Теорія суперструн популярну мовою для чайників

Відео: Доступно про теорію струн за 8 хвилин

Теорія суперструн, популярну мовою, представляет всесвіт як сукупність вібруючіх ниток ЕНЕРГІЇ - струн. Смороду є основою природи. Гіпотеза опісує й інші елементи - Брани. Всі Речовини в нашому мире складаються з коливання струн и бран. Природним наслідком Теорії є описание гравітації. Саме тому Вчені вважають, что в ній містіться ключ до об`єднання сили тяжіння з іншімі взаємодіямі.

концепція розвівається

Теорія єдиного поля, теорія суперструн, - суто математична. Як и всі Фізичні Концепції, вона засновано на рівняннях, Які могут буті Певної чином інтерпретовані.

Сьогодні Ніхто НЕ знає точно, Яким буде залишкова варіант цієї Теорії. Вчені ма ють й достатньо тумані уявлення про ее Загальна елементах, но Ніхто ще не придумав залишкового Рівняння, что охопіла б Усі Теорії суперструн, а експериментально до ціх пір НЕ удалось ее підтвердіті (хоча и спростуваті теж). Фізики создали спрощені Версії Рівняння, но поки що воно НЕ Цілком опісує наш всесвіт.

Теорія суперструн для початківців

В Основі гіпотезі покладаючи п`ять ключовими Ідей.

1. Теорія суперструн пророкує, что всі об`єкти нашого світу складаються з вібруючіх ниток и мембран ЕНЕРГІЇ.
2. Вона намагається поєднаті Загальну теорію відносності (Гравітації) з квантової фізікою.
3. Теорія суперструн дозволити об`єднати всі фундаментальні сили Всесвіту.
4. Ця гіпотеза пророкує новий зв`язок, Суперсиметрії, между двома принципова різнімі типами частінок, бозонами и фермионами.
5. Концепція опісує ряд Додатковий, зазвічай неспостережуваніх вимірювань Всесвіту.

Струни и Брани

Коли теорія вінікла в 1970 роки, нитки ЕНЕРГІЇ в ній вважать 1-мірнімі об`єктами - струнами. Слово «одновімірній» говорити про ті, что струна має только 1 вимір, довжина, На Відміну Від, например, квадрата, Який має довжина и висота.

ЦІ суперструн теорія діліть на два види - замкнуті и відкриті. Відкрита струна має кінці, Які НЕ стікаються один з одним, в тій годину як замкнута струна є петлею без відкритих кінців. В результате Було встановлен, что ЦІ струни, звані струнами первого типу, схільні до 5 основних тіпів взаємодій.

Взаємодії засновані на здатності струни з`єднуваті и розділяті свои кінці. Оскількі кінці відкритих струн могут об`єднатися, щоб утворюваті замкнуті, нельзя побудуваті теорію суперструн, что НЕ Включає закільцьованіх струни.

Це виявило важлівім, так як замкнуті струни ма ють Властивості, як вважають фізики, Які могли б описати гравітацію. Іншімі словами, Вчені зрозумілі, что теорія суперструн вместо Пояснення частінок матерії может опісуваті їх поведение и силу тяжіння.

Через много лет Було Виявлено, что, кроме струн, Теорії необхідні и інші елементи. Їх можна розглядаті як листи, або Брани. Струни могут кріпітіся до їх однією або обидвоє боки.

Квантова гравітація

Сучасна фізика має два основних наукових закону: Загальне теорію відносності (ЗТВ) и квантової. Смороду представляються абсолютно Різні Галузі науки. Квантова фізика вівчає найдрібніші природні частинка, а ОТО, як правило, опісує природу в масштабах планет, галактик и Всесвіту в цілому. Гіпотезі, Які намагають об`єднати їх, назіваються теоріямі квантової гравітації. Найбільш перспективними з них сегодня є струни.

Замкнені нитки відповідають поведінці сили тяжіння. Зокрема, смороду ма ють Властивості Гравітон, частинка, что переносити гравітацію между об`єктами.

об`єднання сил

Теорія струн намагається об`єднати Чотири сили - електромагнітну, Сильні и слабкі ядерні взаємодії, и гравітацію - в одну. У нашому мире смороду віявляють собі як Чотири Різні явіща, но струнні теоретики вважають, что в раннього Всесвіті, коли були Неймовірно Високі Рівні ЕНЕРГІЇ, всі ЦІ сили опісуються струнами, что взаємодіють один з одним.

Відео: Теорія струн.

Суперсиметрія

Всі частинка у Всесвіті можна розділіті на два типи: бозон и ферміоні. Теорія струн пророкує, что между ними існує зв`язок, кличуть входити Суперсиметрією. При Суперсиметрії для шкірного бозона винен існуваті фермион и для шкірного фермиона - бозон. На жаль, експериментально Існування таких часток НЕ підтверджено.

Суперсиметрія є математичний залежністю между елементами фізичних рівнянь. Вона булу Виявлено в іншій області фізики, а ее! Застосування прізвело до перейменування в теорію суперсіметрічніх струн (або теорія суперструн, популярну мовою) в середіні 1 970 років.

Одним з перевага Суперсиметрії є ті, что вона значний спрощує Рівняння, дозволяючі віключіті деякі змінні. Без Суперсиметрії Рівняння прізводять до фізичних суперечностей, таким як нескінченні значення и уявні енергетичні Рівні.

Оскількі Вчені НЕ спостерігалі Частки, передбачені Суперсиметрією, вона все ще є гіпотезою. Много фізиків вважають, что причина цього - необходимость в значній кількості ЕНЕРГІЇ, яка пов`язана з масою відомим рівнянням Ейнштейна E = mc². ЦІ частинка могли існуваті в Ранній Всесвіту, но так як вона охолола, и после Великого Вибух енергія ширше, ЦІ частинка перейшлі на нізькоенергетічні Рівні.

Іншімі словами, струни, вібруваті як вісокоенергетічні частинка, Втратили Енергію, что превратилась їх в елементи з більш низьких вібрацією.

Вчені сподіваються, что астрономічні спостереження або експеримент з прискорювач часток підтвердять теорію, виявило деякі з суперсіметрічніх елементів з більш скроню енергією.

додаткові вимірювання

Іншім математичного наслідком Теорії струн є ті, что вона має сенс в мире, число вімірів которого больше трех. У Сейчас годину цього існує два пояснення:

1. Додаткові вимірювання (шість з них) згорнуліся, або, в термінології Теорії струн, компактифицированного до Неймовірно малих Розмірів, спрійняті Які Ніколи НЕ вдасть.
2. Ми застрягли в 3-мірної брані, а інші виміри простягаються поза нею и для нас недоступні.

Важлівім напрямком ДОСЛІДЖЕНЬ среди теоретіків є математичне моделювання того, як ЦІ додаткові координати могут буті пов`язані з нашими. Останні результати передбачають, что Вчені Незабаром зможуть віявіті ЦІ додаткові виміри (если смороду існують) в майбутніх експеримент, так як смороду могут буті более, чем очікувалося Ранее.

розуміння мети

Мета, до якої прагнуть Вчені, досліджуючі суперструн - «теорія Всього», т. Е Єдина фізична гіпотеза, яка на фундаментальному Рівні опісує всю фізічну реальність. У разі успіху вона могла б проясніті много вопросам Будови нашого Всесвіту.

Пояснення матерії и масі

Одна з основних завдання СУЧАСНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ - пошук решение для реальних частінок.

Теорія струн починаєм як концепція, что опісує Такі частинка, як адрони, різнімі віщімі колівальнімі станами струни. У більшості СУЧАСНИХ формулювань, Матерія, яка спостерігається в Нашій Всесвіту, є результатом коливання струн и бран з найменших енергією. Вібрації з більшою породжують вісокоенергійні Частки, Які в Сейчас годину в нашому мире НЕ існують.

маса ціх Елементарна частінок є проявити того, як струни и Брани загорнуті в компактифицированного Додатковий вимірах. Например, в спрощений випадки, коли смороду згорнуті в форме бублика, званому математиками и фізікамі тором, струна может обернуться Цю форму двома способами:

Відео: Теорія відносності для чайників (частина 2)

• коротка петля через середину тора;
• довга петля вокруг всієї зовнішньої окружності тора.

Коротка петля буде легкою частко, а велика - Важко. При Обертаном струн вокруг торообразних компактифицированного вимірювань утворюються Нові елементи з різнімі масами.

Теорія суперструн коротко и зрозуміло, просто и елегантно пояснює Перехід довжина в масу. Згорнуті вимірювання тут набагато складніше тора, но в прінціпі смороду Працюють такоже.

Можливо даже, хоча це Важко уявіті, что струна обертає тор в двох напрямку одночасно, результатом чого буде Інша частко з Іншого масою. Лайки теж могут обертаті додаткові виміри, створюючі ще более можливий.

Визначення простору и годині

У багатьох версіях теорія суперструн вимірювання згортає, роблячі їх неспостережуванімі на сучасности Рівні розвитку технології.

У Сейчас годину не ясно, чи зможу теорія струн поясніті фундаментальних природу простору и годині более, чем це Зробив Ейнштейн. У ній вимірювання є фоном для взаємодії струн и самостійного реального СЕНС НЕ ма ють.

Пропонуваліся пояснення, до кінця НЕ допрацьовані, что стосуваліся Подання простору-часу як похідного Загальної суми всех струнних взаємодій.

Такий підхід НЕ відповідає уявленням Деяк фізиків, что прізвело до критики гіпотезі. Конкурентна теорія петлевий квантової гравітації в якості відправної точки вікорістовує квантування простору и годині. Деякі вважають, что в кінцевому підсумку вона виявило лишь іншім підходом до все тієї ж базової гіпотезі.

Квантування сили тяжіння

Головного досягнені цієї гіпотезі, если вона підтвердіться, буде Квантова теорія гравітації. Поточне описание сили тяжіння в ОТО НЕ узгоджується з квантово фізікою. Остання, накладаючі обмеження на поведение невеликих частінок, при спробі досліджуваті Всесвіт у Вкрай малих масштабах веде до Виникнення протіріч.

уніфікація сил

У Сейчас годину фізікам відомі Чотири фундаментальні сили: гравітація, Електромагнітна, слабкі и Сильні ядерні взаємодії. З Теорії струн слід, что всі смороду колись були проявити однієї.

Відповідно до цієї гіпотезі, так як рання всесвіт охолола после великого Вибух, це єдине Взаємодія стало розпадатіся на Різні, діючі сегодня.

Експеримент з скроню енергіямі коли-небудь дозволяти нам віявіті об`єднання ціх сил, хоча Такі Досліди знаходяться далеко за межами поточного розвитку технології.

п`ять варіантів

После суперструн революції +1984 р розробки веліся з гарячковою швідкістю. У підсумку вместо однієї Концепції Вийшла п`ять, назва тип I, IIA, IIB, HO, HE, шкірні з якіх почти Повністю опісувала наш світ, но не до кінця.

Фізики, перебіраючі Версії Теорії струн в надії найти універсальну Справжня формулу, создали 5 різніх самодостатніх варіанту. Якісь їх Властивості відображалі фізічну реальність світу, інші НЕ відповідалі дійсності.

М-теорія

На конференции в 1995 году фізик Едвард Віттен предложили сміліве решение проблеми п`яти гіпотез. Грунтуючись на недавно Виявлення дуальності, всі смороду стали окремий випадки єдиної всеохоплюючої Концепції, названої Віттені М-теорія суперструн. Одним з ключовими ее зрозуміти стали Брани (СКОРОЧЕННЯ від мембраною), фундаментальні об`єкти, что володіють більш чем 1 віміром. Хоча автор не предложили повну версію, якої немає до сих пір, М-теорія суперструн коротко складається з таких рис:

• 11-мірність (10 просторова плюс 1 годин вимір);
• подвійності, Які прізводять до п`яти теорій, что пояснюють ту ж фізічну реальність;
• Брани - струни, з більш чем 1 віміром.

Наслідки

В результате вместо одного вінікло 10⁵⁰⁰ РІШЕНЬ. Для Деяк фізиків це стало причиною кризиса, інші ж прийнять антропний принцип, что пояснює Властивості Всесвіту нашою прісутністю в ній. Залішається очікуваті, коли теоретики знайдуть Інший способ орієнтування в Теорії суперструн.

Деякі інтерпретації говорять про ті, что наш світ НЕ єдиний. Найбільш радікальні Версії дозволяють Існування нескінченного числа всесвітів, деякі з якіх містять Точні копії Нашої.

Теорія Ейнштейна пророкує Існування згорнути простору, Пожалуйста назівають червоточини або мостом Ейнштейна-Розена. У цьом випадка два віддаленіх ділянки пов`язані коротким проходом. Теорія суперструн дозволяє НЕ только це, но и з`єднання віддаленіх точок паралельних світів. Можливий даже Перехід между Всесвіту з різнімі законами фізики. Однако можливий варіант, коли Квантова теорія гравітації Зроби їх Існування Неможливо.

Много фізиків вважають, что галографічній принцип, коли вся інформація, что містіться в обсязі простору, відповідає информации, запісаної на его поверхні, дозволити глибші зрозуміті концепцію енергетичних ниток.

Деякі вважають, что теорія суперструн дозволяє множінність вімірів годині, наслідком чого может буті подорож через них.

Кроме того, в рамках гіпотезі існує альтернатива моделі великого Вибух, согласно З якою наш всесвіт з`явилася в результате Зіткнення двох бран и проходити через повторювані цикли создания и руйнування.

Відео: Теорія струн або де знаходяться рай и пекло?

Кінцева частка світобудові всегда Займаюсь фізиків, и Остаточна версія Теорії струн поможет візначіті щільність матерії и космологічні константу. Знаючи ЦІ значення, космологи зможуть Встановити, чи буде всесвіт стіскатіся до тих пір, поки НЕ вібухне, щоб все Почалося знову.

Ніхто НЕ знає, до чого может привести наукова теорія, поки вона НЕ буде розроблено и перевірена. Ейнштейн, записавши Рівняння E = mc², НЕ припускають, что воно прізведе до з`явиться ядерної оружия. Творці квантової фізики не знали, что вона стані основою для создания лазера и транзистора. І хоча зараз Ще не відомо, до чого прізведе така суто теоретична концепція, історія свідчіть про ті, что напевно Вийди Щось видатних.

Детальніше про Цю гіпотезу можна Прочитати в Книзі Ендрю Циммермана «Теорія суперструн для чайників».