Oletko koskaan ajatellut, että maailmankaikkeus on kuin sello? Aivan oikein, se ei tullut. Koska universumi ei ole kuin sello. Mutta se ei tarkoita, etteikö hänellä olisi naruja. Tietenkin universumin kielet tuskin ovat samanlaisia ​​kuin kuvittelemme. Kieleteoriassa ne ovat uskomattoman pieniä värähteleviä energiafilamentteja. Nämä langat ovat kuin pieniä "joustonauhat", jotka voivat vääntyä, venyä ja kutistua kaikin tavoin. Kaikki tämä ei kuitenkaan tarkoita, etteikö niillä voisi "soittaa" Universumin sinfoniaa, sillä jousiteoreetikkojen mukaan kaikki olemassa oleva koostuu näistä "langoista".

©depositphotos.com

Fysiikan kiista

1800-luvun jälkipuoliskolla fyysikot näyttivät, ettei heidän tieteestään pystyisi enää löytämään mitään vakavaa. klassinen fysiikka uskoi sen vakavia ongelmia siinä ei ollut mitään jäljellä, ja koko maailman rakenne näytti täydellisesti viritetyltä ja ennustettavalta koneelta. Ongelmat, kuten tavallista, johtuivat hölynpölystä - yhdestä pienistä "pilvistä", jotka silti pysyivät tieteen selkeällä, ymmärrettävällä taivaalla. Nimittäin laskettaessa täysin mustan kappaleen säteilyenergiaa (hypotettinen kappale, joka missä tahansa lämpötilassa absorboi siihen tulevan säteilyn aallonpituudesta riippumatta). Laskelmat osoittivat, että minkä tahansa täysin mustan kappaleen kokonaissäteilyenergian tulisi olla äärettömän suuri. Välttääkseen tällaisen ilmeisen järjettömyyden saksalainen tiedemies Max Planck ehdotti sitä vuonna 1900 näkyvä valo, röntgensäteitä ja muita sähkömagneettisia aaltoja voivat lähettää vain tietyt erilliset energian osat, joita hän kutsui kvanteiksi. Heidän avullaan oli mahdollista ratkaista täysin mustan ruumiin erityinen ongelma. Kuitenkin seuraukset kvanttihypoteesi sillä determinismi ei ollut vielä toteutunut. Kunnes vuonna 1926 toinen saksalainen tiedemies Werner Heisenberg muotoili kuuluisan epävarmuusperiaatteen.

Sen olemus tiivistyy siihen, että toisin kuin kaikki aiemmin vallinneet väitteet, luonto rajoittaa kykyämme ennustaa tulevaisuuttamme perustuen fyysisiä lakeja. Puhumme tietysti tulevaisuudesta ja nykyhetkestä. atomia pienemmät hiukkaset. Kävi ilmi, että ne käyttäytyvät täysin eri tavalla kuin mikään muu asia meitä ympäröivässä makrokosmuksessa. Subatomitasolla avaruuden kudos muuttuu epätasaiseksi ja kaoottiseksi. Pienten hiukkasten maailma on niin myrskyisä ja käsittämätön, että se on ristiriidassa maalaisjärkeä. Avaruus ja aika ovat siinä niin kietoutuneet ja kietoutuvat yhteen, ettei ole olemassa tavallisia käsitteitä vasemmasta ja oikeasta, ylös ja alas ja edes ennen ja jälkeen. Ei ole mahdollista sanoa varmasti, missä avaruuden pisteessä Tämä hetki tämä tai tuo hiukkanen, ja mikä on sen vauhdin hetki. On vain tietty todennäköisyys löytää hiukkanen monilta aika-avaruuden alueilta. Subatomitasolla olevat hiukkaset näyttävät "tahroituneen" avaruuteen. Sen lisäksi, että itse hiukkasten "tilaa" ei ole määritelty: joissakin tapauksissa ne käyttäytyvät aaltoina, toisissa niissä on hiukkasten ominaisuuksia. Tätä fyysikot kutsuvat aalto-hiukkas-kaksinaisuudeksi. kvanttimekaniikka.

Maailman rakenteen tasot: 1. Makroskooppinen taso - substanssi
2. Molekyylitaso 3. Atomitaso - protonit, neutronit ja elektronit
4. Subatomi taso - elektroni 5. Subatomi taso - kvarkit 6. String level
©Bruno P. Ramos

Yleisessä suhteellisuusteoriassa asiat ovat pohjimmiltaan erilaisia, ikään kuin tilassa, jossa on vastakkaisia ​​lakeja. Avaruus näyttää olevan kuin trampoliini - sileä kangas, jota voidaan taivuttaa ja venyttää esineillä, joilla on massaa. Ne luovat aika-avaruuden muodonmuutoksia - mitä koemme painovoimana. Tarpeetonta sanoa, että johdonmukainen, oikea ja ennustettavissa oleva yleinen suhteellisuusteoria on ratkaisemattomassa ristiriidassa "hullun huligaanin" kanssa - kvanttimekaniikka, ja sen seurauksena makrokosmos ei voi "sovittaa" mikrokosmoksen kanssa. Tässä tulee kieleteoria esille.

©John Stembridge / Atlas of Lie Groups Project

Kaiken teoria

Kieleteoria ilmentää kaikkien fyysikkojen unelmaa näiden kahden yhdistämisestä pohjimmiltaan ristiriitainen yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan ystävä, unelma, joka kummitteli suurinta "mustalaista ja kulkuria" Albert Einsteinia hänen päiviensä loppuun asti.

Monet tutkijat uskovat, että kaikki galaksien hienosta tanssista subatomisten hiukkasten kiihkeään tanssiin voidaan lopulta selittää vain yhdellä perusasialla. fyysinen periaate. Ehkä jopa yksi laki, joka yhdistää kaikentyyppiset energiat, hiukkaset ja vuorovaikutukset johonkin tyylikkääseen kaavaan.

Yleinen suhteellisuusteoria kuvaa yhtä maailmankaikkeuden tunnetuimmista voimista - painovoimaa. Kvanttimekaniikka kuvaa kolmea muuta voimaa: vahva ydinvoima, joka liittää protonit ja neutronit yhteen atomeissa, sähkömagnetismi ja heikko voima, joka liittyy radioaktiivinen hajoaminen. Kaikki maailmankaikkeuden tapahtumat atomin ionisaatiosta tähden syntymiseen kuvataan aineen vuorovaikutuksilla näiden neljän voiman kautta. Kautta monimutkaisinta matematiikkaa onnistui osoittamaan, että sähkömagneettinen ja heikko vuorovaikutus on yhteinen luonne yhdistämällä ne yhdeksi sähköheikoksi. Myöhemmin niihin lisättiin voimakas ydinvuorovaikutus - mutta painovoima ei liity niihin millään tavalla. Stringteoria on yksi vakavimmista ehdokkaista yhdistämään kaikki neljä voimaa ja siten kattamaan kaikki maailmankaikkeuden ilmiöt - ei ilman syytä, että sitä kutsutaan myös "kaiken teoriaksi".

©Wikimedia Commons

Alussa oli myytti

Tähän asti kaikki fyysikot eivät ole innostuneet merkkijonoteoriasta. Ja ilmestymisensä kynnyksellä se näytti äärettömän kaukana todellisuudesta. Hänen syntymänsä on legenda.

Nuori italialainen teoreettinen fyysikko Gabriele Veneziano etsi 1960-luvun lopulla yhtälöitä, jotka voisivat selittää vahvoja ydinvoimia, erittäin voimakasta "liimaa", joka pitää atomiytimet yhdessä sitomalla protonit ja neutronit yhteen. Legendan mukaan hän törmäsi kerran pölyiseen matematiikan historiaa käsittelevään kirjaan, josta hän löysi 200 vuotta vanhan yhtälön, jonka ensimmäisenä kirjoitti sveitsiläinen matemaatikko Leonhard Euler. Kuvittele Venezianon yllätys, kun hän huomasi, että Eulerin yhtälö, joka pitkä aika pidetty vain matemaattisena uteliaisuutena, kuvaa tätä vahvaa vuorovaikutusta.

Miten se todella oli? Yhtälö on luultavasti tulos vuotta Venezianon teos, ja tapaus auttoi vain ottamaan ensimmäisen askeleen kohti merkkijonoteorian löytämistä. Eulerin yhtälö, ihmeellisesti vahvan vuorovaikutuksen selittäminen on saanut uuden elämän.

Lopulta se kiinnitti nuoren amerikkalaisen teoreettisen fyysikon Leonard Susskindin huomion, joka huomasi, että kaava kuvasi ensinnäkin hiukkasia, joilla ei ollut sisäinen rakenne ja saattoi väristä. Nämä hiukkaset käyttäytyivät niin, etteivät ne voineet olla vain pistehiukkasia. Susskind ymmärsi - kaava kuvaa lankaa, joka on kuin kuminauha. Hän ei pystynyt vain venymään ja kutistumaan, vaan myös värähtelemään, vääntelemään. Kuvattuaan löytöään Susskind esitteli vallankumouksellisen idean jousista.

Valitettavasti suurin osa hänen kollegoistaan ​​otti teorian melko viileästi.

standardi malli

Tuolloin valtavirtatiede edusti hiukkasia pisteinä, ei merkkijonoina. Fyysikot ovat vuosien ajan tutkineet subatomisten hiukkasten käyttäytymistä, törmäämällä niihin suurilla nopeuksilla ja tutkineet näiden törmäysten seurauksia. Kävi ilmi, että maailmankaikkeus on paljon rikkaampi kuin voisi kuvitella. Se oli todellinen väestöräjähdys» alkuainehiukkasia. Tohtoriopiskelijat fyysiset yliopistot juoksi käytävien läpi huutaen, että ne olivat avautuneet uusi hiukkanen, - ei edes tarpeeksi kirjaimia osoittamaan niitä.

Mutta valitettavasti uusien hiukkasten "äitiyssairaalassa" tutkijat eivät löytäneet vastausta kysymykseen - miksi niitä on niin paljon ja mistä ne tulevat?

Tämä sai fyysikot tekemään epätavallisen ja hätkähdyttävän ennusteen - he ymmärsivät, että luonnossa vaikuttavat voimat voidaan selittää myös hiukkasten avulla. Toisin sanoen on olemassa aineen hiukkasia ja on vuorovaikutuksen hiukkasia-kantajia. Tällainen on esimerkiksi fotoni - valon hiukkanen. Mitä enemmän näitä hiukkasten kantajia - samoja fotoneja, joita ainehiukkaset vaihtavat, sitä kirkkaampi valo. Tiedemiehet ovat ennustaneet, että tämä kantajahiukkasten vaihto ei ole muuta kuin se, mitä pidämme voimana. Tämä vahvistettiin kokeilla. Joten fyysikot onnistuivat pääsemään lähemmäksi Einsteinin unelmaa voimansa yhdistämisestä.

©Wikimedia Commons

Tiedemiehet uskovat, että jos kelaamme eteenpäin hetkeen heti sen jälkeen alkuräjähdys, kun maailmankaikkeus oli biljoonia asteita kuumempi, hiukkaset, jotka kuljettavat sähkömagnetismia ja heikko vuorovaikutus muuttuvat erottamattomiksi ja yhdistyvät yhdeksi voimaksi, jota kutsutaan sähköheikoksi. Ja jos mennään ajassa taaksepäin, niin sähköheikko vuorovaikutus yhdistyisi vahvan kanssa yhdeksi kokonaisvaltaiseksi "supervoimaksi".

Huolimatta siitä, että tämä kaikki odottaa vielä todistetaan, kvanttimekaniikka on yhtäkkiä selittänyt kuinka kolme neljästä voimasta vuorovaikuttavat subatomitasolla. Ja hän selitti sen kauniisti ja johdonmukaisesti. Tätä harmonista kuvaa vuorovaikutuksista kutsuttiin lopulta standardimalliksi. Mutta valitettavasti jopa tässä täydellisessä teoriassa oli yksi iso ongelma- se ei sisältänyt eniten tunnettu voima makrotaso - painovoima.

©Wikimedia Commons

gravitoni

Sillä jousiteorialla, jolla ei ollut aikaa "kukkia", tuli "syksy", se sisälsi liian monia ongelmia syntymästään lähtien. Esimerkiksi teorian laskelmat ennustivat hiukkasten olemassaolon, joita, kuten pian tarkasti todettiin, ei ollut olemassa. Tämä on niin kutsuttu takyon - hiukkanen, joka liikkuu tyhjiössä valoa nopeampi. Muun muassa kävi ilmi, että teoria vaatii jopa 10 ulottuvuutta. Ei ole yllättävää, että tämä oli erittäin kiusallista fyysikoille, koska se on selvästi enemmän kuin mitä näemme.

Vuoteen 1973 mennessä vain muutama nuori fyysikko kamppaili vielä merkkijonoteorian mysteerien kanssa. Yksi heistä oli amerikkalainen teoreettinen fyysikko John Schwartz. Neljän vuoden ajan Schwartz yritti kesyttää tuhmia yhtälöitä, mutta turhaan. Muiden ongelmien ohella yksi näistä yhtälöistä kuvasi itsepäisesti salaperäistä hiukkasta, jolla ei ollut massaa ja jota ei havaittu luonnossa.

Tiedemies oli jo päättänyt luopua katastrofaalisesta liiketoiminnastaan, ja sitten se valkeni hänelle - ehkäpä merkkijonoteorian yhtälöt kuvaavat muun muassa painovoimaa? Tämä merkitsi kuitenkin teorian tärkeimpien "sankarien" - merkkijonojen - mittojen tarkistamista. Olettaen, että merkkijonot ovat miljardeja ja miljardeja kertoja vähemmän kuin atomi"Stringers" muutti teorian puutteen arvokkaaksi. Salaperäinen hiukkanen, josta John Schwartz oli niin sitkeästi yrittänyt päästä eroon, toimi nyt gravitonina - hiukkasena, jota oli etsitty pitkään ja joka salli painovoiman siirtymisen kvanttitasolle. Tällä tavalla merkkijonoteoria on lisännyt arvoitukseen painovoimaa, joka puuttuu vakiomallista. Mutta valitettavasti jopa tämän löydön vuoksi tiedeyhteisö ei reagoinut ollenkaan. Jousiteoria pysyi selviytymisen partaalla. Mutta tämä ei estänyt Schwartzia. Vain yksi tiedemies, joka oli valmis vaarantamaan uransa salaperäisten merkkijonojen vuoksi, halusi liittyä hänen etsintään - Michael Green.

Amerikkalainen teoreettinen fyysikko John Schwartz (ylhäällä) ja Michael Green
©California Institute of Technology/elementy.ru

Mitä syytä on ajatella, että painovoima noudattaa kvanttimekaniikan lakeja? Näiden "perusteiden" löytämisestä vuonna 2011 palkittiin Nobel palkinto fysiikassa. Se koostui siitä, että maailmankaikkeuden laajeneminen ei hidastu, kuten kerran luultiin, vaan päinvastoin kiihtyy. Tämä kiihtyvyys selittyy erityisen "antipainovoiman" vaikutuksella, joka on jotenkin tyypillistä kosmisen tyhjiön tyhjälle tilalle. Toisaalta kvanttitasolla mikään ei voi olla täysin "tyhjää" - subatomisia hiukkasia ilmaantuu jatkuvasti ja katoaa välittömästi tyhjiössä. Tällaisen hiukkasten "välkkymisen" uskotaan olevan vastuussa "antipainovoiman" olemassaolosta. pimeää energiaa, joka täyttää tyhjän tilan.

Kerran Albert Einstein, joka ei elämänsä loppuun asti hyväksynyt kvanttimekaniikan paradoksaalisia periaatteita (jotka hän itse ennusti), ehdotti tämän energiamuodon olemassaoloa. Noudattaen Aristoteleen klassisen kreikkalaisen filosofian perinnettä ja uskoa maailman ikuisuuteen, Einstein kieltäytyi uskomasta siihen, mitä hänen oma teoriansa ennusti, nimittäin sitä, että maailmankaikkeudella oli alku. "Pidättääkseen" universumin Einstein jopa lisäsi teoriaansa tietyn kosmologisen vakion ja kuvasi näin energiaa. tyhjä tila. Onneksi muutama vuosi myöhemmin kävi ilmi, että universumi ei ole ollenkaan jäätynyt muoto, että se laajenee. Sitten Einstein hylkäsi kosmologisen vakion ja kutsui sitä "elämänsä suurimmaksi virheeksi".

Nykyään tiede tietää, että pimeää energiaa on olemassa, vaikka sen tiheys on paljon pienempi kuin Einsteinin ehdottama (pimeän energian tiheyden ongelma on muuten yksi suurimmista mysteereistä moderni fysiikka). Mutta vaikka kosmologisen vakion arvo olisi kuinka pieni tahansa, se riittää varmistamaan sen kvanttiefektit olemassa painovoimassa.

Subatomiset pesimänuket

Kaikesta huolimatta jousiteoriassa oli vielä 1980-luvun alussa ratkaisemattomia ristiriitoja, joita tieteessä kutsutaan poikkeavuuksiksi. Schwartz ja Green ryhtyivät eliminoimaan ne. Ja heidän ponnistelunsa eivät olleet turhia: tutkijat onnistuivat poistamaan osan teorian ristiriitaisuuksista. Kuvittele näiden kahden, jotka ovat jo tottuneet siihen, että heidän teoriansa jätetään huomiotta, hämmästystä, kun tiedeyhteisön reaktio räjähti tieteellinen maailma. Alle vuodessa jousiteoreetikkojen määrä hyppäsi satoihin. Silloin jousiteorialle myönnettiin Kaiken teoria -nimi. Uusi teoria näytti pystyvän kuvaamaan kaikkia maailmankaikkeuden komponentteja. Ja tässä ainekset.

Jokainen atomi, kuten tiedämme, koostuu vielä pienemmistä hiukkasista - elektroneista, jotka kiertävät protoneista ja neutroneista koostuvan ytimen ympärillä. Protonit ja neutronit puolestaan ​​koostuvat vielä pienemmistä hiukkasista, joita kutsutaan kvarkeiksi. Mutta jousiteoria sanoo, että se ei pääty kvarkeihin. Kvarkit koostuvat pienistä käärmeistä energiafilamenteista, jotka muistuttavat jousia. Jokainen näistä merkkijonoista on käsittämättömän pieni. Niin pieni, että jos atomi suurennettaisiin kokoon aurinkokunta, merkkijono olisi puun kokoinen. Aivan kuten sellon kielen erilaiset värähtelyt luovat sen, mitä kuulemme erilaisina nuotteina, eri tavoilla(moodit) merkkijonon värähtelyt antavat hiukkasille omansa ainutlaatuisia ominaisuuksia massa, lataus jne. Tiedätkö, miten suhteellisesti sanoen kynnen kärjessä olevat protonit eroavat gravitonista, jota ei ole vielä löydetty? Vain joukko pieniä kieliä, joista ne koostuvat, ja kuinka nuo kielet värähtelevät.

Tietysti kaikki tämä on enemmän kuin hämmästyttävää. Siitä lähtien Muinainen Kreikka fyysikot ovat tottuneet siihen, että kaikki tässä maailmassa koostuu palloista, pienistä hiukkasista. Ja nyt, kun ei ole aikaa tottua näiden pallojen kvanttimekaniikasta johtuvaan epäloogiseen käyttäytymiseen, heitä kehotetaan jättämään paradigma kokonaan ja toimimaan jollain spagettileikkauksella...

Viides ulottuvuus

Vaikka monet tiedemiehet kutsuvat jousiteoriaa matematiikan voittoon, joitain ongelmia on edelleen jäljellä - varsinkin mahdollisuuksien puute testata sitä kokeellisesti lähitulevaisuudessa. Maailmassa ei yksikään instrumentti, joko olemassa oleva tai perspektiivissä esiintyvä, kykenemätön "näkemään" jousia. Siksi jotkut tiedemiehet, muuten, jopa kysyvät: onko kieleteoria fysiikan vai filosofian teoria?... Totta, ei ole ollenkaan välttämätöntä nähdä jouset "omilla silmillä". Kieliteorian todistamiseksi tarvitaan pikemminkin jotain muuta - jotain, joka kuulostaa Tieteiskirjallisuus- vahvistus tilan lisämittojen olemassaolosta.

Mistä kysymyksessä? Olemme kaikki tottuneet tilan kolmeen ulottuvuuteen ja yhteen aikaan. Mutta merkkijonoteoria ennustaa muiden - ylimääräisten - ulottuvuuksien olemassaolon. Mutta aloitetaan järjestyksessä.

Itse asiassa ajatus muiden ulottuvuuksien olemassaolosta syntyi melkein sata vuotta sitten. Se tuli silloin tuntemattoman saksalaisen matemaatikon Theodor Kalutzin päähän vuonna 1919. Hän ehdotti mahdollisuutta, että universumissamme on toinen ulottuvuus, jota emme näe. Albert Einstein kuuli tästä ideasta, ja aluksi hän piti siitä kovasti. Myöhemmin hän kuitenkin epäili sen oikeellisuutta ja viivästytti Kaluzan julkaisua jopa kahdella vuodella. Lopulta artikkeli kuitenkin julkaistiin ja ylimääräisestä ulottuvuudesta tuli eräänlainen intohimo fysiikan neroille.

Kuten tiedät, Einstein osoitti, että painovoima ei ole muuta kuin aika-avaruusmittausten muodonmuutos. Kaluza ehdotti, että sähkömagnetismi voisi myös olla aaltoilua. Miksi emme näe sitä? Kaluza löysi vastauksen tähän kysymykseen - sähkömagnetismin väreet voivat esiintyä ylimääräisessä, piilossa olevassa ulottuvuudessa. Mutta missä se on?

Vastauksen tähän kysymykseen antoi ruotsalainen fyysikko Oscar Klein, joka ehdotti, että Kaluzan viides ulottuvuus on kiertynyt miljardeja kertoja enemmän kuin yhden atomin koko, joten emme voi nähdä sitä. Ajatus siitä, että tämä pieni ulottuvuus on olemassa kaikkialla ympärillämme, on merkkijonoteorian ytimessä.

Jokaisen näistä muodoista värähtelee ja liikkuu merkkijono - maailmankaikkeuden pääkomponentti.
Jokainen muoto on kuusiulotteinen - kuuden lisämitan määrän mukaan
©Wikimedia Commons

kymmenen ulottuvuutta

Mutta itse asiassa merkkijonoteorian yhtälöt eivät vaadi edes yhtä, vaan kuusi lisäulottuvuutta (yhteensä, kun tiedämme neljä, niitä on tasan 10). Niissä kaikissa on hyvin kierretty ja kierretty monimutkainen muoto. Ja kaikki on käsittämättömän pientä.

Kuinka nämä pienet mitat voivat vaikuttaa meihin Suuri maailma? Kieliteorian mukaan ratkaiseva: sille kaiken määrää muoto. Kun soitat saksofonissa eri koskettimia, saat ja erilaisia ​​ääniä. Tämä johtuu siitä, että kun painat tiettyä näppäintä tai näppäinyhdistelmää, muutat soittimen tilan muotoa, jossa ilma kiertää. Tästä johtuen syntyy erilaisia ​​ääniä.

Kieleteoria ehdottaa, että avaruuden ylimääräiset kierretyt ja kierretyt mitat näkyvät samalla tavalla. Näiden lisäulottuvuuksien muodot ovat monimutkaisia ​​ja vaihtelevia, ja jokainen saa tällaisten ulottuvuuksien sisällä olevan merkkijonon värähtelemään eri tavalla juuri muotonsa vuoksi. Jos oletetaan esimerkiksi, että yksi kieli värähtelee kannun sisällä ja toinen kaarevan tolpan sisällä, nämä ovat täysin erilaisia ​​​​värähtelyjä. Jos kuitenkin kieleteoriaa on uskoa, todellisuudessa lisämittojen muodot näyttävät paljon monimutkaisemmalta kuin kannu.

Miten maailma toimii

Tiede tuntee nykyään joukon lukuja, jotka ovat maailmankaikkeuden perusvakiot. Ne määrittävät kaiken ympärillämme olevan ominaisuudet ja ominaisuudet. Tällaisten vakioiden joukossa esimerkiksi elektronin varaus, gravitaatiovakio, valon nopeus tyhjiössä... Ja jos muutamme näitä lukuja edes muutaman kerran, seuraukset ovat katastrofaaliset. Oletetaan, että lisäsimme voimaa sähkömagneettinen vuorovaikutus. Mitä tapahtui? Voimme yhtäkkiä huomata, että ionit ovat vahvistuneet, hylkivät toisiaan, ja lämpöydinfuusio, joka saa tähdet loistamaan ja säteilemään lämpöä, toimi yllättäen väärin. Kaikki tähdet sammuvat.

Mutta entä merkkijonoteoria ylimääräisine ulottuvuuksineen? Tosiasia on, että sen mukaan lisämitat määräävät tarkka arvo perusvakiot. Jotkut mittausmuodot saavat yhden nauhan värähtelemään tietyllä tavalla ja synnyttävät sen, mitä näemme fotonina. Muissa muodoissa kielet värähtelevät eri tavalla ja tuottavat elektronin. Jumala todellakin piilee "pienissä asioissa" - juuri nämä pienet muodot määräävät kaikki tämän maailman perusvakiot.

supermerkkijonoteoria

1980-luvun puolivälissä jousiteoria sai majesteettisen ja hoikka ilme, mutta tämän monumentin sisällä vallitsi hämmennys. Muutamassa vuodessa jo viisi versiota jousiteoriasta on syntynyt. Ja vaikka jokainen niistä on rakennettu merkkijonoihin ja ylimääräisiin mittoihin (kaikki viisi versiota on yhdistetty yleinen teoria superstrings), nämä versiot erosivat toisistaan ​​huomattavasti yksityiskohdissa.

Joten joissakin versioissa kielillä oli avoimet päät, toisissa ne näyttivät sormilta. Ja joissakin versioissa teoria ei vaatinut jopa 10, vaan jopa 26 mittausta. Paradoksi on, että kaikkia viittä nykyistä versiota voidaan kutsua yhtä todeksi. Mutta mikä niistä todella kuvaa universumiamme? Tämä toinen arvoitus säieteoria. Siksi monet fyysikot heiluttivat jälleen kättään "hullulle" teorialle.

Mutta eniten pääongelma jouset, kuten jo mainittiin, mahdottomuudessa (mukaan vähintään, while) todistaakseen läsnäolonsa kokeellisesti.

Jotkut tutkijat sanovat kuitenkin edelleen, että seuraavan sukupolven kiihdyttimissä on erittäin pieni, mutta silti mahdollisuus testata hypoteesia lisämitoista. Vaikka enemmistö on tietysti varma, että jos tämä on mahdollista, niin sen ei valitettavasti pitäisi tapahtua kovin pian - ainakaan vuosikymmenten kuluttua, korkeintaan - edes sadan vuoden kuluttua.

Loppujen lopuksi kaikki alkuainehiukkaset voidaan esittää mikroskooppisina moniulotteisina kielinä, joissa viritetään erilaisten harmonisten värähtelyjä.

Huomio, kiinnitä turvavyöt tiukemmin - ja yritän kuvata sinulle yhden oudoimmista teorioista tänään vakavasti käsitellyistä tiedepiireistä, joka voi vihdoin antaa lopullisen vihjeen universumin rakenteesta. Tämä teoria näyttää niin hurjalta, että se saattaa hyvinkin pitää paikkansa!

Erilaisia ​​merkkijonoteorian versioita pidetään nykyään pääehdokkaina kokonaisvaltaisen universaalin teorian titteliin, joka selittää kaiken olemassa olevan luonteen. Ja tämä on eräänlainen teoreettisten fyysikkojen pyhä malja, jotka osallistuvat alkuainehiukkasten teoriaan ja kosmologiaan. Universaali teoria (alias. teoria kaikesta) sisältää vain muutamia yhtälöitä, jotka yhdistävät koko ihmiskunnan tiedon vuorovaikutusten luonteesta ja aineen peruselementtien ominaisuuksista, joista maailmankaikkeus on rakennettu. Nykyään jousiteoria on yhdistetty konseptiin supersymmetria, mikä johtaa synnytykseen supermerkkijonoteoria, ja tänään tämä on maksimi, joka on saavutettu kaikkien neljän päävuorovaikutuksen (luonnossa vaikuttavien voimien) teorian yhdistämisessä. Itse supersymmetrian teoria on jo rakennettu a priori perusteella moderni konsepti, jonka mukaan mikä tahansa etäinen (kenttä)vuorovaikutus johtuu hiukkasten ja vastaavanlaisen vuorovaikutuksen kantajien vaihdosta vuorovaikutuksessa olevien hiukkasten välillä ( cm. vakiomalli). Selvyyden vuoksi vuorovaikutuksessa olevia hiukkasia voidaan pitää maailmankaikkeuden "tiileinä" ja hiukkasia kantajia - sementtiä.

Osana standardi malli kvarkit toimivat rakennuspalikoina, ja vuorovaikutuksen kantajat ovat mittaa bosonit, joita nämä kvarkit vaihtavat keskenään. Supersymmetria-teoria menee vielä pidemmälle ja väittää, että kvarkit ja leptonit eivät itsessään ole perustavanlaatuisia: ne kaikki koostuvat vielä raskaammista ja kokeellisesti löytämättömistä aineen rakenteista (tiileistä), joita pitää yhdessä vielä vahvempi superenergeettisten hiukkasten "sementti". vuorovaikutuksen kantajat kuin kvarkit hadroneissa ja bosoneissa. Yhtään supersymmetriateorian ennustetta ei tietenkään ole vielä varmistettu laboratoriossa, vaan hypoteettiset piilokomponentit aineellinen maailma on jo nimet, esim. seelektroni(elektronin supersymmetrinen kumppani), squark jne. Näiden hiukkasten olemassaolo on kuitenkin yksiselitteisesti ennustettu tämän tyyppisillä teorioilla.

Näiden teorioiden tarjoama kuva maailmankaikkeudesta on kuitenkin melko helppo visualisoida. Asteikoissa, jotka ovat luokkaa 10 -35 m, eli 20 suuruusluokkaa pienempiä kuin saman protonin halkaisija, joka sisältää kolme sidottu kvarkkia, aineen rakenne poikkeaa jopa alkeistason tasolla siitä, mihin olemme tottuneet. hiukkasia. Niin pienillä etäisyyksillä (ja niin korkeilla vuorovaikutusenergioilla, että se on mahdotonta ajatella) aine muuttuu sarjaksi seisovia kenttäaaltoja, jotka ovat samanlaisia ​​kuin kieleissä virittyneet aallot. Soittimet. Kuten kitaran kielessä, sellaisessa kielessä perusäänen lisäksi monet ylisävyjä tai harmonisia. Jokaisella harmonisella on omansa energiatila. Mukaan suhteellisuusperiaate (cm. Suhteellisuusteoria), energia ja massa ovat ekvivalentteja, mikä tarkoittaa, että mitä korkeampi kielen harmonisen aallon värähtelytaajuus on, sitä suurempi on sen energia ja sitä suurempi on havaitun hiukkasen massa.

Jos kitaran kielen seisova aalto visualisoidaan kuitenkin yksinkertaisesti, seisovat aallot Supermerkkijonoteorian tarjoamat ominaisuudet ovat vaikeita visualisoida - tosiasia on, että supermerkkijonojen värähtely tapahtuu tilassa, jossa on 11 ulottuvuutta. Olemme tottuneet neliulotteiseen avaruuteen, joka sisältää kolme spatiaalista ja yhden ajallisen ulottuvuuden (vasen-oikea, ylös-alas, eteenpäin-taakse, menneisyys-tulevaisuus). Supermerkkijonojen tilassa asiat ovat paljon monimutkaisempia (katso liite). Teoreettiset fyysikot kiertävät "ylimääräisten" tilaulottuvuuksien liukasongelman väittämällä, että ne ovat "piilotettuja" (tai tieteellinen kieli ilmaistaan, "tiivistyvät") ja siksi niitä ei havaita tavallisilla energioilla.

Viime aikoina jousiteoria on saanut edelleen kehittäminen kuten moniulotteisten kalvojen teoria- Itse asiassa nämä ovat samoja kielejä, mutta litteitä. Kuten yksi sen kirjoittajista rennosti vitsaili, kalvot eroavat nauhoista samalla tavalla kuin nuudelit ja vermicellit.

Se on ehkä kaikki, mitä voidaan lyhyesti kertoa yhdestä teorioista, joka ei ilman syytä väittää nykyään olevan universaali teoria kaikkien voimien vuorovaikutusten Suuresta yhdistämisestä. Valitettavasti tämä teoria ei ole ilman syntiä. Ensinnäkin sitä ei ole vielä saatettu tiukkaan matemaattinen muoto johtuen matemaattisen laitteiston riittämättömyydestä saattaa se tiukkaan sisäiseen vastaavuuteen. Tämän teorian syntymisestä on kulunut 20 vuotta, eikä kukaan ole pystynyt johdonmukaisesti harmonisoimaan joitakin sen näkökohtia ja versioita muiden kanssa. Vielä epämiellyttävämpää on se tosiasia, että yksikään kielten (ja varsinkin supermerkkijonojen) teoriaa ehdottavista teoreetikoista ei ole vielä ehdottanut yhtäkään koetta, jolla näitä teorioita voitaisiin testata laboratoriossa. Valitettavasti pelkään, että kunnes he tekevät tämän, kaikki heidän työnsä jää omituiseksi fantasiapeliksi ja esoteerisen tiedon ymmärtämisen harjoitukseksi luonnontieteen valtavirran ulkopuolella.

Katso myös:

1972	kvanttikromodynamiikka

Kuinka monta mittaa on?

Me tavalliset ihmiset olemme aina saaneet tarpeeksemme kolmesta ulottuvuudesta. Muinaisista ajoista lähtien olemme tottuneet kuvaamaan fyysistä maailmaa niin vaatimattomassa kehyksessä (miekkahammastiikeri 40 metriä edessä, 11 metriä oikealla ja 4 metriä yläpuolellani - taistelun mukulakivi!). Suhteellisuusteoria on opettanut useimmille meistä, että aika on neljännen ulottuvuuden ydin (miekkahammastiikeri ei ole vain täällä - se uhkaa meitä tässä ja nyt!). Ja niin 1900-luvun puolivälistä lähtien teoreetikot alkoivat puhua siitä tosiasiasta, että ulottuvuuksia on itse asiassa vielä enemmän - joko 10 tai 11 tai jopa 26. Tietenkin selittämättä miksi me, normaalit ihmiset, emme tarkkaile niitä, se ei voinut tehdä täällä. Ja sitten syntyi "tiivistymisen" käsite - mittojen tarttuminen tai romahtaminen.

Kuvittele puutarhan kasteluletku. Läheltä katsottuna se nähdään normaalina kolmiulotteisena esineenä. On kuitenkin välttämätöntä siirtyä pois letkusta riittävän etäisyyden päässä - ja se näyttää meille yksiulotteisena lineaarisena esineenä: lakkaamme yksinkertaisesti havaitsemasta sen paksuutta. Juuri tätä vaikutusta kutsutaan yleisesti mitan tiivistämiseksi: Tämä tapaus Letkun paksuus osoittautui "tiivistetyksi" - mitta-asteikon asteikko on liian pieni.

Juuri tällä tavalla teoreetikkojen mukaan kokeellisen havainnoinnin kentältä katoavat todella olemassa olevat lisämitat, jotka ovat välttämättömiä aineen ominaisuuksien riittävään selittämiseen subatomitasolla: niistä tulee kompakteja, alkaen mittakaavasta noin 10-35 m ja nykyaikaisia ​​menetelmiä havainnointi ja mittauslaitteet ei yksinkertaisesti pysty havaitsemaan rakenteita niin pienessä mittakaavassa. Ehkä asia on juuri näin, tai ehkä asiat ovat täysin erilaisia. Vaikka tällaisia ​​havainnointivälineitä ja -menetelmiä ei ole, kaikki yllä olevat argumentit ja vasta-argumentit jäävät turhan spekuloinnin tasolle.

Tietenkin universumin kielet tuskin ovat samanlaisia ​​kuin kuvittelemme. Kieleteoriassa ne ovat uskomattoman pieniä värähteleviä energiafilamentteja. Nämä langat ovat kuin pieniä "joustonauhat", jotka voivat vääntyä, venyä ja kutistua kaikin tavoin. Kaikki tämä ei kuitenkaan tarkoita, etteikö niillä voisi "soittaa" Universumin sinfoniaa, sillä jousiteoreetikkojen mukaan kaikki olemassa oleva koostuu näistä "langoista".

Fysiikan kiista

1800-luvun jälkipuoliskolla fyysikot näyttivät, ettei heidän tieteestään pystyisi enää löytämään mitään vakavaa. Klassinen fysiikka uskoi, että siinä ei ollut enää vakavia ongelmia, ja koko maailman rakenne näytti täydellisesti viritetyltä ja ennustettavalta koneelta. Ongelmat, kuten tavallista, johtuivat hölynpölystä - yhdestä pienistä "pilvistä", jotka silti pysyivät tieteen selkeällä, ymmärrettävällä taivaalla. Nimittäin laskettaessa täysin mustan kappaleen säteilyenergiaa (hypoteettinen kappale, joka missä tahansa lämpötilassa absorboi siihen tulevan säteilyn aallonpituudesta riippumatta - NS).

Laskelmat osoittivat, että minkä tahansa täysin mustan kappaleen kokonaissäteilyenergian tulisi olla äärettömän suuri. Välttääkseen tällaisen ilmeisen järjettömyyden saksalainen tiedemies Max Planck ehdotti vuonna 1900, että näkyvää valoa, röntgensäteitä ja muita sähkömagneettisia aaltoja voisivat lähettää vain tietyt erilliset energian osat, joita hän kutsui kvanteiksi. Heidän avullaan oli mahdollista ratkaista täysin mustan ruumiin erityinen ongelma. Kvanttihypoteesin seurauksia determinismiin ei kuitenkaan tuolloin vielä ymmärretty. Kunnes vuonna 1926 toinen saksalainen tiedemies Werner Heisenberg muotoili kuuluisan epävarmuusperiaatteen.

Sen olemus tiivistyy siihen tosiasiaan, että toisin kuin kaikki aiemmin vallinneet väitteet, luonto rajoittaa kykyämme ennustaa tulevaisuutta fysikaalisten lakien perusteella. Tässä on tietysti kyse subatomisten hiukkasten tulevaisuudesta ja nykyisyydestä. Kävi ilmi, että ne käyttäytyvät täysin eri tavalla kuin mikään muu asia meitä ympäröivässä makrokosmuksessa. Subatomitasolla avaruuden kudos muuttuu epätasaiseksi ja kaoottiseksi. Pienhiukkasten maailma on niin myrskyisä ja käsittämätön, että se on terveen järjen vastaista. Avaruus ja aika ovat siinä niin kietoutuneet ja kietoutuvat yhteen, ettei ole olemassa tavallisia käsitteitä vasemmasta ja oikeasta, ylös ja alas ja edes ennen ja jälkeen.

Ei ole mahdollista sanoa varmasti, missä tietyssä avaruuden pisteessä tämä tai tuo hiukkanen sijaitsee tietyllä hetkellä ja mikä on sen liikemäärän hetki. On vain tietty todennäköisyys löytää hiukkanen monilta aika-avaruuden alueilta. Subatomitasolla olevat hiukkaset näyttävät "tahroituneen" avaruuteen. Sen lisäksi, että itse hiukkasten "tilaa" ei ole määritelty: joissakin tapauksissa ne käyttäytyvät aaltoina, toisissa niissä on hiukkasten ominaisuuksia. Tätä fyysikot kutsuvat kvanttimekaniikan aalto-hiukkas-kaksinaisuudeksi.

Maailman rakennetasot: 1. Makroskooppinen taso - aine 2. Molekyylitaso 3. Atomitaso - protonit, neutronit ja elektronit 4. Subatomitaso - elektroni 5. Subatomitaso - kvarkit 6. String level /©Bruno P. Ramos

Yleisessä suhteellisuusteoriassa asiat ovat pohjimmiltaan erilaisia, ikään kuin tilassa, jossa on vastakkaisia ​​lakeja. Avaruus näyttää olevan kuin trampoliini - sileä kangas, jota voidaan taivuttaa ja venyttää esineillä, joilla on massaa. Ne luovat aika-avaruuden muodonmuutoksia - mitä koemme painovoimana. Tarpeetonta sanoa, että johdonmukainen, oikea ja ennustettava yleinen suhteellisuusteoria on ratkaisemattomassa ristiriidassa "hullun huligaanin" - kvanttimekaniikan kanssa, ja sen seurauksena makrokosmos ei voi "sovittaa" mikrokosmoksen kanssa. Tässä tulee kieleteoria esille.

2D universumi. E8 monitahograafi /©John Stembridge / Atlas of Lie Groups Project

Kaiken teoria

Kieleteoria ilmentää kaikkien fyysikkojen unelmaa yhdistää kaksi pohjimmiltaan ristiriitaista yleistä suhteellisuusteoriaa ja kvanttimekaniikkaa, unelma, joka kummitteli suurinta "mustalaista ja kulkuria" Albert Einsteinia hänen päiviensä loppuun asti.

Monet tutkijat uskovat, että kaikki galaksien upeasta tanssista subatomisten hiukkasten kiihkeään tanssiin voidaan lopulta selittää vain yhdellä fysikaalisella perusperiaatteella. Ehkä jopa yksi laki, joka yhdistää kaikentyyppiset energiat, hiukkaset ja vuorovaikutukset johonkin tyylikkääseen kaavaan.

Yleinen suhteellisuusteoria kuvaa yhtä maailmankaikkeuden tunnetuimmista voimista - painovoimaa. Kvanttimekaniikka kuvaa kolmea muuta voimaa: voimakasta ydinvoimaa, joka liittää protonit ja neutronit yhteen atomeissa, sähkömagnetismia ja heikkoa voimaa, joka osallistuu radioaktiiviseen hajoamiseen. Kaikki maailmankaikkeuden tapahtumat atomin ionisaatiosta tähden syntymiseen kuvataan aineen vuorovaikutuksilla näiden neljän voiman kautta.

Monimutkaisen matematiikan avulla pystyttiin osoittamaan, että sähkömagneettisilla ja heikoilla vuorovaikutuksilla on yhteinen luonne, yhdistämällä ne yhdeksi sähköheikoksi. Myöhemmin niihin lisättiin voimakas ydinvuorovaikutus - mutta painovoima ei liity niihin millään tavalla. Stringteoria on yksi vakavimmista ehdokkaista yhdistämään kaikki neljä voimaa ja siten kattamaan kaikki maailmankaikkeuden ilmiöt - ei ilman syytä, että sitä kutsutaan myös "kaiken teoriaksi".

Alussa oli myytti

Tähän asti kaikki fyysikot eivät ole innostuneet merkkijonoteoriasta. Ja ilmestymisensä kynnyksellä se näytti äärettömän kaukana todellisuudesta. Hänen syntymänsä on legenda.

Nuori italialainen teoreettinen fyysikko Gabriele Veneziano etsi 1960-luvun lopulla yhtälöitä, jotka voisivat selittää vahvoja ydinvoimia, erittäin voimakasta "liimaa", joka pitää atomiytimet yhdessä sitomalla protonit ja neutronit yhteen. Legendan mukaan hän törmäsi kerran pölyiseen matematiikan historiaa käsittelevään kirjaan, josta hän löysi 200 vuotta vanhan funktion, jonka ensimmäisenä tallensi sveitsiläinen matemaatikko Leonhard Euler. Kuvittele Venezianon yllätys, kun hän huomasi, että Euler-funktio, jota pidettiin pitkään pelkkänä matemaattisena uteliaisuutena, kuvaa tätä vahvaa vuorovaikutusta.

Miten se todella oli? Kaava oli luultavasti Venezianon pitkien vuosien työn tulos, ja tapaus auttoi vain ottamaan ensimmäisen askeleen kohti merkkijonoteorian löytämistä. Euler-funktio, joka ihmeellisesti selitti vahvan voiman, on löytänyt uuden elämän.

Lopulta se kiinnitti nuoren amerikkalaisen teoreettisen fyysikon Leonard Susskindin huomion, joka näki, että kaava kuvasi ensisijaisesti hiukkasia, joilla ei ollut sisäistä rakennetta ja jotka pystyivät värähtelemään. Nämä hiukkaset käyttäytyivät niin, etteivät ne voineet olla vain pistehiukkasia. Susskind ymmärsi - kaava kuvaa lankaa, joka on kuin kuminauha. Hän ei pystynyt vain venymään ja kutistumaan, vaan myös värähtelemään, vääntelemään. Kuvattuaan löytöään Susskind esitteli vallankumouksellisen idean jousista.

Valitettavasti suurin osa hänen kollegoistaan ​​otti teorian melko viileästi.

standardi malli

Tuolloin valtavirtatiede edusti hiukkasia pisteinä, ei merkkijonoina. Fyysikot ovat vuosien ajan tutkineet subatomisten hiukkasten käyttäytymistä, törmäämällä niihin suurilla nopeuksilla ja tutkineet näiden törmäysten seurauksia. Kävi ilmi, että maailmankaikkeus on paljon rikkaampi kuin voisi kuvitella. Se oli todellinen alkuainehiukkasten "populaatioräjähdys". Fysiikkayliopistojen jatko-opiskelijat juoksivat käytävillä huutaen löytäneensä uuden hiukkasen - niitä ei ollut edes tarpeeksi kirjaimia osoittamaan. Mutta valitettavasti uusien hiukkasten "äitiyssairaalassa" tutkijat eivät löytäneet vastausta kysymykseen - miksi niitä on niin paljon ja mistä ne tulevat?

Tämä sai fyysikot tekemään epätavallisen ja hätkähdyttävän ennusteen - he ymmärsivät, että luonnossa vaikuttavat voimat voidaan selittää myös hiukkasten avulla. Toisin sanoen on olemassa aineen hiukkasia ja on vuorovaikutuksen hiukkasia-kantajia. Tällainen on esimerkiksi fotoni - valon hiukkanen. Mitä enemmän näitä kantajahiukkasia - samat fotonit, jotka vaihtavat ainehiukkasia, sitä kirkkaampi on valo. Tiedemiehet ovat ennustaneet, että tämä kantajahiukkasten vaihto ei ole muuta kuin se, mitä pidämme voimana. Tämä vahvistettiin kokeilla. Joten fyysikot onnistuivat pääsemään lähemmäksi Einsteinin unelmaa voimansa yhdistämisestä.

Vuorovaikutukset eri hiukkasten välillä vakiomallissa /

Tiedemiehet uskovat, että jos siirrymme nopeasti alkuräjähdyksen jälkeen, jolloin maailmankaikkeus oli biljoonia asteita kuumempi, sähkömagnetismia ja heikkoa voimaa kuljettavat hiukkaset muuttuisivat erottamattomiksi ja yhdistyisivät yhdeksi voimaksi, jota kutsutaan sähköheikoksi. Ja jos mennään ajassa taaksepäin, niin sähköheikko vuorovaikutus yhdistyisi vahvan kanssa yhdeksi kokonaisvaltaiseksi "supervoimaksi".

Huolimatta siitä, että tämä kaikki odottaa vielä todistetaan, kvanttimekaniikka on yhtäkkiä selittänyt kuinka kolme neljästä voimasta vuorovaikuttavat subatomitasolla. Ja hän selitti sen kauniisti ja johdonmukaisesti. Tätä harmonista kuvaa vuorovaikutuksista kutsuttiin lopulta standardimalliksi. Mutta valitettavasti jopa tässä täydellisessä teoriassa oli yksi suuri ongelma - se ei sisältänyt makrotason tunnetuinta voimaa - painovoimaa.

gravitoni

Sillä jousiteorialla, jolla ei ollut aikaa "kukkia", tuli "syksy", se sisälsi liian monia ongelmia syntymästään lähtien. Esimerkiksi teorian laskelmat ennustivat hiukkasten olemassaolon, joita, kuten pian tarkasti todettiin, ei ollut olemassa. Tämä on niin kutsuttu takyoni - hiukkanen, joka liikkuu valoa nopeammin tyhjiössä. Muun muassa kävi ilmi, että teoria vaatii jopa 10 ulottuvuutta. Ei ole yllättävää, että tämä oli erittäin kiusallista fyysikoille, koska se on selvästi enemmän kuin mitä näemme.

Vuoteen 1973 mennessä vain muutama nuori fyysikko kamppaili vielä merkkijonoteorian mysteerien kanssa. Yksi heistä oli amerikkalainen teoreettinen fyysikko John Schwartz. Neljän vuoden ajan Schwartz yritti kesyttää tuhmia yhtälöitä, mutta turhaan. Muiden ongelmien ohella yksi näistä yhtälöistä kuvasi itsepäisesti salaperäistä hiukkasta, jolla ei ollut massaa ja jota ei havaittu luonnossa.

Tiedemies oli jo päättänyt luopua katastrofaalisesta liiketoiminnastaan, ja sitten se valkeni hänelle - ehkäpä merkkijonoteorian yhtälöt kuvaavat muun muassa painovoimaa? Tämä merkitsi kuitenkin teorian tärkeimpien "sankarien" - merkkijonojen - mittojen tarkistamista. Olettaen, että kielet ovat miljardeja ja miljardeja kertoja pienempiä kuin atomi, "kiekot" muuttivat teorian virheen sen hyveeksi. Salaperäinen hiukkanen, josta John Schwartz oli niin sitkeästi yrittänyt päästä eroon, toimi nyt gravitonina - hiukkasena, jota oli etsitty pitkään ja joka salli painovoiman siirtymisen kvanttitasolle. Tällä tavalla merkkijonoteoria on lisännyt arvoitukseen painovoimaa, joka puuttuu vakiomallista. Mutta valitettavasti edes tiedeyhteisö ei reagoinut tähän havaintoon. Jousiteoria pysyi selviytymisen partaalla. Mutta tämä ei estänyt Schwartzia. Vain yksi tiedemies, joka oli valmis vaarantamaan uransa salaperäisten merkkijonojen vuoksi, halusi liittyä hänen etsintään - Michael Green.

Subatomiset pesimänuket

Kaikesta huolimatta jousiteoriassa oli vielä 1980-luvun alussa ratkaisemattomia ristiriitoja, joita tieteessä tunnetaan anomalialaisina. Schwartz ja Green ryhtyivät eliminoimaan ne. Ja heidän ponnistelunsa eivät olleet turhia: tutkijat onnistuivat poistamaan osan teorian ristiriitaisuuksista. Kuvittele näiden kahden, jotka ovat jo tottuneet siihen, että heidän teoriansa jätetään huomiotta, hämmästystä, kun tiedeyhteisön reaktio räjäytti tiedemaailman. Alle vuodessa jousiteoreetikkojen määrä hyppäsi satoihin. Silloin jousiteorialle myönnettiin Kaiken teoria -nimi. Uusi teoria näytti kykenevän kuvaamaan kaikki maailmankaikkeuden komponentit. Ja tässä ainekset.

Jokainen atomi, kuten tiedämme, koostuu vielä pienemmistä hiukkasista - elektroneista, jotka kiertävät protoneista ja neutroneista koostuvan ytimen ympärillä. Protonit ja neutronit puolestaan ​​koostuvat vielä pienemmistä hiukkasista, joita kutsutaan kvarkeiksi. Mutta jousiteoria sanoo, että se ei pääty kvarkeihin. Kvarkit koostuvat pienistä käärmeistä energiafilamenteista, jotka muistuttavat jousia. Jokainen näistä merkkijonoista on käsittämättömän pieni.

Niin pieni, että jos atomi suurennettaisiin aurinkokunnan kokoiseksi, merkkijono olisi puun kokoinen. Aivan kuten sellon kielen erilaiset värähtelyt luovat kuulemamme, erilaiset nuotit, eri tavat (tilat) kielen värähtelyyn antavat hiukkasille niiden ainutlaatuiset ominaisuudet - massa, varaus ja niin edelleen. Tiedätkö, miten suhteellisesti sanoen kynnen kärjessä olevat protonit eroavat gravitonista, jota ei ole vielä löydetty? Vain joukko pieniä kieliä, joista ne koostuvat, ja kuinka nuo kielet värähtelevät.

Tietysti kaikki tämä on enemmän kuin hämmästyttävää. Muinaisen Kreikan ajoista lähtien fyysikot ovat tottuneet siihen, että kaikki tässä maailmassa koostuu palloista, pienistä hiukkasista. Ja nyt, kun ei ole aikaa tottua näiden pallojen kvanttimekaniikasta johtuvaan epäloogiseen käyttäytymiseen, heitä kehotetaan jättämään paradigma kokonaan ja toimimaan jollain spagettileikkauksella...

Viides ulottuvuus

Vaikka monet tiedemiehet kutsuvat jousiteoriaa matematiikan voittoon, joitain ongelmia on edelleen jäljellä - varsinkin mahdollisuuksien puute testata sitä kokeellisesti lähitulevaisuudessa. Maailmassa ei yksikään instrumentti, joko olemassa oleva tai perspektiivissä esiintyvä, kykenemätön "näkemään" jousia. Siksi jotkut tiedemiehet, muuten, jopa kysyvät: onko kieleteoria fysiikan vai filosofian teoria?... Totta, ei ole ollenkaan välttämätöntä nähdä jouset "omilla silmillä". Kieliteorian todistamiseen vaaditaan pikemminkin jotain muuta - mikä kuulostaa tieteiskirjallisuudesta - vahvistusta avaruuden ylimääräisten ulottuvuuksien olemassaolosta.

Mitä tämä on? Olemme kaikki tottuneet tilan kolmeen ulottuvuuteen ja yhteen aikaan. Mutta merkkijonoteoria ennustaa muiden - ylimääräisten - ulottuvuuksien olemassaolon. Mutta aloitetaan järjestyksessä.

Itse asiassa ajatus muiden ulottuvuuksien olemassaolosta syntyi melkein sata vuotta sitten. Se tuli silloin tuntemattoman saksalaisen matemaatikon Theodor Kalutzin päähän vuonna 1919. Hän ehdotti mahdollisuutta, että universumissamme on toinen ulottuvuus, jota emme näe. Albert Einstein kuuli tästä ideasta, ja aluksi hän piti siitä kovasti. Myöhemmin hän kuitenkin epäili sen oikeellisuutta ja viivästytti Kaluzan julkaisua jopa kahdella vuodella. Lopulta artikkeli kuitenkin julkaistiin ja ylimääräisestä ulottuvuudesta tuli eräänlainen intohimo fysiikan neroille.

Kuten tiedät, Einstein osoitti, että painovoima ei ole muuta kuin aika-avaruusmittausten muodonmuutos. Kaluza ehdotti, että sähkömagnetismi voisi myös olla aaltoilua. Miksi emme näe sitä? Kaluza löysi vastauksen tähän kysymykseen - sähkömagnetismin väreet voivat esiintyä ylimääräisessä, piilossa olevassa ulottuvuudessa. Mutta missä se on?

Vastauksen tähän kysymykseen antoi ruotsalainen fyysikko Oscar Klein, joka ehdotti, että Kaluzan viides ulottuvuus on kiertynyt miljardeja kertoja enemmän kuin yhden atomin koko, joten emme voi nähdä sitä. Ajatus siitä, että tämä pieni ulottuvuus on olemassa kaikkialla ympärillämme, on merkkijonoteorian ytimessä.

Yksi ehdotetuista ylimääräisten pyörremittojen muodoista. Jokaisen näistä muodoista värähtelee ja liikkuu merkkijono - maailmankaikkeuden pääkomponentti. Jokainen lomake on kuusiulotteinen - kuuden lisämitan määrän mukaan /

kymmenen ulottuvuutta

Mutta itse asiassa merkkijonoteorian yhtälöt eivät vaadi edes yhtä, vaan kuusi lisäulottuvuutta (yhteensä, kun tiedämme neljä, niitä on tasan 10). Niillä kaikilla on hyvin kierretty ja kierretty monimutkainen muoto. Ja kaikki on käsittämättömän pientä.

Kuinka nämä pienet mitat voivat vaikuttaa suureen maailmaamme? Kieliteorian mukaan ratkaiseva: sille kaiken määrää muoto. Kun soitat saksofonissa eri koskettimia, saat erilaisia ​​ääniä. Tämä johtuu siitä, että kun painat tiettyä näppäintä tai näppäinyhdistelmää, muutat soittimen tilan muotoa, jossa ilma kiertää. Tästä johtuen syntyy erilaisia ​​ääniä.

Kieleteoria ehdottaa, että avaruuden ylimääräiset kierretyt ja kierretyt mitat näkyvät samalla tavalla. Näiden lisäulottuvuuksien muodot ovat monimutkaisia ​​ja vaihtelevia, ja jokainen saa tällaisten ulottuvuuksien sisällä olevan merkkijonon värähtelemään eri tavalla juuri muotonsa vuoksi. Jos oletetaan esimerkiksi, että yksi kieli värähtelee kannun sisällä ja toinen kaarevan tolpan sisällä, nämä ovat täysin erilaisia ​​​​värähtelyjä. Jos kuitenkin kieleteoriaa on uskoa, todellisuudessa lisämittojen muodot näyttävät paljon monimutkaisemmalta kuin kannu.

Miten maailma toimii

Tiede tuntee nykyään joukon lukuja, jotka ovat maailmankaikkeuden perusvakiot. Ne määrittävät kaiken ympärillämme olevan ominaisuudet ja ominaisuudet. Tällaisten vakioiden joukossa esimerkiksi elektronin varaus, gravitaatiovakio, valon nopeus tyhjiössä... Ja jos muutamme näitä lukuja edes muutaman kerran, seuraukset ovat katastrofaaliset. Oletetaan, että olemme lisänneet sähkömagneettisen vuorovaikutuksen voimakkuutta. Mitä tapahtui? Saatamme yhtäkkiä huomata, että ionit ovat tulleet toisiaan vastenmielisemmiksi, ja lämpöydinfuusio, joka saa tähdet loistamaan ja säteilemään lämpöä, on yhtäkkiä epäonnistunut. Kaikki tähdet sammuvat.

Mutta entä merkkijonoteoria ylimääräisine ulottuvuuksineen? Tosiasia on, että sen mukaan ylimääräiset mitat määräävät perusvakioiden tarkan arvon. Jotkut mittausmuodot saavat yhden nauhan värähtelemään tietyllä tavalla ja synnyttävät sen, mitä näemme fotonina. Muissa muodoissa kielet värähtelevät eri tavalla ja tuottavat elektronin. Jumala todellakin piilee "pienissä asioissa" - juuri nämä pienet muodot määräävät kaikki tämän maailman perusvakiot.

supermerkkijonoteoria

1980-luvun puolivälissä jousiteoria sai majesteettisen ja hoikan ilmapiirin, mutta sen monumentin sisällä vallitsi hämmennys. Muutamassa vuodessa jo viisi versiota jousiteoriasta on syntynyt. Ja vaikka jokainen niistä on rakennettu merkkijonoihin ja ylimääräisiin mittoihin (kaikki viisi versiota yhdistyvät yleisessä supermerkkijonoteoriassa - NS), yksityiskohdissa nämä versiot erosivat huomattavasti.

Joten joissakin versioissa kielillä oli avoimet päät, toisissa ne näyttivät sormilta. Ja joissakin versioissa teoria ei vaatinut jopa 10, vaan jopa 26 mittausta. Paradoksi on, että kaikkia viittä nykyistä versiota voidaan kutsua yhtä todeksi. Mutta mikä niistä todella kuvaa universumiamme? Tämä on toinen merkkijonoteorian mysteeri. Siksi monet fyysikot heiluttivat jälleen kättään "hullulle" teorialle.

Mutta kuten jo mainittiin, jousien pääongelma on mahdottomuus (ainakin toistaiseksi) todistaa niiden läsnäolo kokeellisesti.

Jotkut tutkijat sanovat kuitenkin edelleen, että seuraavan sukupolven kiihdyttimissä on erittäin pieni, mutta silti mahdollisuus testata hypoteesia lisämitoista. Vaikka enemmistö on tietysti varma, että jos tämä on mahdollista, niin sen ei valitettavasti pitäisi tapahtua kovin pian - ainakaan vuosikymmenten kuluttua, korkeintaan - edes sadan vuoden kuluttua.

Erilaisia ​​merkkijonoteorian versioita pidetään nykyään pääehdokkaina kokonaisvaltaisen universaalin teorian titteliin, joka selittää kaiken olemassa olevan luonteen. Ja tämä on eräänlainen teoreettisten fyysikkojen pyhä malja, jotka osallistuvat alkuainehiukkasten teoriaan ja kosmologiaan. Universaali teoria (alias kaiken teoria) sisältää vain muutamia yhtälöitä, jotka yhdistävät koko ihmiskunnan tiedon vuorovaikutusten luonteesta ja aineen peruselementtien ominaisuuksista, joista maailmankaikkeus on rakennettu.

Nykyään kieleteoria on yhdistetty supersymmetrian käsitteeseen, mikä on johtanut supermerkkijonoteorian syntymiseen, ja nykyään tämä on maksimi, joka on saavutettu kaikkien neljän päävuorovaikutuksen (luonnossa vaikuttavien voimien) teorian yhdistämisessä. Itse supersymmetrian teoria on jo rakennettu a priori modernin käsitteen pohjalta, jonka mukaan mikä tahansa etäinen (kenttä)vuorovaikutus johtuu vastaavanlaisen vuorovaikutuksen hiukkas-kantajien vaihdosta vuorovaikutuksessa olevien hiukkasten välillä (ks. Vakiomalli). Selvyyden vuoksi vuorovaikutuksessa olevia hiukkasia voidaan pitää maailmankaikkeuden "tiileinä" ja kantajahiukkasia - sementtiä.

String teoria - suunta matemaattinen fysiikka, joka ei tutki pistehiukkasten dynamiikkaa, kuten useimmat fysiikan alat, vaan yksiulotteisten laajennettujen objektien, ts. jouset.
Standardimallin puitteissa kvarkit toimivat rakennuspalikoina ja mittabosonit, joita nämä kvarkit vaihtavat keskenään, toimivat vuorovaikutuksen kantajina. Supersymmetria-teoria menee vielä pidemmälle ja väittää, että kvarkit ja leptonit eivät itsessään ole perustavanlaatuisia: ne kaikki koostuvat vielä raskaammista ja kokeellisesti löytämättömistä aineen rakenteista (tiileistä), joita pitää yhdessä vielä vahvempi superenergeettisten hiukkasten "sementti". vuorovaikutuksen kantajat kuin kvarkit hadroneissa ja bosoneissa.

Laboratorio-olosuhteissa ei luonnollisestikaan ole vielä varmistettu yhtään supersymmetriateorian ennustetta, mutta aineellisen maailman hypoteettisilla piilokomponenteilla on jo nimet - esimerkiksi elektroni (elektronin supersymmetrinen kumppani), skvarkki. , jne. Näiden hiukkasten olemassaolo ennustetaan kuitenkin yksiselitteisesti.

Näiden teorioiden tarjoama kuva maailmankaikkeudesta on kuitenkin melko helppo visualisoida. Asteikoissa, jotka ovat luokkaa 10E–35 m, eli 20 suuruusluokkaa pienempiä kuin saman protonin halkaisija, joka sisältää kolme sitoutunutta kvarkkia, aineen rakenne poikkeaa jopa alkeetasolla tavanomaisesta. hiukkasia. Niin pienillä etäisyyksillä (ja niin korkeilla vuorovaikutusenergioilla, että se on mahdotonta ajatella) aine muuttuu sarjaksi seisovia kenttäaaltoja, jotka ovat samanlaisia ​​kuin ne, jotka kiihtyvät soittimien kieleissä. Kuten kitaran kielessä, tällaisessa kielessä voidaan herättää perusäänen lisäksi monia ylisävyjä tai harmonisia. Jokaisella harmonisella on oma energiatila. Suhteellisuusperiaatteen (katso Suhteellisuusteoria) mukaan energia ja massa ovat ekvivalentteja, mikä tarkoittaa, että mitä korkeampi kielen harmonisen aallon värähtelytaajuus on, sitä suurempi on sen energia ja sitä suurempi on havaitun hiukkasen massa.

Jos kitaran kielessä oleva seisova aalto visualisoidaan kuitenkin yksinkertaisesti, superkieliteorian ehdottamat seisovat aallot ovat vaikeasti visualisoitavissa - tosiasia on, että superkielet värähtelevät tilassa, jossa on 11 ulottuvuutta. Olemme tottuneet neliulotteiseen avaruuteen, joka sisältää kolme spatiaalista ja yhden ajallisen ulottuvuuden (vasen-oikea, ylös-alas, eteenpäin-taakse, menneisyys-tulevaisuus). Supermerkkijonojen tilassa asiat ovat paljon monimutkaisempia (katso liite). Teoreettiset fyysikot kiertävät "ylimääräisten" tilaulottuvuuksien liukasongelman väittämällä, että ne ovat "piilotettuja" (tai tieteellisesti sanottuna "tiivistetty") ja siksi niitä ei havaita tavallisilla energioilla.

Viime aikoina jousiteoriaa on kehitetty edelleen moniulotteisten kalvojen teorian muodossa - itse asiassa nämä ovat samoja jousia, mutta litteitä. Kuten yksi sen kirjoittajista rennosti vitsaili, kalvot eroavat nauhoista samalla tavalla kuin nuudelit ja vermicellit.

Se on ehkä kaikki, mitä voidaan lyhyesti kertoa yhdestä teorioista, joka ei ilman syytä väittää nykyään olevan universaali teoria kaikkien voimien vuorovaikutusten Suuresta yhdistämisestä. Valitettavasti tämä teoria ei ole ilman syntiä. Ensinnäkin sitä ei ole vielä saatettu tiukkaan matemaattiseen muotoon, koska matemaattinen laitteisto ei ole riittävä sen saattamiseksi tiukkaan sisäiseen vastaavuuteen. Tämän teorian syntymisestä on kulunut 20 vuotta, eikä kukaan ole pystynyt johdonmukaisesti harmonisoimaan joitakin sen näkökohtia ja versioita muiden kanssa. Vielä epämiellyttävämpää on se tosiasia, että yksikään kielten (ja varsinkin supermerkkijonojen) teoriaa ehdottavista teoreetikoista ei ole vielä ehdottanut yhtäkään koetta, jolla näitä teorioita voitaisiin testata laboratoriossa. Valitettavasti pelkään, että kunnes he tekevät tämän, kaikki heidän työnsä jää omituiseksi fantasiapeliksi ja esoteerisen tiedon ymmärtämisen harjoitukseksi luonnontieteen valtavirran ulkopuolella.

Mustien aukkojen ominaisuuksien tutkiminen

Vuonna 1996 jousiteoreetikot Andrew Strominger ja Cumrun Wafa luottivat enemmän varhaiset tulokset Susskind ja Sen julkaisivat "The Microscopic Nature of Bekenstein and Hawking's Entropy". Tässä työssä Strominger ja Vafa pystyivät käyttämään merkkijonoteoriaa löytääkseen tietyn luokan mustien aukkojen mikroskooppiset komponentit sekä laskeakseen tarkasti näiden komponenttien osuuden entropiaan. Työ perustui 1980-luvulla ja 1990-luvun alussa käytetyn uuden, osittain häiriöteorian ulkopuolelle jäävän menetelmän soveltamiseen. Työn tulos osui täsmälleen yhteen Bekensteinin ja Hawkingin yli kaksikymmentä vuotta aikaisemmin tehtyjen ennusteiden kanssa.

Strominger ja Vafa vastustivat mustien aukkojen todellisia muodostumisprosesseja rakentava lähestymistapa. He muuttivat näkemystä mustien aukkojen muodostumisesta osoittamalla, että ne voidaan rakentaa kokoamalla huolella yhdeksi mekanismiksi täsmällinen joukko braaneja, jotka löydettiin toisen superstring-vallankumouksen aikana.

Kaikki mikroskooppisen suunnittelun säätimet käsissä musta aukko, Strominger ja Wafa pystyivät laskemaan mustan aukon mikroskooppisten komponenttien permutaatioiden määrän, jotka jättävät yhteiset havaittavat ominaisuudet, kuten massan ja varauksen, muuttumattomina. Sen jälkeen he vertasivat saatua lukua mustan aukon tapahtumahorisontin pinta-alaan - Bekensteinin ja Hawkingin ennustamaan entropiaan - ja löysivät täydellisen yhteisymmärryksen. Ainakin äärimmäisten mustien aukkojen luokassa Strominger ja Vafa onnistuivat löytämään kieleteorian sovelluksen mikroskooppisten komponenttien analysointiin ja vastaavan entropian tarkkaan laskemiseen. Ongelma, joka oli kohdannut fyysikot neljännesvuosisadan ajan, ratkesi.

Monille teoreetikoille tämä löytö oli tärkeä ja vakuuttava argumentti merkkijonoteorian tueksi. Kieleteorian kehitys on vielä liian karkeaa suoraa ja tarkkaa vertailua varten kokeellisiin tuloksiin, esimerkiksi kvarkin tai elektronin massojen mittaustuloksiin. Kieleteoria kuitenkin tarjoaa ensimmäisen perustavanlaatuisen perustelun kauan sitten. julkinen omaisuus mustia aukkoja, joiden selittämisen mahdottomuus esti monien vuosien ajan fyysikkojen tutkimusta perinteisiä teorioita. Jopa Sheldon Glashow Nobelisti fysiikassa ja 1980-luvun vankka kieleteorian vastustaja, myönsi haastattelussa vuonna 1997, että "kun kieliteoreetikot puhuvat mustista aukoista, he puhuvat melkein havaittavista ilmiöistä, ja tämä on vaikuttavaa."

Kielikosmologia

On kolme pääkohtaa, joissa merkkijonoteoria muuttaa standardikosmologista mallia. Ensinnäkin hengessä nykyaikainen tutkimus, selventää tilannetta yhä selvemmin, merkkijonoteoriasta seuraa, että maailmankaikkeudella pitäisi olla minimi sallittu koko. Tämä johtopäätös muuttaa käsityksen universumin rakenteesta heti alkuräjähdyksen aikaan, jolle standardimalli antaa universumin nollakoon. Toiseksi käsite T-kaksinaisuus, eli pienten ja kahden kaksinaisuus suuret säteet(hänen läheinen yhteys vähimmäiskoon olemassaololla) merkkijonoteoriassa on tärkeä myös kosmologiassa. Kolmanneksi merkkijonoteoriassa aika-avaruusulottuvuuksia on enemmän kuin neljä, joten kosmologian on kuvattava kaikkien näiden ulottuvuuksien kehitys.

Brandenbergin ja Wafan malli

1980-luvun lopulla Robert Brandenberger ja Kumrun Wafa tekivät ensimmäisen tärkeitä askeleita ymmärtää, mitkä muutokset standardin seurauksissa kosmologinen malli käyttää merkkijonoteoriaa. He tulivat kahdelle tärkeitä löytöjä. Ensinnäkin, kun siirrymme takaisin alkuräjähdyksen aikaan, lämpötila jatkaa nousuaan siihen hetkeen asti, jolloin maailmankaikkeuden koko on kaikissa suunnissa yhtä suuri kuin Planckin pituus. Tässä vaiheessa lämpötila saavuttaa maksiminsa ja alkaa laskea. Intuitiivisella tasolla tämän ilmiön syytä ei ole vaikea ymmärtää. Oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi (Brandenbergerin ja Wafan mukaan), että kaikki maailmankaikkeuden tilaulotteet ovat syklisiä. Kun siirrymme ajassa taaksepäin, jokaisen ympyrän säde kutistuu ja maailmankaikkeuden lämpötila nousee. Tiedämme merkkijonoteoriasta, että säteiden pienentäminen ensin Planckin pituuteen ja sen jälkeen sen alle vastaa fyysisesti säteiden pienentämistä Planckin pituuteen, jota seuraa niiden myöhempi lisäys. Koska lämpötila laskee universumin laajenemisen aikana, epäonnistuneet yritykset puristaa maailmankaikkeus Planckin pituutta pienempiin kokoihin johtavat lämpötilan kasvun pysähtymiseen ja sen edelleen laskemiseen.

Tämän tuloksena Brandenberger ja Vafa päätyivät seuraavaan kosmologiseen kuvaan: ensinnäkin kaikki merkkijonoteorian spatiaaliset mitat ovat tiukasti kierretty Planckin pituuden luokkaa olevaan minimimittaan. Lämpötila ja energia ovat korkeita, mutta eivät äärettömiä: merkkijonoteorian nolla-alkupisteen paradoksit ratkeavat. AT alkuhetki Maailmankaikkeuden olemassaolosta, kaikki merkkijonoteorian spatiaaliset ulottuvuudet ovat täysin yhtäläisiä ja täysin symmetrisiä: ne kaikki on rullattu moniulotteiseksi Planck-ulottuvuukseksi. Lisäksi Brandenbergerin ja Wafen mukaan maailmankaikkeus käy läpi symmetrian pienentämisen ensimmäisen vaiheen, kun Planckin aikana valitaan kolme tilaulottuvuutta myöhempää laajenemista varten, kun taas loput säilyttävät alkuperäisen Planck-kokonsa. Nämä kolme ulottuvuutta tunnistetaan sitten skenaarion ulottuvuuksilla inflaatiokosmologia ja evoluutioprosessissa ottavat nyt havaittavan muodon.

Malli Veneziano ja Gasperini

Brandenbergerin ja Wafan työn jälkeen fyysikot ovat edistyneet jatkuvasti kohti merkkijonokosmologian ymmärtämistä. Näitä tutkimuksia johtavien joukossa ovat Gabriele Veneziano ja hänen kollegansa Maurizio Gasperini Torinon yliopistosta. Nämä tiedemiehet esittelivät versionsa merkkijonokosmologiasta, joka monissa paikoissa on yhteydessä yllä kuvattuun skenaarioon, mutta toisaalta eroaa siitä olennaisesti. Kuten Brandenberger ja Wafa, jotta voidaan sulkea pois ääretön lämpötila ja energiatiheys, joita esiintyy standardissa ja inflaatiomalli, he luottivat merkkijonoteorian vähimmäispituuden olemassaoloon. Sen sijaan, että päättelivät, että tämän ominaisuuden vuoksi maailmankaikkeus on syntynyt Planck-mittojen palasta, Gasperini ja Veneziano ehdottivat, että oli olemassa esihistoriallinen universumi, joka syntyi kauan ennen ns. nolla piste ja synnytti tämän Planck-ulottuvuuden kosmisen "alkion".

Universumin alkutila tällaisessa skenaariossa ja alkuräjähdyksen mallissa on hyvin erilainen. Gasperinin ja Venezianon mukaan universumi ei ollut kuuma ja tiukasti kierretty mittapallo, vaan se oli kylmä ja sillä oli ääretön laajuus. Sitten, kuten merkkijonoteorian yhtälöistä seuraa, epävakaus valtasi maailmankaikkeuden, ja kaikki sen pisteet alkoivat, kuten Guthin mukaan inflaation aikakaudella, levitä nopeasti sivuille.

Gasperini ja Veneziano osoittivat, että tämän seurauksena avaruus muuttui yhä kaarevammaksi ja sen seurauksena lämpötila ja energiatiheys nousivat jyrkästi. Kului vähän aikaa ja näiden sisällä kolmiulotteinen millimetrin kokoinen alue loputtomat avaruudet muuttui kuumaksi ja tiheäksi täpläksi, joka on identtinen Guthin mukaan inflaatiolaajenemisen aikana muodostuneen pisteen kanssa. Sitten kaikki meni alkuräjähdyksen kosmologian vakioskenaarion mukaan, ja laajenevasta pisteestä tuli havaittava maailmankaikkeus.

Koska alkuräjähdystä edeltävä aikakausi näki oman inflaatiolaajenemisensa, Guthin ratkaisu horisonttiparadoksiin sisältyy automaattisesti tähän kosmologiseen skenaarioon. Venezianon (1998 haastattelussa) sanoin, "jonoteoria esittelee meille muunnelman inflaatiokosmologiasta hopealautasella".

Kielikosmologian tutkimuksesta on nopeasti tulossa aktiivisen ja tuottavan tutkimuksen alue. Esimerkiksi alkuräjähdystä edeltävä evoluution skenaario on ollut kiivasta keskustelun kohteena useammin kuin kerran, ja sen paikka tulevaisuuden kosmologisessa muotoilussa on kaikkea muuta kuin ilmeinen. Ei ole kuitenkaan epäilystäkään siitä, että tämä kosmologinen muotoilu perustuu lujasti fyysikkojen ymmärtämiseen toisen supermerkkien vallankumouksen aikana löydetyistä tuloksista. Esimerkiksi moniulotteisten kalvojen olemassaolon kosmologiset seuraukset eivät ole vielä selviä. Toisin sanoen, miten ajatus maailmankaikkeuden olemassaolon ensimmäisistä hetkistä muuttuu valmistuneen M-teorian analyysin seurauksena? Tätä asiaa tutkitaan intensiivisesti.

Tiede on laaja ala ja suuri määrä tutkimusta ja löytöjä tehdään päivittäin, mutta on syytä huomata, että jotkut teoriat vaikuttavat mielenkiintoisilta, mutta samalla niillä ei ole todellista näyttöä ja ikään kuin "roikkuvat ilmassa".

Mikä on merkkijonoteoria?

Fysikaalista teoriaa, joka edustaa hiukkasia värähtelyn muodossa, kutsutaan merkkijonoteoriaksi. Näillä aalloilla on vain yksi parametri - pituusaste ja korkeus ja leveys puuttuvat. Selvittäessään, että tämä on merkkijonoteoriaa, sinun tulee ottaa huomioon sen kuvaamat päähypoteesit.

1. Oletetaan, että kaikki ympärillä oleva koostuu värähtelevistä filamenteista ja energiakalvoista.
2. Yrittää yhdistää yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan.
3. Kieleteoria tarjoaa mahdollisuuden yhdistää kaikki perustavanlaatuisia voimia Universumi.
4. Ennustaa symmetrisen suhteen erilaisia ​​tyyppejä hiukkaset: bosonit ja fermionit.
5. Antaa mahdollisuuden kuvata ja esittää universumin ulottuvuuksia, joita ei ole aiemmin havaittu.

Kieleteoria – kuka sen keksi?

1. Ensimmäistä kertaa vuonna 1960 kvanttiteoria merkkijonot luotiin selittämään ilmiötä hadronifysiikassa. Tuolloin sen kehittivät G. Veneziano, L. Susskind, T. Goto ja muut.
2. Hän kertoi, mitä kieleteoria on, tiedemiehet D. Schwartz, J. Sherk ja T. Yene, koska he kehittivät bosonisten kielten hypoteesin, ja tämä tapahtui 10 vuotta myöhemmin.
3. Vuonna 1980 kaksi tiedemiestä: M. Green ja D. Schwartz tunnistivat supermerkkijonojen teorian, jolla oli ainutlaatuisia symmetrioita.
4. Ehdotetun hypoteesin tutkimuksia tehdään tähän päivään asti, mutta toistaiseksi sitä ei ole voitu todistaa.

String Theory - Filosofia

On olemassa filosofinen suunta, jolla on yhteys jousiteoriaan, ja he kutsuvat sitä monadiksi. Se sisältää symbolien käytön minkä tahansa tiedon tiivistämiseksi. Monadi ja jousiteoria filosofiassa käyttävät vastakohtia ja kaksinaisuutta. Suosituin yksinkertainen monadisymboli on Yin-Yang. Asiantuntijat ehdottivat, että kieleteoria kuvataan kolmiulotteisena mieluummin kuin litteällä monadilla, jolloin kielet ovat todellisuutta, vaikka ne ovat pitkiä ja niukkoja.

Jos käytetään volumetristä monadia, Yin-Yangin jakava viiva on taso, ja käyttämällä moniulotteista monadia saadaan spiraalimuotoinen tilavuus. Vaikka moniulotteisia monadeja koskevaa filosofiaa ei ole olemassakaan, tämä on tulevaisuuden tutkimusalue. Filosofit uskovat, että kognitio on loputon prosessi, ja kun ihminen yrittää luoda yhden mallin universumista, hän hämmästyy useammin kuin kerran ja muuttaa peruskäsityksiään.

Kieliteorian haitat

Koska useiden tutkijoiden ehdottama hypoteesi on vahvistamaton, on täysin ymmärrettävää, että on olemassa useita ongelmia, jotka osoittavat sen tarkentamisen tarpeen.

1. On merkkijonoteorian väärinkäsityksiä, esimerkiksi laskettaessa se havaittiin uusi tyyppi hiukkaset ovat takyoneja, mutta niitä ei voi olla luonnossa niiden massan neliön takia alle nolla ja liikkeen nopeus lisää nopeutta Sveta.
2. Kieleteoria voi olla olemassa vain kymmenulotteisessa avaruudessa, mutta silloin on ajankohtainen kysymys - miksi ihminen ei havaitse muita ulottuvuuksia?

String teoria - todiste

Kaksi tärkeintä fyysistä sopimusta, joihin tieteellinen todiste itse asiassa vastustavat toisiaan, koska ne edustavat maailmankaikkeuden rakennetta mikrotasolla eri tavoin. Niiden kokeilemiseksi ehdotettiin teoriaa kosmiset kielet. Se näyttää monessa suhteessa luotettavalta, eikä vain sanoissa, vaan myös matemaattisissa laskelmissa, mutta nykyään ihmisellä ei ole mahdollisuutta todistaa sitä käytännössä. Jos merkkijonoja on olemassa, ne ovat mikroskooppisella tasolla, eikä niiden tunnistamiseen ole vielä teknisiä mahdollisuuksia.

String Theory ja Jumala

Kuuluisa teoreettinen fyysikko M. Kaku ehdotti teoriaa, jossa hän, käyttämällä merkkijonohypoteesia, todistaa Herran olemassaolon. Hän tuli siihen tulokseen, että kaikki maailmassa toimii tiettyjen yhden mielen määrittelemien lakien ja sääntöjen mukaan. Kakun mukaan jousiteoria ja piilotetut mitat Universumia autetaan luomaan yhtälö, joka yhdistää kaikki luonnonvoimat ja antaa sinun ymmärtää Jumalan mielen. Hän keskittyy hypoteesinsa takyonihiukkasiin, jotka liikkuvat valoa nopeammin. Jopa Einstein sanoi, että jos löydät sellaisia ​​osia, on mahdollista siirtää aikaa taaksepäin.

Suoritettuaan sarjan kokeita Kaku päätteli, että ihmiselämää hallitsevat vakaat lait, eikä se reagoi kosmisiin onnettomuuksiin. Elämässä on merkkijonoteoria, ja se liittyy tuntemattomaan voimaan, joka hallitsee elämää ja tekee siitä kokonaisen. Hänen mielestään näin se on. Kaku on varma, että universumi on värähteleviä kieliä, jotka tulevat Korkeimman mielestä.