Teorija superstarova je popularan jezik za lutke

Teorija superstarova, u popularnom jeziku, predstavlja svemir kao skup vibrirajućih niti energetskih nizova. Oni su temelj prirode. Hipoteza opisuje druge elemente - brane. Sve tvari u našem svijetu sastoje se od vibracija žice i greda. Prirodna posljedica teorije je opis gravitacije. Zato znanstvenici vjeruju da sadrži ključ za kombiniranje gravitacije s drugim interakcijama.

Koncept se razvija

Teorija jedinstvenog polja, teorija supersteracija, čisto je matematička. Kao i svi fizički koncepti, temelji se na jednadžbama koje se mogu interpretirati na određeni način.

Danas nitko ne zna što će biti konačna verzija ove teorije. Znanstvenici su prilično nejasne ideje svojih zajedničkih elemenata, ali još nitko nije došao gore sa završnom jednadžbe bi zahvatio sve teorije superstruna i eksperiment još nije bio u mogućnosti to potvrditi (iako opovrgnuti previše). Fizičari su stvorili pojednostavljene verzije jednadžbe, ali do sada u potpunosti ne opisuje naš svemir.

Teorija superstara za početnike

Pet hipoteza temelji se na hipotezi.

1. Teorija superstringsa predviđa da se svi objekti našeg svijeta sastoje od vibrirajućih niti i energetskih membrana.
2. Pokušava kombinirati opću teoriju relativnosti (gravitacije) s kvantnom fizikom.
3. Teorija superstarova ujedinit će sve temeljne sile svemira.
4. Ova hipoteza predviđa novu povezanost, supersimetriju, između dva temeljno različita tipa čestica, bozona i fermiona.
5. Koncept opisuje niz dodatnih, inače nepreglednih mjerenja svemira.

Žice i grane

Kad se teorija pojavila sedamdesetih godina, energetske niti u njemu su smatrale 1-dimenzionalne objekte - žice. Riječ "jednodimenzionalna" kaže da niz ima samo jednu dimenziju, duljinu, za razliku od, primjerice, kvadrata koji ima duljinu i visinu.

Ova teorija superstringa podijeljena je u dvije vrste - zatvorene i otvorene. Otvoreni niz ima krajeve koji se ne dodiruju, a zatvoreni niz je petlja bez otvorenih krajeva. Kao rezultat toga, otkriveno je da su ti nizovi, nazvani nizovima prvog tipa, podložni 5 osnovnih vrsta interakcija.

Interakcije se temelje na sposobnosti niza da se spoji i odvoji svoje krajeve. Budući da se krajevi otvorenih žica mogu ujediniti u obliku zatvorenih žica, ne može se konstruirati teorija supersteracija koja ne uključuje petlje.

Ovo se pokazalo značajnim jer zatvorene žice imaju svojstva, kako vjeruju fizičari, što bi moglo opisati gravitaciju. Drugim riječima, znanstvenici su shvatili da teorija supersteracija, umjesto objašnjavanja čestica materije, može opisati njihovo ponašanje i gravitaciju.

Nakon mnogo godina otkriveno je da osim teorije teorija treba i druge elemente. Mogu ih se smatrati listovima, ili branama. Žice se mogu pričvrstiti na jednu ili obje strane.

Kvantna gravitacija

Moderna fizika ima dva osnovna znanstvena zakona: opću teoriju relativnosti (GTR) i kvantnu teoriju. Oni predstavljaju potpuno različita područja znanosti. Kvantna fizika proučava najmanju prirodnu česticu, a GTR u pravilu opisuje prirodu u mjerilima planeta, galaksija i svemira kao cjeline. Hipoteze koje ih pokušavaju ujediniti zovu se teorije kvantne gravitacije. Danas je najviše obećavao da je riječ o nizu.

Zatvorene niti odgovaraju ponašanju gravitacije. Konkretno, posjeduju svojstva gravitona, čestica koja prevodi gravitaciju između objekata.

Ujedinjenje snaga

Stringova teorija pokušava kombinirati četiri sile - elektromagnetske, snažne i slabe nuklearne interakcije i gravitaciju - u jednu. U našem svijetu, oni se manifestiraju kao četiri različite pojave, ali string teoretičari vjeruju da je u ranom svemiru, kada je bilo nevjerojatno visoke razine energije, sve ove snage su opisali žice, u interakciji jedni s drugima.

supersimetrija

Sve čestice u svemiru mogu se podijeliti u dvije vrste: bosone i fermione. String teorija predviđa povezanost između njih, nazvanu supersimetrija. Za supersimetriju, za svaki bozon mora postojati fermion i za svaki fermion bozon. Nažalost, postojanje takvih čestica nije eksperimentalno potvrđeno.

Supersimetrija je matematički odnos između elemenata fizikalnih jednadžbi. Ona je pronađena u drugo područje fizike i njegova primjena dovela do preimenovanja teorije supersimetrija niza (ili teorije superstruna, u popularnom jeziku) je sredinom 1970-ih.

Jedna od prednosti supersimetrije je uvelike pojednostavljivanje jednadžbi, omogućujući vam da isključite neke varijable. Bez supersimetrije, jednadžbe vode do fizičkih proturječja, kao što su beskonačne vrijednosti i imaginarni razine energije.

Budući da znanstvenici nisu promatrali čestice predviđene supersimetrom, ona je i dalje hipoteza. Mnogi fizičari vjeruju da je razlog za to potreba za značajnom količinom energije koja je povezana s masom poznate Einsteinove jednadžbe E = mc². Te čestice mogu postojati u ranom svemiru, ali kako se ohladilo, a nakon Velikog praska širila se energija, te se čestice preselile na nisku razinu energije.

Drugim riječima, žice koje vibriraju kao visokoenergetske čestice izgubile su energiju, što ih je pretvorilo u elemente s nižim vibracijama.

Znanstvenici se nadaju da će astronomska promatranja ili eksperimenti s akceleratorima čestica potvrditi teoriju, otkrivajući neke od supersimetričnih elemenata s većom energijom.

Dodatna mjerenja

Druga matematička posljedica teorije niza jest da ima smisla u svijetu čiji je broj dimenzija veći od tri. Trenutno postoje dva objašnjenja za ovo:

1. Dodatna mjerenja (šest njih) su se uvijena, ili, u terminologiji teorije gudača, zbijena na nevjerojatno malu veličinu koja nikada neće biti percipirana.
2. Zaglavljeni smo u trodimenzionalnoj brane, a druge dimenzije protežu se izvan njega i nedostupne su nama.

Važna linija istraživanja među teoretičarima je matematičko modeliranje kako se te dodatne koordinate mogu povezati s našim. Nedavni rezultati predviđaju da će znanstvenici uskoro moći otkriti dodatna mjerenja (ako postoje) u nadolazećim eksperimentima, budući da mogu biti veći od očekivanih.

Razumijevanje cilja

Cilj kojem znanstvenici nastoje istražiti superstring jest "teorija svega", tj. Jedinstvena fizička hipoteza koja na temeljnoj razini opisuje cjelokupnu fizikalnu stvarnost. Ako bude uspješna, mogla bi razjasniti mnoga pitanja o strukturi svemira.

Objašnjenje tvari i mase

Jedna od glavnih zadaća suvremenog istraživanja jest traženje rješenja za stvarne čestice.

Teorija gudača započela je kao koncept koji opisuje takve čestice poput hadrona, različitim višim vibracijskim stanjima žice. U većini modernih formulacija, stvar promatrana u našem svemiru posljedica je vibracija žica i gala s najnižom energijom. Vibracije s većom energijom stvaraju velike čestice energije, koje trenutačno ne postoje u našem svijetu.

Masa tih elementarne čestice je manifestacija kako su žice i gaveze omotane u zbijenim dodatnim dimenzijama. Na primjer, u pojednostavljenom slučaju, kad su u obliku krafne, zvane matematičari i fizičari, niz može obložiti ovaj obrazac na dva načina:

• kratka petlja kroz sredinu torusa;
• Duge petlje oko cijelog vanjskog opsega torusa.

Kratka petlja će biti lagana čestica, a velika će biti teška. Kada se omotaju žice oko kompaktnih mjerenja u obliku torusa, nastaju novi elementi s različitim masama.

Teorija superstara je kratka i razumljiva, jednostavna i elegantno objašnjava prijelaz duljine do mase. Smanjena mjerenja su mnogo složenija od torusa, ali u načelu oni također rade.

Možda, iako je teško zamisliti da niz u isto vrijeme vrti toru u dva smjera, rezultat će biti još jedna čestica s drugom masom. Brane također mogu obložiti dodatne dimenzije, stvarajući još više mogućnosti.

Definicija prostora i vremena

U mnogim verzijama, teorija mjerenja superstring vjetra gore, što ih neprimjetan na modernoj razini razvoja tehnologije.

U današnje vrijeme nije jasno može li teorija niza objasniti temeljnu prirodu prostora i vremena više nego što je to učinio Einstein. U njezinim mjerenjima su pozadina za interakciju žica i nemaju stvarnog stvarnog značenja.

Ponuđene su objašnjenja koja nisu bila potpuno razvijena, a odnose se na reprezentaciju svemirskog vremena kao derivata ukupnog zbroja svih interakcija nizova.

Taj pristup ne odgovara idejama nekih fizičara, što je dovelo do kritike hipoteze. Teorija konkurentnosti kvantna gravitacija petlje kao polazište koristi kvantizaciju prostora i vremena. Neki vjeruju da će na kraju biti samo još jedan pristup istoj osnovnoj hipotezi.

Kvantizacija gravitacije

Glavno dostignuće ove hipoteze, ako se potvrdi, bit će kvantna teorija gravitacije. Trenutni opis gravitacija u općoj relativnosti se ne slaže s kvantnom fizikom. Potonji, postavljajući ograničenja na ponašanje malih čestica, kada pokušava istražiti svemir na iznimno malom razmaku, dovodi do proturječja.

Ujedinjenje snaga

Trenutačno fizikama poznaju četiri temeljne sile: gravitacija, elektromagnetna, slaba i jaka nuklearna interakcija. Iz teorije niza slijedi da su nekoć bile manifestacije jednog.

Prema ovoj hipotezi, budući da je rani svemir hlađen nakon velikog praska, ta se jedina interakcija počela raspadati u različitim, djelujući danas.

Eksperimenti s visokom energijom jednog dana će nam omogućiti da otkrijemo ujedinjenje tih sila, iako su takvi eksperimenti daleko iznad sadašnjeg razvoja tehnologije.

Pet opcija

Nakon revolucionarne revolucionarne 1984. godine, razvoj se provodio s groznicom. Kao rezultat, umjesto jednog koncepta, dobiveni su pet, imenovani tip I, IIA, IIB, HO, HE, od kojih su svaki gotovo u potpunosti opisali naš svijet, ali ne i potpuno.

Fizičari, pregledavajući verzije teorije niza u nadi da će pronaći univerzalnu istinsku formulu, stvorili su 5 različitih samodostatnih opcija. Neka od njihovih svojstava odražavaju fizičku stvarnost svijeta, drugi nisu odgovarali stvarnosti.

M-teorija

Na konferenciji 1995. godine, fizičar Edward Witten predložio je hrabro rješenje problema pet hipoteza. Na temelju novootkrivenog dualizma, svi su postali posebni slučajevi jednog sveobuhvatnog koncepta zvanog Witten M-teorija supersteracija. Jedan od njegovih ključnih pojmova bio je fragmenti (kratica iz membrane), temeljni objekti koji posjeduju više od 1 dimenzije. Iako autor nije ponudio punu verziju, koja još nije dostupna, M-teorija supersteracije ukratko sadrži sljedeće značajke:

• 11-dimenzionalnost (10 prostorni plus 1 dimenzija vremena);
• dvojnosti, što dovodi do pet teorija koje objašnjavaju istu fizikalnu stvarnost;
• branes su žice, s više od 1 dimenzije.

istraga

Kao rezultat toga, umjesto jednog, bilo je deset⁵⁰⁰ Rješenja. Za neke fizičare, to je bio uzrok krize, dok su drugi prihvatili antropski princip koji objašnjava svojstva svemira našom prisutnošću u njoj. Ostaje se očekivati, kada će teoretičari pronaći drugi način orijentacije u teoriji superstarova.

Neka tumačenja kažu da naš svijet nije jedini. Najradikalnije verzije omogućuju postojanje beskonačnog broja svemira, od kojih neke sadrže točne kopije.

Teorija Einsteina predviđa postojanje presavijenog prostora, koji se naziva crvotočina ili Einstein-Rosenov most. U tom slučaju dva udaljena područja povezana su kratkim prolazom. Teorija supersteracija omogućuje ne samo ovo, nego i vezu udaljenih točaka paralelnih svjetova. Čak je i prijelaz između svemira s različitim zakonima fizike moguć. Međutim, vjerojatno je da će kvantna teorija gravitacije učiniti nemogućim njihovo postojanje.

Mnogi fizičari smatraju da je holografska načela, kad su svi podaci navedeni u volumen prostora, odgovara informacija zabilježenih na površini, omogućit će dublje razumijevanje koncepta energetskih nitima.

Neki vjeruju da teorija superstarova omogućuje mnogo vremenskih mjerenja, a posljedica toga može biti putovanje kroz njih.

Osim toga, u okviru hipoteze postoji alternativa Big Bang model, prema kojem je naš svemir je rezultat sudara dvaju branes i prolazi kroz ponovljenih ciklusa stvaranja i razaranja.

Krajnja sudbina svemira oduvijek je okupirala fizičare, a konačna verzija teorije niza pomoći će odrediti gustoću materije i kozmološku konstatu. Znajući ta značenja, kozmolozi će moći utvrditi hoće li se svemir smanjiti dok ne eksplodira kako bi sve počelo.

Nitko ne zna što može voditi znanstvena teorija, Do izrade i testiranja. Einstein, pisanje jednadžbe E = mc², nije očekivao da će to dovesti do pojave nuklearnog oružja. Stvoritelji kvantne fizike nisu znali da će postati temelj za stvaranje lasera i tranzistora. I iako još nije poznato što će ovaj čisto teorijski koncept voditi, povijest pokazuje da će sigurno biti nešto izvanredno.

Više detalja o ovoj hipotezi može se naći u Andrewu Zimmermannovoj knjizi Theory of Superstrings for Dummies.