Teória superstrún populárne jazyk pre nechápavo

Teória superstrún, v ľudovom jazyku, je vesmír ako sada vibrujúcimi reťazci energie - reťazca. Sú základom prírody. Hypotéza opisuje ďalšie prvky - branes. Všetky látky v našom svete sa skladá z vibrácie strún a brán. Prirodzeným dôsledkom teória je popis gravitácie. To je dôvod, prečo vedci sa domnievajú, že obsahuje kľúč k zjednoteniu gravitácie s ostatnými interakciami.

Koncept bol vyvinutý

Teória jednotného poľa, superstrún teória - čisto matematický. Rovnako ako všetky fyzické poňatie, to je založený na rovniciach, ktoré môžu byť interpretované určitým spôsobom.

V súčasnej dobe nikto presne nevie, aká bude konečná verzia tejto teórie. Vedci majú trochu vágne predstavu o svojich spoločných prvkov, ale nikto zatiaľ neprišiel s konečnou rovnicu by pohltil všetky teórie superstrún a experiment doteraz nebola schopná ju potvrdiť (hoci vyvrátiť taky). Fyzici vytvorili zjednodušenú verziu rovnice, ale zatiaľ to nie je úplne popísať náš vesmír.

Teória superstrún pre začiatočníkov

V hypotéze o piatich kľúčových myšlienok.

1. Teória superstrún predpovedá, že všetky objekty nášho sveta sú tvorené vibračné pramene energie a membrán.
2. Snaží sa skĺbiť všeobecnú relativitu (gravitácie) s kvantovej fyziky.
3. Teória superstrún bude integrovať všetky zo základných síl vo vesmíre.
4. Táto hypotéza predpokladá nové pripojenie, supersymetrie, medzi dvoma zásadne rôzne typy častíc, bozóny a fermióny.
5. Koncepcia opisuje celý rad ďalších, zvyčajne nepozorovateľné dimenzií vesmíru.

Reťazce a branes

Ak je teória vznikla v roku 1970, energetické pramene v ňom boli považované za 1-rozmerné objekty - reťazca. Slovo "jednorozmerné" znamená, že reťazec má iba jeden rozmer, dĺžka, na rozdiel od napríklad štvorec, ktorý má dĺžku a výšku.

Tieto superstrún Teória sa delia na dva typy - uzatvorené a otvorené. Otvorený reťazec má tipy, ktoré nie sú v kontakte spolu navzájom, kým uzavretý reťazec je slučka bez otvorených koncoch. Výsledkom je, že sa zistilo, že tieto reťazce, reťazce nazývané prvý typ, vystavené 5 základných typov interakcií.

Interakcie sú založené na slučke schopnosť spojiť sa a zdieľať svoje tipy. Vzhľadom k tomu, že konce otvorených strún môže prísť spolu tvoriť uzavretý, to je nemožné postaviť teóriu superstrings, a to vrátane ovinutý reťazec.

To sa ukázalo ako dôležitý uzavretej slučke majú vlastnosti, ktoré sú považované za fyziku, ktorá by mohla popísať gravitáciu. Inými slovami, vedci si uvedomili, že teória superstrún, namiesto vysvetlenia častíc hmoty možno popísať ich správanie a gravitačné sily.

O niekoľko rokov neskôr sa zistilo, že okrem reťazcov a ďalších nevyhnutných prvkov teórie. Môžu byť považované za listov alebo Brane. Reťazce môžu byť pripojené na jednu alebo obe strany.

kvantová gravitácia

Moderné fyzika má dve hlavné vedecké dôvody: všeobecnej teórie relativity (GR) a kvantovej. Predstavujú úplne iný vedný odbor. Quantum zaoberá najmenších čiastočiek prírodné a GTR fyzika, spravidla opisuje podstatu rozsahu planét, galaxií a vesmíru ako celku. Hypotézy, ktoré sa snažia skombinovať, sa nazýva teória kvantovej gravitácie. Najsľubnejšie z nich je teraz reťazec.

Uzavretý závit korešponduje so správaním gravitácie. Najmä vykazujú vlastnosti gravitonový častice preprave hmotnosť medzi objektmi.

spojením síl

teórie strún sa pokúša zjednotiť štyri sily - elektromagnetické, silné a slabé nukleárnej sily a gravitácia - do jedného. V našom svete, ktoré sa prejavujú ako štyri rôzne javy, ale strún teoretici verí, že v rannom vesmíre, kedy tam bolo neuveriteľne vysoké hladiny energie, všetky tieto sily sú popísané reťazcov, komunikovať medzi sebou navzájom.

supersymmetry

Všetky častice vo vesmíre možno rozdeliť do dvoch typov: bozóny a fermióny. Teória strún predpovedá, že existuje vzťah medzi nimi, známy ako supersymetrie. Ak supersymmetry pre každý bozón a fermión musí existovať pre každé fermión - bozón. Bohužiaľ experimentálne existencia týchto častíc nie je potvrdený.

Supersymetrie je matematický vzťah medzi prvkami fyzikálnych rovníc. Bola nájdená v inej oblasti fyziky a jeho použitie viedlo k premenovaniu teórie supersymetrie reťazca (alebo teórie superstrún, v populárnom jazyku) v polovici roka 1970.

Jednou z výhod supersymmetry je, že značne zjednodušuje rovnica, ktorý umožňuje odstrániť niektoré premenné. Bez supersymmetry rovnice vedú k fyzickej rozporov, ako nekonečné hodnoty a imaginárne energetickej hladiny.

Vzhľadom k tomu, vedci nie sú pozorované častice predpovedal supersymetrie, je to stále hypotéza. Mnoho fyzikov verí, že dôvodom pre toto - je potreba značné množstvo energie, ktorá je spojená so známou hmotnosťou Einsteinovej rovnice E = mc ^2. Tieto častice môžu existovať v ranom vesmíre, ale ako sa ochladí a po veľkom tresku, šírenie energie, tieto častice sa presunú na nízkej energetickej úrovni.

Inými slovami, struny vibrujú tak vysoko energetických častíc stratenej energie, čo im tiež prvky s nižšie vibrácie.

Vedci dúfali, že astronomické pozorovania alebo experiment s urýchľovačmi častíc potvrdzujú teóriu, identifikácii niektorých supersymmetric prvkov s vyššou energiou.

dodatočné merania

Ostatné matematický dôsledok teórie strún je, že to dáva zmysel vo svete, počet meraní je väčší ako tri. V súčasnosti existujú dve vysvetlenia pre toto:

1. Dodatočné merania (šesť z nich) boli zložené, alebo v terminológii teórie strún compactified na neuveriteľne malej veľkosti, vnímať, ktorí sa nikdy uspieť.
2. Boli sme uviazol v 3-dimenzionální Brane a iné rozmery presahujú to a nie sú k dispozícii pre nás.

Dôležitou oblasťou výskumu medzi teoretikmi je matematické modelovanie, ako môžu byť tieto dodatočné pozície súvisí s našou vlastnou. Nedávne výsledky predpokladajú, že vedci čoskoro bude schopný detekovať tieto zvláštne rozmery (pokiaľ existujú) v najbližších experimentoch, pretože môže byť väčší, než sa pôvodne očakávalo.

pochopenie účelu

Cieľom hľadali vedci skúmajúci superstrún - "teória všetkého", teda jediný fyzický hypotézu, že na základnej úrovni sú popísané všetky fyzickú realitu ... V prípade úspechu by to mohlo objasniť mnohé otázky týkajúce sa štruktúry nášho vesmíru.

Vysvetlenie látky a hmoty

Jednou z hlavných úloh moderného výskumu - hľadanie riešení reálnych častíc.

Teória strún začínal ako koncept, ktorý opisuje častice, ako sú hadróny, rôzne vyšších vibračných stavov struny. Vo väčšine moderných formuláciách, záležitosť, pozorované v našom vesmíre je výsledkom vibrácie strún a brán s najnižšou energiou. Vibrácie generujú viac vysokoenergetické častice, ktoré sú teraz v našom svete neexistuje.

Hmotnosť týchto elementárnych častíc je prejavom toho, ako struny a branes compactified zabalené do ďalších dimenzií. Napríklad, v zjednodušenej, keď sú zložené do tvaru šišky, tzv matematiky a fyziky torus reťazca môže zabaliť tento formulár dvoma spôsobmi:

• krátka slučka stredom anuloid;
• dlhá slučka okolo celého vonkajšieho obvodu prstenca.

Krátka slučka je ľahké častice, a najviac - závažné. Keď sa zabaliť reťazec okolo toroidného compactified meraním tvorby nových prvkov s rôznou hmotnosťou.

Superstrún teórie stručne a jasne, jednoducho a elegantne vysvetľuje dĺžku prechodu v hmote. Zúžená merania je oveľa ťažšie torus, ale v zásade tiež pracovať.

Je dokonca možné, aj keď je ťažké si predstaviť, že kábel obteká torus v dvoch smeroch súčasne, čo bude mať za následok inú časticu s rozdielnym zaťažením. Branes môže tiež obaliť dodatočných rozmerov, čím ešte viac príležitostí.

Vymedzenie priestore a čase

V mnohých verziách superstrún teóriu merania sa zrúti, čo je pozorovateľné na súčasnej úrovni vývoja technológií.

V súčasnosti nie je jasné, či teórie strún by mohlo vysvetliť základné povahu priestoru a času, než robil Einstein. Je to rozmery sú pozadím pre interakciu reťazcov a nezávislého pravom slova zmysle nie sú.

Ponúkame vysvetlenie, nie je úplne dokončený, týkajúce sa predkladania časopriestoru ako derivát z celkového množstva všetkých reťazcových interakcií.

Tento prístup nespĺňa názory niektorých fyzikov, ktorá viedla ku kritike hypotézy. Konkurenčné teória slučkové kvantovej gravitácie ako východiskový bod pomocou kvantování priestoru a času. Niektorí veria, že nakoniec to bude len odlišný prístup k všetkým rovnaké základné hypotéze.

kvantování gravitácie

Hlavným úspechom tejto hypotézy, ak sa potvrdí, bude kvantová teória gravitácie. Aktuálny popis gravitácie v všeobecnej teórie relativity je v rozpore s kvantovou fyzikou. A konečne, zavedenie obmedzení na správanie malých častíc, zatiaľ čo pokúša sa skúmať vesmír vo veľmi malom meradle vedie k rozporom.

zjednotenie síl

V súčasnej dobe, fyzici sú známe štyri základné sily: gravitačná, elektromagnetické, slabé a silné jadrovej interakcie. Z teórie strún to znamená, že všetko, čo bolo v minulosti prejavy rovnaké.

Podľa tejto hypotézy, ako skorá vesmír ochladí po veľkom tresku, sa jedná o jeden interakcie bola rozdelená do rôznych prevádzkových dnes.

Experimenty s vysokou energiou niekedy nám umožní nájsť zjednotenie týchto síl, aj keď tieto pokusy sú ďaleko za súčasného vývoja technológií.

päť možností

Po superstring revolúcii v roku 1984, vývoj sa konala v horúčkovitú rýchlosťou. Výsledkom je, že namiesto jedného pojmu otočil päť, nazvaný typu I, IIA, IIB, HO, HE, z ktorých každý je takmer kompletne opisuje náš svet, ale nie až do konca.

Fyzika, dotýka verziu teórie strún v nádeji, že skutočný univerzálny vzorec, vytvorili 5 rôznych variantov sebestačný. Niektoré ich vlastnosti odrážajú fyzikálne realitu sveta, iné boli nepravdivé.

M-teória

Na konferencii v roku 1995, fyzik Edward Witten navrhol odvážne riešenie piatich hypotéz. o nedávnom objave duality báze, všetci stanú špeciálne prípady jedinej ucelenej koncepcie zvanej Witten M teórie superstrings. Jedným z kľúčových konceptov to stalo brane (skratka membrány), základných objektov, ktoré majú viac ako jednu dimenziu. Hoci autor neponúkol plnú verziu, ktorá nie je tak ďaleko, teória M superstrings stručne sa skladá z nasledujúcich vlastností:

• 11-rozmer (10 plus 1 priestorový časový rozmer);
• duality, ktoré vedú k piatim teórií vysvetľujúcich rovnakú fyzickú realitu;
• branes - struny, s viac ako 1 meraní.

vyšetrovania

Výsledkom je, že namiesto jedného bolo 10 ⁵⁰⁰ rozhodnutí. Pre niektorých fyziky to bolo príčinou krízy, zatiaľ čo iní vzali antropického princípe, čo vysvetľuje vlastnosti vesmíru s našej prítomnosti v ňom. Zostáva sa dalo očakávať, keď teoretici sa nájsť iný spôsob navigácie teóriu superstrún.

Niektoré výklady povedať, že náš svet nie je jediný. Najradikálnejšiu verzia umožňujú existenciu nekonečný počet vesmírov, z ktorých niektoré obsahujú presné kópie naše vlastné.

Einsteinova teória predpovedá existenciu minimalizované priestoru, ktorý sa nazýva červej diery alebo Einstein-Rosen most. V tomto prípade dva vzdialený server spojené krátku pasáž. Teória superstrún umožňuje nielen to, ale aj prepojenie vzdialených miest paralelných svetov. Dokonca si môžete prepínať medzi vesmíry s rôznymi fyzikálnymi zákonmi. Avšak, pravdepodobne možnosť, kedy sa kvantová teória gravitácie bude ich existencie nemožné.

Mnoho fyzikov verí, že princíp Holografický, keď všetky informácie obsiahnuté v objemovom priestore, odpovedá informáciám zaznamenaným na povrchu, umožní hlbšie porozumenie pojmu energetických prameňov.

Niektorí veria, že teória superstrún umožňuje viacnásobné meranie času, čo môže byť cesta cez ne.

Okrem toho, v rámci hypotézy je alternatívou k modelu veľkého tresku, podľa ktorej náš vesmír bol výsledok kolízie medzi dvoma membránami a prechádza opakovanými cyklami stvorenia a zničenie.

Konečný osud vesmíru bola vždy obsadená fyzici, a finálna verzia teórie strún môže pomôcť určiť hustotu hmoty a kozmologické konštanty. S vedomím týchto hodnôt, bude cosmologists môcť určiť, či vesmír bude aj naďalej znižovať, až kým to exploduje, to všetko opäť začalo.

Nikto nevie, dôsledky vedecké teórie, tak dlho, kým nebudú vyvinuté a otestované. Einstein, píše rovnica E = mc ^2, nečakal, že to povedie k vzniku jadrových zbraní. Tvorcovia kvantovej fyziky nevedel, že bude základom pre laserové a tranzistora. A aj keď to zatiaľ nie je známe, čo bude taký čisto teoretický koncept, história ukazuje, že určite niečo mimoriadne.

Pre viac informácií o tejto hypotézy možno nájsť v knihe Endryu Tsimmermana "Super String Theory for Dummies."