Superstring teory populêre taal foar Dummies

Superstring teory, yn populêre taal, is it hielal as in set fan triljen bondels fan enerzjy - snaren. Se binne de basis fan de natuer. Hypteze beskriuwt de oare eleminten - branes. Alle stoffen yn ús wrâld bestiet út trillings út snaren en branes. In natuerlike konsekwinsje fan de teory is de beskriuwing fan dregens foar. Dat is wêrom't de wittenskippers tinke dat it befettet de kaai ta de ienwurding fan swiertekrêft mei oare ynteraksjes.

It konsept is ûntwikkele

De teory fan it ferienige fjild, superstring teory - puur wiskundich. Lykas alle fysike begripen, it is basearre op de fergelikingen dy kin ynterpretearre wurde op in bepaalde manier.

Hjoed, gjinien wit presys wat sil it definitive ferzje fan dizze teory. De wittenskippers hawwe in frijwat dizenich idee fan syn mienskiplike eleminten, mar gjinien hat noch komme mei in definityf fergeliking soe wêze engulfed alle superstring teory en eksperimint noch net by steat west om te befêstigjen dat (hoewol't wjerlizzen te). Natuerkundigen hawwe makke in ferienfâldige ferzje fan de fergeliking, mar sa fier is it net hielendal omskriuwe ús hielal.

Superstring teory foar begjinners

Yn de hypoteze op fiif kaai ideeën.

1. Superstring teory foarseit dat al de objekten fan ús wrâld binne opboud út triljen bondels fan enerzjy en membranen.
2. Se besiket en fermoedsoenje algemiene relativiteitsteory (zwaartekracht) mei kwantumfysika.
3. Superstring teory sil yntegrearje al fan 'e fûnemintele troepen fan it hielal.
4. Dit hypteze foarseit in nije ferbining, supersymmetry, tusken twa prinsipjeel ferskillende soarten dieltsjes, bosons en fermioanen.
5. It konsept beskriuwt in oantal ekstra, meastal unobservable diminsjes fan it hielal.

Snaren en branes

Doe't de teory ûntstien yn 'e jierren 1970, enerzjy bondels deryn waarden beskôge 1-dimensional objekten - snaren. It wurd "one-dimensional" jout oan dat de snaar hat mar ien diminsje, lingte, yn tsjinstelling ta, bygelyks, in plein, dat hat in lingte en in hichte.

Dy superstring teory ferdielt yn twa soarten - sletten en iepen. Iepen string hat tips dy't net yn kontakt mei inoar, wylst it sletten tekenrige is in lus mei gjin iepen eintsjes. Dêrtroch waard fûn dat dizze snaren, snaren neamd it earste type, bleatsteld 5 basistypen fan de ynteraksjes.

Ynteraksjes binne basearre op snaren fermogen om te ferbinen en diele harren tips. Sûnt de einen fan iepen snaren kinne komme byinoar om te foarmjen sletten, it is ûnmooglik foar de bou fan in teory fan superstrings, der ûnder mear in looped string.

Dat die bliken wichtich as sletten strings hawwe eigenskippen dy't jildt natuerkunde dy't koe beskriuwe swiertekrêft. Mei oare wurden, wittenskippers realisearre dat de superstring teory, ynstee fan it ferklearjen fan 'e saak dieltsjes kinne omskriuwe harren gedrach en de swiertekrêft.

Jierren letter waard ûntdekt dat, neist snaren, en oare essinsjele eleminten fan 'e teory. Se kinne wurde beskôge as lekkens of Brane. Strings kinne wurde taheakke oan harren ien of beide kanten.

kwantum swiertekrêft

Moderne fysika hat twa wichtichste wittenskiplike wet: de algemiene relativiteitsteory (GR) en kwantumfysika. Sy fertsjintwurdigje in hiel oar mêd fan de wittenskip. Kwantumfysika giet oer de tiniest dieltsjes fan de natuerlike en GTR, as in regel, beskriuwt it aard fan 'e skaal fan' e planeten, stjerrestelsels en it hielal as gehiel. Hypotezen dy't besykje te kombinearjen se, hjit de teory fan de kwantumfysika swiertekrêft. De meast kânsrike fan dy is no de snaar.

Sletten tried oerien mei it gedrach fan dregens foar. Yn it bysûnder, se besitte eigenskippen graviton dieltsje ferfieren swiertekrêft tusken foarwerpen.

joining krêften

Snaartheorie probearret te unify de fjouwer krêften - elektromagnetyske, sterke en swakke atoomkrêften, en gravity - yn ien. Yn ús wrâld, sy kommen troch harsels as fjouwer ferskillende ferskynsels, mar string teoretisy leauwe, dat yn 'e iere universum, doe't der wienen ûnfoarstelber hege nivo fan' e enerzjy, allegearre fan dy krêften wurde beskreaun troch de snaren, interacting mei elkoar.

supersymmetry

Alle dieltsjes yn it hielal kin wurde ferdield yn twa soarten: bosons en fermioanen. String teory foarseit dat der in relaasje tusken harren, bekend as supersymmetry. As supersymmetry foar eltse boson en fermion moat bestean foar eltse fermion - boson. Spitigernôch bearjendewei bestean fan sokke dieltsjes wurdt net befêstige.

Supersymmetry is in wiskundige relaasje tusken de eleminten fan it fysike fergelikingen. Se waard fûn yn in oar gebiet fan natuerkunde en har tapassing late ta de werneaming fan 'e teory fan supersymmetry tekenrige (of superstring teory, popularisearre) yn' e healwei 1970 s.

Ien fan 'e foardielen fan supersymmetry is dat it sterk simplifies de fergeliking, wêrtroch te elimineren guon fariabelen. Sûnder supersymmetry fergelikingen liede ta fysike tsjinstellingen, lykas de ûneinige wearde en tinkbyldige enerzjy nivo.

Sûnt wittenskippers hawwe net waarnommen in dieltsje foarsein troch supersymmetry, is it noch altyd in hypoteze. In protte natuerkundigen tinke dat de reden foar dit - de needsaak foar in wichtige bedrach fan enerzjy, dat wurdt yn ferbân brocht mei in bekend gewicht fan Einstein syn fergeliking E = mc ^2. Dizze dieltsjes kinne bestean yn 'e iere universum, mar sa't it hat kuolle del, en nei de oerknal, de enerzjy fersprieden, dy dieltsjes wurde ferhuze nei lege enerzjy nivo.

Mei oare wurden, de snaren triljen as hege enerzjy dieltsjes ferlern enerzjy, dat makke har eleminten mei legere vibration.

Undersikers hope dat astronomyske observaasje of eksperimint mei dieltsje accelerators befêstigje teory, sinjalearjen guon fan supersymmetric eleminten mei hegere enerzjy.

oanfoljende mjittingen

Oare matematysk konsekwinsje fan string teory is dat it makket betsjutting yn 'e wrâld, it oantal mjittingen is grutter as trije. Op it stuit binne der twa ferklearrings foar dit:

1. Oanfoljende mjittingen (seis fan harren) hawwe dûbelteard, of, yn 'e terminology fan string teory compactified oan de ongelooflijk lytse grutte, te ûnderkennen wa sil nea slagje.
2. Wy waarden sitten yn in 3-dimensional Brane, en oare afmetingen útwreidzje bûten it en binne net beskikber foar ús.

In wichtich gebiet fan ûndersyk ûnder teoretisy is de wiskundige modellewurk fan hoe't dy ekstra posysjes kinne wurde keppele oan ús eigen. Resinte resultaten foarsizze dat wittenskippers sil gau wêze kinne op te spoaren dizze ekstra ôfmjittingen (as se bestean) yn de kommende eksperiminten, sa't se meie wêze grutter as earder ferwachte.

ynsicht yn it doel

It doel socht troch wittenskippers ûndersykje superstrings - "teory fan alles", oftewol in inkeld fysyk hypoteze dat op in fûnemintele nivo beskriuwt alle fysike realiteit ... As suksesfol, it koe clarify protte fragen oangeande de struktuer fan ús hielal.

Útlis fan matearje en massa

Ien fan de wichtichste taken fan de moderne ûndersyk - it sykjen nei oplossings foar echte dieltsjes.

String teory begûn as in konsept beskriuwing fan de dieltsjes lykas hadrons, ferskate hegere vibrational steaten fan 'e snaren. Yn de measte moderne formulearrings, matearje, observearre yn ús universum is it gefolch fan triljen fan snaren en branes mei de leechste enerzjy. De trillings wekken mear hege-enerzjy dieltsjes, dy't no yn ús wrâld net bestean.

De massa fan dy legere dieltsjes is in manifestaasje fan hoe't de snaren en branes compactified ferpakt yn ekstra diminsjes. Bygelyks, yn in ferienfâldige doe't se gear yn 'e foarm fan in donut, neamd wiskundigen en natuerkundigen torus string kin wrap dit formulier yn twa manieren:

• koarte loop troch it sintrum fan 'e torus;
• lange loop om 'e hiele bûtenste omtrek fan' e torus.

De koarte loop is in licht dieltsje, en meast - strange. As jo wrap de string om 'e toroidal compactified mjitten fan de foarming fan nije eleminten mei ferskillende massa.

Superstring teory koart en dúdlik, gewoan en elegant ferklearret de oergong lingte yn massa. Beswike mjitting is folle dreger torus, mar yn prinsipe se ek wurkje.

It is sels mooglik, hoewol't it is dreech foar te stellen dat de gurdle wraps de torus yn twa rjochtings tagelyk, dat sil resultearje yn de oare dieltsje mei in oare massa. Branes kin ek wrap de ekstra ôfmjittings, it meitsjen fan noch mear kânsen.

Definition of romte en tiid

Yn in protte ferzjes fan superstring teory fan mjitting stoart yn, wêrtroch't se unobservable op it hjoeddeistige nivo fan technology ûntwikkeling.

Op dit stuit is it net dúdlik oft string teory koe ferklearje de fûnemintele karakter fan romte en tiid dan die Einstein. It diminsjes binne it dekôr foar de ynteraksje fan de snaren en ûnôfhinklike echte betsjutting net.

Wy biede in útlis, is net hielendal definityf fêststeld, oangeande it yntsjinjen fan romte-tiid as dêrfan ôflaat fan it totale bedrach fan alle tekenrige ynteraksjes.

Dizze oanpak net foldocht oan 'e opfettings fan guon natuerkundigen dat hat laat ta krityk fan de hypoteze. Kompetitive teory fan loop kwantum swiertekrêft as útgongspunt mei help fan it quantization fan romte en tiid. Guon miene dat úteinlik it sil wêze allinne in oare oanpak fan allegearre fan deselde basis hypoteze.

Quantization fan dregens

De wichtichste berikken fan dizze hypoteze, as befêstige, sil in kwantumteory fan dregens foar. Aktuele beskriuwing fan dregens yn algemiene relativiteitsteory is in foarum mei kwantumfysika. Last, oplizzen beheinings op it gedrach fan de lytse dieltsjes, doe't er op wei te ferkennen it hielal yn in ekstreem lytse skaal liedt ta tsjinstellingen.

It ienwurding fan krêften

Op it stuit, natuerkundigen wurde bekend fjouwer fûnemintele krêften: swierte, elektromagnetyske, swak en sterk nukleêre ynteraksjes. Ut string teory dat hâldt yn dat alle se ienris wiene ferskiningsfoarmen fan itselde.

Neffens dy hypoteze, as de iere hielal kuolle nei de oerknal, it is ien ynteraksje waard splitst yn ferskate bestjoeringssysteem hjoed.

Eksperiminten mei hege enerzjy ea tastean ús te finen de Uny fan dizze krêften, hoewol't dizze eksperiminten binne fier te boppe aktive technology ûntwikkeling.

fiif opsjes

Neidat superstring revolúsje yn 1984, de ûntwikkeling barde by in feverish tempo. As gefolch, yn stee fan ien konsept draaide fiif, neamd type I, IIA, IIb, HO, HE, elk dêrfan is hast folslein beskriuwt ús wrâld, mar net oan 'e ein.

Natuerkunde, rekket ferzje fan string teory yn 'e hope fan finen wier universele formule, soarge 5 ferskillende farianten fan harsels genôch. Guon fan harren eigenskippen wjerspegelje de fysike wurklikheid fan 'e wrâld, oaren wiene ûnwiere.

M-teory

Op in kongres yn 1995, de natuerkundige Edward Witten foarstelde in dappere oplossing foar de fiif hyptezen. Op grûn fan 'e resinte ûntdekking fan dualiteit, se allegearre wurden bysûndere gefallen fan ien wiidweidich konsept neamd Witten M teory fan superstrings. Ien fan de kearnbegripen waard it Brane (ôfkoarting fan it membraan), Basis foarwerpen hawwende mear as ien diminsje. Hoewol't de skriuwer hat net oanbean de folsleine ferzje, dat is net sa fier, de M teory fan superstrings koart bestiet út de neikommende funksjes:

• 11-Dimension (10 plus 1 romtlike tydlik diminsje);
• dualiteit, dy't liede ta fiif teoryen ferklearjen fan deselde fysike wurklikheid;
• branes - snaren, mei mear as 1 mjitting.

investigation

As gefolch, yn stee fan ien wie der 10 ⁵⁰⁰ besluten. Foar guon natuerkundigen it wie de oarsaak fan 'e krisis, wylst oaren naam de anthropic prinsipe, dat ferklearret de eigenskippen fan it hielal mei ús oanwêzigens yn it. It bliuwt te ferwachtsjen foel, doe't teoretisy sille fine in oare manier om te navigearjen de superstring teory.

Guon ynterpretaasjes sizze dat ús wrâld is net de ienige. De meast radikale ferzjes tastean it bestean fan in ûneinich tal universums, guon dêrfan befetsje eksakte kopyen fan ús eigen.

Einstein syn teory foarseit it bestean fan in minimalisearre romte, dat hjit in Wormhole of Einstein-Rosen brêge. Yn dit gefal de twa ôfstân site ferbûn koarte passaazje. Superstring teory kinne net allinne dat, mar ek de ferbining fan ôfstân punten fan de parallelle wrâlden. Jo kinne ek ferskowe tusken universums mei ferskillende wetten fan de natuerkunde. Lykwols, de wierskynlik opsje, doe't it kwantum teory fan de swiertekrêft sil meitsje harren bestean ûnmooglik.

In protte natuerkundigen tinke dat it Holographic prinsipe, doe't alle ynformaasje opnommen yn de bondel romte, komt oerien mei de ynformaasje opnommen op it oerflak, sil tastean in djipper ynsjoch yn it begryp macht bondels.

Guon tinke dat de superstring teory kinne meardere mjittings fan de tiid, as gefolch kin wêze in tocht troch harren.

Dêrneist, yn it ramt fan de hypoteze is der in alternatyf foar de oerknal model, neffens dêr't ús hielal wie it gefolch fan in oanriding tusken twa branes en giet troch werhelle syklussen fan skepping en ferneatiging.

It úteinlike needlot fan it hielal hat altyd beset natuerkundigen, en de úteinlike ferzje fan string teory kin helpe bepale de tichtheid fan de saak en kosmologyske konstante. Wittende dizze wearden, cosmologists sil by steat wêze om te bepalen oft it hielal sil krimp oant, oant it explodes, allegear begûn wer.

Nimmen wit de gefolgen fan de wittenskiplike teory, sa lang as it sil net ûntwikkele en hifke. Einstein, it skriuwen fan de fergeliking E = mc ^2, net ferwachtsje dat dat sil liede ta it ûntstean fan nukleêre wapens. De makkers fan kwantumfysika wist net dat it sil de grûnslach wêze foar de laser en de transistor. En hoewol't It is noch net bekend wat sil sa'n suver teoretyske konsept, skiednis lit sjen dat sil grif krije wat bûtengewoan.

Foar mear ynformaasje oer dizze hypoteze is te finen yn it boek Endryu Tsimmermana "Super String Theory foar Dummies."