Nejhorší predikce v historii fyziky

10¹²³

Napište si to číslo:

1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

To je poměr mezi tím, co teorie predikuje a co měříme. 10¹²³. Číslo s 123 nulami.

Kvantová teorie pole (QFT) — nejpřesnější teorie v historii (předpovídá magnetický moment elektronu na 12 desetinných míst) — predikuje že vakuum by mělo mít energii 10⁹⁶ kg/m³.

Měříme: 10⁻²⁷ kg/m³.

Rozdíl: 10¹²³.

'Vakuová katastrofa' — tak to fyzici nazývají. Nejtrapnější číslo v celé fyzice.

Proč tak vedle?

QFT počítá energii vakua tak, že sečte nulové bodové energie VŠECH kvantových polí. Každé pole vibruje i v základním stavu — jako struna, která hraje i když na ni nehrajete.

Problém: součet přes všechny frekvence až po Planckovu škálu (10⁻³⁵ m) dá obrovské číslo. A nikdo neví jak ho zmenšit o 123 řádů.

Pokusy o řešení:
- Supersymetrie: bosonové a fermionové příspěvky se ruší. Ale SUSY částice nebyly nalezeny.
- Multiverse: 10⁵⁰⁰ vesmírů, každý s jinou hodnotou. Nefalsifikovatelné.
- 'Prostě to ignorujte': překvapivě populární přístup.

Žádné řešení nemá konsenzus. Od roku 1998 (objev zrychlené expanze) je to ještě horší — teď potřebujeme vysvětlit nejen PROČ je vakuová energie tak malá, ale PROČ je PŘESNĚ tak malá aby způsobila pozorovanou expanzi.

Ironie všech ironií

QFT predikuje magnetický moment elektronu: g = 2.00231930436256.
Měření: g = 2.00231930436256.
Shoda na 12 číslic. Nejpřesnější predikce v historii.

Stejná teorie predikuje vakuovou energii o 10¹²³ vedle.

Stejná teorie. Stejné rovnice. Geniální přesnost v jedné oblasti, katastrofální selhání v druhé.

Buď je QFT nejpřesnější i nejhorší teorie současně. Nebo počítá něco jiného, než si myslíme.

My v Alexandria Dynamics si myslíme, že víme co. Ale to je příběh pro jindy. 😄