Superstring teooria populaarne keel võhikutele

Superstring teooria, rahvalikult, on universumi komplektina väristama energiakeeli - stringid. Nad on aluseks looduse. Hüpotees kirjeldab teisi elemente - branes. Kõik ained meie maailm koosneb vibratsioonide stringid ja branes. Loomulik tagajärg teooria on kirjeldus raskust. See on põhjus, miks teadlased usuvad, et see sisaldab võti ühinemise raskust teiste koostoimeid.

Mõiste on välja töötatud

Teooria ühendvälja, superstring teooria - puhtalt matemaatilise. Nagu kõik füüsilised mõisted, see põhineb võrrandeid, mida saab tõlgendada teatud viisil.

Täna keegi ei tea täpselt, milline saab olema lõplik versioon sellest teooria. Teadlased on üsna ähmane ettekujutus oma ühiseid elemente, kuid mitte keegi ei ole veel tulla lõplik võrrand oleks alla neelatud kogu superstring teooria ja eksperiment ei ole veel suutnud kinnitada (kuigi kummutada liiga). Füüsikud on loonud lihtsustatud versioon võrrandi, kuid siiani ei ole päris kirjeldada meie universumist.

Superstring teooria algajatele

Hüpoteesi viis peamist ideed.

1. Superstring teooria ennustab, et kõik objektid meie maailma koosnevad vibreeriv energiakeeli ja membraane.
2. Ta üritab lepitada üldrelatiivsusteooria (gravitatsiooni) koos kvantfüüsika.
3. Superstring teooria ühendab kõiki põhilisi universumi jõud.
4. See hüpotees ennustab uus ühendus supersümmeetriast vahel kaks täiesti erinevat tüüpi osakesi, bosons ja fermions.
5. Idee kohaselt mitmed täiendavad tavaliselt jälgitamatute mõõtmed universumi.

Strings ja branes

Kui teooria tekkis 1970, energia ribadena see loeti 1 kolmemõõtmelise objekte - stringid. Sõna "ühemõõtmeline" näitab, et string on vaid üks mõõde, pikkus, mitte näiteks ruudu, mille pikkus ja kõrgus.

Need superstring teooria jaguneb kahte tüüpi - suletud ja avatud. Open string on vihjeid, et ei puutuks üksteisega, samal ajal kui suletud string on loop ilma lahtiste otstega. Selle tulemusena leiti, et need stringid, stringid nimetatakse esimest tüüpi, avatud 5 põhitüüpi koostoimeid.

Koostoimed põhinevad stringid võime ühendada ja jagada oma nõuandeid. Kuna otsad avatud stringid saavad tulla kokku, et moodustada suletud, on võimatu ehitada teooria superstrings, välja arvatud silmustatud string.

See osutus oluline kui suletud stringid on omadused, mida peetakse füüsika, mis võiks kirjeldada raskust. Teisisõnu, teadlased aru, et superstring teooria asemel selgitab asja osakesi saab kirjeldada oma käitumist ja gravitatsioonijõud.

Aastaid hiljem selgus, et lisaks stringid ja muud olulised elemendid teooria. Neid võib pidada lehed või braani. Strings võib olla seotud nende ühel või mõlemal küljel.

kvantgravitatsiooni

Kaasaegne füüsika on kaks peamist teaduslikku õigus: üldrelatiivsusteooria (GR) ja quantum. Nad kujutavad endast täiesti erinevat teaduse. Quantum füüsika tegeleb small osakeste looduslike ja GTR, reeglina, kirjeldab, milline on skaalal planeedid, galaktikad ja universum tervikuna. Hüpoteesid, mis püüavad ühendada neid nimetatakse teoorias Kvantgravitatsiooni. Kõige lootustandvam neist on nüüd stringi.

Suletud niidi vastavad käitumist raskust. Eelkõige on need sellised omadused graviton osakese transpordivad raskusastme objektide vahel.

jõudude

Stringiteooria püüab ühendada nelja jõud - elektromagnetilise, tugev ja nõrk tuumajõud ja gravitatsiooni - ühte. Meie maailmas, nad väljenduvad neli erinevat nähtused, kuid string teoreetikud usuvad, et alguses universumi, kui oli uskumatult kõrge energia, kõik need jõud on kirjeldatud stringid, suhtlevad omavahel.

supersümmeetriast

Kõik osakesed universumis võib jagada kahte liiki: bosons ja fermions. Stringiteooria ennustab, et on olemas seos nende vahel, mida tuntakse supersümmeetriast. Kui supersümmeetriast iga boson ja fermion peab olemas iga fermion - boson. Kahjuks katseliselt olemasolu sellised osakesed ei kinnitata.

Supersümmeetria on matemaatiline seos elementide füüsilise võrrandid. Ta leiti muul alal füüsika ja selle rakendamine tõi kaasa ümbernimetamise teooria supersümmeetriate string (või superstring teooria, rahvalikult) keskel 1970.

Üks eeliseid supersümmeetriate on, et see lihtsustab oluliselt võrrand, mis võimaldab kõrvaldada mõned muutujad. Ilma supersümmeetriast võrrandite viia füüsilise vastuolusid, nagu lõpmatu väärtus ja kujuteldava energia taset.

Kuna teadlased ei ole täheldatud osakese ennustatud supersümmeetriast, on see siiski hüpoteesi. Paljud füüsikud usuvad, et põhjus - vajadus suur hulk energiat, mis on seotud tuntud kaal Einsteini võrrand E = mc ^2. Need osakesed olla alguses universumi, kuid kuna see on jahtunud ja pärast Suurt Pauku, energia levikut, need osakesed liiguvad madala energia taset.

Teisisõnu, stringid vibreerima nii kõrge energiaga osakesi kaotatud energiat, mis tegi neist elementidest madalama vibratsiooni.

Teadlased lootsid, et astronoomilised vaatluse või eksperimendi osakeste kiirendi kinnitada teooriat, selgitades mõned supersümmeetrilistes elemente suurema energiaga.

lisamõõtmist

Muud matemaatiline tagajärg stringiteooria on, et see on mõistlik maailmas, mõõtmiste arv on suurem kui kolm. Praegu on kaks seletust:

1. Täiendav mõõtmised (kuus neist) on volditud või terminoloogia stringiteooria compactified uskumatult väike, tajuda, kes kunagi õnnestub.
2. Olime ummikus 3-mõõtmelise braani ja muud mõõtmed ulatuvad kaugemale seda ja ei ole meile.

Oluline uurimisvaldkond seas teoreetikud on matemaatiline modelleerimine, kuidas need täiendavad positsioonid võivad olla seotud meie enda. Hiljutised tulemused ennustavad, et teadlased on peagi võimalik avastada neid extra mõõtmed (kui need on olemas) on tulemas katsed, kuna need võivad olla suurem kui varem arvati.

arusaam eesmärgil

Taotletud eesmärgi teadlased uurivad superstrings - "teooria kõike", st ühe füüsilise hüpoteesi, et üldisel tasandil kirjeldab kõiki füüsilise reaalsuse ... Kui edukas, siis võib selgitada palju küsimusi struktuuri meie universumist.

Selgitus tähtis ja mass

Üks peamisi ülesandeid tänapäeva teadus - otsida lahendusi tegelikele osakesi.

Stringiteooria algas mõiste kirjeldab osakeste nagu hadrons erinevaid kõrgemavibratsioonilistes Ühendriigid stringe. Moodsaim preparaadid, tähtis, täheldati meie universum on tingitud vibratsiooni stringid ja branes madalaima energiaga. Vibratsiooni tekitada rohkem suure energiaga osakesi, mis on nüüd meie maailma ei ole olemas.

Massi nende elementaarosakeste on märk sellest, kuidas stringid ja branes compactified pakitud täiendavaid mõõtmed. Näiteks lihtsustatud, kui need on volditud kuju sõõrik, mida nimetatakse matemaatikud ja füüsikud toroidkambri string võib mähkida see vorm kahel viisil:

• lühikese lingi kaudu keskele toroidkambri;
• pikk silmus ümber kogu välimise ümbermõõdu toroidkambri.

Lühikest silmus on kerge osakeste ja enim - raske. Kui wrap stringi ümber ümarat compactified mõõtes moodustamise uusi elemente erinevate massidega.

Superstring teooria lühidalt ja selgelt, lihtsalt ja elegantselt selgitab üleminek pikkus mass. Püsimisega mõõtmine on palju raskem toroidkambri, kuid põhimõtteliselt nad töötavad ka.

On isegi võimalik, kuigi see on raske ette kujutada, et nööri murtakse toroidkambri kahes suunas samal ajal, mis toob kaasa teiste osakeste erineva massiga. Branes ka murrab extra mõõtmed, luues isegi rohkem võimalusi.

Määratlus ajas ja ruumis

Paljudel versioonid superstring teooria mõõtmise variseb, muutes need jälgitamatute praegusel tasemel tehnoloogia arengut.

Praegu ei ole selge, kas stringiteooria võiks selgitada põhjapanevat olemust ruumi ja aega kui tegi Einstein. See mõõtmed on taustaks interaktsiooni stringid ja sõltumatu tõelist ei.

Pakume selgitus, ei ole veel lõplikult valmis, esitamisega seotud aegruumi kui tuletist kogusumma kõik string koostoimeid.

Selline lähenemine ei vasta seisukohti mõned füüsikud, mis on viinud kriitikat hüpoteesi. Konkurentsivõimelise teooria loop Kvantgravitatsiooni lähtepunktiks kasutades kvantimisplokile ruumi ja aega. Mõned usuvad, et lõpuks on see vaid teistsugust lähenemist kõigile samad hüpoteesi.

Kvantimisfunktsiooni gravitatsiooni

Peamiseks saavutuseks seda hüpoteesi, kui kinnitas, saab Kvantteooria raskust. Praegune kirjeldus gravitatsiooni üldiselt suhtelisus on vastuolus kvantfüüsika. Lõpuks kehtestatakse piirangud käitumine väikeste osakeste, samal ajal üritades avastada universumi väga väikese ulatusega viib vastuolusid.

Taasühendamine jõud

Praegu füüsikud on tuntud nelja põhilist tegurit: gravitatsiooni, elektromagnetilist nõrk ja tugev tuuma koostoimeid. Alates stringiteooria see tähendab, et kõik nad kunagi olid ilmingud sama.

Selle hüpoteesi kohaselt, nagu alguses universumi jahutatakse pärast Suurt Pauku, see on ühe interaktsiooni jagati erinevate töö täna.

Katsed kõrge energia kunagi võimaldab meil leida liidu nende jõudude, kuigi need katsed on palju kaugemale praeguse tehnoloogia arengut.

viie võimalusi

Pärast superstring revolutsiooni 1984, arendamine toimus palavikulise kiirusega. Selle tulemusena ühe asemel mõistet välja viis, mida nimetatakse I tüüpi, IIA, IIB, HO, HE, millest igaüks on peaaegu täielikult kirjeldab meie maailma, kuid mitte lõpuni.

Füüsika, puudutades versioon stringiteooria lootuses leida tõelist universaalset valemit, mis on loodud 5 erinevat varianti isemajandav. Mõned nende omadused peegeldavad füüsilise reaalsuse maailma, teised olid vale.

M-teooria

Konverentsil 1995. aastal füüsik Edward Witten ettepanek julge lahendus viie hüpoteese. Tuginedes hiljuti avastatud duaalsus, nad kõik muutunud erijuhtudel ühe tervikliku kontseptsiooni nimetatakse Witten M teooria superstrings. Üks olulisemaid kontseptsioone sai braani (lühend membraan), põhilised objektid, millel on rohkem kui üks mõõde. Kuigi autor ei pakkunud täisversiooni, mis ei ole siiani M teooria superstrings lühidalt koosneb järgmistest tunnustest:

• 11-mõõtme (10 pluss 1 ruumilise ajamõõtmes);
• duaalsus, mis viivad kuni viis teooriate selgitatakse sama füüsilise reaalsuse;
• branes - stringid, kus on rohkem kui 1 mõõtmist.

uurimine

Selle tulemusena ühe asemel oli 10 ⁵⁰⁰ otsused. Mõne füüsikud see oli kriisi põhjuseks, samas kui teised võtsid Antroopsusprintsiip, mis selgitab omadused universumi meie kohalolekut ta. Jääb üle oodata, kui teoreetikud leiavad muul viisil navigeerimiseks superstring teooria.

Mõned tõlgendused öelda, et meie maailm ei ole ainus. Kõige radikaalsem versioonid võimaldavad olemasolu lõpmatu arv universumeid, millest mõned sisaldavad täpsed koopiad oma.

Einsteini teooria ennustab olemasolu Minimeeritud ruum, mida nimetatakse ussiaugu või Einstein-Roseni silla. Sel juhul kahe serveri saidi seotud lühikese teekonda. Superstring teooria võimaldab mitte ainult seda, kuid ka kauganduri punkte paralleelselt maailmad. Võite isegi vahetustega vahel universumid erinevate füüsikaseaduste. Kuid tõenäolisem võimalus, kui Kvantteooria gravitatsiooni teeb nende olemasolu võimatuks.

Paljud füüsikud usuvad, et holograafilise põhimõtet, kui kõik sisalduva teabe mahu ruumi, vastab salvestatud teabe pinnal, mis võimaldab sügavamat arusaama võimu suunda.

Mõned usuvad, et superstring teooria võimaldab mitme mõõtmise ajal, mille tulemusena võib olla teekond läbi neid.

Lisaks raames hüpoteesi on alternatiiviks Big Bang mudel, mille kohaselt meie universum oli kokkupõrke tulemus kahe branes ja läbib kordustsüklid loomine ja hävitamine.

Ülim saatus universumis on alati hõivatud füüsikud ning lõplik versioon stringiteooria aitab tiheduse määramiseks tähtis ja kosmoloogilise konstandi. Teades neid väärtusi, teoreetikuid on võimalik kindlaks teha, kas universumi kahaneb kuni kuni see plahvatab, kõik algas uuesti.

Keegi ei tea tagajärgi teaduslik teooria, nii kaua kui see ei arendatud ja testitud. Einstein, kirjalikult võrrandi E = mc ^2, ei oodanud, et see toob kaasa tekkimist tuumarelvi. Loojad kvantfüüsika ei teadnud, et see on aluseks laser ja transistor. Ja kuigi see ei ole veel teada millised on selline puhtalt teoreetiline kontseptsioon, ajalugu näitab, et kindlasti saada midagi erakordset.

Lisateavet selle hüpoteesi võib leida raamatust Endryu Tsimmermana "Super String Theory võhikutele".