La teoria de supercordes llenguatge popular per als maniquís

La teoria de supercordes, en el llenguatge popular, és l'univers com un conjunt de vibrants brins d'energia - cordes. Són la base de la naturalesa. Hipòtesi descriu els altres elements - branes. Totes les substàncies del nostre món està format per vibracions de les cordes i branes. Una conseqüència natural de la teoria és la descripció de la gravetat. És per això que els científics creuen que conté la clau per a la unificació de la gravetat amb altres interaccions.

El concepte es desenvolupa

La teoria del camp unificat, la teoria de supercordes - purament matemàtica. Com tots els conceptes físics, que es basa en les equacions que poden ser interpretades d'una manera determinada.

Avui dia, ningú sap exactament el que serà la versió final d'aquesta teoria. Els científics tenen una idea bastant vaga dels seus elements comuns, però no obstant això, ningú ha arribat amb una equació final seria engolit tota la teoria de supercordes i l'experiment no ha pogut confirmar que (encara que refutar també). Els físics han creat una versió simplificada de l'equació, però fins ara no acaba de descriure el nostre univers.

La teoria de supercordes per a principiants

En la hipòtesi en cinc idees clau.

1. La teoria de supercordes prediu que tots els objectes del nostre món es componen de brins de vibració energètica i les membranes.
2. Es tracta de conciliar la relativitat general (gravetat) amb la física quàntica.
3. La teoria de supercordes integrarà totes les forces fonamentals de l'univers.
4. Aquesta hipòtesi prediu una nova connexió, la supersimetria, entre dos tipus fonamentalment diferents de partícules, els bosons i fermions.
5. El concepte descriu una sèrie de dimensions addicionals, en general no observables de l'univers.

Cordes i branas

Quan la teoria va sorgir en la dècada de 1970, els brins d'energia en què es van considerar 1-dimensionals objectes - cordes. La paraula "unidimensional" indica que la cadena té només una dimensió, la longitud, en oposició a, per exemple, un quadrat, que té una longitud i alçada.

Aquests teoria de supercordes es divideix en dos tipus - tancat i obert. seqüència oberta té consells que no estan en contacte entre si, mentre que la corda tancada és un bucle sense extrems oberts. Com a resultat, es va trobar que aquestes cadenes, cordes trucades del primer tipus, exposats 5 tipus bàsics d'interaccions.

Les interaccions es basen en cadenes capacitat de connectar i compartir els seus consells. Des dels extrems de les cordes a l'aire poden unir-se per formar tancat, és impossible construir una teoria de les supercordes, sense incloure una cadena en bucle.

Aquest resultat important com cordes tancades tenen propietats que es creu que la física que podrien descriure la gravetat. En altres paraules, els científics es van adonar que la teoria de les supercordes, en lloc d'explicar les partícules de matèria es pot descriure el seu comportament i la força de la gravetat.

Anys més tard es va descobrir que, a més de cadenes i altres elements essencials de la teoria. Poden ser considerats com fulles o brana. Les cadenes poden estar units a ells un o ambdós costats.

la gravetat quàntica

La física moderna té dues llei científica principal: la teoria general de la relativitat (GR) i la quàntica. Representen un camp completament diferent de la ciència. La física quàntica amb les partícules més petites de GTR natural i, per regla general, es descriu la naturalesa de l'escala dels planetes, les galàxies i l'univers en el seu conjunt. Hipòtesi que tracten de combinar-los, es diu la teoria de la gravetat quàntica. El més prometedor d'ells és ara la cadena.

Tema tancat correspon amb el comportament de la gravetat. En particular, posseeixen propietats de les partícules Graviton transport de gravetat entre els objectes.

La unió de forces

La teoria de cordes tracta d'unificar les quatre forces - forces nuclears electromagnètiques, forts i febles, i la gravetat - en una sola. En el nostre món, que es manifesten com quatre fenòmens diferents, però els teòrics de cordes creuen que en els inicis de l'univers, quan no eren increïblement alts nivells d'energia, totes aquestes forces són descrits per cadenes, que interactuen entre si.

supersimetria

Totes les partícules en l'univers es poden dividir en dos tipus: bosons i fermions. La teoria de cordes prediu que hi ha una relació entre ells, conegut com la supersimetria. Si la supersimetria per a cada un de Higgs i fermions ha d'existir per a cada fermió - Higgs. Desafortunadament experimentalment l'existència de tals partícules no està confirmat.

Supersymmetry és una relació matemàtica entre els elements d'equacions físiques. Ella va ser trobada en una àrea diferent de la física i la seva aplicació va donar lloc a la nova denominació de la teoria de la cadena de la supersimetria (o teoria de les supercordes, en el llenguatge popular) a mitjan 1970.

Un dels avantatges de la supersimetria és que simplifica en gran mesura l'equació, el que permet eliminar algunes variables. Sense supersimetria equacions condueixen a contradiccions físiques, com ara el valor infinit i imaginària nivells d'energia.

Atès que els científics no han observat una partícula predita per la supersimetria, encara és una hipòtesi. Molts físics creuen que la raó d'això - la necessitat d'una quantitat significativa d'energia, que s'associa amb un pes conegut de l'equació d'Einstein E = mc ^2. Aquestes partícules poden existir en l'univers d'hora, però a mesura que s'hagi refredat, i després del Big Bang, la dispersió d'energia, aquestes partícules es mouen a baixos nivells d'energia.

En altres paraules, les cordes vibren com partícules d'alta energia perdudes d'energia, el que els va fer elements amb baixa vibració.

Els investigadors esperaven que l'observació astronòmica o experimentar amb els acceleradors de partícules confirmen la teoria, la identificació d'alguns dels elements supersimètriques amb més energia.

mesuraments addicionals

Una altra conseqüència matemàtica de la teoria de cordes és que té sentit en el món, el nombre de mesuraments és més gran que tres. Actualment, hi ha dues explicacions per això:

1. mesuraments addicionals (sis d'ells) s'han retirat, o, en la terminologia de la teoria de cordes compactificada a la mida increïblement petit, per percebre que mai tindrà èxit.
2. Ens vam quedar atrapats en una brana de 3 dimensions, i altres dimensions s'estenen més enllà i no estan disponibles per a nosaltres.

Una àrea important de la investigació entre els teòrics és la modelització matemàtica de com aquestes posicions addicionals poden estar vinculats als nostres. Resultats recents prediuen que els científics aviat seran capaços de detectar aquestes dimensions extra (si és que existeixen) en els pròxims experiments, ja que poden ser majors del que s'esperava.

comprensió del propòsit

L'objectiu buscat pels científics que investiguen les supercordes - "teoria del tot", és a dir, una sola hipòtesi física que en un nivell fonamental descriu tota la realitat física ... Si té èxit, podria aclarir moltes qüestions relatives a l'estructura del nostre univers.

Explicació de la matèria i la massa

Una de les principals tasques de la investigació moderna - la recerca de solucions a partícules reals.

La teoria de cordes va començar com un concepte que descriu les partícules com ara els hadrons, diversos estats vibratoris més alts de les cordes. En la majoria de les formulacions modernes, la matèria, observada en el nostre univers és el resultat de la vibració de les cordes i branes amb l'energia més baixa. Les vibracions generen més partícules d'alta energia, que ara estan en el nostre món no existeix.

La massa d'aquestes partícules elementals és una manifestació de com les cordes i branes compactificada embolicats en dimensions addicionals. Per exemple, en una simplificada quan es dobleguen en forma d'una rosquilla, anomenats matemàtics i físics bou cadena pot embolicar aquest formulari de dues maneres:

• bucle curt a través del centre del bou;
• bucle llarg voltant de tota la circumferència exterior del toroide.

El bucle curt és una partícula de llum, i la majoria - severa. Quan es col·loca la corda al voltant del toroidal compactificada mesurant la formació de nous elements amb diferents masses.

La teoria de supercordes breu i clara, senzilla i elegant explica la longitud de transició de la massa. mesurament col·lapsada és bou molt més difícil, però en principi també funciona.

Fins i tot és possible, tot i que és difícil imaginar que el cable envolta el toroide en dues direccions al mateix temps, el que resultarà en l'altra partícula amb una massa diferent. Branas també pot embolicar les dimensions extra, la creació de més oportunitats.

Definició de l'espai i el temps

En moltes versions de la teoria de supercordes de col·lapses de mesurament, pel que no observable en el nivell actual de desenvolupament de la tecnologia.

En l'actualitat no està clar si la teoria de cordes podria explicar la naturalesa fonamental de l'espai i temps que va fer Einstein. It dimensions són el teló de fons de la interacció de cordes i sentit real independent no.

Oferim una explicació, no està completament acabat, relatives a la presentació de l'espai-temps com un derivat de la quantitat total de totes les interaccions de cadena.

Aquest enfocament no compleix amb els punts de vista d'alguns físics que ha portat a la crítica de la hipòtesi. teoria competitiva de la gravetat quàntica de bucles com a punt de partida utilitzant la quantització d'espai i temps. Alguns creuen que amb el temps no serà més que un enfocament diferent a tots de la mateixa hipòtesi bàsica.

Quantificació de gravetat

El principal èxit d'aquesta hipòtesi, si es confirma, serà una teoria quàntica de la gravetat. Descripció actual de la gravetat en la relativitat general és incompatible amb la física quàntica. Finalment, la imposició de restriccions en el comportament de les partícules petites, en intentar explorar l'univers en una escala extremadament petita porta a contradiccions.

La unificació de les forces

Actualment, els físics es coneixen quatre forces fonamentals: la gravetat, electromagnètiques, febles i forts interaccions nuclears. A partir de la teoria de cordes que implica que tot el que eren manifestacions de la mateixa.

D'acord amb aquesta hipòtesi, ja que l'univers d'hora refreda després del big bang, és una sola interacció es va dividir en diferents operatiu actual.

Els experiments amb alta energia mai ens permeten trobar la unió d'aquestes forces, malgrat aquests experiments són molt més enllà de desenvolupament de la tecnologia actual.

cinc opcions

Després de la revolució de supercordes el 1984, el desenvolupament es va dur a terme a un ritme febril. Com a resultat, en lloc d'un concepte de complir cinc anys, anomenat tipus I, IIA, IIB, HO, HE, cadascun dels quals es descriu gairebé del tot el nostre món, però no fins al final.

La física, tocant versió de la teoria de cordes amb l'esperança de trobar la veritable fórmula universal creat 5 variants diferents d'auto-suficient. Algunes de les seves propietats reflecteixen la realitat física del món, els altres eren falses.

M-teoria

En una conferència el 1995, el físic Edward Witten proposa una solució atrevida a les cinc hipòtesis. Basat en el recent descobriment de la dualitat, tots es converteixen en casos especials d'un sol concepte global denominat Witten M teoria de supercordes. Un dels conceptes clau que es va convertir en brana (abreviatura de membrana), objectes bàsics que tenen més d'una dimensió. Encara que l'autor no ha ofert la versió completa, que no està tan lluny, la teoria M d'supercordes breument consisteix de les següents característiques:

• 11-dimensió (10 més 1 dimensió temporal espacial);
• dualitat, que condueixen a cinc teories que expliquen la mateixa realitat física;
• branas - cordes, amb més d'1 mesurament.

investigació

Com a resultat, en lloc d'un sol haver-hi 10 ⁵⁰⁰ decisions. Per a alguns físics que era la causa de la crisi, mentre que altres van prendre el principi antròpic, el que explica les propietats de l'univers amb la nostra presència en ell. Queda per esperar, quan els teòrics trobaran una altra forma de navegar la teoria de supercordes.

Algunes interpretacions diuen que el nostre món no és l'únic. Les versions més radicals permeten l'existència d'un nombre infinit d'universos, alguns dels quals contenen còpies exactes dels nostres.

La teoria d'Einstein prediu l'existència d'un espai reduït al mínim, el que s'anomena un forat de cuc o un pont d'Einstein-Rosen. En aquest cas els dos lloc remot associat passatge curt. La teoria de supercordes permet no només això, sinó també la connexió dels punts remots dels mons paral·lels. Fins i tot es pot canviar entre universos amb diferents lleis de la física. No obstant això, la possible opció, quan la teoria quàntica de la gravetat farà que la seva existència impossible.

Molts físics creuen que el principi hologràfic, quan tota la informació continguda en l'espai volumètric, es correspon amb la informació registrada a la superfície, permetrà una comprensió més profunda del concepte de brins d'energia.

Alguns creuen que la teoria de les supercordes permet múltiples mesuraments de temps, donant com a resultat pot ser un viatge a través d'ells.

A més, en el marc de la hipòtesi que hi ha una alternativa al model del Big Bang, segons la qual el nostre univers va ser el resultat d'una col·lisió entre dos membranes i passa a través de repetits cicles de creació i destrucció.

El destí final de l'univers sempre ha ocupat els físics, i la versió final de la teoria de cordes pot ajudar a determinar la densitat de la matèria i la constant cosmològica. Coneixent aquests valors, els cosmòlegs seran capaços de determinar si l'univers es contraurà fins que, fins que explota, tot va començar de nou.

No es coneixen les conseqüències de la teoria científica, per tal de que no s'ha desenvolupat i provat. Einstein, escrivint l'equació E = mc ^2, no esperava que donarà lloc a l'aparició de les armes nuclears. Els creadors de la física quàntica no sabien que serà la base per al làser i el transistor. I tot i que encara no se sap quin serà aquest concepte purament teòric, la història demostra que segurament va a aconseguir una cosa extraordinària.

Per obtenir més informació sobre aquesta hipòtesi es pot trobar en el llibre Endryu Tsimmermana "Teoria seqüència estupenda per als maniquís."