Linguaxe popular teoría das supercordas for Dummies

teoría das supercordas, en linguaxe popular, é o universo como un conxunto de vibración fíos de enerxía - cordas. Son a base da natureza. Hipótese describe os outros elementos - branas. Todas as sustancias no noso mundo consiste vibracións de cordas e branas. Unha consecuencia natural da teoría é a descrición da gravidade. É por iso que os científicos cren que contén a clave para a unificación da gravidade con outras interaccións.

O concepto é desenvolvido

A teoría do campo unificado, a teoría das supercordas - puramente matemático. Como todos os conceptos físicos, baséase nas ecuacións que poden ser interpretados dunha determinada maneira.

Hoxe, ninguén sabe exactamente o que vai ser a versión final desta teoría. Os científicos unha idea bastante vago dos seus elementos comúns, pero ninguén aínda chegar a unha ecuación final sería engulido toda a teoría das supercordas e experimento non foi capaz de confirmar iso (aínda refutar tamén). Os físicos crearon unha versión simplificada da ecuación, pero ata agora non chega a describir o noso universo.

teoría das supercordas para principiantes

No suposto en cinco ideas clave.

1. teoría das supercordas prevé que todos os obxectos do noso mundo están feitos de vibrando fíos de enerxía e membranas.
2. Intenta reconciliar a relatividade xeral (gravidade) coa física cuántica.
3. teoría das supercordas ha integrar todas as forzas fundamentais do universo.
4. Esta hipótese establece unha nova conexión, a supersimetría, entre dous tipos fundamentalmente diferentes de partículas, bósons e férmions.
5. O concepto describe unha serie de dimensións complementarias, xeralmente non observables do universo.

Cordas e branas

Cando a teoría xurdiu nos anos 1970, fíos de enerxía en que foron consideradas obxectos 1-dimensional - cordas. A palabra "unidimensional" indica que a cadea ten só unha dimensión, longo, en oposición a, por exemplo, un cadrado, que ten unha lonxitude e altura.

Estes teoría das supercordas divide en dous tipos - pechada e aberta. corda aberta ten consellos que non están en contacto uns cos outros, mentres que a corda pechada é un loop sen extremidades abertas. Como resultado, verificouse que esas cordas, chamado o primeiro tipo, exposta 5 tipos básicos de interaccións.

Interaccións están baseados en cordas capacidade de conectarse e compartir as súas suxestións. Desde os extremos de cordas abertas poden unirse para formar pechado, é imposible construír unha teoría das supercordas, non incluíndo unha corda enrolada.

Isto demostrou importante como cadeas pechadas teñen propiedades que se cre física que podería describir gravidade. Noutras palabras, os científicos viron que a teoría das supercordas, no canto de explicar as partículas de materia poden describir o comportamento ea forza da gravidade.

Anos máis tarde, foi descuberto que, ademais de cordas e outros elementos esenciais da teoría. Eles poden ser considerados como follas ou brana. Cordas pode ser conectado a eles un ou ambos os dous lados.

gravidade cuántica

A física moderna ten dous principais lei científica: a teoría da relatividade xeral (GR) e cuántica. Representan un campo totalmente diferente da ciencia. física cuántica ofertas coas ínfimas partículas de natural e GTR, como norma xeral, describe a natureza da escala de planetas, galaxias e do universo no seu conxunto. Casos que tratan combina-los, se chama a teoría da gravidade cuántica. O máis esperanzador deles é agora a cadea.

segmento pechado corresponden ao comportamento da gravidade. En particular, eles posúen propiedades gravitão partícula transporte de gravidade entre obxectos.

unir forzas

A teoría das cordas intenta unificar as catro forzas - forzas nucleares electromagnéticas, fortes e débiles, e da gravidade - nun. No noso mundo, eles se manifestan como catro fenómenos diferentes, pero os teóricos das cordas cren que no inicio do universo, cando había incrible altos niveis de enerxía, todas esas forzas son descritos por cordas, interactuar uns cos outros.

supersimetría

Todas as partículas no universo pode ser dividido en dous tipos: bósons e férmions. A teoría das cordas prevé que hai unha relación entre eles, coñecida como supersimetría. Se supersimetría para cada bosón e fermión debe existir para cada fermión - Higgs. Desafortunadamente experimentalmente existencia de tales partículas non é confirmada.

Supersimetría é unha relación matemática entre os elementos de ecuacións físicas. Foi atopada nunha área diferente da física e da súa aplicación levou á mudanza de nome da teoría da corda supersimetría (ou teoría das supercordas, na linguaxe popular) a mediados dos anos 1970.

Unha das vantaxes de supersymmetry é que simplifica enormemente a ecuación, permitindo eliminar algunhas variables. Sen supersimetría ecuacións levar a contradicións físicas, tales como o valor infinito e imaxinarios niveis de enerxía.

Sempre que os científicos non observaron unha partícula prevista pola supersimetría, aínda é unha hipótese. Moitos físicos cren que a razón para iso - a necesidade de unha cantidade significativa de enerxía, que está asociado con un peso coñecido da ecuación de Einstein E = mc ^2. Estas partículas poden existir no universo cedo, pero que teña arrefecido abaixo, e despois do Big Bang, a propagación de enerxía, estas partículas son movidas para baixos niveis de enerxía.

Noutras palabras, as cordas vibram como partículas de alta enerxía de enerxía perdida, o que fixo elementos de vibración máis baixa.

Os investigadores esperaban que a observación astronómica ou experimentar con aceleradores de partículas confirmar a teoría, identificar algúns dos elementos supersimétricas con maior enerxía.

medicións adicional

Outra consecuencia matemática da teoría das cordas é que ten sentido no mundo, o número de medicións é maior que tres. Actualmente, existen dúas explicacións para iso:

1. Medicións adicionais (seis deles) teñen dobrado, ou, na terminoloxía da teoría das cordas compactadas ao tamaño incrible pequeno, de darse conta de que non terá éxito.
2. Estivemos presos nunha brana 3-dimensional, e outras dimensións estender alén del e non están dispoñibles para nós.

Unha área importante de investigación entre os teóricos é a modelaxe matemáticas de como estas posicións adicionais poden ser conectados a nosa propia. Resultados recentes prevén que os científicos en breve será capaz de detectar esas dimensións extra (de haber) nos próximos experimentos, como poden ser maiores do esperado anteriormente.

comprensión do propósito

O obxectivo procurado por científicos que investigan supercordas - "teoría de todo", é dicir, unha única hipótese física que nun nivel fundamental describe toda a realidade física ... Se é exitoso, podería aclarar moitas cuestións relativas á estructura do noso universo.

Explicación da materia e da masa

Unha das principais tarefas da busca moderna - a procura de solucións para partículas reais.

A teoría das cordas comezou como un concepto que describe as partículas como hadríons, varios estados de vibración máis elevada das cadeas. Na maioría das formulacións modernas, a materia, observado no noso universo é o resultado da vibración das cordas e branas con menor enerxía. As vibracións xerar máis partículas de alta enerxía, que están agora no noso mundo non existe.

A masa destas partículas elementais é unha manifestación de como as cordas e branas compactadas envolto dimensións adicionais. Por exemplo, nun simplificada cando son dobrados en forma de donut, chamado matemáticos e físicos Toro corda pode romper esta forma de dous xeitos:

• lazo curto a través do centro do Touro;
• longo lazo ao redor de toda a circunferencia exterior do Touro.

O circuíto curto é unha partícula de luz, e máis - grave. Cando enrolar a corda arredor do toroidal compactadas medir a formación de novos elementos con diferentes masas.

A teoría de supercordas de forma breve e clara, sinxela e elegante explica a lonxitude de transición en masa. medición recollido é Toro moito máis difícil, pero, en principio, eles tamén traballan.

É aínda posible, aínda que é difícil imaxinar que o cable implica o toro en dúas direccións ao mesmo tempo, o que resultará na outra partícula cunha masa diferente. Branas tamén pode implicar as dimensións extras, creando aínda máis oportunidades.

Definición de espazo e tempo

En moitas versións da teoría das supercordas de colapsos de medida, converténdose os non observables no nivel actual de desenvolvemento de tecnoloxía.

Actualmente, non está claro se a teoría das cordas podería explicar a natureza fundamental de espazo e tempo do que Einstein. El dimensións son o pano de fondo para a interacción de cordas e sentido real independente non.

Ofrecemos unha explicación, non está completamente finalizado, relativo á presentación de espazo-tempo como un derivado do importe total de todas as interaccións de cordas.

Esta visión non satisfai os puntos de vista dalgúns físicos que levou a críticas da hipótese. teoría competitivo de gravidade do cuanto do lazo como un punto de partida usando a cuantización de espazo e tempo. Algúns cren que, finalmente, será só unha visión diferente para todos da mesma hipótese básica.

Cuantización da gravidade

A principal realización desta hipótese, se confirmou, será unha teoría cuántica da gravidade. descrición actual da gravidade na relatividade xeral é inconsistente coa física cuántica. Última, impoñendo restriccións sobre o comportamento de pequenas partículas, durante o intento de explorar o universo nunha escala moi pequena leva a contradicións.

A unificación das forzas

Actualmente, os físicos son coñecidos catro forzas fundamentais: gravidade, electromagnética, interaccións nucleares forte e feble. Da teoría das cordas que implica que todos eles xa foron manifestacións do mesmo.

Segundo esta hipótese, como o universo inicial arrefriado tras o Big Bang, é unha única interacción foi dividida en diferentes operativo hoxe.

Experimentos con alta enerxía xa nos permiten atopar a unión destas forzas, aínda que estas experiencias son moito máis alá do desenvolvemento da tecnoloxía actual.

cinco opcións

Tras supercordas revolución en 1984, o mesmo ocorreu en un ritmo febril. Como resultado, en vez de un concepto completou cinco anos, chamado tipo I, IIA, IIB, HO, HE, cada un dos cales está describe case completamente o noso mundo, pero non ata o final.

Física, tocando versión da teoría das cordas, coa esperanza de atopar a verdadeira fórmula universal, creado 5 variantes diferentes de autosuficiente. Algunhas das súas propiedades reflicten a realidade física do mundo, outros eran falsas.

H-teoría

Nunha conferencia en 1995, o físico Edward Witten propuxo unha solución ousada para as cinco casos. Con base na recente descubrimento da dualidade, todos eles se fan casos especiais dun único concepto ampla chamado Witten M teoría das supercordas. Un dos conceptos clave que se fan brana (abreviatura de membrana), obxectos básicos con máis dunha dimensión. Aínda que o autor non ofreceu a versión completa, que non é tan lonxe, a teoría das supercordas M brevemente consiste das seguintes características:

• 11-dimensión (10 máis unha dimensión temporal espacial);
• dualidade, que levan a cinco teorías que explican a mesma realidade física;
• branas - cordas, con máis dun medida.

investigación

Como resultado, en vez de un que había 10 ⁵⁰⁰ decisións. Para algúns físicos que era a causa da crise, mentres que outros tomaron o principio antrópico, o que explica as propiedades do universo coa nosa presenza nel. El segue a ser esperado, cando os teóricos vai atopar outra forma de navegar na teoría das supercordas.

Algunhas interpretacións dicir que o noso mundo non é o único. As versións máis radicais permitir a existencia dun número infinito de universos, algúns dos cales conteñen copias exactas de nosa propia.

A teoría de Einstein predí a existencia dun espazo minimizados, o que se chama un burato de verme ou ponte Einstein-Rosen. Neste caso, os dous sitio remoto asociado curta pasaxe. teoría das supercordas permite non só iso, senón tamén a conexión de puntos remotos dos mundos paralelos. Podes incluso cambiar entre universos con diferentes leis da física. Con todo, a posibilidade probable, cando a teoría cuántica da gravidade fará que a súa existencia imposible.

Moitos físicos cren que o principio holográfico, cando toda a información contida no espazo de volume, corresponde ás informacións rexistradas na superficie, permitirá unha comprensión máis profunda do concepto de fíos de enerxía.

Algúns cren que a teoría das supercordas permite múltiples medicións de tempo, obtendo pode ser unha viaxe a través deles.

Ademais, no ámbito da hipótese de que hai unha alternativa ao modelo do Big Bang, segundo a cal o noso universo foi o resultado dunha colisión entre dúas branas e pasa por ciclos repetidos de creación e destrución.

O destino final do Universo físicos sempre ocupada, ea versión final da teoría das cordas pode axudar a determinar a densidade da materia e da constante cosmolóxica. Coñecendo estes valores, os cosmólogos poderá determinar se o universo vai encoller ata que, ata que explota, todo comezou de novo.

Ninguén sabe as consecuencias da teoría científica, sempre que non vai ser desenvolvidos e probado. Einstein, escribindo a ecuación E = mc ^2, non esperaba que vai levar á aparición de armas nucleares. Os creadores da física cuántica non sabía que será a base para o láser eo transistor. E aínda que aínda non se sabe o que será un concepto tan puramente teórico, a historia mostra que certamente pode obter algo extraordinario.

Para máis información sobre esta hipótese pódese atopar no libro Endryu Tsimmermana "Teoría das Cordas Super for Dummies".