zbratana z technologią, pomaga tworzyć nowe wynalazki zmieniające obraz świata. Ale nie za to ma dobrą prasę. W większości śmietankę spija dział zajmujący się oddziaływaniami podstawowymi. Nie dziwota: Zamiast opisu mozolnego dłubania w powierzchni jakiegoś materiału lepiej poczytać o równaniu, z którego można wyprowadzić wszystkie inne równania.
