Teorija superstruna popularan jezik za početnike

Teorija superstruna, u popularnom jeziku, je svemir kao skup vibrira niti energije - žice. Oni su temelj prirode. Hipoteza opisuje druge elemente - branes. Sve tvari u našem svijetu sastoji se od vibracija struna i branes. Prirodna posljedica teorije je opis gravitacije. Zato znanstvenici vjeruju da sadrži ključ ujedinjenja gravitacije s drugim interakcijama.

Koncept je razvijen

Teorija jedinstvenog polja, superstruna teorija - čisto matematički. Poput svih fizičkih koncepata, a temelji se na jednadžbi koja se može tumačiti na određeni način.

Danas nitko ne zna što će biti konačna verzija ove teorije. Znanstvenici su prilično nejasne ideje svojih zajedničkih elemenata, ali još nitko nije došao gore sa završnom jednadžbe bi zahvatio sve teorije superstruna i eksperiment još nije bio u mogućnosti to potvrditi (iako opovrgnuti previše). Fizičari stvorili pojednostavljenu verziju jednadžbe, ali do sada to nije sasvim opisati naš svemir.

Teorija superstruna za početnike

U hipoteze o pet ključnih ideja.

1. Teorija superstruna predviđa da su svi predmeti našeg svijeta sastavljen od vibracijskog smjera energije i membrane.
2. Ona pokušava pomiriti opću relativnost (gravitacije) s kvantnoj fizici.
3. Teorija superstruna će integrirati sve osnovne sile u svemiru.
4. Ova hipoteza predviđa nove veze, supersimetrija, između dva fundamentalno različite vrste čestica, bozona i fermiona.
5. Koncept opisuje niz dodatnih, obično nevidljivim dimenzijama svemira.

Žice i branes

Kada je teorija nastala u 1970, energije niti u njemu su smatrali 1-dimenzionalne objekte - žice. Riječ „jednodimenzionalno” ukazuje na to da niz ima samo jednu dimenziju, dužina, za razliku od, na primjer, kvadrat, koji ima duljinu i visinu.

To superstruna teorija dijeli u dvije vrste - zatvoreni i otvoreni. Otvorena žica ima savjete koji nisu u kontaktu jedni s drugima, a zatvoreni niz je petlja bez otvorenih krajeva. Kao rezultat toga, utvrđeno je da su ti žice, žice zovu prva vrsta, izložena 5 osnovne vrste interakcije.

Interakcije se temelje na žice sposobnosti da se povežu i podijeliti svoje savjete. Budući da su krajevi otvorene žice može doći zajedno u obliku zatvorene, to je nemoguće izgraditi teoriju superstrings, ne uključujući loop niza.

To se pokazalo kao važna zatvorene strune imaju svojstva za koje se vjeruje da fizici koja bi mogla opisati gravitaciju. Drugim riječima, znanstvenici shvatili da teorija superstruna, umjesto objašnjavajući čestice materije mogu opisati svoje ponašanje i silu gravitacije.

Godinama kasnije je otkriveno da je, pored žice i drugim bitnim elementima teorije. Oni se mogu smatrati listova ili Brane. Nizovi mogu biti pričvršćena na njih jednu ili obje strane.

kvantna gravitacija

Moderna fizika ima dva glavna znanstvena zakon: opću teoriju relativnosti (GR) i visinu. Oni predstavljaju potpuno različite znanosti. Kvantna fizika se bavi najmanjih čestica prirodno i GTR, u pravilu, opisuje prirodu skali od planeta, galaksija i svemira u cjelini. Hipoteze koje pokušavaju da ih kombinirati, zove se teorija kvantne gravitacije. Najviše obećava od njih je sada niz.

Zatvorena nit odgovaraju ponašanju gravitacije. Konkretno, oni posjeduju svojstva graviton česticu prijevoz gravitaciju između objekata.

Udruživanje snaga

Teorija struna pokušava objediniti četiri sile - elektromagnetska, jake i slabe nuklearne sile i gravitacije - u jednu. U našem svijetu, oni se manifestiraju kao četiri različite pojave, ali string teoretičari vjeruju da je u ranom svemiru, kada je bilo nevjerojatno visoke razine energije, sve ove snage su opisali žice, u interakciji jedni s drugima.

supersimetrija

Sve čestice u svemiru može se podijeliti u dvije vrste: bozona i fermiona. Teorija struna predviđa da postoji veza između njih, poznat kao supersimetrija. Ako supersimetrija za svaku bozona i fermionskom moraju postojati za svaki fermionskom - bozon. Nažalost eksperimentalno postojanje takvih čestica nije potvrđena.

Supersimetrija je matematički odnos između elemenata fizičkih jednadžbi. Ona je pronađena u drugo područje fizike i njegova primjena dovela do preimenovanja teorije supersimetrija niza (ili teorije superstruna, u popularnom jeziku) je sredinom 1970-ih.

Jedna od prednosti supersimetrija je da uvelike pojednostavljuje jednadžbu, čime bi se uklonili neke varijable. Bez supersimetrija jednadžbe dovesti do fizičkih proturječja, kao što su beskonačne vrijednosti i imaginarnih razina energije.

Budući da znanstvenici nisu uočili česticu predvidio supersimetrija, to je još uvijek hipoteza. Mnogi fizičari vjeruju da je razlog za to - potreba za značajnu količinu energije, koja je povezana s poznatim težine Einsteinove jednadžbe E = ^mc2. Ove čestice mogu postojati u ranom svemiru, ali kao što se ohladila, a nakon Velikog praska, širenje energije, te čestice su preselili na niskim razinama energije.

Drugim riječima, žice vibriraju kao visok čestice energije izgubljene energije, što im se elementi s nižim vibracijama.

Istraživači nada da astronomska promatranja ili eksperimenta s akceleratori čestica potvrđuju teoriju, identifikaciju nekih od supersimetrične elemenata s višom energijom.

dodatna mjerenja

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

1. Dodatne mjere (šest od njih) su propali, ili, u terminologiji teorije struna compactified na nevjerojatno male veličine, da vidim koji nikada neće uspjeti.
2. Mi smo bili zaglavi u 3-dimenzionalni Brane i druge dimenzije proširiti izvan njega, a nisu nam dostupni.

Važno područje istraživanja među teoretičarima je matematičko modeliranje kako te dodatne pozicije mogu biti povezani s našima. Nedavni rezultati predviđaju da znanstvenici će uskoro biti u mogućnosti otkriti ove dodatne dimenzije (ako postoje), na predstojećim eksperimentima, jer oni mogu biti veće nego što se očekivalo.

razumijevanje svrhe

Cilj traži znanstvenika zbog superstrings - „Teorija svega”, odnosno jednu fizičku hipotezu da se na temeljnoj razini opisuje sve fizičku realnost ... Ako uspiju, to bi moglo objasniti mnoga pitanja u vezi strukturu našeg svemira.

Objašnjenje materije i mase

Jedan od glavnih zadataka modernog istraživanja - potraga za rješenjima stvarnih čestica.

Teorija struna je počeo kao pojam koji opisuje čestice poput hadrona, raznim višim vibracijskim stanjima žice. U većini modernih formulacija, materija, promatrana u našem svemiru je posljedica vibracije žice i branes s najnižom energijom. Vibracije generirati više čestica visoke energije, koje su sada u našem svijetu ne postoje.

Masa tih elementarnih čestica je manifestacija kako žice i branes compactified zamotan u dodatne dimenzije. Na primjer, u pojednostavljen kada su presavijeni u obliku krafne, pod nazivom matematičari i fizičari torus string može završiti ovaj obrazac na dva načina:

• Ukratko petlja kroz središte torusa;
• dugo petlja oko cijelog vanjskog oboda torusa.

Kratki petlja je svjetlo čestica, a najviše - teške. Prilikom namatanja string oko toroidalni compactified mjerenje stvaranje novih elemenata s različitim masama.

Superstruna teoriju kratko i jasno, jednostavno i elegantno objašnjava duljinu prijelaz mase. Sažeto mjerenje je mnogo teže torus, ali u principu oni rade.

Moguće je čak, iako je teško zamisliti da je kabel oblozi torus u dva smjera istovremeno, što će rezultirati u druge čestice s različitim mase. Branes također može završiti dimenzije, stvarajući još više mogućnosti.

Definicija prostora i vremena

U mnogim verzijama superstruna teoriju mjerenja propada, što ih opažati na sadašnjoj razini razvoja tehnologije.

U ovom trenutku to nije jasno je li teorija struna mogla objasniti temeljnu prirodu prostora i vremena nego što je Einstein. To dimenzije su pozadina za interakciju žice i nezavisne pravom smislu ne.

Nudimo objašnjenje, nije u potpunosti dovršen, koje se odnose na podnošenje prostor-vrijeme 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 vjeruju da je na kraju to će biti samo drugačiji pristup sve iste osnovne pretpostavke.

Kvantizacije gravitacije

Glavni uspjeh ove hipoteze, ako se potvrdi, bit će kvantna teorija gravitacije. Trenutni opis gravitacije u općoj relativnosti nije u skladu s kvantnoj fizici. Posljednje, nametanje ograničenja na ponašanje malih čestica, dok je pokušavao istražiti svemir u izuzetno malim količinama dovodi do kontradikcije.

Ujedinjenje snaga

Trenutno, fizičari su poznate četiri temeljne sile: gravitacija, elektromagnetska, slaba i jaka nuklearna interakcija. Iz teorije struna to podrazumijeva da svi su nekad bili manifestacije iste.

Prema toj hipotezi, kao rani svemir ohladi nakon velikog praska, to je jedna interakcija bila podijeljena na različitim operativnim danas.

Eksperimenti s visokim energije nikad nam omogućiti da pronađete jedinstvo tih snaga, iako su ovi eksperimenti su daleko iznad trenutne razvoj tehnologije.

pet opcija

Nakon superstruna revoluciju 1984. godine, razvoj se dogodio u grozničavom brzinom. Kao rezultat toga, umjesto jedne koncept okrenuo pet, zove tip I, IIA, IIB, HO, ON, od kojih je svaka gotovo u potpunosti opisuje naš svijet, ali ne do kraja.

Fizika, dira verziju teorije struna u nadi da će naći pravu univerzalnu formulu, stvorena 5 različitih varijanti samodostatan. Neki od njihovih svojstava odražava fizičko stvarnost svijeta, drugi su neistinite.

M-teorija

Na konferenciji 1995. godine, fizičar Edward Witten predložio hrabru rješenje za pet hipoteza. Na temelju nedavnih otkrića dvojnosti, oni postaju sve posebne slučajeve jednog sveobuhvatnog koncepta pod nazivom Witten M teorija superstrings. Jedan od ključnih pojmova postalo Brane (skraćenica od membrane), osnovnim objektima koji imaju više od jedne dimenzije. Iako autor nije ponudio punu verziju, koja je ne tako daleko, M teorija superstrings ukratko se sastoji od sljedećih značajki:

• 11 dimenzija (10 plus 1 prostorna vremenskoj dimenzija);
• dvojnost, što je dovelo do pet teorija objašnjava istu fizičku stvarnost;
• branes - žice, s više od 1 mjerenja.

istraga

Kao rezultat toga, umjesto jednog bilo je 10 ⁵⁰⁰ odluke. Za neke fizičara bila je uzrok krize, a drugi je Antropički princip, koji objašnjava svojstva svemira s naše prisutnosti u njemu. Ostaje da se očekuje, kada teoretičari će naći drugi način za navigaciju teoriju superstruna.

Neka tumačenja kažu da naš svijet nije jedini. Najradikalniji verzije omogućuju postojanje beskonačnog broja svemira, od kojih su neki sadrže točan kopije naše.

Einsteinova teorija predviđa postojanje minimiziran prostora koji se naziva crvotočina ili Einstein-Rosen most. U ovom slučaju dva udaljenom mjestu povezan kratki prolaz. Teorija superstruna omogućuje ne samo to, nego i povezivanje udaljenih točaka paralelnih svjetova. Možete čak i prebacivanje svemira s različitim zakonima fizike. Međutim, vjerojatni izbor, kada je kvantna teorija gravitacije će njihovo postojanje nemoguće.

Mnogi fizičari smatraju da je holografska načela, kad su svi podaci navedeni u volumen prostora, odgovara informacija zabilježenih na površini, omogućit će dublje razumijevanje koncepta energetskih nitima.

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

Osim toga, u okviru hipoteze postoji alternativa Big Bang model, prema kojem je naš svemir je rezultat sudara dvaju branes i prolazi kroz ponovljenih ciklusa stvaranja i razaranja.

Konačna sudbina svemira uvijek okupirana fizičare, a konačna verzija teorije struna mogu pomoći odrediti gustoću materije i kozmološke konstante. Poznavajući ove vrijednosti, znastvenici će biti u mogućnosti kako bi se utvrdilo da li je svemir će se smanjiti do, dok ne eksplodira, sve opet počelo.

Nitko ne zna posljedice znanstvene teorije, sve dok to neće biti razvijen i testiran. Einstein je, pišući jednadžbe E = ^mc2, nije očekivao da će dovesti do pojave nuklearnog oružja. Tvorci kvantnoj fizici nije znao da će biti temelj za laser i tranzistora. I iako to još uvijek nije poznato što će takav čisto teoretski koncept, povijest pokazuje da će sigurno dobiti nešto izvanredno.

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