Superstring התיאוריה בשפה פופולרית עבור Dummies

תורת העל-מיתר, בשפה עממית, הוא היקום כמערכת של גדילים רטט של אנרגיה - מחרוזות. הם מהווים את הבסיס של הטבע. שערה מתארת את המרכיבים האחרים - branes. כל החומרים בעולמנו מורכב תנודות של מיתרים branes. תוצאה טבעית של התיאוריה היא תיאור של כוח הכבידה. לכן המדענים מאמינים כי הוא מכיל את המפתח לאיחוד הכבידה עם אינטראקציות אחרות.

הרעיון הוא פיתח

התיאוריה של השדה המאוחד, תורת העל-מיתר - גרידא מתמטית. כמו כל המושגים הפיסיים, שהוא מבוסס על המשוואות שיכולים להתפרש בצורה מסוימת.

היום, אף אחד לא יודע בדיוק מה יהיה הנוסח הסופי של התאוריה הזאת. יש המדענים מושג מעורפל למדי של האלמנטים המשותפים שלה, אבל אף אחד עדיין לא לבוא עם משוואה סופית עלולים להיבלע כל תורת על-מייתר ולהתנסות טרם הצליח לאשר אותה (למרות להפריך מדי). פיזיקאים יצרו גרסה פשוטה של המשוואה, אבל עד כה זה לא ממש לתאר את היקום שלנו.

תורת העל-מיתר למתחילים

בשנת ההשערה על חמישה רעיונות מרכזיים.

1. תורת העל-מיתר צופה כי כל האובייקטים של העולם שלנו מורכב רוטט גדילים של אנרגיה ממברנות.
2. היא מנסה ליישב היחסות הכללית (הכבידה) עם הפיזיקה הקוונטית.
3. תורת העל-מיתר שישלב את כל הכוחות היסודיים של היקום.
4. השערה זו צופה חיבור חדש, סופרסימטרייה, בין שני סוגים שונים לחלוטין של חלקיקים, בוזונים ו פרמיונים.
5. המושג מתאר מספר נוסף, בדרך כלל בממדים נצפים של היקום.

מיתרים ו branes

כאשר התיאוריה עלתה ב 1970, גדילים האנרגיה בה נחשבו 1-ממדי אובייקטים - מחרוזות. המילה "חד מימדי" מציין כי שלמחרוזת במימד אחד בלבד, אורך, להבדיל, למשל, ריבוע, אשר יש אורך וגובה.

תורת העל-מיתר אלה מתחלק לשני סוגים - סגור ופתוח. יש מחרוזת Open טיפים שאינם במגע אחד עם השני, בעוד המחרוזת הסגורה היא לולאה ללא קצוות פתוחים. כתוצאה מכך, נמצא כי אלה מחרוזות, מחרוזות שנקרא הסוג הראשון, חשפו 5 סוגים בסיסיים של אינטראקציות.

אינטראקציות מבוססות על מחרוזות היכולת להתחבר ולשתף הטיפים שלהם. מאז הקצוות של מייתרים פתוחים יכולים לבוא יחד כדי ליצור סגור, אי אפשר לבנות תאוריה של מייתרים, לא כולל מחרוזת בלולאה.

זה הוכיח חשוב כמו מחרוזות סגורות בעלי תכונות כי הם האמינו פיסיקה שיכול לתאר הכבידו. במילים אחרות, המדענים הבינו כי תורת העל-מיתר, במקום להסביר את חלקיקי החומר יכול לתאר את התנהגותם ואת כוח הכבידה.

שנים מאוחר יותר התגלה כי, בנוסף מחרוזות, וכן מרכיבים חיוניים אחרים של התאוריה. הם יכולים להיחשב סדינים או טאי. מיתרים ניתן לחבר אותם אחד או שני הצדדים.

כבידה קוונטית

יש פיזיקה מודרנית שתי חוק מדעי עיקריים: תורת היחסות הכללית (GR) ו הקוונטים. הם מייצגים בתחום אחר לגמרי של המדע. עסקאות פיזיקה קוונטית עם חלקיקים קטנטנים של טבע GTR, ככלל, מתארת את האופי של הסקאלה של כוכבי הלכת, גלקסיות והיקום כולו. השערות המנסות לשלב אותם, נקרא תורת הכבידה הקוונטית. המבטיחים ביותר של אלה הוא עכשיו המחרוזת.

אשכול נעול תואם את ההתנהגות של הכבידה. בפרט, הם בעלי חלקיקי Graviton מאפייני הובלה הכבידו בין אובייקטים.

כוחות ההצטרפות

תורת המיתרים מנסה לאחד את ארבעת הכוחות - אלקטרומגנטית, חזק וחלש הכוחות הגרעיניים, וכוח הכבידה - לתוך אחד. בעולם שלנו, הם יכולים להתבטא בארבע תופעות שונות, אבל תורת המיתרים מאמינים כי בראשית היקום, כאשר היו מאוד רמות גבוהות של אנרגיה, כל הכוחות הללו מתוארים על ידי מחרוזות, אינטראקציה אחד עם השני.

סופרסימטרייה

כל החלקיקים ביקום ניתן לחלק לשני סוגים: בוזונים ו פרמיונים. תורת המיתרים צופה כי קיים קשר ביניהם, המכונה סופרסימטרייה. אם סופרסימטרייה לכל בוזון ו פרמיונים חייב להתקיים עבור כל פרמיונים - בוזון. למרבה הצער בניסוי קיומו של חלקיקים כאלה לא אישר.

סופר סימטריה הוא יחסים מתמטיים בין האלמנטים של משוואות פיסיות. היא נמצאה באזור אחר של הפיזיקה ויישומה הוביל שינוי שם של תורת המיתרים סופרסימטרייה (או תורת העל-מיתר, בשפה עממית) באמצע 1970 של.

אחד היתרונות של סופר-סימטריה היא שזה מאוד מפשט את המשוואה, המאפשר לחסל כמה משתנים. ללא סופרסימטרייה משוואות להוביל סתירות פיסיות, כגון הערך האינסופי דמיוני רמות אנרגיה.

מאז מדענים לא נצפו חלקיק שחוזה סופרסימטרייה, זה עדיין בגדר השערה. פיזיקאים רבים מאמינים כי הסיבה לכך - את הצורך כמות משמעותית של אנרגיה, אשר מזוהה עם משקל הידוע של המשוואה של איינשטיין E = mc ^2. חלקיקים אלה יכולים להתקיים ביקום המוקדם, אבל כפי שהוא מתקרר, ו לאחר המפץ הגדול, התפשטות האנרגיה, חלקיקים אלה מועברים לרמות אנרגיה נמוכות.

במילים אחרות, על מיתרי לרטוט כמו חלקיקים באנרגיה גבוהה לאיבוד אנרגיה, מה שגרם להם אלמנטים עם רטט נמוך.

החוקרים קיוו כי תצפית אסטרונומית או ניסוי עם מאיצי החלקיקים לאשר התיאוריה, בזיהוי של כמה אלמנטים סימטריים עם אנרגיה גבוהה יותר.

מדידות נוספות

תוצאה מתמטית אחרת של תורת מייתרים היא שזה הגיוני בעולם, מספר המדידות הוא גדול משלושה. נכון לעכשיו, ישנם שני הסברים לכך:

1. מדידות נוספות (שישה מהם) יש מקופל, או, לפי המינוח של תורת המיתרים מכווצים לגודל קטן מאוד, כדי לתפוס שמעולם יצליח.
2. היינו תקועים טאי 3-ממדי, ומימדים אחרים להאריך מעבר זה ואינם זמינים לנו.

תחום חשוב של המחקר בקרב תיאורטיקנים הוא יצירת מודלים מתמטיים כיצד עמדות נוספות אלה עשויים להיות קשורים משלנו. תוצאות אחרונות לנבא כי מדענים יוכלו בקרוב לגלות מימדים נוספים אלה (אם הם קיימים) של ניסויים עתידיים, ככל שיהיו יותר מכפי שהוערך תחילה.

הבנה של המטרה

המטרה בקשה ידי מדענים לחקור מייתרים - "התאוריה של הכל", כלומר השערה פיזית יחידה ברמה בסיסית מתאר את כל המציאות הפיסית ... אם מוצלח, זה יכול להבהיר שאלות רבות הנוגעות למבנה היקום שלנו.

הסבר על עניין ומסה

אחת המשימות העיקריות של מחקר המודרני - החיפוש אחר פתרונות חלקיקים אמיתיים.

תורת המיתרים שהתחיל כרעיון המתאר את חלקיקי כגון הדרונים, מצבי רטט שונות גבוהה של המיתרים. ברוב הניסוחים המודרניים, משנה, שנצפו היקום שלנו הוא התוצאה של רעידות של מחרוזות branes עם האנרגיה הנמוכה ביותר. התנודות ליצור יותר חלקיקים באנרגיה גבוהה, אשר נמצאים כעת בעולמנו אינו קיימות.

המסה של אלה חלקיקים אלמנטריים היא ביטוי של איך בחוטים branes מכווצים עטופים ממדים נוספים. לדוגמא, בעוד פשוט כשהם מקופלים בצורת סופגנייה, שנקראו מתמטיקאים ופיסיקאים טורוס מחרוזת יכולים לעטוף בצורה זאת בשתי דרכים:

• לולאה קצרה דרך המרכז בטורוס;
• לולאה ארוכה סביב ההיקף החיצוני כולו של טורוס.

הלולאה הקצרה היא חלקיק אור, ורוב - חמור. בעת ליפוף החוט סביב הטבעתי מכווץ מדידת ההיווצרות של אלמנטים חדשים עם מסות שונות.

Superstring התיאוריה בקצרה ובבהירות, פשוט באלגנטיות מסביר את אורך המעבר ההמוני. מדידה מכווצת הרבה טורוס קשה, אבל באופן עקרוני הם גם עובדים.

אפשר אפילו, אם כי קשה לדמיין שהכבל עוטף בטורוס לשני כיוונים בעת ובעונה האחת, אשר יגרמו החלקיק השני עם מסה שונה. Branes יכול גם לעטוף את הממדים הנוספים, יוצרים הזדמנויות אפילו יותר.

הגדרה של מרחב וזמן

בגרסאות רבות של Superstring התיאוריה של התמוטטויות המדידה, מה שהופך אותם נצפים ברמה הנוכחית של התפתחות הטכנולוגיה.

נכון לעכשיו לא ברור אם תורת המיתרים יכול להסביר את האופי הבסיסי של מרחב וזמן מאשר איינשטיין. זה ממדים הם הרקע לאינטראקציה של מחרוזות תחושה אמיתית עצמאית לא.

אנו מציעים הסבר, הוא לא הושלם לחלוטין, הנוגע להגשת מרחב-הזמן כנגזר של הסכום הכולל של כל אינטראקציות המחרוזת.

גישה זו אינה עומדת נופים של פיסיקאים כי הוביל לביקורת של השערה. התיאוריה תחרותי של כבידה קוונטית לולאה כנקודת פתיחה באמצעות קוונטיזציה של החלל והזמן. יש סבורים כי בסופו של דבר זה יהיה גישה שונה רק לכל מאותו ההשערה הבסיסית.

קוונטיזציה כובד

ההישג העיקרי של השערה זו, אם יאושר, תהיה תורת הקוונטים הכובד. התיאור הנוכחי של הכבידה בתורת היחסות הכללית אינה עולה בקנה אחד עם הפיזיקה הקוונטית. לאחרונה, הטלת הגבלות על ההתנהגות של חלקיקים קטנים, תוך ניסיון לחקור את היקום בקנה מידה קטן מאוד מוביל סתירות.

איחוד כוחות

נכון לעכשיו, פיזיקאים ידועים ארבעה כוחות יסודיים: כוח הכבידה, הכוח האלקטרומגנטי, אינטראקציות גרעיניות חלשים וחזקים. מתוך תורת המיתרים זה מרמז כי כל פעם הם היו גילויים של אותו.

על פי השערה זו, כמו בראשית היקום התקרר לאחר המפץ הגדול, מדובר באינטראקציה אחת פוצל הפעלה שונות היום.

ניסויים עם אנרגיה גבוהה מתמיד לאפשר לנו למצוא את איחוד הכוחות הללו, אם כי הניסויים הללו הם הרבה מעבר לפיתוח הטכנולוגיה הנוכחית.

חמש אפשרויות

לאחר Superstring מהפכת 1984, ההתפתחות התקיימה בקצב קדחתני. כתוצאה מכך, במקום תפיסה אחת פנתה חמש, נקראת סוג I, IIA, IIB, HO, HE, שכל אחד מהם כמעט לחלוטין מתאר את עולמנו, אבל לא עד הסוף.

פיזיקה, לגעת גרסה של תורת המיתרים בתקווה למצוא נוסחה אוניברסלית אמיתית, נוצר 5 גרסאות שונות של עצמאי. חלק מהנכסים שלהם משקפים את המציאות הפיסית של העולם, ואחרים אינם נכונות.

תורת M

בכנס שנערך 1995, הפיזיקאי אדוארד ויטן הציע פתרון נועז לחמש ההשערות. בהתבסס על התגלית האחרונה של הדואליות, וכולם הופכים במקרים מיוחדים של תפיסה מקיפה אחת בשם ויטן M תורת המיתרים. אחד המושגים החשובים הוא הפך טאי (קיצור של הממברנה), חפצים בסיסיים שיש יותר ממאפיין אחד. למרות שהמחבר לא הציע את הגרסה המלאה, וזה לא כל כך רחוק, תורת M של מייתרים מורכבים בקצרה את התכונות הבאות:

• 11-מימד (10 פלוס 1 הממד הטמפורלי מרחבית);
• הדואליות, אשר להוביל חמש תיאוריות להסביר אותה מציאות פיזית;
• branes - מחרוזות, עם יותר מ מדידה 1.

חקירה

כתוצאה מכך, במקום אחד היו 10 ⁵⁰⁰ החלטות. עבור פיסיקאים מסוימים זה היה הגורם למשבר, בעוד שאחרים לקחו את העיקרון האנתרופי, מה שמסביר את המאפיינים של היקום עם נוכחותנו זה. נותר רק לצפות, כשתיאורטיקאים ימצא דרך אחרת לנווט תורת העל-מיתר.

פרשנויות יש האומרים כי העולם שלנו הוא לא היחיד. הגירסות הרדיקליות ביותר לאפשר את קיומם של מספר אינסופי של יקומים, שחלקם מכילים העתקים מדויקים של משלנו.

התיאוריה של איינשטיין חוזה את קיומו של מרחב ממוזער, אשר נקרא חור תולעת או גשר-רוזן איינשטיין. במקרה זה שני אתרים מרוחקים הקשורים במעבר קצר. תורת העל-מיתר מאפשר לא רק זה, אלא גם את הקשר של נקודות מרחוק של עולמות מקבילים. אתה אפילו יכול לעבור בין יקומים עם חוקים שונים של הפיזיקה. עם זאת, האפשרות הסבירה, כאשר תורת קוונטי כובד תגרום קיומם בלתי אפשרית.

פיסיקאים רבים מאמינים כי העיקרון ההולוגרפי, כאשר כל המידע כלול במרחב הנפח, מתאים את המידע מוקלט על פני השטח, יאפשר הבנה מעמיקה יותר של המושג של גדילי כוח.

יש הסבורים כי תורת העל-מיתר מאפשר מדידות מרובות של זמן, וכתוצאה מכך יכול להיות מסע דרכם.

בנוסף, במסגרת ההשערה שיש אלטרנטיבה למודל המפץ הגדול, לפיה היקום שלנו היה התוצאה של התנגשות בין שני branes ועובר מחזורים חוזרים ונשנים של יצירה והרס.

גורלו הסופי של היקום העסיקה תמיד פיזיקאים, ואת הגרסה הסופית של תורת המיתרים יכולה לעזור לקבוע את צפיפות החומר הקבוע הקוסמולוגי. הידיעה ערכים אלה, קוסמולוגים יוכלו לקבוע אם היקום יתכווץ עד, עד שהוא מתפוצץ, הכל התחיל שוב.

אף אחד לא יודע את ההשלכות של תאוריה מדעית, כל עוד זה לא יהיה שפותח ונבדק. איינשטיין, כתיבת המשוואה E = mc ^2, לא ציפה שזה יוביל הופעתה של נשק גרעיני. יוצרי הפיזיקה הקוונטית לא ידע שזה יהיה הבסיס לייזר הטרנזיסטור. ולמרות זאת הוא עדיין לא ידוע מה יהיה כזה מושג תיאורטי גרידא, שמוכיחה ההיסטוריה, כי בוודאי מקבל משהו יוצא דופן.

לקבלת מידע נוסף על השערה זו ניתן למצוא בספר Endryu Tsimmermana "תורת המיתרים סופר for Dummies".