Teoria superstrun popularnym językiem dla opornych

Teoria superstrun, w popularnym języku, jest wszechświat jako zbiór wibrujących splotów energii – strun. Są one podstawą natury. Hipoteza opisuje inne elementy – brany. Wszystkie substancje w naszym świecie, składa się z drgań strun i bran. Naturalną konsekwencją teorii jest opis grawitacji. Dlatego naukowcy uważają, że zawiera klucz do unifikacji grawitacji z innymi interakcji.

Koncepcja została opracowana

Teoria dziedzinie zunifikowanej, teoria superstrun – czysto matematyczny. Podobnie jak wszystkie pojęć fizycznych, jest ona oparta na równaniach, które mogą być interpretowane w określony sposób.

Dziś nikt nie wie dokładnie, jaka będzie ostateczna wersja tej teorii. Naukowcy mają raczej mgliste pojęcie o jego wspólnych elementów, ale nikt jeszcze wymyślić ostatecznego równania byłaby pochłonęła wszystkich teorii superstrun i eksperymentu jeszcze nie udało się potwierdzić (choć obalić zbyt). Fizycy stworzyli uproszczoną wersję równania, ale do tej pory nie do końca opisać nasz wszechświat.

Teoria superstrun dla początkujących

W hipotezie na pięciu kluczowych pomysłów.

1. Teoria superstrun przewiduje, że wszystkie obiekty z naszego świata są wykonane z nici wibrujące energią i membran.
2. Próbuje pogodzić ogólnej teorii względności (grawitacja) z fizyki kwantowej.
3. Teoria superstrun zintegruje wszystkich podstawowych sił wszechświata.
4. Hipoteza ta przewiduje nowe połączenie między dwoma supersymetria zasadniczo różne rodzaje cząstek, bozonów i fermionami.
5. Pojęcie opisuje szereg dodatkowych, zwykle nieobserwowalnych wymiarach wszechświata.

Smyczki i brany

Kiedy teoria powstała w 1970 roku, pasma energetyczne w niej zostały uznane za obiekty 1-wymiarowe – sznurki. Słowo „jednowymiarowy” wskazuje, że ciąg ma tylko jeden wymiar, długość, w przeciwieństwie do, na przykład, kwadrat, który ma długość i wysokość.

Są teoria superstrun dzieli się na dwa rodzaje – zamknięte i otwarte. Otwórz ciąg ma wskazówek, które nie stykają się ze sobą, natomiast zamknięty ciąg jest pętla bez otwartych końcach. W rezultacie okazało się, że te łańcuchy, sznurki zwane pierwszego typu, narażone 5 podstawowych rodzajów interakcji.

Interakcje są oparte na łańcuchach zdolność do łączenia i dzielenia ich wskazówek. Ponieważ końce strun może przyjść razem tworzą zamknięty, niemożliwe jest skonstruowanie teorii superstrun, z wyłączeniem zapętlone ciąg.

Ta okazała się ważna, jak zamknięte ciągi mają właściwości, które uważa się fizyki, które mogłyby opisać grawitację. Innymi słowy, naukowcy sobie sprawę, że Teoria superstrun, zamiast wyjaśniać cząstki materii mogą opisać ich zachowanie i siłę grawitacji.

Kilka lat później okazało się, że oprócz strun i innych istotnych elementów teorii. Mogą one być traktowane jako arkusze lub branie. Łańcuchy mogą być przyłączone do nich jednej lub po obu stronach.

kwantowej grawitacji

Nowoczesna fizyka ma dwa główne prawo naukowych: ogólną teorię względności (GR) i Quantum. Stanowią one zupełnie inną dziedzinę nauki. Quantum physics oferty z najdrobniejszych cząsteczek naturalnych i GTR, co do zasady, opisuje naturę skali planety, galaktyki i wszechświata jako całości. Hipotezy, które starają się je połączyć, nazywa teoria kwantowej grawitacji. Najbardziej obiecujące z nich jest teraz ciąg.

Zamkniętą nić odpowiada zachowaniu ciężkości. W szczególności, posiadają one właściwości Grawitonów cząstki transportowania grawitacji pomiędzy przedmiotami.

połączenie sił

Teoria ciąg próbuje ujednolicenie – cztery siły elektromagnetyczne, mocnych i słabych sił atomowych i ciężar – w drugim. W naszym świecie, że przejawiają się w postaci czterech różnych zjawisk, ale teoretycy strun uwierzyć, że we wczesnym Wszechświecie, gdy było niezwykle wysoki poziom energii, wszystkie te siły są opisane przez smyczki, interakcji ze sobą.

supersymetria

Wszystkie cząstki we wszechświecie można podzielić na dwa rodzaje: bozonów i fermionów. Teoria strun przewiduje, że istnieje związek między nimi, znany jako supersymetrię. Jeśli supersymetria dla każdego Higgsa i Fermion musi istnieć dla każdego Fermion – Higgsa. Niestety doświadczalnie Istnienie takich cząstek jest nie potwierdzona.

Supersymetria jest matematyczną zależność pomiędzy elementami równań fizycznych. Została znaleziona w innej dziedzinie fizyki, a jego stosowanie prowadzi do zmiany nazwy teorii struny supersymetrii (lub teorii superstrun, w popularnym języku) w połowie 1970 roku.

Jedną z zalet jest to, że supersymetrię znacznie upraszcza równania, pozwalające wyeliminować pewne zmienne. Bez supersymetrię równania prowadzą do sprzeczności fizycznych, takich jak wartości nieskończony i urojonych poziomach energetycznych.

Ponieważ naukowcy nie zaobserwowali cząstkę przewidywaną przez supersymetrię, nadal jest to hipoteza. Wielu fizyków wierzy, że powodem tego – potrzeba znacznej ilości energii, co wiąże się ze znanej masie równania Einsteina E = mc ^2. Cząsteczki te mogą występować na początku świata, ale jak to jest chłodzi się, a po wybuchem, do rozkładu energii, te cząstki są przenoszone do niskiego poziomu energii.

Innymi słowy, łańcuchy cząstek wibruje tak wysokie straty energii energii, przez co ich elementy o mniejszej wibracji.

Badacze nadzieję, że astronomiczny obserwacji lub eksperymentu akceleratory cząstek potwierdzenia teorii identyfikacji niektórych elementów supersymetrycznych o większej energii.

dodatkowe pomiary

Inne matematyczną konsekwencją teorii strun jest to, że ma to sens w świecie, liczba pomiarów jest większa niż trzy. Obecnie istnieją dwa wyjaśnienia tego zjawiska:

1. Dodatkowe pomiary (sześć z nich) są złożone lub, w terminologii teorii strun compactified do niezwykle małych rozmiarów, aby dostrzec, którzy nigdy nie uda.
2. Utknęliśmy w 3-wymiarowej brany oraz inne wymiary rozciągają się poza nią i nie są dostępne dla nas.

Ważnym obszarem badań wśród teoretyków jest modelowanie matematyczne, jak te dodatkowe pozycje mogą być związane z naszym. Ostatnie wyniki naukowcy przewidują, że wkrótce będzie w stanie wykryć te dodatkowe wymiary (jeśli istnieją) w kolejnych eksperymentach, ponieważ mogą one być większe niż wcześniej oczekiwano.

Zrozumienie celów

Celem poszukiwane przez naukowców badających superstrun – „teoria wszystkiego”, czyli pojedynczy fizyczny hipotezę, że na podstawowym poziomie opisuje wszystkie fizyczną rzeczywistość … Jeśli się powiedzie, to może wyjaśnić wiele pytań dotyczących struktury naszego wszechświata.

Objaśnienie materii i masę

Jednym z głównych zadań współczesnych badań – poszukiwanie rozwiązań rzeczywistych cząstek.

Teoria strun rozpoczął jako koncepcji opisującej cząstki, takie jak hadronów, różnych wyższych stanów wibracyjnych strun. W większości nowoczesnych preparatów, materia, obserwowane w naszym wszechświecie jest wynikiem wibracji strun i bran o najniższej energii. Drgania generują więcej cząstek o wysokiej energii, które są obecnie w naszym świecie nie istnieją.

Masa tych cząstek elementarnych jest przejawem jak struny i brany compactified zawinięte w dodatkowych wymiarach. Na przykład, w uproszczonym, gdy są one składane w kształcie pączka, zwany matematyków i fizyków Torus ciąg można owinąć tę formę na dwa sposoby:

• Krótki pętli środka torusa;
• długą pętlą wokół całego zewnętrznego obwodu torusa.

Krótki pętli światło cząstek, a najkorzystniej – ciężkie. Kiedy owinąć łańcuch wokół toroidalnego compactified pomiar powstawania nowych elementów o różnych masach.

Teoria superstrun krótko i jasno, prosto i elegancko wyjaśnia długość przejścia w masie. Pomiar Zwinięty torus jest znacznie trudniejsze, ale w zasadzie oni również pracować.

Jest nawet możliwe, choć trudno sobie wyobrazić, że przewód owija torus w dwóch kierunkach w tym samym czasie, co spowoduje w drugiej cząstki o różnej masie. Brany można również owinąć dodatkowych wymiarów, tworząc jeszcze więcej możliwości.

Definicja czasu i przestrzeni

W wielu wersjach teorii superstrun wali pomiarowych, dzięki czemu niedostrzegalna na obecnym poziomie rozwoju technologicznego.

Obecnie nie jest jasne, czy teoria strun może wyjaśnić podstawową naturę czasu i przestrzeni niż Einstein. IT wymiary są tło interakcji łańcuchów i niezależnego realnym sensie nie.

Oferujemy wyjaśnienia, nie jest całkowicie zamknięta, odnoszące się do składania czasoprzestrzeni jako pochodną ogólnej ilości wszystkich interakcji smyczkowych.

Takie podejście nie spełnia poglądy niektórych fizyków, które doprowadziło do krytyki hipotezy. Konkurencyjne teoria pętli ciężkości kwantowej jako punkt wyjścia przy użyciu kwantowanie czasu i przestrzeni. Niektórzy uważają, że w końcu będzie to tylko odmienne podejście do całej tej samej podstawowej hipotezy.

Kwantyzacji ciężkości

Głównym osiągnięciem tej hipotezy, w przypadku potwierdzenia, będzie kwantowa teoria grawitacji. Obecny opis grawitacji w ogólnej teorii względności jest sprzeczna z fizyki kwantowej. Ostatni, nakładające ograniczenia na zachowanie małych cząstek, podczas próby odkrywania świata w bardzo małej skali prowadzi do sprzeczności.

Zjednoczenie sił

Obecnie znane są cztery fizyków podstawowe siły grawitacji: elektromagnetyczne, słabe i silnych oddziaływań atomowych. Od teorii strun oznacza to, że wszystkie były kiedyś przejawy tego samego.

Według tej hipotezy, jako wczesny wszechświat chłodzony po Wielkim Wybuchu, jest to pojedynczy interakcji dzisiaj podzielona na różne operacyjnego.

Eksperymenty z wysokiej energii kiedykolwiek pozwoli nam znaleźć zjednoczenie tych sił, chociaż te eksperymenty są daleko poza obecnym rozwoju technologii.

pięć opcji

Po rewolucji superstrun w 1984 roku, rozwój nastąpił w gorączkowym tempie. W rezultacie, zamiast jeden koncept okazał pięć, zwany typ I, IIA, IIB, HO, HE, z których każdy jest niemal całkowicie opisuje nasz świat, ale nie do końca.

Fizyka, dotykając wersja teorii strun w nadziei znalezienia uniwersalnej formuły prawdziwy, stworzony 5 różnych wariantów samowystarczalny. Niektóre z ich właściwości fizyczne odzwierciedlać rzeczywistość świata, inne były nieprawdziwe.

M teorii

Na konferencji w 1995 roku, fizyk Edward Witten zaproponowała śmiałe rozwiązania pięciu hipotez. Na podstawie niedawnego odkrycia dwoistości, wszyscy stają się szczególne przypadki jednej, kompleksowej koncepcji zwanej Witten M teoria superstrun. Jednym z kluczowych pojęć Stało Brane (skrót od membrany), podstawowych przedmiotów mających więcej niż jeden wymiar. Chociaż autor nie zaoferowała pełną wersję, która nie jest tak daleko, że M teoria superstrun krótko składa się z następujących cech:

• 11 wymiar (10 oraz jeden wymiar przestrzenny czasie);
• dwoistość, które prowadzą do pięciu teorii wyjaśniających tę samą rzeczywistość fizyczną;
• brany – ciągi, z więcej niż 1 pomiaru.

dochodzenie

W rezultacie, zamiast jednej było 10 ⁵⁰⁰ decyzje. Dla niektórych fizyków było przyczyną kryzysu, podczas gdy inni wzięli Zasada antropiczna, co wyjaśnia właściwości wszechświata z naszej obecności w nim. Okaże się spodziewać, gdy teoretycy będzie znaleźć inny sposób nawigacji teorii superstrun.

Niektóre interpretacje mówią, że nasz świat nie jest jedynym. Najbardziej radykalna wersje umożliwiają istnienie nieskończonej liczby wszechświatów, z których niektóre zawierają dokładne kopie nasze własne.

Teoria Einsteina przewiduje istnienie zminimalizowanym miejsca, które nazywa się tunel lub most Einsteina-Rosen. W tym przypadku dwa zdalny związane krótkie przejście. Teoria superstrun pozwala nie tylko, ale także podłączenie zdalnych punktów równoległych światów. Można nawet przełączać się między wszechświatami z różnymi prawami fizyki. Jednak prawdopodobną opcją, gdy kwantowa teoria grawitacji uczyni ich istnienie niemożliwe.

Wielu fizyków uważa, że zasada holograficzna, gdy wszystkie informacje zawarte w przestrzeni objętości, odpowiada informacji zapisanych na powierzchni, pozwoli na głębsze zrozumienie koncepcji pasm energetycznych.

Niektórzy uważają, że teoria superstrun umożliwia wielokrotne pomiary czasu, w wyniku czego może być podróż przez nich.

Ponadto, w ramach hipotezy istnieje alternatywa do modelu Wielkiego Wybuchu, zgodnie z którym nasz wszechświat był wynikiem zderzenia dwóch bran i przechodzi przez powtarzające się cykle tworzenia i niszczenia.

Ostateczny los wszechświata zawsze zajmował fizyków, a ostateczna wersja teorii strun mogą pomóc określić gęstość materii i stałej kosmologicznej. Znając te wartości, kosmologów będzie w stanie określić, czy wszechświat będzie się kurczyć, aż do czasu wybucha, wszystko zaczęło się ponownie.

Nikt nie zna konsekwencje teorii naukowej, dopóki nie zostaną opracowane i przetestowane. Einstein, pisząc równanie E = mc ^2, nie spodziewałam się, że doprowadzi to do powstania broni jądrowej. Twórcy fizyki kwantowej nie wiedział, że to będzie podstawą do lasera i tranzystora. I choć nie wiadomo jeszcze, jaka będzie taka koncepcja czysto teoretyczna, historia pokazuje, że na pewno coś niezwykłego.

Aby uzyskać więcej informacji na temat tej hipotezy można znaleźć w książce Endryu Tsimmermana „String Theory Super for Dummies”.