Lý thuyết siêu dây ngôn ngữ phổ biến cho Dummies

lý thuyết siêu dây, trong ngôn ngữ phổ biến, là vũ trụ như một tập hợp các sợi rung năng lượng - chuỗi. Chúng là cơ sở của thiên nhiên. Giả thuyết mô tả các yếu tố khác - brane. Tất cả các chất trong thế giới của chúng tôi bao gồm các rung động của dây và brane. Một hệ quả tự nhiên của lý thuyết này là mô tả của lực hấp dẫn. Đó là lý do tại sao các nhà khoa học tin rằng nó có chứa chìa khóa dẫn đến sự thống nhất của lực hấp dẫn với các tương tác khác.

Khái niệm này được phát triển

Lý thuyết của trường thống nhất, lý thuyết siêu dây - thuần túy toán học. Giống như tất cả các khái niệm vật lý, nó được dựa trên các phương trình có thể được hiểu theo một cách nhất định.

Hôm nay, không ai biết chính xác những gì sẽ là phiên bản cuối cùng của lý thuyết này. Các nhà khoa học có một ý tưởng khá mơ hồ của các nguyên tố phổ biến của nó, nhưng chưa có ai tìm ra một phương trình cuối cùng sẽ được nhấn chìm tất cả các lý thuyết và thí nghiệm siêu dây vẫn chưa thể xác nhận nó (mặc dù bác bỏ quá). Các nhà vật lý đã tạo ra một phiên bản đơn giản của phương trình, nhưng cho đến nay nó không hoàn toàn mô tả vũ trụ của chúng ta.

lý thuyết siêu dây cho người mới bắt đầu

Trong giả thuyết trên lăm ý tưởng then chốt.

1. lý thuyết siêu dây dự đoán rằng tất cả các đối tượng của thế giới chúng ta được tạo thành từ rung sợi năng lượng và màng.
2. Cô cố gắng để hòa giải thuyết tương đối rộng (tỷ trọng) với vật lý lượng tử.
3. lý thuyết siêu dây sẽ tích hợp tất cả các lực lượng cơ bản của vũ trụ.
4. Giả thuyết này dự đoán một kết nối mới, siêu đối xứng, giữa hai loại cơ bản khác nhau của các hạt, hạt boson và fermion.
5. Khái niệm này mô tả một số bổ sung, kích thước thường không quan sát được của vũ trụ.

Strings và brane

Khi lý thuyết nổi lên trong những năm 1970, sợi năng lượng trong nó được coi là 1 chiều các đối tượng - chuỗi. Từ "một chiều" chỉ ra rằng chuỗi chỉ có một kích thước, chiều dài, như trái ngược với, ví dụ, một hình vuông, trong đó có một chiều dài và chiều cao.

Những lý thuyết siêu dây chia thành hai loại - đóng và mở. Mở chuỗi có lời khuyên rằng không được tiếp xúc với nhau, trong khi chuỗi khép kín là một vòng lặp không có kết thúc mở. Kết quả là, nó đã được tìm thấy rằng những chuỗi, chuỗi được gọi là loại đầu tiên, tiếp xúc với các tương tác 5 loại cơ bản.

Tương tác dựa trên khả năng dây để kết nối và chia sẻ lời khuyên của họ. Kể từ khi kết thúc của chuỗi mở có thể đến với nhau để tạo thành khép kín, nó là không thể để xây dựng một lý thuyết về Superstrings, không bao gồm một chuỗi looped.

Điều này chứng tỏ quan trọng như chuỗi khép kín có các tính chất đó được cho là vật lý mà có thể mô tả lực hấp dẫn. Nói cách khác, các nhà khoa học nhận ra rằng lý thuyết siêu dây, thay vì giải thích các hạt vật chất có thể mô tả hành vi của họ và lực hấp dẫn.

Nhiều năm sau nó được phát hiện ra rằng, ngoài chuỗi, và các yếu tố cần thiết khác của lý thuyết này. Họ có thể được coi là tấm hoặc brane. Strings có thể gắn vào chúng một hoặc cả hai bên.

lực hấp dẫn lượng tử

vật lý hiện đại có hai định luật khoa học chính: lý thuyết tương đối tổng quát (GR) và lượng tử. Họ đại diện cho một lĩnh vực hoàn toàn khác nhau của khoa học. giao dịch vật lý lượng tử với các hạt nhỏ nhất của thiên nhiên và GTR, như một quy luật, mô tả bản chất của quy mô của các hành tinh, thiên hà và vũ trụ như một toàn thể. Giả thuyết rằng cố gắng kết hợp chúng, được gọi là lý thuyết hấp dẫn lượng tử. Những hứa hẹn nhất trong số này hiện nay là chuỗi.

Đóng chủ đề tương ứng với các hành vi của lực hấp dẫn. Đặc biệt, họ có tính chất hạt graviton vận chuyển lực hấp dẫn giữa các đối tượng.

lực lượng tham gia

Lí thuyết dây cố gắng thống nhất bốn lực - lực lượng hạt nhân điện từ, mạnh và yếu, và lực hấp dẫn - thành một. Trong thế giới của chúng tôi, họ tự biểu hiện như Bốn hiện tượng khác nhau, nhưng lý thuyết chuỗi tin rằng trong vũ trụ sơ khai, khi có nồng độ cực kỳ cao năng lượng, tất cả các lực lượng được mô tả bởi chuỗi, tương tác với nhau.

siêu đối xứng

Tất cả các hạt trong vũ trụ có thể được chia thành hai loại: boson và fermion. Lí thuyết dây dự đoán rằng có một mối quan hệ giữa chúng, được gọi là siêu đối xứng. Nếu siêu đối xứng cho mỗi boson và fermion phải tồn tại cho mỗi fermion - boson. Thật không may thực nghiệm sự tồn tại của hạt như vậy không được xác nhận.

Siêu đối xứng là một mối quan hệ toán học giữa các yếu tố của phương trình vật lý. Cô đã được tìm thấy trong một khu vực khác nhau của vật lý và ứng dụng của nó dẫn đến việc đổi tên của các lý thuyết về chuỗi siêu đối xứng (hay lý thuyết siêu dây, trong ngôn ngữ phổ biến) vào giữa năm 1970.

Một trong những ưu điểm của siêu đối xứng là nó rất đơn giản hoá các phương trình, cho phép loại bỏ một số biến. Nếu không có siêu đối xứng phương trình dẫn đến mâu thuẫn vật lý, chẳng hạn như giá trị vô hạn và tưởng tượng mức năng lượng.

Kể từ khi các nhà khoa học đã không quan sát thấy một hạt dự đoán của siêu đối xứng, nó vẫn là một giả thuyết. Nhiều nhà vật lý tin rằng lý do cho điều này - sự cần thiết của một số lượng đáng kể năng lượng, đó là liên kết với một trọng lượng nổi tiếng của phương trình của Einstein E = mc ^2. Những hạt này có thể tồn tại trong vũ trụ sơ khai, nhưng khi nó đã nguội dần, và sau vụ nổ Big Bang, sự lây lan năng lượng, các hạt này được chuyển đến mức năng lượng thấp.

Nói cách khác, các dây rung hạt năng lượng cao bị mất năng lượng, mà làm cho họ yếu tố với rung động thấp hơn.

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng quan sát thiên văn hoặc thử nghiệm với máy gia tốc hạt xác nhận lý thuyết, xác định một số yếu tố siêu đối xứng với năng lượng cao hơn.

đo đạc bổ sung

Hậu quả toán học khác của lý thuyết dây là nó làm cho tinh thần trên thế giới, số lượng các phép đo lớn hơn ba. Hiện nay, có hai cách giải thích cho việc này:

1. đo bổ sung (sáu trong số họ) đã gấp, hoặc, trong thuật ngữ của lý thuyết dây compactified với kích thước cực kỳ nhỏ, để cảm nhận những người sẽ không bao giờ thành công.
2. Chúng tôi đã bị mắc kẹt trong một brane 3 chiều, và kích thước khác mở rộng ra ngoài nó và không có sẵn cho chúng tôi.

Một khu vực quan trọng của nghiên cứu giữa các nhà lý thuyết là mô hình toán học về cách các vị trí bổ sung có thể được liên kết với của chúng ta. kết quả gần đây các nhà khoa học dự đoán rằng sẽ sớm có thể phát hiện các kích thước thêm (nếu có) trong các thí nghiệm sắp tới, vì chúng có thể lớn hơn dự kiến trước đó.

sự hiểu biết về mục đích

Mục đích tìm kiếm các nhà khoa học điều tra Superstrings - "Thuyết vạn vật", tức là một giả thuyết vật lý duy nhất ở một mức độ cơ bản mô tả tất cả thực tại vật lý ... Nếu thành công, nó có thể làm sáng tỏ nhiều câu hỏi liên quan đến cấu trúc của vũ trụ của chúng ta.

Giải thích về vật chất và khối lượng

Một trong những nhiệm vụ chính của nghiên cứu hiện đại - việc tìm kiếm các giải pháp cho các hạt thực.

Lí thuyết dây đã bắt đầu như một khái niệm mô tả các hạt như hadron, trạng thái dao động cao khác nhau của chuỗi. Trong hầu hết các công thức hiện đại, vấn đề, quan sát thấy trong vũ trụ của chúng ta là kết quả của sự rung động của dây và brane với năng lượng thấp nhất. Những rung động tạo ra nhiều hạt năng lượng cao, mà bây giờ trong thế giới của chúng tôi là không tồn tại.

Khối lượng của các hạt cơ bản là một biểu hiện của cách dây và brane compactified bọc trong kích thước bổ sung. Ví dụ, trong một đơn giản khi họ đang gấp trong hình dạng của một chiếc bánh rán, gọi là nhà toán học và nhà vật lý xuyến chuỗi có thể quấn hình thức này theo hai cách:

• vòng lặp ngắn qua trung tâm của hình xuyến;
• loop dài xung quanh toàn bộ chu vi ngoài của hình xuyến.

Vòng lặp ngắn gọn là một hạt ánh sáng, và hầu hết - nặng. Khi bạn quấn dây quanh xuyến compactified đo sự hình thành của các yếu tố mới với khối lượng khác nhau.

Siêu dây lý thuyết ngắn gọn và rõ ràng, đơn giản và thanh lịch giải thích chiều dài chuyển tiếp trong hàng loạt. đo lường thu gọn là hình xuyến khó khăn hơn nhiều, nhưng về nguyên tắc họ cũng làm việc.

Nó thậm chí còn có thể, mặc dù rất khó để tưởng tượng rằng các dây quấn hình xuyến theo hai hướng cùng một lúc, mà sẽ dẫn đến các hạt khác có khối lượng khác nhau. Brane cũng có thể quấn chiều dư, tạo cơ hội nhiều hơn.

Định nghĩa về không gian và thời gian

Trong nhiều phiên bản của siêu dây thuyết sụp đổ đo lường, làm cho chúng không quan sát được ở mức hiện tại của sự phát triển công nghệ.

Hiện nay nó không phải là rõ ràng cho dù lý thuyết dây có thể giải thích bản chất cơ bản của không gian và thời gian hơn so với Einstein. Nó kích thước là bối cảnh để sự tương tác của các chuỗi và ý nghĩa thực tế độc lập không.

Chúng tôi cung cấp một lời giải thích, không hoàn toàn hoàn thiện, liên quan đến việc nộp không gian-thời gian là một dẫn xuất của tổng số tiền của tất cả các tương tác chuỗi.

Cách tiếp cận này không đáp ứng được quan điểm của một số nhà vật lý đã dẫn đến sự chỉ trích của các giả thuyết. lý thuyết cạnh tranh của lực hấp dẫn lượng tử vòng lặp như một điểm khởi đầu bằng cách sử dụng lượng tử của không gian và thời gian. Một số người tin rằng cuối cùng nó sẽ chỉ là một cách tiếp cận khác nhau để tất cả các giả thuyết cơ bản giống nhau.

Lượng tử hấp dẫn

Các thành tựu chính của giả thuyết này, nếu được xác nhận, sẽ là một lý thuyết lượng tử của lực hấp dẫn. mô tả hiện tại của trọng lực trong thuyết tương đối rộng là không phù hợp với vật lý lượng tử. Cuối cùng, áp đặt hạn chế đối với các hành vi của các hạt nhỏ, trong khi cố gắng để khám phá vũ trụ trong một quy mô rất nhỏ dẫn đến mâu thuẫn.

Sự thống nhất của các lực lượng

Hiện nay, các nhà vật lý được biết bốn lực cơ bản: lực hấp dẫn, điện từ, tương tác hạt nhân yếu và mạnh mẽ. Từ lý thuyết dây nó ngụ ý rằng tất cả họ đã từng là biểu hiện giống nhau.

Theo giả thuyết này, như vũ trụ sơ khai hạ nhiệt sau vụ nổ lớn, nó là một sự tương tác duy nhất được chia thành điều hành khác nhau ngày hôm nay.

Thí nghiệm với năng lượng cao bao giờ cho phép chúng ta tìm thấy sự kết hợp của các lực lượng, mặc dù những thí nghiệm này là vượt xa phát triển công nghệ hiện nay.

năm tùy chọn

Sau khi siêu dây cuộc cách mạng năm 1984, sự phát triển diễn ra với tốc độ sốt. Kết quả là, thay vì một khái niệm tròn năm tuổi, được gọi là loại I, IIA, IIB, HO, HE, mỗi trong số đó là gần như hoàn toàn mô tả thế giới của chúng ta, nhưng không đến cùng.

Vật lý, chạm vào phiên bản của lý thuyết dây với hy vọng tìm ra công thức phổ biến sự thật, tạo ra 5 biến thể khác nhau của tự cung tự cấp. Một số tài sản của họ phản ánh thực tại vật lý của thế giới, những người khác là không đúng sự thật.

Thuyết m

Tại một cuộc họp vào năm 1995, nhà vật lý Edward Witten đã đề xuất một giải pháp táo bạo với năm giả thuyết. Dựa trên những phát hiện gần đây của nhị nguyên, tất cả họ đều trở thành trường hợp đặc biệt của một khái niệm toàn diện duy nhất gọi là Witten M thuyết Superstrings. Một trong những khái niệm then chốt nó trở thành brane (viết tắt của màng), các đối tượng cơ bản có nhiều hơn một chiều. Mặc dù tác giả đã không được cung cấp phiên bản đầy đủ, mà không phải là cho đến nay, lý thuyết M Superstrings bao gồm một thời gian ngắn của các tính năng sau:

• 11-kích thước (10 cộng 1 chiều thời gian);
• nhị nguyên, dẫn đến năm lý thuyết giải thích thực tại vật lý tương tự;
• brane - chuỗi, với hơn 1 lần đo.

điều tra

Kết quả là, thay vì ai ở đó 10 ⁵⁰⁰ quyết định. Đối với một số nhà vật lý đó là nguyên nhân của cuộc khủng hoảng, trong khi những người khác đã lấy nguyên lý vị nhân, điều này giải thích các thuộc tính của vũ trụ với sự hiện diện của chúng tôi trong đó. Nó vẫn còn để được mong đợi, khi lý thuyết sẽ tìm một cách khác để điều hướng các lý thuyết siêu dây.

Một số giải thích nói rằng thế giới chúng ta không phải là người duy nhất. Các phiên bản triệt để nhất cho phép sự tồn tại của một số vô hạn của vũ trụ, một số trong đó chứa bản sao chính xác của riêng của chúng tôi.

Lý thuyết của Einstein dự đoán sự tồn tại của một không gian hạn chế tối đa, được gọi là một wormhole hoặc cầu Einstein-Rosen. Trong trường hợp này các trang web từ xa hai liên quan đến đoạn văn ngắn. lý thuyết siêu dây cho phép không chỉ có vậy, mà còn kết nối các điểm xa xôi của thế giới song song. Bạn thậm chí có thể thay đổi giữa vũ trụ với pháp luật khác nhau của vật lý. Tuy nhiên, tùy chọn khả năng, khi lý thuyết lượng tử của lực hấp dẫn sẽ làm cho sự tồn tại của họ là không thể.

Nhiều nhà vật lý tin rằng nguyên tắc ba chiều, khi tất cả các thông tin chứa trong không gian khối lượng, tương ứng với các thông tin ghi trên bề mặt, sẽ cho phép một sự hiểu biết sâu sắc hơn về các khái niệm về sợi quyền lực.

Một số người tin rằng lý thuyết siêu dây cho phép nhiều phép đo thời gian, kết quả có thể là một cuộc hành trình qua chúng.

Bên cạnh đó, trong khuôn khổ của giả thuyết đó là một thay thế cho mô hình Big Bang, theo đó vũ trụ của chúng ta là kết quả của một vụ va chạm giữa hai brane và đi qua các chu kỳ lặp đi lặp lại của sự sáng tạo và hủy diệt.

Các số phận sau cùng của vũ trụ luôn chiếm nhà vật lý, và phiên bản cuối cùng của lý thuyết dây có thể giúp xác định mật độ của vật chất và hằng số vũ trụ. Biết được những giá trị, nhà vũ trụ học sẽ có thể xác định xem vũ trụ sẽ co lại cho đến khi, cho đến khi nó phát nổ, tất cả bắt đầu lại.

Không ai biết những hậu quả của lý thuyết khoa học, miễn là nó sẽ không được phát triển và thử nghiệm. Einstein, viết phương trình E = mc ^2, không hy vọng rằng nó sẽ dẫn đến sự xuất hiện của vũ khí hạt nhân. Các tác giả của vật lý lượng tử đã không biết rằng nó sẽ là cơ sở để các laser và transistor. Và mặc dù nó vẫn chưa được biết điều gì sẽ là một khái niệm thuần túy lý thuyết như vậy, chương trình lịch sử mà chắc chắn sẽ nhận được một cái gì đó bất thường.

Để biết thêm thông tin về giả thuyết này có thể được tìm thấy trong cuốn sách Endryu Tsimmermana "Super Lý thuyết String cho Dummies."