Тэорыя суперструнгаў, спрошчаная.

Фонд

Існуе два законы, якія рэгулююць наш Сусвет - агульная адноснасць, якая тлумачыць прыгожыя сілы цяжару, і квантавая механіка, якая апісвае астатнія тры сілы Сусвету (моцную ядзерную, слабую ядзерную і электрамагнетызм). Вы можаце разглядаць законы як прымяненне да рэчаў у большым маштабе, як планеты і галактыкі, а потым прымяненне да рэчаў у вельмі малым маштабе, напрыклад, пратонаў і нейтронаў адпаведна. Але чаму б прырода зрабіць два асобныя законы для Сусвету?

Тэорыя суперструн - гэта спроба адказаць на дзве рэчы: ці ёсць спосаб узгадніць агульную адноснасць і квантавую механіку, ствараючы такім чынам "тэорыю ўсяго"? І з чаго ўсё зроблена?

Раней мы думалі, што будаўнічымі блокамі жыцця былі атамы і што яны - найменшыя кампаненты матэрыі. Але потым мы разбілі атомы і знайшлі элементарныя часціцы, кампаненты настолькі малыя, што мы нават не бачым іх, не змяняючы іх. Каб нешта ўбачыць, святло спачатку адбіваецца ад аб'екта і трапляе ў вочы, дзе мы апрацоўваем малюнак. Святло складаецца з электрамагнітных хваль - хваль, якія цалкам прапускаюць элементарныя часціцы, таму што яны такія незразумела малыя. Мы можам прымусіць хвалі быць шчыльней, атрымаць больш энергіі і ўдарыць па часціцах, каб мы маглі бачыць іх, але пасля таго, як часціцы ўдарылі, яны змяняюцца, і таму мы паслядоўна не ў стане бачыць іх у першапачатковым стане. Мы паняцця не маем, як выглядаюць элементарныя часціцы. Падобна на цёмную матэрыю і цёмную энергію, мы і самі не можам назіраць гэтыя з'явы, але ў нас ёсць доказы меркаваць, што яны ёсць.

Мы разглядаем такія віды часціц, як кропкі ў космасе, хаця на самай справе яны не з'яўляюцца. У той час як гэты метад - ідэя ў квантавай механіцы, што сілы нясуць часціцы - па-ранейшаму дае нам даволі добрае ўяўленне пра наш Сусвет і прывяло да інавацый, такіх як квантавыя растваральнікі і цягнікі маглеў. Сама агульная адноснасць таксама вытрымала выпрабаванне часам, тлумачачы нейтронныя зоркі і анамаліі на арбіце Меркурыя, а таксама правільна прадказваючы чорныя дзіркі і выгіб святла. Але ўраўненні агульнай адноснасці, на жаль, ламаюцца ў цэнтры чорнай дзіры і пры здагадцы Вялікага выбуху. Праблема ў тым, што збліжаць іх, заключаецца ў тым, што гравітацыя - гэта геаметрыя прасторы і часу, у якой дакладна вымяраюцца адлегласці, тады як няма магчымасці вымераць рэчы ў квантавай сферы.

Калі навукоўцы паспрабавалі вынайсці новую часціцу, якая б выйшла за гравітацыю да квантавай механіцы, іх матэматыка больш не мела сэнсу.

У пэўным сэнсе яно вярнулася да чарцёжнай дошкі. На гэты раз яны выказалі здагадку, што найменшыя кампаненты Сусвету - гэта не кропкі, а радкі. Розныя вібрацыі струны ствараюць розныя элементарныя часціцы, як кваркі. Вібрацыйныя струны складаюць усю матэрыю і ўсе чатыры сілы Сусвету - у тым ліку і гравітацыю.

Вібрацыйныя ніткі, якія ствараюць усю матэрыю і ўсе сілы Сусвету, адказваюць на пытанне:

Больш высокія памеры

Існуе праблема з тэорыяй суперструнных. Ён не працуе, калі выказаць здагадку, што ёсць толькі 3 прасторавыя вымярэння і 1-ы часовы вымярэнне, у якім мы жывем. На самай справе, тэорыя струн патрабуе прынамсі 10 вымярэнняў.

Калі агульная адноснасць была ўпершыню задумана, гравітацыя дэфармавала прастору і час для апісання гэтай сілы. Таму, калі б хацелася апісаць іншую сілу - напрыклад, электрамагнетызм - трэба было б дадаць новае вымярэнне. Навуковец напісаў ураўненні, якія апісваюць перакосы і крывыя ў сусвеце з дадатковымі вымярэннямі, і атрымалася арыгінальнае раўнанне для самога электрамагнетызму - займальнае адкрыццё.

Дадатковыя памеры тэорыі струн маглі б дапамагчы нам растлумачыць, чаму лічбы ў нашай сусвеце настолькі спецыфічныя, што дазваляюць усё гэта існаваць. Напрыклад, чаму хуткасць святла 299, 792, 458 м / с? Ён таксама спрабуе адказаць на пытанне гравітацыі і чаму гэта такая слабая сіла. З усіх чатырох сіл гэта самая слабая, якая ўваходзіць у дзіўнае ў 10 разоў слабее электрамагнітнай сілы. Простае падзенне на падлогу і ўзяцце кнігі процідзейнічаюць ёй. Тэарэтычна гэта адбываецца таму, што гравітацыя прасочваецца да больш высокіх памераў. Гравітацыя складаецца з нітак замкнёнага цыкла, што дазваляе ім лёгка выйсці з нашага вымярэння, у адрозненне ад нітак з адкрытым контурам, якія лепш заземлены.

Мультысвет.

Дык чаму ж мы не бачым гэтых іншых вымярэнняў?

Гэта таму, што яны на такім малым узроўні, што яны нябачныя і пакуль што непрызнаныя намі. Яны ўшчыльняюцца такім чынам, што прайгравае фізіку нашага свету, складваючы сябе ў цікавай форме пад назвай Калабі-Яу. Розныя формы Калабі-Яу саступілі месцам розным вібрацыям струн і ў сваю чаргу вельмі рознымі сусветамі.

Мы нават можам выпрабаваць меркаваны мультысэрвіс тэорыі радкоў. Паколькі мы мяркуем, што гравітацыя прасочваецца да больш высокіх памераў, пасля сутыкнення дзвюх часціц павінна быць менш энергіі, чым ёсць перад сутыкненнем. Але нават пры самых спрыяльных умовах праверка на нешта падобнае было б неверагодна складаным і няўлоўным.

Разлікі тэорыі радкоў вырабляюцца ў мадэльных сусветах з 10 або 11 вымярэннямі, дзе працуе матэматыка. Затым навукоўцы спрабуюць сцерці адтуль дадатковыя вымярэнні, хаця дагэтуль нікому не ўдалося апісаць наш Сусвет альбо стварылі нейкі эксперымент, каб даказаць, што тэорыя рэальная. Але гэта не значыць, што мы не маем ніякай карысці для тэорыі струн.

Некаторыя з матэматыкі, якую яна дае, усё яшчэ могуць дапамагчы нам зразумець часткі нашага Сусвету. Мы можам выкарыстоўваць яго для лепшага тлумачэння парадакса інфармацыі, квантавай гравітацыі і пэўных задач у чыстай матэматыцы. Некаторыя навукоўцы выкарыстоўваюць гэтую тэорыю для сваіх разлікаў у фізіцы часціц або пры назіранні за экзатычнымі станамі матэрыі.

Тэорыя струн можа не стаць тэорыяй усяго, але гэта тэорыя чагосьці.