Superstrengteori populært språk for Dummies

Superstrengteori, i populære språk, er universet som et sett av vibrerende strenger av energi - strenger. De er grunnlaget for naturen. Hypotese beskriver de andre elementene - braner. Alle stoffer i vår verden består av vibrasjoner av strenger og braner. En naturlig konsekvens av teorien er beskrivelsen av tyngdekraften. Det er grunnen til at forskere mener at den inneholder nøkkelen til samlingen av tyngdekraften med andre interaksjoner.

Konseptet er utviklet

Teorien om enhetlig feltet, superstrengteori - rent matematisk. Som alle fysiske begreper, er det basert på ligninger som kan tolkes på en bestemt måte.

I dag, ingen vet nøyaktig hva som vil være den endelige versjonen av denne teorien. Forskerne har en ganske vag idé om sine felles elementer, men ingen har ennå kommet opp med en endelig ligning ville bli oppslukt alle superstrengteori og eksperimenter har ennå ikke vært i stand til å bekrefte det (selv om tilbakevise også). Fysikere har laget en forenklet versjon av ligningen, men så langt har det ikke helt beskrive vårt univers.

Superstrengteori for nybegynnere

I hypotesen på fem sentrale ideer.

1. Superstrengteori forutsier at alle objektene i vår verden er bygd opp av vibrerende strenger av energi og membraner.
2. Hun prøver å forene generell relativitet (gravitasjon) med kvantefysikk.
3. Superstrengteori vil integrere alle de fundamentale kreftene i universet.
4. Denne hypotese forutsier en ny forbindelse, supersymmetri, mellom to fundamentalt forskjellige typer av partikler, bosoner og fermioner.
5. Konseptet beskriver et antall ytterligere, vanligvis ikke observerbare dimensjoner i universet.

Strenger og braner

Når teorien oppsto på 1970-tallet, ble energi tråder i det vurderes en-dimensjonale gjenstander - strenger. Ordet "endimensjonalt" indikerer at strengen har kun én dimensjon, lengde, i motsetning til for eksempel et kvadrat, som har en lengde og høyde.

Disse superstrengteori deler seg i to typer - lukket og åpen. Åpen streng har tips som ikke er i kontakt med hverandre, mens den lukkede streng er en løkke uten åpne ender. Som et resultat ble det funnet at disse strengene, strenger kalt den første typen, utsettes 5 grunnleggende typer interaksjoner.

Interaksjoner er basert på strenger evne til å koble til og dele sine tips. Ettersom endene av åpne strenger kan komme sammen for å danne lukkede, er det umulig å konstruere en teori om Superstrings, ikke inkludert en løkkestreng.

Dette viste seg viktig som lukkede strenger har egenskaper som antas å fysikk som kan beskrive gravitasjon. Med andre ord, forskere innsett at det superstrengteori, i stedet for å forklare de stoffpartikler kan beskrive sin oppførsel og tyngdekraften.

År senere ble det oppdaget at i tillegg til strenger og andre viktige elementer i teorien. De kan betraktes som ark eller Brane. Trenger kan være festet til dem ene eller begge sider.

kvantetyngde

Moderne fysikk har to hoved vitenskapelig lov: den generelle relativitetsteorien (GR) og Quantum. De representerer et helt annet felt av vitenskap. Kvantefysikken avtaler med de minste partikler av naturlig og GTR, som regel beskriver innholdet i omfanget av planeter, galakser og universet som helhet. Hypoteser som prøver å kombinere dem, kalles teorien om quantum gravitasjon. Den mest lovende av disse er nå strengen.

Lukket gjenge svarer til virkemåten av tyngdekraften. Spesielt har de egenskaper graviton partikkel transport av tyngdekraften mellom stedene.

slår seg sammen

String teori forsøk på å forene de fire krefter - elektromagnetiske, sterke og svake kjernekrefter og tyngdekraften - i en. I vår verden, manifesterer de seg som fire forskjellige fenomener, men streng teoretikerne mener at i den tidlige universet, da det var utrolig høye nivåer av energi, alle disse kreftene er beskrevet av strenger, i samspill med hverandre.

supersymmetri

Alle partikler i universet kan deles inn i to typer: bosonene og Fermionene. Strengteorien forutsier at det er en sammenheng mellom dem, kjent som supersymmetri. Dersom supersymmetri for hver boson og fermion må eksistere for hvert fermion - boson. Dessverre er eksperimentelt eksistensen av slike partikler er ikke bekreftet.

Supersymmetri er et matematisk forhold mellom elementene i fysiske ligninger. Hun ble funnet i et annet område av fysikk og dens anvendelse førte til døpe av teorien om supersymmetri streng (eller superstrengteori, i populære språk) på midten av 1970-tallet.

En av fordelene med supersymmetri, er at den i høy grad forenkler ligning, slik at for å eliminere noen variabler. Uten supersymmetri ligninger føre til fysiske motsetninger, slik som en uendelig verdi og imaginære energinivå.

Siden forskerne ikke har observert en partikkel spådd av supersymmetri, er det fortsatt en hypotese. Mange fysikere mener at årsaken til dette - behovet for en betydelig mengde energi, som er forbundet med en kjent vekt av Einsteins ligning E = mc ^2. Disse partiklene kan foreligge i den tidlige universet, men som det er avkjølt, og etter Big Bang, energien spredning, blir disse partiklene beveget til lavt energinivå.

Med andre ord, strenger vibrere som høyenergi-partikler tapt energi, noe som gjorde dem elementer med lavere vibrasjon.

Forskere håpet at astronomiske observasjon eller eksperiment med partikkelakseleratorer bekrefte teorien, identifisere noen av supersymmetriske elementer med høyere energi.

tilleggsmålinger

Andre matematisk konsekvens av strengteori er at det er fornuftig i verden, er antall målinger større enn tre. For tiden er det to forklaringer på dette:

1. Andre målinger (seks av dem) har kastet, eller, i terminologien av strengteori compactified til utrolig liten størrelse, for å oppfatte som aldri vil lykkes.
2. Vi ble sittende fast i en 3-dimensjonal Brane, og andre dimensjoner utover det og er ikke tilgjengelig for oss.

Et viktig forskningsområde blant teoretikere er matematisk modellering av hvordan disse ekstra stillingene kan være knyttet til vår egen. Nyere resultater spår at forskere vil snart være i stand til å oppdage disse ekstra dimensjonene (hvis de finnes) i de kommende eksperimenter, da de kan være større enn tidligere antatt.

forståelse av hensikten

Målet søkes av forskere undersøker Superstrings - "teorien om alt", dvs. en enkelt fysisk hypotese som på et grunnleggende nivå beskriver alle fysiske virkelighet ... Hvis de lykkes, kan det avklare mange spørsmål om strukturen i vårt univers.

Forklaring av materie og masse

En av de viktigste oppgavene for moderne forskning - jakten på løsninger på reelle partikler.

Streng teori begynte som et begrep som beskriver partiklene, slik som hadroner, forskjellige høyere vibrasjonstilstander i strengene. I de fleste moderne formuleringer, uansett, observert i vårt univers er et resultat av vibrasjon av strenger og braner med lavest energi. Vibrasjonene generere flere høyenergetiske partikler, som nå er i vår verden eksisterer ikke.

Massen av disse elementærpartikler er en manifestasjon av hvordan strengene og braner compactified innpakket i flere dimensjoner. For eksempel, i en forenklet når de er sammenfoldet i form av en smultring, som kalles matematikere og fysikere Torus strengen kan vikle dette skjemaet på to måter:

• kort sløyfe gjennom sentrum av torusen;
• lang sløyfe rundt hele den ytre omkrets av torusen.

Den korte sløyfe er en lett partikkel, og mest - alvorlig. Når du vikler strengen rundt toroidal compactified måle dannelsen av nye elementer med forskjellig masse.

Superstrengteori kort og tydelig, enkelt og elegant forklarer overgangen lengden i massen. Kollapset målingen er mye hardere torus, men i prinsippet de også fungere.

Det er også mulig, selv om det er vanskelig å forestille seg at ledningen brytes torus i to retninger samtidig, noe som vil resultere i den andre partikkel med en annen masse. Branes kan også pakke inn ekstra dimensjoner, skape enda flere muligheter.

Definisjon av tid og rom

I mange versjoner av superstrengteori måle kollapser, noe som gjør dem uobserverbare på dagens nivå av teknologiutvikling.

I dag er det ikke klart om strengteori kan forklare grunnleggende natur rom og tid enn gjorde Einstein. Det dimensjoner er bakteppet for samspillet mellom strenger og uavhengig reell forstand ikke.

Vi tilbyr en forklaring, er ikke helt ferdig, knyttet til innlevering av rom-tid som et derivat av den totale mengden av alle streng interaksjoner.

Denne tilnærmingen oppfyller ikke synspunktene til noen fysikere som har ført til kritikk av hypotesen. Teori for sløyfe kvantetyngde som et startpunkt ved hjelp av kvantisering av rom og tid. Noen tror at til slutt vil det være bare en annen tilnærming til alle de samme grunnleggende hypotesen.

Kvantisering av tyngdekraften

Den viktigste oppnåelse av denne hypotesen, hvis bekreftet, vil være en kvanteteori av tyngdekraften. Nåværende beskrivelse av tyngdekraften i den generelle relativitetsteorien er uforenlig med kvantefysikk. Sist, innføre restriksjoner på oppførselen til små partikler, mens du forsøker å utforske universet i en ekstremt liten skala fører til motsetninger.

Samlingen av krefter

For tiden er kjent fysikere fire fundamentale krefter: gravitasjon, elektromagnetiske, svake og sterke vekselvirkninger i kjernen. Fra strengteori innebærer det at alt de en gang var manifestasjoner av det samme.

Ifølge denne hypotesen, som tidlig universet avkjølt etter big bang, er det en enkel interaksjon ble delt inn i forskjellige drifts dag.

Eksperimenter med høy energi aldri tillate oss å finne foreningen av disse kreftene, selv om disse eksperimentene er langt utover dagens teknologiutvikling.

fem alternativer

Etter superstreng revolusjonen i 1984, utvikling fant sted på en febrilsk tempo. Som et resultat, i stedet for ett konsept slått fem, kalt type I, IIA, IIB, HO, HE, som hver er nesten helt beskriver vår verden, men ikke til slutt.

Fysikk, rørende versjon av strengteori i håp om å finne ekte universell formel, opprettet 5 forskjellige varianter av selvforsynt. Noen av deres egenskaper gjenspeiler den fysiske virkeligheten i verden, andre var usanne.

M-teori

På en konferanse i 1995, fysikeren Edward Witten foreslått en dristig løsning på fem hypoteser. Basert på den nylige oppdagelsen av dualitet, de alle blir spesialtilfeller av en enkelt helhetlig konsept kalt Witten M teori om Superstrings. En av de viktigste begrepene det ble brane (forkortelse for membran), basisobjekter som har mer enn en dimensjon. Selv om forfatteren ikke har tilbudt den fullstendige versjonen, som ikke er så langt, M teorien om Superstrings består kort av følgende funksjoner:

• 11-dimensjon (10 pluss en romlig tidsdimensjonen);
• dualitet, noe som fører til fem teorier som forklarer den samme fysiske virkelighet;
• braner - strenger, med mer enn en måling.

etterforskning

Som et resultat, i stedet for en var det 10 ⁵⁰⁰ beslutninger. For noen fysikere var det årsaken til krisen, mens andre tok menneskeskapt prinsipp, noe som forklarer egenskapene til universet med vår tilstedeværelse i det. Det gjenstår å forvente, når teoretikere vil finne en annen måte å navigere i superstrengteori.

Noen tolkninger si at vår verden er ikke den eneste. De mest radikale versjoner tillate eksistensen av et uendelig antall universer, hvorav noen inneholder eksakte kopier av våre egne.

Einsteins teori forutsier eksistensen av en minimert plass, som kalles et ormehull eller Einstein-Rosen bro. I dette tilfellet to eksterne området forbundet kort passasje. Superstrengteori tillater ikke bare det, men også tilkobling av eksterne poeng av parallelle verdener. Du kan også skifte mellom universer med ulike fysiske lover. Men sannsynlige alternativet, når kvanteteorien av tyngdekraften vil gjøre deres eksistens umulig.

Mange fysikere tror at det holografiske prinsippet, når all den informasjon som finnes i volumrommet, svarer til den informasjon som er registrert på overflaten, vil tillate en dypere forståelse av konseptet med kraft tråder.

Noen mener at superstrengteori gjør at flere målinger av tid, noe som resulterer i kan være en reise gjennom dem.

I tillegg, i rammen av den hypotese er det et alternativ til det store smellet modellen, i henhold til hvilke vår univers var et resultat av en kollisjon mellom to braner og gjennomgår gjentatte sykluser av opprettelse og ødeleggelse.

Den ultimate skjebne universet har alltid opptatt fysikere, og den endelige versjonen av strengteori kan bidra til å bestemme tettheten av materie og kosmologisk konstant. Å vite disse verdiene, vil kosmologer kunne avgjøre om universet vil krympe til, før det eksploderer, hele startet på nytt.

Ingen vet konsekvensene av vitenskapelig teori, så lenge det ikke vil bli utviklet og testet. Einstein, skrive ligningen E = mc ^2, hadde ikke forventet at det vil føre til fremveksten av kjernefysiske våpen. Skaperne av kvantefysikken visste ikke at det vil være grunnlag for laser og transistoren. Og selv om det ennå ikke er kjent hva vil et slikt rent teoretisk konsept, historien viser som helt sikkert vil få noe ekstraordinært.

For mer informasjon om denne hypotesen kan bli funnet i boken Endryu Tsimmermana "Super String Theory for Dummies".