Teorija superstruna popularan jezik za početnike

teorija superstruna, narodnim jezikom, je svemir kao skup vibrirajuće niti energije - žice. Oni su osnova prirode. Hipoteza opisuje druge elemente - brane. Sve supstance u našem svijetu sastoji se od vibracija žica i brane. Prirodna posljedica teorije je opis gravitacije. Zato naučnici vjeruju da sadrži ključ za ujedinjenje gravitacije s drugim interakcijama.

Koncept je razvijen

Teoriju jedinstvenog polja, teorija superstruna - čisto matematički. Kao i sve fizičke pojmove, on se zasniva na jednadžbe koje se mogu tumačiti na određeni način.

Danas, niko ne zna šta će biti konačna verzija ove teorije. Naučnici imaju prilično nejasnu ideju svojih zajedničkih elemenata, ali niko još nije došao sa konačnim jednadžba bi zahvatila sve teorije superstruna i eksperiment još nije bio u mogućnosti da ga potvrdi (iako opovrgnuti previše). Fizičari stvorili su pojednostavljena verzija jednadžbe, ali za sada ne baš opisati naš svemir.

teorija superstruna za početnike

U hipoteza o pet ključnih ideja.

1. Teorija superstruna predviđa da svi objekti našeg svijeta čine vibrirajuće niti energije i membrana.
2. Ona pokušava da pomiri opšte relativnosti (gravitacija) sa kvantnom fizikom.
3. teorija superstruna će integrirati sve fundamentalne sile univerzuma.
4. Ova hipoteza predviđa nove veze, supersimetrija, između dva fundamentalno različite vrste čestica, bozona i fermioni.
5. Koncept opisuje niz dodatnih, obično neuočljive dimenzije svemira.

Strings i brane

Kada teorija je nastao u 1970-ih, energija niti u njemu su smatrane 1-dimenzionalni objekti - žice. Riječ "jednodimenzionalno" ukazuje na to da niz ima samo jednu dimenziju, dužina, za razliku od, na primjer, kvadrat, koji ima dužinu i visinu.

Ove teorija superstruna se dijeli na dvije vrste - zatvoren i otvoren. Otvoren niz ima savjete koji nisu u kontaktu jedni sa drugima, dok je zatvorena string je petlja bez otvorenim krajevima. Kao rezultat toga, utvrđeno je da su ovi nizovi, gudače pod nazivom prvog tipa, izloženi 5 osnovne vrste interakcija.

Interakcije se baziraju na konce mogućnost povezivanja i podijele svoje tipova. S obzirom da je kraj otvorenih nizova mogu doći zajedno da se formira zatvorena, nemoguće je izgraditi teoriju superstrune, ne uključujući bio izvan niza.

Ovo se pokazalo važno kao zatvorena nizovi imaju osobine koje se vjeruje da fizike koji bi mogli opisati gravitaciju. Drugim riječima, naučnici su shvatili da je teorija superstruna, umjesto objašnjavajući čestica materije mogu opisati njihovo ponašanje i sile gravitacije.

Godinama kasnije otkriveno je da, pored gudače, i drugih bitnih elemenata teorije. Oni se mogu smatrati listova ili brane. Strings mogu biti priključeni na njih jednu ili obje strane.

kvantnoj gravitaciji

Moderne fizike ima dva glavna naučni zakon: Opšta teorija relativnosti (GR) i kvantne. Oni predstavljaju potpuno različite oblasti nauke. Kvantne fizike bavi najsitnije čestice prirodnih i GTR, po pravilu, opisuje prirodu skali od planeta, galaksija i svemira u cjelini. Hipoteza koje pokušavaju da ih kombinirati, zove se teorija kvantne gravitacije. Najperspektivnije od njih je sada niz.

Zatvoren nit odgovaraju ponašanje gravitacije. Konkretno, oni posjeduju svojstva gravitonske čestica prevozio gravitacije između objekata.

udružuju snage

teorija struna pokušava da ujedini četiri sile - elektromagnetne, jake i slabe nuklearne sile, i gravitacije - u jednu. U našem svijetu, oni ispoljavaju kao četiri različita fenomena, ali teoretičari niz vjeruju da su u ranom svemiru, kada je bilo nevjerojatno visok nivo energije, sve ove snage su opisane kao opruge, u interakciji jedni s drugima.

supersymmetry

Sve čestice u svemiru može se podijeliti na dva tipa: bozona i fermiona. Teorija struna predviđa da postoji veza između njih, poznat kao supersimetrijom. Ako supersymmetry za svaki bozon i fermionske moraju postojati za svaki fermionske - bozon. Nažalost, eksperimentalno postojanje takvih čestica nije potvrđen.

Supersymmetry je matematički odnos između elemenata fizičke jednadžbe. Ona je pronađena u različitim području fizike i njegova primjena dovela je do preimenovanja teorije supersymmetry niz (ili teorija superstruna, narodnim jezikom) sredinom 1970-ih.

Jedna od prednosti supersymmetry je da se u velikoj mjeri pojednostavljuje jednadžba, omogućavajući da eliminiše neke varijable. Bez supersymmetry jednadžbe dovesti do fizičke kontradikcije, kao što su beskonačne vrijednosti i imaginarne nivo energije.

Pošto su naučnici ne poštuju čestica predviđenih supersimetrija, to je i dalje hipoteza. Mnogi fizičari smatraju da je razlog za to - potreba za značajnu količinu energije, koja je povezana sa poznatim težine Ajnštajnove formule E = mc ^2. Ove čestice mogu postojati u ranom svemiru, ali kako se ne ohladi, a nakon Velikog praska, energija širenje, te čestice su se preselili u nizak nivo energije.

Drugim riječima, konce vibrira kao visok čestice energije izgubljenu energiju, koja ih je napravila elemenata sa nižim vibracijama.

Istraživači se nadao da astronomskog opservatorija ili eksperiment s akceleratorima čestica potvrđuju teoriju, identifikacija neke supersimetrični elemenata sa više energije.

dodatna mjerenja

Ostali matematička posljedica teorije struna je da ima smisla u svijetu, broj mjerenja veći od tri. Trenutno, postoje dva objašnjenja za to:

1. Dodatni mjerenja (njih šest) su je isključen, ili, u terminologiji teorije struna kompaktifikovano na nevjerojatno male veličine, da vide koji nikada neće uspjeti.
2. Mi smo se zaglavili u 3-dimenzionalni brane, i druge dimenzije proširiti izvan njega i nisu dostupni za nas.

Važno područje istraživanja među teoretičarima je matematičko modeliranje kako ove dodatne pozicije mogu biti povezani sa našim. Nedavni rezultati predviđaju da će naučnici uskoro moći otkriti tih dimenzija (ako postoje) u narednom eksperimentima, jer oni mogu biti veći nego što se ranije očekivalo.

razumijevanje svrhe

Cilja naučnici istražuju superstrune - "teorija svega", odnosno jedan fizički hipotezu da je na fundamentalnom nivou opisuje sve fizičke realnosti ... Ako to uspije, to bi moglo razjasniti mnoga pitanja o strukturi našeg svemira.

Objašnjenje materije i mase

Jedan od glavnih zadataka modernog istraživanja - potragu za rješenjima na stvarne čestice.

Teorija struna je počeo kao koncept opisuje čestica kao što su hadrona, razne viši vibracioni stanja konce. U većini modernih formulacije, materija, posmatrano u naš svemir je rezultat vibracije žica i brane sa najnižim energije. Vibracije stvaraju više visoko-energetske čestice, koje su sada u našem svijetu ne postoje.

Masa tih elementarnih čestica je manifestacija kako konce i brane kompaktifikovano umotan u dodatne dimenzije. Na primjer, u pojednostavljenom kada su je isključen u obliku krofne, pod nazivom matematičara i fizičara torus string može završiti ovaj obrazac na dva načina:

• kratak loop kroz centar torusa;
• dugo petlja oko cijelog vanjskog oboda torusa.

Kratki petlja je svjetlost čestica, a najviše - teška. Kada zamotati string oko toroidni kompaktifikovano mjerenje formiranje novih elemenata s različitim masama.

kratko i jasno teorija superstruna, jednostavno i elegantno objašnjava dužina tranzicije u masi. Srušeni mjerenje je mnogo teže torus, ali u principu rade i.

To je čak i moguće, iako je teško zamisliti da je kabl obavija torus u dva smjera istovremeno, što će rezultirati u drugom čestica s različitim mase. Brane također može završiti dodatnih dimenzija, stvarajući još više mogućnosti.

Definicija prostora i vremena

U mnogim verzijama teorija superstruna mjerenja kolapsa, što ih čini neprimjetnim na sadašnjem nivou razvoja tehnologije.

U ovom trenutku nije jasno da li je teorija struna mogla objasniti fundamentalne prirode prostora i vremena nego što je to Einstein. To dimenzije su kulisa za interakciju konce i nezavisnih pravom smislu ne.

Nudimo objašnjenje, nije u potpunosti završen, koje se odnose na podnošenje prostora-vremena kao derivat od ukupnog iznosa svih niza interakcija.

Ovaj pristup ne zadovoljava stavove nekih fizičara koji je doveo do kritika hipoteze. Konkurentna teorija petlje kvantne gravitacije kao polazište koristeći kvantizacije prostora i vremena. Neki smatraju da će na kraju to će biti samo drugačiji pristup svim iste osnovne hipoteze.

Kvantizacija gravitacije

Glavno dostignuće ove hipoteze, ako se potvrdi, bit će kvantne teorije gravitacije. Trenutni opis gravitacije općenito relativnosti je u suprotnosti sa kvantnoj fizici. Na kraju, da ograničavaju ponašanje malih čestica, dok je pokušavao da istraži svemir u izuzetno malih dovodi do kontradikcije.

Ujedinjenje snaga

Trenutno, fizičari su poznate četiri osnovne sile: gravitacija, elektromagnetska, slaba i jaka nuklearna interakcija. Od teorija struna to znači da sve što su nekada bili manifestacije istog.

Prema ovoj hipotezi, kao rani svemir hladi nakon Velikog praska, to je jedan interakcija danas je podijeljen na različite operativne.

Eksperimenti uz visoku energetsku ikada nam omogućiti da se udružiti tih snaga, iako su ovi eksperimenti su daleko izvan trenutni razvoj tehnologije.

pet opcija

Nakon superstruna revolucije 1984. godine, razvoj održan u grozničavom brzinom. Kao rezultat toga, umjesto jedan koncept okrenuo pet, zove tip I, IIA, IIB, HO, HE, od kojih je svaki gotovo u potpunosti opisuje naš svijet, ali ne do kraja.

Fizike, dodirujući verzija teorije struna u nadi da će pronaći pravi univerzalna formula, stvorio 5 različitih varijanti sebi dovoljan. Neki od njihovih osobina odražavaju fizičku realnost svijeta, drugi su bili neistiniti.

M-teorija

Na konferenciji 1995. godine, fizičar Edward Witten predložio hrabar rješenje za pet hipoteza. na nedavno otkriće dualnosti na bazi, svi su postali posebni slučajevi jednog sveobuhvatnog koncepta pod nazivom Witten M teorija superstrune. Jedan od ključnih pojmova postalo Brane (kratica membrane), osnovni objekti koji imaju više od jedne dimenzije. Iako autor nije ponudio punu verziju, koja nije tako daleko, teorija M od superstrune ukratko se sastoji od sljedećih mogućnosti:

• 11-dimenzija (10 plus 1 prostorno vremensku dimenziju);
• dvojnost, što je dovelo do pet teorija objašnjava istoj fizičkoj stvarnosti;
• brane - gudače, s više od 1 mjerenja.

istraga

Kao rezultat toga, umjesto jednog bilo je 10 ⁵⁰⁰ odluka. Za neke fizičari je to bio uzrok krize, dok su drugi uzeli antropički princip, koji objašnjava svojstva svemira sa svojim prisustvom u njemu. Ostaje da se očekuje, kada će teoretičari naći drugi način da se krećete po teoriji superstruna.

Neki tumačenja kažu da naš svijet nije jedini. Najradikalniji verzije omogućavaju postojanje bezbroj univerzuma, od kojih su neki sadrže točne kopije od naših.

Einsteinova teorija predviđa postojanje minimizirati prostor, koji se zove crvotočinu ili Einstein-Rosen mosta. U ovom slučaju dva udaljene lokacije povezane kratak odlomak. teorija superstruna omogućuje ne samo to, nego i povezivanje udaljenih mjesta paralelnih svjetova. Možete čak i prebaciti između univerzuma sa različitim zakonima fizike. Međutim, vjerovatno opciju, kada će kvantne teorije gravitacije da njihovo postojanje nemoguće.

Mnogi fizičari smatraju da je holografski princip, kad se nalaze sve informacije u obimu prostoru, odgovara informacije snimljene na površini, će omogućiti dublje razumijevanje koncepta moći niti.

Neki smatraju da je teorija superstruna dozvoljava da više mjerenja vremena, što je rezultiralo može biti putovanje kroz njih.

Osim toga, u okviru hipoteza postoji alternativa modelu Velikog praska, prema kojem naš univerzum je rezultat sudara između dva brane i prolazi kroz ponavljanje ciklusa stvaranja i razaranja.

Krajnji sudbina univerzuma uvek okupirana fizičara, a konačna verzija teorije struna mogu pomoći u određivanju gustoće materije i kosmološka konstanta. Znajući ove vrijednosti, kosmolozi će biti u mogućnosti da se utvrdi da li će svemir smanjivati sve dok sve dok ne eksplodira, sve ispočetka.

Niko ne zna posljedice naučne teorije, sve dok ona neće biti razvijen i testiran. Einstein, pišući jednadžbe E = mc ^2, nisam očekivao da će to dovesti do pojave nuklearnog oružja. Tvoraca kvantne fizike nije znao da će to biti osnova za laser i tranzistor. A iako još nije poznato kako će se takav čisto teorijski koncept, povijest pokazuje da će se nešto izvanredno sigurno dobiti.

Za više informacija o ovoj hipotezi može se naći u knjizi Endryu Tsimmermana "Super String Theory for Dummies".