Superstring teorija populiari kalba for Dummies

Superstring teorija, populiariosios kalba, yra visata, kaip vibracijos sruogų energijos rinkinys - stygos. Jie yra gamtos pagrindas. Hipotezė aprašo kitus elementus - Brana. Visi mūsų pasaulyje medžiagos sudaro virpesių styginiams ir Brana. Natūralus pasekmė teorija yra gravitacijos aprašymas. Štai kodėl mokslininkai mano, kad tai yra raktas į gravitacijos susivienijimo su kitais sąveiką.

Koncepcija yra sukurta

Vieningos lauko teorija, superstring teorija - grynai matematinis. Kaip ir visi fiziniai sąvokomis, jis grindžiamas lygtis, kurios gali būti aiškinamos tam tikru būdu.

Šiandien, niekas tiksliai nežino, kas bus galutinė versija šios teorijos. Mokslininkai turi gana miglota idėja apie jos bendrų elementų, bet niekas dar sugalvoti galutinio lygtį būtų apėmusi visą superstring teorijos ir eksperimento dar galėjo ją patvirtinti (nors paneigti taip pat). Fizikai sukūrė supaprastintą versiją lygtį, tačiau iki šiol jis neturi pakankamai apibūdinti mūsų visatą.

Superstring teorija pradedantiesiems

Į hipotezę apie penkias pagrindines idėjas.

1. Superstring teorija prognozuoja, kad visos mūsų pasaulio objektai yra sudaryta iš vibruojančio sruogų energijos ir membranas.
2. Ji bando suderinti bendrosios reliatyvumo (sunkumą) su kvantinės fizikos.
3. Superstring teorija bus integruoti visi iš pagrindinių jėgų visatoje.
4. Ši hipotezė prognozuoja naują ryšį, Supersimetrija, tarp dviejų iš esmės skirtingų tipų dalelių, Bozonas ir Fermionas.
5. Koncepcija apibrėžia papildomų, paprastai nestebimų matmenų visatos skaičių.

Stygos ir Brana

Kai teorija atsirado 1970, energetikos kryptis jame buvo laikoma 1-matmenų objektus - stygos. Žodis "vienmatis" rodo, kad eilutė turi tik vieną aspektą, ilgis, o ne, pavyzdžiui, kvadratas, kuris turi ilgį ir aukštį.

Šie superstring teorija suskirsto į du tipus - uždarytas ir atvira. Atviras eilutė turi patarimų, kurie nesiliečia vienas su kitu, o uždara eilutė yra kilpa be atvirais galais. Kaip rezultatas, buvo nustatyta, kad šie stygos, be vadinami pirmojo tipo, veikiami 5 pagrindinių tipų tarpusavio sąveiką.

Sąveika yra grindžiamas styginiams gebėjimą susisiekti ir dalintis savo patarimais. Kadangi atviros stygos galai gali ateiti kartu su forma uždarytą, kad neįmanoma pastatyti iš superstrings teoriją, o ne įskaitant kilpinio eilutę.

Tai pasirodė svarbu, kaip uždaros eilutės turi savybes, kad yra manoma, kad fizikos, kad galėtų aprašyti sunkumą. Kitaip tariant, mokslininkai suprato, kad superstring teorijos, o ne aiškinant klausimą dalelės gali apibūdinti savo elgesį ir gravitacijos jėga.

Metų buvo pastebėta, kad, be stygų ir kitų svarbių elementų teoriją. Jie gali būti laikomi lakštų arba Brana. Stygos gali būti pritvirtinta prie jų vienos arba abiejų pusių.

kvantinė gravitacija

Šiuolaikinė fizika turi dvi pagrindines mokslo pagrindai: bendrosios reliatyvumo teorijos (GR) ir dydţio. Jie atstovauja visiškai kitą mokslo sritį. Kvantinė fizika nagrinėja mažiausių dalelių gamtinio ir GTR, kaip taisyklė, apibūdina planetų, galaktikų mastu pobūdį ir Visatą kaip visumą. Hipotezės, kad pabandyti juos sujungti, yra vadinamas kvantinės gravitacijos teorija. Perspektyviausias iš jų dabar yra eilutė.

Uždaroji sriegis atitinka svorio elgesį. Visų pirma, jie turi tokių savybių, Graviton dalelę transportuoti sunkumą tarp objektų.

Vienytis

Styginių teorija bando suvienyti keturis jėgas - Elektromagnetinės, stipriąsias ir silpnąsias branduolines pajėgas ir sunkumą - į vieną. Mūsų pasaulyje, jie pasireiškia kaip keturių skirtingų reiškinių, bet string teoretikai mano, kad ankstyvojoje visatoje, kai buvo neįtikėtinai didelis energijos, visi šių jėgų yra aprašyti stygos, bendrauja vieni su kitais.

supersimetrijos

Visi dalelės visatoje gali būti suskirstyti į du tipus: Bozonas ir fermionai. Styginių teorija prognozuoja, kad yra ryšys tarp jų santykiai, žinomas kaip Supersimetrija. Jei supersimetrijos kiekvienam bozonas ir Fermionas turi egzistuoti kiekvienoje Fermionas - bozonas. Deja, eksperimentiškai buvimas tokių dalelių nėra patvirtinta.

Supersymmetry yra matematinis ryšys tarp fizinių lygtis elementų. Ji buvo rasta kitoje srityje fizikos ir jo taikymas paskatino į Supersimetrija stygų teorija pervadinimas (arba superstring teorijos, populiariosios kalba) viduryje 1970-aisiais.

Vienas iš Supersimetrija privalumų yra tai, kad ji labai supaprastina lygtis, leidžianti pašalinti keletą kintamųjų. Be Supersimetrija lygtys sukelti fizinių prieštaravimų, pavyzdžiui, begalinės vertės ir įsivaizduojamų energijos lygmenų.

Nes mokslininkai nebuvo pastebėtas dalelė prognozuotu Supersimetrija, ji vis dar yra hipotezė. Daugelis fizikai mano, kad to priežastis - dėl didelio kiekio energijos, kuri yra susijusi su žinoma svorio Einšteino lygtį E = MC ^{2 poreikis.} Šios dalelės gali egzistuoti ankstyvojoje visatoje, bet kaip jis atvės, ir po Didžiojo sprogimo, energijos plitimą, šios dalelės yra perkeliami į mažai energijos lygius.

Kitaip tariant, be vibruoti kaip aukštos energijos daleles prarastus energijos, kuri padarė jiems elementai su mažesniu vibracijos.

Mokslininkai tikisi, kad astronomijos stebėjimas ar eksperimentas su dalelių greitintuvai patvirtinti teoriją, nustatyti kai supersimetrine elementai su aukštuoju energijos.

papildomi matavimai

Kita matematinis pasekmė stygų teorija yra tai, kad tai prasminga pasaulyje, matavimų skaičius yra didesnis nei tris. Šiuo metu yra du paaiškinimai taip:

1. Papildomi matavimai (šeši iš jų) turi užlenkti arba, atsižvelgiant į stygų teorijos terminologija compactified į neįtikėtinai mažo dydžio, suvokti, kas niekada nepavyks.
2. Mums buvo įstrigo 3-dimensional Brana, o kiti matmenys peržengia tai ir nėra pas mus.

Svarbi mokslinių tyrimų sritis tarp teoretikų yra matematinis modeliavimas, kaip šios papildomos pozicijos gali būti susiję su mūsų pačių. Naujausi rezultatai prognozuoja, kad mokslininkai netrukus galės aptikti šiuos papildomus matmenis (jeigu jie yra) per artėjančius eksperimentų, nes jie gali būti didesnė, nei anksčiau tikėtasi.

supratimas tikslui

Ieškoma mokslininkų tiriančių superstrings tikslas - "teorija viskas", ty vieną fizinį hipotezę, kad ne pagrindine lygio aprašomi visi fizinę realybę ... Jei pasiseks, tai gali paaiškinti daug klausimų, susijusių su mūsų visatos struktūrą.

Paaiškinimas materijos ir masė

Viena iš pagrindinių užduočių šiuolaikinės mokslinių tyrimų - paieška sprendimus realių dalelių.

Styginių teorija prasidėjo kaip koncepcija aprašomas daleles, tokias kaip hadronów, įvairių aukštojo vibracinių būsenų stygas. Daugelyje šiuolaikinių formų, nesvarbu, pastebėjo mūsų visatoje yra vibracijos styginiams ir Brana su mažiausiu energijos rezultatas. Vibracija generuoti daugiau didelės energijos dalelių, kurios dabar mūsų pasaulyje nėra.

Šių masė elementariųjų dalelių yra, kaip stygos ir Brana compactified suvynioti papildomų matmenų išraiška. Pavyzdžiui, supaprastinta, kai jie yra sulenkta per iš spurgos formos, vadinamas matematikai ir fizikai TORUS eilutę gali įvyniojimas šią formą dviem būdais:

• trumpas kilpa per Tora centro;
• ilgai kilpa aplink visą išorinio perimetro Tora.

Trumpas ciklas yra šviesiai dalelių, ir labiausiai - sunkus. Kai jums wrap aplink toroidinę eilutė compactified matavimo naujų elementų masė su skirtingais išsidėstymą.

Superstring teoriją trumpai ir aiškiai, paprastai ir elegantiškai paaiškina pereinamąjį ilgis masės. Sutraukto matavimas yra daug sunkiau Toras, bet iš esmės jie taip pat dirba.

Tai net galima, nors tai sunku įsivaizduoti, kad laidas apsiaustas Tora dviem kryptimis tuo pačiu metu, o tai sukels Kita dalelė su skirtingos masės. Brana taip pat gali wrap papildomų matmenų, sukurti dar daugiau galimybių.

Apibrėžimas erdvėje ir laike

Daugelyje versijų superstring teoriją matavimo išnyksta, todėl juos unobservable dabartinio lygio technologijų plėtrą.

Šiuo metu nėra aišku, ar eilutė teorija galėtų paaiškinti esminį pobūdį laike ir erdvėje, nei padarė Einšteinas. IT matmenys yra fonas prie stygos ir nepriklausomas nesuprantamų sąveikos nereikia.

Siūlome paaiškinimą, nėra visiškai baigtas, susijusi su laiko-erdvės pateikimo kaip bendra suma visų styginių sąveikos darinys.

Šis požiūris neatitinka kai kurių fizikų, kuri atvedė į kritiką hipoteze nuomonę. Konkurencinga teorija kilpa kvantinės gravitacijos kaip atskaitos tašką, naudodami erdvės ir laiko kvantavimo. Kai kurie mano, kad ilgainiui tai bus tik kitoks požiūris į visus tos pačios pagrindinės hipotezės.

Kvantavimo sunkio

Pagrindinis pasiekimas šią hipotezę, jei patvirtinta, bus Kvantinė teorija gravitacija. Dabartinis aprašymas gravitacijos į bendrosios reliatyvumo yra nesuderinamas su kvantinės fizikos. Paskutinis, nustatyti apribojimus dėl mažų dalelių elgesį, bandydami ištirti visatą į labai nedideliu mastu sukelia prieštaravimų.

Jėgų suvienijimas

Šiuo metu fizikai žinoma keturias pagrindines jėgas: gravitacijos, elektromagnetinis, silpni ir stiprūs branduolinių sąveiką. Nuo stygų teorija tai reiškia, kad visi jie kažkada buvo apraiškos tos pačios.

Pagal šią hipotezę, kaip ankstyvojoje visatoje aušinamas po didžiojo sprogimo, tai yra atskira sąveika buvo padalintas į skirtingų operacinių šiandien.

Eksperimentai su dideliu energijos niekada leidžia mums rasti šių jėgų sąjungą, nors šie eksperimentai yra toli už dabartinės technologijų plėtrą.

penki variantai

Po superstring revoliuciją 1984 metais, plėtra vyko karščiavimu tempu. Kaip rezultatas, o ne viena koncepcija pasirodė penki, vadinamas I tipo, IIa, IIb, HO, HE, kurių kiekvienas yra beveik visiškai apibūdina mūsų pasaulį, bet ne iki galo.

Fizika, neliesti versiją styginių teorijos rasti tikrą universalią formulę vilties, sukūrė 5 skirtingų variantų savarankiški. Kai kurie iš jų savybes atspindi realybe pasaulio, kiti buvo netiesa.

M-teorija

Tuo metu 1995 metais konferencijoje, fizikas Edward Witten pasiūlė drąsų sprendimą penkių hipotezių. Remiantis neseniai atradimas dvilypumas, visi jie tapo specialiųjų atvejai vieną bendrą koncepciją, vadinamą Vitenas M teorija superstrings. Vienas iš pagrindinių sąvokų jis tapo Brana (santrumpa membrana), pagrindinių objektų, turinčių daugiau nei vieną aspektą. Nors autorius nepasiūlo pilną versiją, kuri yra ne taip toli, M teorija superstrings trumpai susideda iš šių funkcijų:

• 11-dimensija (10 plius 1 erdvinis laiko dimensija);
• dvilypumas, kuris veda iki penkių teorijų, aiškinančių tą pačią fizinę realybę;
• Brana - stygos, su daugiau nei 1 matavimo.

tyrimas

Kaip rezultatas, vietoj vieno ten buvo 10 ⁵⁰⁰ sprendimai. Dėl kai kurių fizikų tai buvo krizės priežastis, o kiti paėmė žmogaus veiklos principas, kuris paaiškina visatos su mūsų buvimu joje savybes. Belieka tikėtis, kai teoretikai bus rasti kitą būdą nuvykti į superstring teoriją.

Kai interpretacijos pasakyti, kad mūsų pasaulis yra ne vienintelis. Radikaliausias versijos leisti begalinį skaičių visatų, kurių kai kuriuose tikslias kopijas mūsų pačių egzistavimą.

Einšteino teorija prognozuoja Suskleisti ploto, kuris yra vadinamas kirmgraužos ar Einšteinas-Rosen tiltas egzistavimą. Šiuo atveju du nuotolinio svetainė susijęs trumpą ištrauką. Superstring teorija leidžia ne tik kad, bet taip pat ir nuotolinio kiekis iš paralelinių pasaulių jungtis. Jūs netgi galite perjungti tarp visatų su įvairiais fizikos dėsnius. Tačiau tikėtina galimybė, kai kvantinė teorija gravitacija bus jų egzistavimas neįmanomas.

Daugelis fizikai mano, kad holografinis principas, kai visa informacija pateikta tūrio erdvę, atitinka įrašyto ant paviršiaus informacijos, leis giliau suprasti galios krypčių samprata.

Vieni mano, kad Superstygų Teorija leidžia kelis matavimus metu, todėl gali būti kelionė per juos.

Be to, atsižvelgiant į hipotezę sistemoje yra alternatyva Big Bang modelį, pagal kurį mūsų visata buvo susidūrimo tarp dviejų Brana rezultatas ir eina per pakartotinių ciklų sukūrimo ir sunaikinimo.

Galutinis likimas visatos visada užėmė fizikai, o galutinė versija stygų teorija gali padėti nustatyti medžiagų ir kosmologinis konstanta tankį. Žinant šių vertybių, kosmologai galės nustatyti, ar visata susitrauks iki tol, kol ji sprogsta, viskas prasidėjo iš naujo.

Niekas nežino, padariniai mokslo teorija, tol, kol ji nebus sukurta ir išbandyta. Einšteinas, rašyti lygtį E = MC ^2, nesitikėjau, kad ji bus sukelti branduolinio ginklo atsiradimą. Kvantinė fizika kūrėjai nežinojo, kad jis bus už lazerio ir tranzistorius pagrindas. Ir nors ji dar nėra žinoma, kas bus toks grynai teorinė sąvoka, istorija rodo, kad bus tikrai gauti kažką nepaprasto.

Daugiau informacijos apie šią hipotezę galima rasti knygoje Endryu Tsimmermana "Super stygų teorija for Dummies".