Η θεωρία υπερχορδών δημοφιλής γλώσσα για τα ομοιώματα

η θεωρία των υπερχορδών, στη λαϊκή γλώσσα, είναι το σύμπαν ως ένα σύνολο δόνησης σκέλη της ενέργειας - χορδές. Είναι η βάση της φύσης. Υπόθεση περιγράφει τα άλλα στοιχεία - βράνες. Όλες οι ουσίες στον κόσμο μας αποτελείται από τους κραδασμούς της χορδές και βράνες. Μια φυσική συνέπεια της θεωρίας είναι η περιγραφή της βαρύτητας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες πιστεύουν ότι περιέχει το κλειδί για την ενοποίηση της βαρύτητας με τις άλλες αλληλεπιδράσεις.

Η ιδέα έχει αναπτυχθεί

Η θεωρία του ενοποιημένου πεδίου, θεωρία υπερχορδών - καθαρά μαθηματική. Όπως όλες οι φυσικές έννοιες, που βασίζεται στις εξισώσεις που μπορεί να ερμηνευθεί με έναν ορισμένο τρόπο.

Σήμερα, κανείς δεν ξέρει ακριβώς ποια θα είναι η τελική έκδοση αυτής της θεωρίας. Οι επιστήμονες έχουν μια μάλλον ασαφή ιδέα των κοινών στοιχείων του, αλλά κανείς δεν έχει ακόμη καταλήξει σε μια τελική εξίσωση θα καταπιεί όλους η θεωρία των υπερχορδών και το πείραμα δεν ήταν ακόμη σε θέση να το επιβεβαιώσει (αν και διαψεύδουν επίσης). Οι φυσικοί έχουν δημιουργήσει μια απλοποιημένη εκδοχή της εξίσωσης, αλλά μέχρι στιγμής δεν είναι αρκετά περιγράφει το σύμπαν μας.

Η θεωρία υπερχορδών για αρχάριους

Στην υπόθεση σε πέντε βασικές ιδέες.

1. Η θεωρία υπερχορδών προβλέπει ότι όλα τα αντικείμενα του κόσμου μας που αποτελείται από δόνησης σκέλη της ενέργειας και των μεμβρανών.
2. Προσπαθεί να συμφιλιώσει τη γενική σχετικότητα (βαρύτητας) με την κβαντική φυσική.
3. Η θεωρία υπερχορδών θα ενσωματώσει όλες τις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος.
4. Αυτή η υπόθεση προβλέπει μια νέα σύνδεση, υπερσυμμετρία, ανάμεσα σε δύο θεμελιωδώς διαφορετικούς τύπους σωματιδίων, μποζονίων και φερμιόνια.
5. Η ιδέα περιγράφει μια σειρά πρόσθετων, συνήθως μη παρατηρήσιμες διαστάσεις του σύμπαντος.

Χορδές και βράνες

Όταν η θεωρία προέκυψε στη δεκαετία του 1970, ενέργεια σκέλη σε αυτό θεωρήθηκαν 1-διάστατα αντικείμενα - χορδές. Η λέξη «μονοδιάστατη» δηλώνει ότι η συμβολοσειρά έχει μόνο μία διάσταση, μήκος, σε αντίθεση με, για παράδειγμα, ένα τετράγωνο, το οποίο έχει ένα μήκος και το ύψος.

Αυτά θεωρία υπερχορδών χωρίζει σε δύο τύπους - κλειστά και ανοιχτά. Ανοικτή χορδή έχει συμβουλές που δεν είναι σε επαφή μεταξύ τους, ενώ η κλειστή χορδή είναι ένας βρόχος χωρίς ανοικτά άκρα. Ως αποτέλεσμα, βρέθηκε ότι αυτές οι χορδές, χορδές ονομάζεται ο πρώτος τύπος, που εκτίθενται 5 βασικούς τύπους αλληλεπιδράσεων.

Οι αλληλεπιδράσεις βασίζονται σε χορδές δυνατότητα να συνδέσετε και να μοιραστείτε τις συμβουλές τους. Δεδομένου ότι τα άκρα των ανοικτών χορδών μπορούν να έρθουν μαζί για να σχηματίσουν κλειστές, είναι αδύνατο να κατασκευάσουμε μια θεωρία της υπερχορδών, δεν περιλαμβάνουν looped συμβολοσειρά.

Αυτό αποδείχθηκε σημαντικό και κλειστές χορδές έχουν ιδιότητες που πιστεύεται ότι φυσικής που θα μπορούσε να περιγράψει τη βαρύτητα. Με άλλα λόγια, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι η θεωρία των υπερχορδών, αντί να εξηγεί τα σωματίδια της ύλης μπορούν να περιγράψουν τη συμπεριφορά τους και τη δύναμη της βαρύτητας.

Χρόνια αργότερα ανακαλύφθηκε ότι, εκτός από χορδές, και άλλα βασικά στοιχεία της θεωρίας. Μπορούν να θεωρηθούν ως φύλλα ή βράνη. Χορδές μπορούν να συνδεθούν με τους μία ή δύο πλευρές.

κβαντική βαρύτητα

Η σύγχρονη φυσική έχει δύο κύριες επιστημονικές νόμο: τη γενική θεωρία της σχετικότητας (GR) και η κβαντική. Αντιπροσωπεύουν ένα τελείως διαφορετικό πεδίο της επιστήμης. Η κβαντική φυσική ασχολείται με τα πιο μικροσκοπικά σωματίδια των φυσικών και GTR, κατά κανόνα, περιγράφει τη φύση της κλίμακας των πλανητών, γαλαξιών και του σύμπαντος ως σύνολο. Υποθέσεις που προσπαθούν να τα συνδυάσουν, ονομάζεται η θεωρία της κβαντικής βαρύτητας. Το πιο ελπιδοφόρο από αυτά είναι τώρα η σειρά.

Κλειστό νήμα αντιστοιχούν στην συμπεριφορά της βαρύτητας. Ειδικότερα, διαθέτουν ιδιότητες των σωματιδίων γκραβιτόνιο μεταφορά βαρύτητα μεταξύ των αντικειμένων.

ενώνουν τις δυνάμεις τους

Η θεωρία χορδών προσπαθεί να ενοποιήσει τις τέσσερις δυνάμεις - ηλεκτρομαγνητική, ισχυρή και ασθενή πυρηνική δύναμη, και τη βαρύτητα - σε ένα. Στον κόσμο μας, που εκδηλώνονται ως τέσσερα διαφορετικά φαινόμενα, αλλά οι θεωρητικοί των χορδών πιστεύουν ότι στο πρώιμο σύμπαν, όταν υπήρχαν απίστευτα υψηλά επίπεδα ενέργειας, όλες αυτές οι δυνάμεις που περιγράφονται από χορδές, αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

υπερσυμμετρία

Όλα τα σωματίδια στο σύμπαν μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους: μποζόνια και φερμιόνια. Η θεωρία χορδών προβλέπει ότι υπάρχει σχέση μεταξύ τους, γνωστή ως υπερσυμμετρία. Εάν η υπερσυμμετρία για κάθε μποζόνιο και φερμιονίων πρέπει να υπάρχει για κάθε φερμιονίων - Higgs. Δυστυχώς πειραματικά την ύπαρξη τέτοιων σωματιδίων δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Η υπερσυμμετρία είναι μια μαθηματική σχέση μεταξύ των στοιχείων των φυσικών εξισώσεων. Βρέθηκε σε μια διαφορετική περιοχή της φυσικής και της εφαρμογής της, οδήγησε στην μετονομασία της θεωρίας των χορδών υπερσυμμετρίας (ή θεωρία των υπερχορδών, στη λαϊκή γλώσσα) στα μέσα της δεκαετίας του 1970.

Ένα από τα πλεονεκτήματα της υπερσυμμετρίας είναι ότι απλοποιεί σε μεγάλο βαθμό την εξίσωση, επιτρέποντας την εξάλειψη ορισμένων μεταβλητών. Χωρίς υπερσυμμετρία εξισώσεις οδηγήσει σε σωματική αντιφάσεις, όπως το άπειρο αξία και φανταστικά επίπεδα ενέργειας.

Δεδομένου ότι οι επιστήμονες δεν έχουν παρατηρήσει ένα σωματίδιο προβλεφθεί από υπερσυμμετρία, εξακολουθεί να είναι μια υπόθεση. Πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι ο λόγος γι 'αυτό - η ανάγκη για ένα σημαντικό ποσό ενέργειας, η οποία συνδέεται με ένα γνωστό βάρος του εξίσωση του Αϊνστάιν E = mc ^2. Τα σωματίδια αυτά μπορούν να υπάρχουν στο πρώιμο σύμπαν, αλλά όπως έχει κρυώσει, και μετά από το Big Bang, την ενέργεια εξάπλωση, αυτά τα σωματίδια μετακινούνται σε χαμηλά επίπεδα ενέργειας.

Με άλλα λόγια, οι χορδές δονούνται τόσο υψηλές σωματίδια ενέργεια που χάνεται ενέργεια, η οποία τους έκανε στοιχεία με χαμηλότερη δόνηση.

Ερευνητές Ελπίζεται ότι αστρονομική παρατήρηση ή πείραμα με επιταχυντές σωματιδίων επιβεβαιώνουν τη θεωρία, προσδιορίζοντας ορισμένα από υπερσυμμετρική στοιχεία με υψηλότερη ενέργεια.

πρόσθετες μετρήσεις

Άλλες μαθηματική συνέπεια της θεωρίας των χορδών είναι ότι έχει νόημα στον κόσμο, ο αριθμός των μετρήσεων είναι μεγαλύτερο από τα τρία. Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο εξηγήσεις γι 'αυτό:

1. Πρόσθετες μετρήσεις (έξι από αυτούς) έχουν πάει πάσο, ή, κατά την ορολογία της θεωρίας των χορδών συμπαγοποιημένες με το απίστευτα μικρό μέγεθος, για να αντιληφθεί ο οποίος ποτέ δεν θα πετύχει.
2. Ήμασταν κολλημένοι σε ένα 3-διαστάσεων βράνη, και άλλες διαστάσεις εκτείνονται πέρα από αυτό και δεν έχουμε στη διάθεσή μας.

Ένας σημαντικός τομέας της έρευνας μεταξύ θεωρητικούς είναι η μαθηματική μοντελοποίηση για το πώς αυτές οι πρόσθετες θέσεις μπορεί να συνδεθεί με τη δική μας. Πρόσφατα αποτελέσματα προβλέψει ότι οι επιστήμονες θα είναι σύντομα σε θέση να ανιχνεύσει αυτές τις επιπλέον διαστάσεις (αν υπάρχουν) στα επόμενα πειράματα, καθώς μπορεί να είναι μεγαλύτερη από ό, τι αναμενόταν προηγουμένως.

κατανόηση του σκοπού

Ο στόχος επιδιώκεται από τους επιστήμονες ερευνούν υπερχορδές - «θεωρία των πάντων», δηλαδή ενός ενιαίου φυσική υπόθεση ότι σε ένα θεμελιώδες επίπεδο περιγράφει όλα φυσική πραγματικότητα ... Αν είναι επιτυχής, θα μπορούσε να διευκρινίσει πολλά ερωτήματα σχετικά με τη δομή του σύμπαντος.

Επεξήγηση της ύλης και της μάζας

Ένα από τα κύρια καθήκοντα της σύγχρονης έρευνας - η αναζήτηση λύσεων σε πραγματικά σωματίδια.

Η θεωρία χορδών ξεκίνησε ως έννοια που περιγράφει τα σωματίδια όπως αδρόνια, διάφορα υψηλότερη δονητική καταστάσεις των χορδών. Στις περισσότερες σύγχρονες συνθέσεις, θέμα, που παρατηρείται στο σύμπαν μας είναι το αποτέλεσμα της δόνησης των χορδών και branes με τη χαμηλότερη ενέργεια. Οι δονήσεις παράγουν περισσότερα σωματίδια υψηλής ενέργειας, που είναι τώρα στον κόσμο μας δεν υπάρχουν.

Η μάζα αυτών των στοιχειωδών σωματιδίων είναι μια εκδήλωση του πώς οι χορδές και βράνες συμπαγοποιημένες τυλιγμένο σε πρόσθετες διαστάσεις. Για παράδειγμα, σε ένα απλοποιημένο όταν αυτά διπλώνονται σε σχήμα ντόνατ, που ονομάζεται μαθηματικοί και φυσικοί σπείρας κορδόνι μπορεί να τυλίξει τη φόρμα αυτή με δύο τρόπους:

• σύντομη βρόχο μέσω του κέντρου των σπείρας?
• μακρύ βρόχο γύρω από ολόκληρη την εξωτερική περιφέρεια του κυλινδρικού δακτυλίου.

Η σύντομη βρόχος είναι ένα ελαφρύ σωματίδιο, και πιο - σοβαρή. Όταν τυλίγετε το κορδόνι γύρω από το δακτυλιοειδή συμπαγοποιημένες μετρώντας το σχηματισμό νέων στοιχείων με διαφορετικές μάζες.

Θεωρία υπερχορδών σύντομα και ξεκάθαρα, απλά και κομψά εξηγεί το μήκος μετάβασης στη μάζα. Κατέρρευσε η μέτρηση είναι πολύ πιο δύσκολο σπείρας, αλλά κατ 'αρχήν μπορούν επίσης να εργαστούν.

Είναι ακόμη δυνατό, αν και είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι το καλώδιο τυλίγει τη σπείρα σε δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα, η οποία θα οδηγήσει στο άλλο σωματίδιο με διαφορετική μάζα. Βράνες μπορεί επίσης να τυλίξετε τις πρόσθετες διαστάσεις, δημιουργώντας ακόμα περισσότερες ευκαιρίες.

Ορισμός του χώρου και του χρόνου

Σε πολλές εκδόσεις των υπερχορδών θεωρία της κατάρρευσης μέτρησης, καθιστώντας τα μη παρατηρήσιμα στο τρέχον επίπεδο της ανάπτυξης της τεχνολογίας.

Προς το παρόν δεν είναι σαφές αν η θεωρία χορδών θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη θεμελιώδη φύση του χώρου και του χρόνου από ό, τι έκανε ο Αϊνστάιν. Είναι διαστάσεις είναι το σκηνικό για την αλληλεπίδραση των χορδών και των ανεξάρτητων πραγματική αίσθηση δεν.

Προσφέρουμε μια εξήγηση, δεν έχει ολοκληρωθεί πλήρως, σχετικά με την υποβολή του χωροχρόνου ως παράγωγο του συνολικού ποσού όλων των αλληλεπιδράσεων εγχόρδων.

Αυτή η προσέγγιση δεν ανταποκρίνεται στις απόψεις κάποιων φυσικών, που έχει οδηγήσει στην κριτική της υπόθεσης. Ανταγωνιστική θεωρία της κβαντικής βαρύτητας βρόχων ως σημείο εκκίνησης χρησιμοποιώντας την κβάντωση του χώρου και του χρόνου. Ορισμένοι πιστεύουν ότι τελικά θα είναι μόνο μια διαφορετική προσέγγιση σε όλα την ίδια βασική υπόθεση.

Quantization της βαρύτητας

Το κύριο επίτευγμα της παρούσας υπόθεσης, εάν επιβεβαιωθεί, θα είναι μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Η τρέχουσα περιγραφή της βαρύτητας στη γενική σχετικότητα δεν συνάδει με την κβαντική φυσική. Τέλος, για την επιβολή περιορισμών στη συμπεριφορά των μικρών σωματιδίων, ενώ επιχειρεί να εξερευνήσει το σύμπαν σε μια εξαιρετικά μικρή κλίμακα οδηγεί σε αντιφάσεις.

Η ενοποίηση των δυνάμεων

Επί του παρόντος, οι φυσικοί γνωστές τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις: η βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητική, ασθενής και ισχυρή πυρηνική αλληλεπιδράσεις. Από τη θεωρία χορδών υπονοεί ότι το μόνο που κάποτε ήταν εκδηλώσεις της ίδιας.

Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, καθώς το πρώιμο σύμπαν ψύχεται μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, είναι ένα ενιαίο αλληλεπίδραση χωρίστηκε σε διαφορετικά λειτουργικά σήμερα.

Πειράματα με υψηλή ενεργειακή επιτρέψει ποτέ να βρούμε την ένωση των δυνάμεων αυτών, αν και αυτά τα πειράματα είναι πολύ πέρα από την ανάπτυξη σημερινή τεχνολογία.

πέντε επιλογές

Μετά υπερχορδών επανάσταση το 1984, η ανάπτυξη έγινε με πυρετώδεις ρυθμούς. Ως αποτέλεσμα, αντί για μία έννοια γύρισε πέντε, που ονομάζεται τύπου Ι, ΙΙΑ, ΙΙΒ, HO, HE, καθένα από τα οποία περιγράφει σχεδόν ολοκληρωτικά τον κόσμο μας, αλλά όχι μέχρι το τέλος.

Φυσική, αγγίζοντας έκδοση της θεωρίας των χορδών με την ελπίδα να βρουν αληθινή καθολική τύπου, δημιούργησε 5 διαφορετικές παραλλαγές των αυτάρκεις. Μερικές από τις ιδιότητές τους αντανακλούν τη φυσική πραγματικότητα του κόσμου, άλλοι ήταν αναληθείς.

M-θεωρία

Σε μια συνέντευξη το 1995, ο φυσικός Edward Witten πρότεινε μια τολμηρή λύση για τις πέντε υποθέσεις. Με βάση την πρόσφατη ανακάλυψη της δυαδικότητας, όλα γίνονται ειδικές περιπτώσεις μιας ενιαίας ολοκληρωμένης ιδέα που ονομάζεται Witten Μ θεωρία των υπερχορδών. Μία από τις βασικές έννοιες κατέστη βράνης (συντομογραφία του μεμβράνης), βασικά αντικείμενα που έχουν περισσότερες από μία διάσταση. Παρά το γεγονός ότι ο συγγραφέας δεν έχει προσφέρει την πλήρη έκδοση, η οποία δεν είναι μέχρι στιγμής, η θεωρία Μ των υπερχορδών αποτελείται εν συντομία τα εξής χαρακτηριστικά:

• 11-διάσταση (10 συν 1 χωρική χρονική διάσταση)?
• δυαδικότητα, που οδηγούν σε πέντε θεωρίες που εξηγούν την ίδια φυσική πραγματικότητα?
• βράνες - χορδές, με πάνω από 1 μέτρηση.

έρευνα

Ως αποτέλεσμα, αντί να ήταν εκεί 10 ⁵⁰⁰ αποφάσεις. Για μερικούς φυσικούς ήταν η αιτία της κρίσης, ενώ άλλοι πήραν την ανθρωπική αρχή, η οποία εξηγεί τις ιδιότητες του σύμπαντος με την παρουσία μας σε αυτό. Μένει να αναμένεται, όταν οι θεωρητικοί θα βρει έναν άλλο τρόπο για να περιηγηθείτε τη θεωρία των υπερχορδών.

Μερικές ερμηνείες λένε ότι ο κόσμος μας δεν είναι η μόνη. Οι πιο ριζοσπαστικές εκδοχές επιτρέπουν την ύπαρξη ενός άπειρου αριθμού συμπάντων, μερικά από τα οποία περιέχουν ακριβή αντίγραφα των δικών μας.

η θεωρία του Αϊνστάιν προβλέπει την ύπαρξη ενός καταλαμβάνουν ελάχιστο χώρο, που ονομάζεται σκουληκότρυπα ή Einstein-Rosen γέφυρα. Στην περίπτωση αυτή η δύο απομακρυσμένη τοποθεσία που σχετίζεται σύντομο πέρασμα. Η θεωρία υπερχορδών επιτρέπει όχι μόνο αυτό, αλλά και η σύνδεση των απομακρυσμένων σημείων των παράλληλων κόσμων. Μπορείτε ακόμη και να μετακινηθούν μεταξύ των σύμπαντα με διαφορετικούς νόμους της φυσικής. Ωστόσο, η πιθανή επιλογή, όταν η κβαντική θεωρία της βαρύτητας θα κάνει την ύπαρξή τους αδύνατη.

Πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι η ολογραφική αρχή, όταν όλες οι πληροφορίες που περιέχονται στο χώρο όγκο, αντιστοιχούν στις πληροφορίες που καταγράφονται στην επιφάνεια, θα επιτρέψει μια βαθύτερη κατανόηση της έννοιας των κλώνων εξουσίας.

Ορισμένοι πιστεύουν ότι η θεωρία των υπερχορδών επιτρέπει πολλαπλές μετρήσεις του χρόνου, με αποτέλεσμα να μπορεί να είναι ένα ταξίδι μέσα από αυτά.

Επιπλέον, στο πλαίσιο της υπόθεσης υπάρχει μια εναλλακτική λύση για το μοντέλο του Big Bang, σύμφωνα με την οποία το σύμπαν μας ήταν το αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης ανάμεσα σε δύο branes και περνά μέσα από επαναλαμβανόμενους κύκλους δημιουργίας και της καταστροφής.

Η τελευταία μοίρα του σύμπαντος έχει πάντα κατεχόμενα φυσικοί, και η τελική εκδοχή της θεωρίας των χορδών μπορεί να σας βοηθήσει να προσδιορίσετε την πυκνότητα της ύλης και της κοσμολογικής σταθεράς. Γνωρίζοντας αυτές τις τιμές, οι κοσμολόγοι θα είναι σε θέση να καθορίσει αν το σύμπαν θα συρρικνωθεί μέχρι, μέχρι να εκρήγνυται, όλα ξεκίνησαν και πάλι.

Κανείς δεν γνωρίζει τις συνέπειες της επιστημονικής θεωρίας, εφ 'όσον δεν θα αναπτυχθεί και δοκιμαστεί. Ο Αϊνστάιν, γράφοντας την εξίσωση E = mc ^2, δεν περίμενα ότι θα οδηγήσει στην ανάδειξη των πυρηνικών όπλων. Οι δημιουργοί της κβαντικής φυσικής δεν ήξερε ότι θα είναι η βάση για το λέιζερ και το τρανζίστορ. Και αν και δεν είναι ακόμη γνωστό ποια θα είναι αυτή η καθαρά θεωρητική έννοια, η ιστορία δείχνει ότι θα πάρει σίγουρα κάτι το εξαιρετικό.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την υπόθεση αυτή μπορεί να βρεθεί στο βιβλίο Endryu Tsimmermana «Σούπερ Θεωρία Χορδών για τα ομοιώματα.»