Teorie superstrun populární jazyk pro nechápavé

Teorie superstrun, v lidovém jazyce, je vesmír jako sada vibrujícími řetězci energie - řetězce. Jsou základem přírody. Hypotéza popisuje další prvky - branes. Všechny látky v našem světě se skládá z vibrace strun a bran. Přirozeným důsledkem teorie je popis gravitace. To je důvod, proč vědci se domnívají, že obsahuje klíč ke sjednocení gravitace s ostatními interakcemi.

Koncept byl vyvinut

Teorie jednotného pole, superstrun Teorie - čistě matematický. Stejně jako všechny fyzické pojetí, to je založen na rovnicích, které mohou být interpretovány určitým způsobem.

V současné době nikdo přesně neví, jaká bude konečná verze této teorie. Vědci mají poněkud vágní představu o svých společných prvků, ale nikdo zatím nepřišel s konečnou rovnici by pohltil všechny teorie superstrun a experiment dosud nebyla schopna ji potvrdit (ačkoli vyvrátit taky). Fyzici vytvořili zjednodušenou verzi rovnice, ale zatím to není úplně popsat náš vesmír.

Teorie superstrun pro začátečníky

V hypotéze o pěti klíčových myšlenek.

1. Teorie superstrun předpovídá, že všechny objekty našeho světa jsou tvořeny vibrační prameny energie a membrán.
2. Snaží se skloubit obecnou relativitu (gravitace) s kvantové fyziky.
3. Teorie superstrun bude integrovat všechny ze základních sil ve vesmíru.
4. Tato hypotéza předpokládá nové připojení, supersymetrii, mezi dvěma zásadně různé typy částic, bosony a fermiony.
5. Koncepce popisuje celou řadu dalších, obvykle nepozorovatelné dimenzí vesmíru.

Řetězce a branes

Je-li teorie vznikla v roce 1970, energetické prameny v něm byly považovány za 1-rozměrné objekty - řetězce. Slovo „jednorozměrná“ znamená, že řetězec má pouze jeden rozměr, délka, na rozdíl od například čtverec, který má délku a výšku.

Tyto superstrun Teorie se dělí na dva typy - uzavřené a otevřené. Otevřený řetězec má tipy, které nejsou v kontaktu spolu navzájem, zatímco uzavřený řetězec je smyčka bez otevřených koncích. Výsledkem je, že bylo zjištěno, že tyto řetězce, řetězce nazývané první typ, vystaveny 5 základních typů interakcí.

Interakce jsou založeny na smyčce schopnost spojit se a sdílet své tipy. Vzhledem k tomu, že konce otevřených strun může přijít spolu tvořit uzavřený, to je nemožné postavit teorii superstrings, a to včetně ovinutý řetězec.

To se ukázalo jako důležitý uzavřené smyčce mají vlastnosti, které jsou považovány za fyziku, která by mohla popsat gravitaci. Jinými slovy, vědci si uvědomili, že teorie superstrun, namísto vysvětlení částic hmoty lze popsat jejich chování a gravitační síly.

O několik let později se zjistilo, že kromě řetězců a dalších nezbytných prvků teorie. Mohou být považovány za listů nebo Brane. Řetězce mohou být připojeny na jednu nebo obě strany.

kvantová gravitace

Moderní fyzika má dvě hlavní vědecké důvody: obecné teorie relativity (GR) a kvantové. Představují zcela jiný vědní obor. Quantum zabývá nejmenších částeček přírodní a GTR fyzika, zpravidla popisuje podstatu rozsahu planet, galaxií a vesmíru jako celku. Hypotézy, které se snaží zkombinovat, se nazývá teorie kvantové gravitace. Nejslibnější z nich je nyní řetězec.

Uzavřený závit koresponduje s chováním gravitace. Zejména vykazují vlastnosti gravitonový částice přepravě hmotnost mezi objekty.

Spojením sil

teorie strun se pokouší sjednotit čtyři síly - elektromagnetické, silné a slabé nukleární síly a gravitace - do jednoho. V našem světě, které se projevují jako čtyři různé jevy, ale strun teoretici věří, že v raném vesmíru, kdy tam bylo neuvěřitelně vysoké hladiny energie, všechny tyto síly jsou popsány řetězců, komunikovat mezi sebou navzájem.

supersymmetry

Všechny částice ve vesmíru lze rozdělit do dvou typů: bosony a fermiony. Teorie strun předpovídá, že existuje vztah mezi nimi, známý jako supersymetrie. Pokud supersymmetry pro každý boson a fermion musí existovat pro každé fermion - boson. Bohužel experimentálně existence těchto částic není potvrzen.

Supersymetrie je matematický vztah mezi prvky fyzikálních rovnic. Byla nalezena v jiné oblasti fyziky a jeho použití vedlo k přejmenování teorie supersymetrie řetězce (nebo teorie superstrun, v populárním jazyce) v polovině roku 1970.

Jednou z výhod supersymmetry je, že značně zjednodušuje rovnice, který umožňuje odstranit některé proměnné. Bez supersymmetry rovnice vedou k fyzické rozporů, jako nekonečné hodnoty a imaginární energetické hladiny.

Vzhledem k tomu, vědci nejsou pozorovány částice předpověděl supersymetrie, je to stále hypotéza. Mnoho fyziků věří, že důvodem pro toto - je potřeba značné množství energie, která je spojena se známou hmotností Einsteinovy rovnice E = mc ^2. Tyto částice mohou existovat v raném vesmíru, ale jak se ochladí a po velkém třesku, šíření energie, tyto částice se přesunou na nízké energetické úrovni.

Jinými slovy, struny vibrují tak vysoko energetických částic ztracené energie, což jim také prvky s nižší vibrace.

Vědci doufali, že astronomická pozorování nebo experiment s urychlovači částic potvrzují teorii, identifikaci některých supersymmetric prvků s vyšší energií.

dodatečná měření

Ostatní matematický důsledek teorie strun je, že to dává smysl ve světě, počet měření je větší než tři. V současné době existují dvě vysvětlení pro toto:

1. Dodatečná měření (šest z nich) byly složeny, nebo v terminologii teorie strun compactified na neuvěřitelně malé velikosti, vnímat, kteří se nikdy uspět.
2. Byli jsme uvízl v 3-dimenzionální Brane a jiné rozměry přesahují to a nejsou k dispozici pro nás.

Důležitou oblastí výzkumu mezi teoretiky je matematické modelování, jak mohou být tyto dodatečné pozice souvisí s naší vlastní. Nedávné výsledky předpokládají, že vědci brzy bude schopen detekovat tyto zvláštní rozměry (pokud existují) v příštích experimentech, protože může být větší, než se původně očekávalo.

pochopení účelu

Cílem hledali vědci zkoumající superstruny - „teorie všeho“, tedy jediný fyzický hypotézu, že na základní úrovni jsou popsány všechny fyzickou realitu ... V případě úspěchu by to mohlo objasnit mnohé otázky týkající se struktury našeho vesmíru.

Vysvětlení látky a hmoty

Jedním z hlavních úkolů moderního výzkumu - hledání řešení reálných částic.

Teorie strun začínal jako koncept, který popisuje částice, jako jsou hadrony, různé vyšších vibračních stavů struny. Ve většině moderních formulacích, záležitost, pozorováno v našem vesmíru je výsledkem vibrace strun a bran s nejnižší energií. Vibrace generují více vysokoenergetické částice, které jsou nyní v našem světě neexistuje.

Hmotnost těchto elementárních částic je projevem toho, jak struny a branes compactified zabalené do dalších dimenzí. Například, ve zjednodušené, když jsou složeny do tvaru koblihy, tzv matematiky a fyziky torus řetězce může zabalit tento formulář dvěma způsoby:

• krátká smyčka středem anuloidu;
• dlouhá smyčka kolem celého vnějšího obvodu prstence.

Krátká smyčka je lehké částice, a nejvíce - závažné. Když se zabalit řetězec kolem toroidního compactified měřením tvorby nových prvků s různou hmotností.

Superstrun teorie stručně a jasně, jednoduše a elegantně vysvětluje délku přechodu v hmotě. Zúžená měření je mnohem těžší torus, ale v zásadě také pracovat.

Je dokonce možné, i když je těžké si představit, že kabel obtéká torus ve dvou směrech současně, což bude mít za následek jinou částici s rozdílným zatížením. Branes může také obalit dodatečných rozměrů, čímž ještě více příležitostí.

Vymezení prostoru a čase

V mnoha verzích superstrun teorii měření se zhroutí, což je pozorovatelné na současné úrovni vývoje technologií.

V současné době není jasné, zda teorie strun by mohlo vysvětlit základní povahu prostoru a času, než dělal Einstein. Je to rozměry jsou pozadím pro interakci řetězců a nezávislého pravém slova smyslu nejsou.

Nabízíme vysvětlení, není zcela dokončen, týkající se předkládání časoprostoru jako derivát z celkového množství všech řetězcových interakcí.

Tento přístup nesplňuje názory některých fyziků, která vedla ke kritice hypotézy. Konkurenční teorie smyčkové kvantové gravitace jako výchozí bod pomocí kvantování prostoru a času. Někteří věří, že nakonec to bude jen odlišný přístup ke všem stejné základní hypotéze.

Kvantování gravitace

Hlavním úspěchem této hypotézy, pokud se potvrdí, bude kvantová teorie gravitace. Aktuální popis gravitace v obecné teorie relativity je v rozporu s kvantovou fyzikou. A konečně, zavedení omezení na chování malých částic, zatímco pokouší se zkoumat vesmír ve velmi malém měřítku vede k rozporům.

Sjednocení sil

V současné době, fyzici jsou známy čtyři základní síly: gravitační, elektromagnetické, slabé a silné jaderné interakce. Z teorie strun to znamená, že vše, co bylo v minulosti projevy stejné.

Podle této hypotézy, jako časný vesmír ochladí po velkém třesku, se jedná o jeden interakce byla rozdělena do různých provozních dnes.

Experimenty s vysokou energií někdy nám umožní najít sjednocení těchto sil, i když tyto pokusy jsou daleko za současného vývoje technologií.

pět možností

Po superstring revoluci v roce 1984, vývoj se konala v horečnatou rychlostí. Výsledkem je, že namísto jednoho pojmu otočil pět, nazvaný typu I, IIA, IIB, HO, HE, z nichž každý je téměř kompletně popisuje náš svět, ale ne až do konce.

Fyzika, dotýká verzi teorie strun v naději, že skutečný univerzální vzorec, vytvořili 5 různých variant soběstačný. Některé jejich vlastnosti odrážejí fyzikální realitu světa, jiné byly nepravdivé.

M-teorie

Na konferenci v roce 1995, fyzik Edward Witten navrhl odvážné řešení pěti hypotéz. o nedávném objevu duality bázi, všichni stanou zvláštní případy jediné ucelené koncepce zvané Witten M teorie superstrings. Jedním z klíčových konceptů to stalo brane (zkratka membrány), základních objektů, které mají více než jednu dimenzi. Přestože autor nenabídl plnou verzi, která není tak daleko, teorie M superstrings stručně se skládá z následujících vlastností:

• 11-rozměr (10 plus 1 prostorový časový rozměr);
• duality, které vedou k pěti teorií vysvětlujících stejnou fyzickou realitu;
• branes - struny, s více než 1 měření.

vyšetřování

Výsledkem je, že namísto jednoho bylo 10 ⁵⁰⁰ rozhodnutí. Pro některé fyziky to bylo příčinou krize, zatímco jiní vzali antropického principu, což vysvětluje vlastnosti vesmíru s naší přítomnosti v něm. Zbývá se dalo očekávat, když teoretikové se najít jiný způsob navigace teorii superstrun.

Některé výklady říci, že náš svět není jediný. Nejradikálnější verze umožňují existenci nekonečný počet vesmírů, z nichž některé obsahují přesné kopie naše vlastní.

Einsteinova teorie předpovídá existenci minimalizované prostoru, který se nazývá červí díry nebo Einstein-Rosen most. V tomto případě dva vzdálený server spojené krátkou pasáž. Teorie superstrun umožňuje nejen to, ale také propojení vzdálených míst paralelních světů. Dokonce si můžete přepínat mezi vesmíry s různými fyzikálními zákony. Nicméně, pravděpodobně možnost, kdy se kvantová teorie gravitace bude jejich existence nemožné.

Mnoho fyziků věří, že princip Holografický, když všechny informace obsažené v objemovém prostoru, odpovídá informacím zaznamenaným na povrchu, umožní hlubší porozumění pojmu energetických pramenů.

Někteří věří, že teorie superstrun umožňuje vícenásobné měření času, což může být cesta přes ně.

Kromě toho, v rámci hypotézy je alternativou k modelu velkého třesku, podle které náš vesmír byl výsledek kolize mezi dvěma membránami a prochází opakovanými cykly stvoření a zničení.

Konečný osud vesmíru byla vždy obsazena fyzici, a finální verze teorie strun může pomoci určit hustotu hmoty a kosmologické konstanty. S vědomím těchto hodnot, bude cosmologists moci určit, zda vesmír bude i nadále snižovat, až dokud to exploduje, to vše opět začalo.

Nikdo neví, důsledky vědecké teorie, tak dlouho, dokud nebudou vyvinuty a otestovány. Einstein, píše rovnice E = mc ^2, nečekal, že to povede ke vzniku jaderných zbraní. Tvůrci kvantové fyziky nevěděl, že bude základem pro laserové a tranzistoru. A i když to zatím není známo, co bude takový čistě teoretický koncept, historie ukazuje, že určitě něco mimořádného.

Pro více informací o této hypotézy lze nalézt v knize Endryu Tsimmermana „Super String Theory for Dummies.“