एक सुंदर काव्य वाक्यांश "स्ट्रिंग सिद्धांत" सैद्धांतिक भौतिकी में दिशाओं में से एक है, जो सापेक्षता के सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी के विचारों को जोड़ता है। भौतिकी की यह शाखा क्वांटम स्ट्रिंग्स - यानी एक-आयामी विस्तारित वस्तुओं के अध्ययन से संबंधित है। यह भौतिकी की कई अन्य शाखाओं से इसका मुख्य अंतर है जिसमें बिंदु कणों की गतिशीलता का अध्ययन किया जाता है।

इसके मूल में, स्ट्रिंग थ्योरी इनकार करती है और दावा करती है कि ब्रह्मांड हमेशा अस्तित्व में है। यानी ब्रह्मांड एक असीम रूप से छोटा बिंदु नहीं था, बल्कि एक अनंत लंबाई वाला एक तार था, जबकि स्ट्रिंग सिद्धांत कहता है कि हम दस-आयामी अंतरिक्ष में रहते हैं, हालांकि हम केवल 3-4 महसूस करते हैं। बाकी एक ढह गई स्थिति में मौजूद हैं, और यदि आप सवाल पूछने का फैसला करते हैं: "वे कब प्रकट होंगे, और क्या यह कभी भी होगा?", तो आपको कोई जवाब नहीं मिलेगा।

गणित ने बस इसे नहीं पाया - स्ट्रिंग सिद्धांत को अनुभवजन्य रूप से सिद्ध नहीं किया जा सकता है। सच है, एक सार्वभौमिक सिद्धांत विकसित करने का प्रयास किया गया है ताकि इसे व्यावहारिक रूप से परखा जा सके। लेकिन ऐसा होने के लिए, इसे इतना सरल बनाया जाना चाहिए कि यह वास्तविकता की हमारी धारणा के स्तर तक पहुंच जाए। तब जाँच का विचार पूरी तरह से अपना अर्थ खो देता है।

मूल मानदंड और स्ट्रिंग सिद्धांत की अवधारणाएँ

सापेक्षता का सिद्धांत कहता है कि हमारा ब्रह्मांड एक समतल है, और क्वांटम यांत्रिकी का कहना है कि सूक्ष्म स्तर पर एक अनंत गति होती है, जिसके कारण अंतरिक्ष घुमावदार होता है। और स्ट्रिंग सिद्धांत इन दो मान्यताओं को संयोजित करने का प्रयास करता है, और इसके अनुसार, प्राथमिक कणों को प्रत्येक परमाणु की संरचना में विशेष घटकों के रूप में दर्शाया जाता है - मूल तार, जो एक प्रकार के अल्ट्रामाइक्रोस्कोपिक फाइबर होते हैं। इसी समय, प्राथमिक कणों में ऐसे गुण होते हैं जो इन कणों को बनाने वाले तंतुओं के गुंजयमान कंपन की व्याख्या करते हैं। इस प्रकार के तंतु अनंत संख्या में कंपन करते हैं।

सार की अधिक सटीक समझ के लिए, एक साधारण आम आदमी साधारण संगीत वाद्ययंत्रों के तारों की कल्पना कर सकता है जिन्हें अलग-अलग समय पर बढ़ाया जा सकता है, सफलतापूर्वक फोल्ड किया जा सकता है, और लगातार कंपन हो सकता है। कुछ स्पंदनों पर एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करने वाले धागों के गुण समान होते हैं।

मानक छोरों में लुढ़कते हुए, धागे बड़े प्रकार के कण बनाते हैं - क्वार्क, इलेक्ट्रॉन, जिनका द्रव्यमान पहले से ही फाइबर के तनाव और कंपन आवृत्ति के स्तर पर सीधे निर्भर करेगा। तो स्ट्रिंग ऊर्जा इन मानदंडों के साथ सहसंबद्ध है। अधिक मात्रा में विकिरित ऊर्जा के साथ प्राथमिक कणों का द्रव्यमान अधिक होगा।

स्ट्रिंग थ्योरी में वर्तमान मुद्दे

स्ट्रिंग थ्योरी का अध्ययन करते समय, कई देशों के वैज्ञानिकों को समय-समय पर कई समस्याओं और अनसुलझे मुद्दों का सामना करना पड़ा। सबसे महत्वपूर्ण बिंदु गणितीय सूत्रों की कमी माना जा सकता है, इसलिए विशेषज्ञ अभी तक सिद्धांत को पूर्ण रूप देने में सफल नहीं हुए हैं।

दूसरी महत्वपूर्ण समस्या 10 आयामों की उपस्थिति के सिद्धांत के सार द्वारा पुष्टि है, जब वास्तव में हम उनमें से केवल 4 को ही महसूस कर सकते हैं। संभवत: उनमें से शेष 6 मुड़ी हुई अवस्था में मौजूद हैं, और उन्हें वास्तविक समय में महसूस करना संभव नहीं है। इसलिए, हालांकि सिद्धांत का खंडन मौलिक रूप से असंभव है, प्रायोगिक पुष्टि अभी भी काफी मुश्किल लगती है।

उसी समय, मूल गणितीय निर्माणों के साथ-साथ टोपोलॉजी के विकास के लिए स्ट्रिंग सिद्धांत का अध्ययन एक स्पष्ट प्रोत्साहन बन गया। अपनी सैद्धांतिक दिशाओं के साथ भौतिकी अध्ययन के तहत सिद्धांत की मदद से गणित में भी काफी मजबूती से निहित है। इसके अलावा, आधुनिक क्वांटम गुरुत्व और पदार्थ के सार को अच्छी तरह से समझा जा सकता है, पहले की तुलना में कहीं अधिक गहराई से अध्ययन करना शुरू किया जा सकता है।

इसलिए, स्ट्रिंग थ्योरी अनुसंधान निर्बाध जारी है, और लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में परीक्षणों सहित कई प्रयोगों के परिणाम गायब अवधारणाएं और तत्व हो सकते हैं। इस मामले में, भौतिक सिद्धांत बिल्कुल सिद्ध और आम तौर पर स्वीकृत घटना होगी।

मुख्य सवाल:

ब्रह्मांड के मूलभूत घटक क्या हैं - "पदार्थ की पहली ईंटें"? क्या ऐसे सिद्धांत हैं जो सभी बुनियादी भौतिक घटनाओं की व्याख्या कर सकते हैं?

प्रश्न: क्या यह सच है?

आज और निकट भविष्य में इतने छोटे पैमाने पर प्रत्यक्ष अवलोकन संभव नहीं है। भौतिकी खोज में है, और चल रहे प्रयोग, उदाहरण के लिए, सुपरसिमेट्रिक कणों का पता लगाने या त्वरक में अतिरिक्त आयामों की खोज करने के लिए, यह संकेत दे सकता है कि स्ट्रिंग सिद्धांत सही रास्ते पर है।

स्ट्रिंग थ्योरी हर चीज का सिद्धांत है या नहीं, यह हमें वास्तविकता की गहरी संरचनाओं में झांकने के लिए उपकरणों का एक अनूठा सेट प्रदान करता है।

स्ट्रिंग सिद्धांत

मैक्रो और माइक्रो

ब्रह्मांड का वर्णन करते समय, भौतिकी इसे दो असंगत हिस्सों में विभाजित करती है - क्वांटम सूक्ष्म जगत, और स्थूल जगत, जिसके भीतर गुरुत्वाकर्षण का वर्णन किया गया है।

स्ट्रिंग सिद्धांत इन हिस्सों को "सब कुछ के सिद्धांत" में संयोजित करने का एक विवादास्पद प्रयास है।

कण और बातचीत

दुनिया दो प्रकार के प्राथमिक कणों से बनी है - फ़र्मियन और बोसॉन। फ़र्मियन सभी देखने योग्य पदार्थ हैं, और बोसॉन चार ज्ञात मूलभूत अंतःक्रियाओं के वाहक हैं: कमजोर, विद्युत चुम्बकीय, मजबूत और गुरुत्वाकर्षण। मानक मॉडल नामक एक सिद्धांत के भीतर, भौतिकविदों ने तीन मूलभूत बलों का वर्णन और परीक्षण करने में कामयाबी हासिल की है, लेकिन सबसे कमजोर, गुरुत्वाकर्षण। आज तक, मानक मॉडल हमारी दुनिया का सबसे सटीक और प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि किया गया मॉडल है।

स्ट्रिंग सिद्धांत की आवश्यकता क्यों है

मानक मॉडल में गुरुत्वाकर्षण शामिल नहीं है, ब्लैक होल और बिग बैंग के केंद्र का वर्णन नहीं कर सकता है, और कुछ प्रयोगों के परिणामों की व्याख्या नहीं करता है। स्ट्रिंग सिद्धांत इन समस्याओं को हल करने और प्राथमिक कणों को छोटे कंपन तारों के साथ बदलकर पदार्थ और अंतःक्रियाओं को एकीकृत करने का एक प्रयास है।

स्ट्रिंग सिद्धांत इस विचार पर आधारित है कि सभी प्राथमिक कणों को एक प्राथमिक "पहली ईंट" - एक स्ट्रिंग के रूप में दर्शाया जा सकता है। तार कंपन कर सकते हैं, और बड़ी दूरी पर इस तरह के कंपन के विभिन्न तरीके हमें विभिन्न प्राथमिक कणों की तरह दिखेंगे। कंपन का एक तरीका स्ट्रिंग को एक फोटॉन की तरह बना देगा, दूसरा इसे एक इलेक्ट्रॉन जैसा बना देगा।

यहां तक ​​​​कि एक मॉड भी है जो गुरुत्वाकर्षण बातचीत के वाहक का वर्णन करता है - गुरुत्वाकर्षण! स्ट्रिंग सिद्धांत के संस्करण दो प्रकार के तारों का वर्णन करते हैं: खुला (1) और बंद (2)। खुले तारों के दो छोर (3) होते हैं जो झिल्ली जैसी संरचनाओं पर स्थित होते हैं जिन्हें डी-ब्रेन कहा जाता है, और उनकी गतिशीलता चार मूलभूत अंतःक्रियाओं में से तीन का वर्णन करती है - सभी गुरुत्वाकर्षण को छोड़कर।

बंद तार छोरों से मिलते जुलते हैं, वे डी-ब्रेन से बंधे नहीं हैं - यह बंद तारों के कंपन मोड हैं जो एक द्रव्यमान रहित गुरुत्वाकर्षण द्वारा दर्शाए जाते हैं। एक खुली स्ट्रिंग के सिरे जुड़ सकते हैं, एक बंद स्ट्रिंग का निर्माण कर सकते हैं, जो बदले में, टूट सकता है, एक खुले में बदल सकता है, या एक साथ आकर दो बंद स्ट्रिंग्स में विभाजित हो सकता है (5) - इस प्रकार, स्ट्रिंग सिद्धांत में, गुरुत्वाकर्षण बातचीत अन्य सभी के साथ संयुक्त है

स्ट्रिंग्स उन सभी वस्तुओं में सबसे छोटी हैं जिन पर भौतिकी संचालित होती है। ऊपर चित्र में दिखाई गई वस्तुओं की आकार सीमा V परिमाण के 34 से अधिक क्रमों तक फैली हुई है - यदि एक परमाणु सौर मंडल के आकार का होता, तो एक तार का आकार परमाणु नाभिक से थोड़ा बड़ा हो सकता है।

अतिरिक्त माप

सुसंगत स्ट्रिंग सिद्धांत केवल उच्च-आयामी अंतरिक्ष में ही संभव हैं, जहां परिचित 4 स्पेस-टाइम आयामों के अलावा, 6 अतिरिक्त आयामों की आवश्यकता होती है। सिद्धांतकारों का मानना ​​​​है कि इन अतिरिक्त आयामों को अगोचर रूप से छोटे रूपों में जोड़ दिया जाता है - कैलाबी-यौ रिक्त स्थान। स्ट्रिंग थ्योरी की समस्याओं में से एक यह है कि कैलाबी-यौ कनवल्शन (कॉम्पैक्टिफिकेशन) के लगभग अनंत संख्या में वेरिएंट हैं जो किसी भी दुनिया का वर्णन कर सकते हैं, और अब तक क्यूई कॉम्पैक्टीफिकेशन के संस्करण को खोजने का कोई तरीका नहीं है जो वर्णन करने की अनुमति देगा कि हम चारों ओर क्या देखते हैं।

सुपरसिमेट्री

स्ट्रिंग सिद्धांत के अधिकांश संस्करणों में सुपरसिमेट्री की अवधारणा की आवश्यकता होती है, जो इस विचार पर आधारित है कि फ़र्मियन (पदार्थ) और बोसॉन (बातचीत) एक ही वस्तु की अभिव्यक्तियाँ हैं, और एक दूसरे में बदल सकते हैं।

सब कुछ का सिद्धांत?

सुपरसिमेट्री को 5 अलग-अलग तरीकों से स्ट्रिंग सिद्धांत में शामिल किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप 5 अलग-अलग प्रकार के स्ट्रिंग सिद्धांत होते हैं, जिसका अर्थ है कि स्ट्रिंग सिद्धांत स्वयं "सब कुछ का सिद्धांत" होने का दावा नहीं कर सकता है। ये सभी पांच प्रकार गणितीय परिवर्तनों से जुड़े हुए हैं जिन्हें द्वैत कहा जाता है, और इससे यह समझ पैदा हुई है कि ये सभी प्रकार कुछ अधिक सामान्य के पहलू हैं। इस अधिक सामान्य सिद्धांत को एम-थ्योरी कहा जाता है।

स्ट्रिंग थ्योरी के 5 अलग-अलग फॉर्मूलेशन ज्ञात हैं, लेकिन करीब से जांच करने पर पता चलता है कि वे सभी एक अधिक सामान्य सिद्धांत की अभिव्यक्तियाँ हैं

बेशक, ब्रह्मांड के तार शायद ही उन लोगों के समान हैं जिनकी हम कल्पना करते हैं। स्ट्रिंग सिद्धांत में, वे ऊर्जा के अविश्वसनीय रूप से छोटे कंपन तंतु हैं। ये धागे छोटे "लोचदार बैंड" की तरह होते हैं जो हर तरह से सिकुड़, खिंचाव और सिकुड़ सकते हैं। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि ब्रह्मांड की सिम्फनी उन पर "खेली" नहीं जा सकती है, क्योंकि स्ट्रिंग सिद्धांतकारों के अनुसार, जो कुछ भी मौजूद है वह इन "धागे" से बना है।

भौतिकी विवाद

19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, भौतिकविदों को ऐसा लग रहा था कि अब उनके विज्ञान में कुछ भी गंभीर नहीं खोजा जा सकता है। शास्त्रीय भौतिकी का मानना ​​​​था कि इसमें कोई गंभीर समस्या नहीं बची थी, और दुनिया की पूरी संरचना पूरी तरह से ट्यून और अनुमानित मशीन की तरह दिखती थी। मुसीबत, हमेशा की तरह, बकवास के कारण हुई - छोटे "बादलों" में से एक जो अभी भी विज्ञान के स्पष्ट, समझने योग्य आकाश में बना हुआ है। अर्थात्, पूरी तरह से काले शरीर की विकिरण ऊर्जा की गणना करते समय (एक काल्पनिक शरीर जो किसी भी तापमान पर उस पर विकिरण घटना को पूरी तरह से अवशोषित करता है, तरंग दैर्ध्य - एनएस की परवाह किए बिना)। गणना से पता चला कि किसी भी बिल्कुल काले शरीर की कुल विकिरण ऊर्जा असीम रूप से बड़ी होनी चाहिए। इस तरह की स्पष्ट गैरबराबरी से बचने के लिए, जर्मन वैज्ञानिक मैक्स प्लैंक ने 1900 में सुझाव दिया कि दृश्य प्रकाश, एक्स-रे और अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगें केवल ऊर्जा के कुछ असतत भागों द्वारा उत्सर्जित की जा सकती हैं, जिसे उन्होंने क्वांटा कहा। उनकी मदद से, पूरी तरह से काले शरीर की विशेष समस्या को हल करना संभव था। हालांकि, नियतिवाद के लिए क्वांटम परिकल्पना के परिणामों को उस समय अभी तक महसूस नहीं किया गया था। 1926 तक, एक अन्य जर्मन वैज्ञानिक, वर्नर हाइजेनबर्ग ने प्रसिद्ध अनिश्चितता सिद्धांत तैयार किया।

इसका सार इस तथ्य पर उबलता है कि, पहले प्रचलित सभी कथनों के विपरीत, प्रकृति भौतिक नियमों के आधार पर भविष्य की भविष्यवाणी करने की हमारी क्षमता को सीमित करती है। यह, निश्चित रूप से, उप-परमाणु कणों के भविष्य और वर्तमान के बारे में है। यह पता चला कि वे हमारे आस-पास के स्थूल जगत में किसी भी अन्य चीजों की तुलना में पूरी तरह से अलग व्यवहार करते हैं। उप-परमाणु स्तर पर, अंतरिक्ष का ताना-बाना असमान और अव्यवस्थित हो जाता है। सूक्ष्म कणों की दुनिया इतनी अशांत और समझ से बाहर है कि यह सामान्य ज्ञान के विपरीत है। अंतरिक्ष और समय इसमें इतने मुड़े हुए और आपस में जुड़े हुए हैं कि बाएं और दाएं, ऊपर और नीचे, और पहले और बाद में भी कोई सामान्य अवधारणा नहीं है। यह निश्चित रूप से कहने का कोई तरीका नहीं है कि यह या वह कण किसी निश्चित क्षण में अंतरिक्ष में किस विशेष बिंदु पर स्थित है, और इसकी गति का क्षण क्या है। अंतरिक्ष-समय के कई क्षेत्रों में एक कण के मिलने की केवल एक निश्चित संभावना है। उप-परमाणु स्तर पर कण अंतरिक्ष के ऊपर "स्मीयर" लगते हैं। इतना ही नहीं, कणों की "स्थिति" स्वयं परिभाषित नहीं है: कुछ मामलों में वे तरंगों की तरह व्यवहार करते हैं, अन्य में वे कणों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं। इसे भौतिक विज्ञानी क्वांटम यांत्रिकी का तरंग-कण द्वैत कहते हैं।

विश्व संरचना स्तर: 1. मैक्रोस्कोपिक स्तर - पदार्थ 2. आणविक स्तर 3. परमाणु स्तर - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन 4. उप-परमाणु स्तर - इलेक्ट्रॉन 5. उप-परमाणु स्तर - क्वार्क 6. स्ट्रिंग स्तर / © ब्रूनो पी। रामोस

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में, जैसे कि विपरीत कानूनों वाले राज्य में, चीजें मौलिक रूप से भिन्न होती हैं। अंतरिक्ष एक ट्रैम्पोलिन की तरह प्रतीत होता है - एक चिकना कपड़ा जिसे द्रव्यमान वाली वस्तुओं द्वारा मोड़ा और बढ़ाया जा सकता है। वे अंतरिक्ष-समय की विकृतियाँ पैदा करते हैं - जिसे हम गुरुत्वाकर्षण के रूप में अनुभव करते हैं। कहने की जरूरत नहीं है, सापेक्षता का सुसंगत, सही और अनुमानित सामान्य सिद्धांत "निराला गुंडे" - क्वांटम यांत्रिकी के साथ अपरिवर्तनीय संघर्ष में है, और इसके परिणामस्वरूप, स्थूल जगत सूक्ष्म जगत के साथ "सामंजस्य" नहीं कर सकता है। यहीं से स्ट्रिंग थ्योरी आती है।

2डी यूनिवर्स। E8 पॉलीहेड्रॉन ग्राफ / © जॉन स्टेमब्रिज / एटलस ऑफ़ लाई ग्रुप्स प्रोजेक्ट

सब कुछ का सिद्धांत

स्ट्रिंग सिद्धांत दो मौलिक रूप से विरोधाभासी सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी को एकजुट करने के लिए सभी भौतिकविदों के सपने का प्रतीक है, एक ऐसा सपना जिसने अपने दिनों के अंत तक महानतम "जिप्सी और आवारा" अल्बर्ट आइंस्टीन को प्रेतवाधित किया।

कई वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि आकाशगंगाओं के उत्कृष्ट नृत्य से लेकर उप-परमाणु कणों के उन्मत्त नृत्य तक सब कुछ अंततः केवल एक मौलिक भौतिक सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है। शायद एक भी कानून जो सभी प्रकार की ऊर्जा, कणों और अंतःक्रियाओं को किसी सुरुचिपूर्ण सूत्र में जोड़ता है।

सामान्य सापेक्षता ब्रह्मांड में सबसे प्रसिद्ध बलों में से एक का वर्णन करती है - गुरुत्वाकर्षण। क्वांटम यांत्रिकी तीन अन्य बलों का वर्णन करता है: मजबूत परमाणु बल, जो परमाणुओं में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ चिपका देता है, और कमजोर बल, जो रेडियोधर्मी क्षय में शामिल होता है। ब्रह्मांड में किसी भी घटना, परमाणु के आयनीकरण से लेकर तारे के जन्म तक, इन चार बलों के माध्यम से पदार्थ की बातचीत से वर्णित है। जटिल गणित की मदद से, यह दिखाना संभव था कि विद्युतचुंबकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं की एक सामान्य प्रकृति होती है, जो उन्हें एक एकल इलेक्ट्रोवीक में जोड़ती है। इसके बाद, उनके साथ मजबूत परमाणु संपर्क जोड़ा गया - लेकिन गुरुत्वाकर्षण किसी भी तरह से उनसे नहीं जुड़ता। स्ट्रिंग सिद्धांत सभी चार बलों को जोड़ने के लिए सबसे गंभीर उम्मीदवारों में से एक है, और इसलिए, ब्रह्मांड में सभी घटनाओं को गले लगाते हुए - यह बिना कारण नहीं है कि इसे "सब कुछ का सिद्धांत" भी कहा जाता है।

शुरुआत में एक मिथक था

वास्तविक तर्कों के लिए यूलर बीटा फ़ंक्शन का ग्राफ़ / © फ़्लिकर

अब तक, सभी भौतिक विज्ञानी स्ट्रिंग सिद्धांत के बारे में उत्साहित नहीं हैं। और अपनी उपस्थिति के भोर में, यह वास्तविकता से असीम रूप से दूर लग रहा था। उनका जन्म ही एक किंवदंती है।

1960 के दशक के उत्तरार्ध में, एक युवा इतालवी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, गैब्रिएल वेनेज़ियानो, ऐसे समीकरणों की तलाश में थे जो मजबूत परमाणु बलों की व्याख्या कर सकें, अत्यंत शक्तिशाली "गोंद" जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ बांधकर परमाणुओं के नाभिक को एक साथ रखता है। किंवदंती के अनुसार, उन्हें एक बार गणित के इतिहास पर एक धूल भरी किताब मिली, जिसमें उन्हें 200 साल पुराना एक समारोह मिला, जिसे पहली बार स्विस गणितज्ञ लियोनहार्ड यूलर द्वारा रिकॉर्ड किया गया था। वेनेज़ियानो के आश्चर्य की कल्पना कीजिए जब उन्होंने पाया कि यूलर फ़ंक्शन, जिसे लंबे समय तक गणितीय जिज्ञासा से अधिक कुछ नहीं माना जाता था, इस मजबूत बातचीत का वर्णन करता है।

यह वास्तव में कैसा था? सूत्र शायद वेनेज़ियानो के लंबे वर्षों के काम का परिणाम था, और मामले ने केवल स्ट्रिंग सिद्धांत की खोज की दिशा में पहला कदम उठाने में मदद की। यूलर फ़ंक्शन, जिसने चमत्कारिक रूप से मजबूत बल की व्याख्या की, ने एक नया जीवन पाया है।

आखिरकार, इसने एक युवा अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, लियोनार्ड सुस्किंड की नज़र को पकड़ लिया, जिन्होंने देखा कि सूत्र मुख्य रूप से उन कणों का वर्णन करता है जिनकी कोई आंतरिक संरचना नहीं थी और वे कंपन कर सकते थे। इन कणों ने इस तरह से व्यवहार किया कि वे केवल बिंदु कण नहीं हो सकते। सुस्किंड समझ गए - सूत्र एक धागे का वर्णन करता है जो एक लोचदार बैंड की तरह होता है। वह न केवल खिंचाव और सिकुड़ सकती थी, बल्कि दोलन भी कर सकती थी। अपनी खोज का वर्णन करने के बाद, सुस्किंड ने स्ट्रिंग्स के क्रांतिकारी विचार को पेश किया।

दुर्भाग्य से, उनके अधिकांश सहयोगियों ने सिद्धांत को शांत रूप से प्राप्त किया।

मानक मॉडल

उस समय, मुख्यधारा के विज्ञान ने कणों को बिंदुओं के रूप में दर्शाया, न कि तार के रूप में। वर्षों से, भौतिक विज्ञानी उप-परमाणु कणों के व्यवहार की जांच कर रहे हैं, उन्हें उच्च गति से टकरा रहे हैं और इन टकरावों के परिणामों का अध्ययन कर रहे हैं। यह पता चला कि ब्रह्मांड जितना कल्पना कर सकता है उससे कहीं अधिक समृद्ध है। यह प्राथमिक कणों का वास्तविक "जनसंख्या विस्फोट" था। भौतिकी विश्वविद्यालयों के स्नातक छात्र गलियारों से भागते हुए चिल्लाते हुए कहते हैं कि उन्होंने एक नए कण की खोज की है - उन्हें नामित करने के लिए पर्याप्त पत्र भी नहीं थे।

लेकिन, अफसोस, नए कणों के "प्रसूति अस्पताल" में, वैज्ञानिकों को इस सवाल का जवाब नहीं मिला - उनमें से इतने सारे क्यों हैं और वे कहाँ से आते हैं?

इसने भौतिकविदों को एक असामान्य और चौंकाने वाली भविष्यवाणी करने के लिए प्रेरित किया - उन्होंने महसूस किया कि प्रकृति में अभिनय करने वाली शक्तियों को कणों का उपयोग करके भी समझाया जा सकता है। अर्थात्, पदार्थ के कण होते हैं, और अंतःक्रिया के कण-वाहक होते हैं। उदाहरण के लिए, एक फोटॉन है - प्रकाश का एक कण। इन वाहक कणों में से अधिक - वही फोटॉन जो कणों का आदान-प्रदान करते हैं, उज्ज्वल प्रकाश। वैज्ञानिकों ने भविष्यवाणी की है कि वाहक कणों का यह विशेष आदान-प्रदान बल के रूप में हम जो देखते हैं उससे ज्यादा कुछ नहीं है। प्रयोगों से इसकी पुष्टि हुई। इसलिए भौतिक विज्ञानी आइंस्टीन के सेना में शामिल होने के सपने के करीब पहुंचने में कामयाब रहे।

मानक मॉडल में विभिन्न कणों के बीच परस्पर क्रिया / © विकिमीडिया कॉमन्स

वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि अगर हम बिग बैंग के ठीक बाद में तेजी से आगे बढ़ते हैं, जब ब्रह्मांड खरबों डिग्री गर्म था, तो विद्युत चुंबकत्व और कमजोर बल वाले कण अप्रभेद्य हो जाएंगे और इलेक्ट्रोवीक नामक एक ही बल में विलीन हो जाएंगे। और अगर हम आगे भी समय में वापस जाते हैं, तो इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन मजबूत के साथ एक कुल "सुपरफोर्स" में मिल जाएगा।

इस तथ्य के बावजूद कि यह सब अभी भी सिद्ध होने की प्रतीक्षा कर रहा है, क्वांटम यांत्रिकी ने अचानक समझाया है कि कैसे चार में से तीन बल उप-परमाणु स्तर पर बातचीत करते हैं। और उसने इसे खूबसूरती से और लगातार समझाया। अंतःक्रियाओं की इस सामंजस्यपूर्ण तस्वीर को मानक मॉडल कहा गया। लेकिन, अफसोस, इस सिद्ध सिद्धांत में एक बड़ी समस्या थी - इसमें स्थूल स्तर की सबसे प्रसिद्ध शक्ति - गुरुत्वाकर्षण शामिल नहीं थी।

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गुरुत्वाकर्षण

स्ट्रिंग थ्योरी के लिए, जिसमें "खिलने" का समय नहीं था, "शरद ऋतु" आई, इसमें अपने जन्म से ही बहुत सारी समस्याएं थीं। उदाहरण के लिए, सिद्धांत की गणना ने कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जो कि जल्द ही सटीक रूप से स्थापित हो गया था, अस्तित्व में नहीं था। यह तथाकथित टैक्योन है - एक कण जो निर्वात में प्रकाश से तेज चलता है। अन्य बातों के अलावा, यह पता चला कि सिद्धांत को 10 आयामों की आवश्यकता है। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि यह भौतिकविदों के लिए बहुत शर्मनाक था, क्योंकि यह स्पष्ट रूप से जितना हम देखते हैं उससे कहीं अधिक है।

1973 तक, केवल कुछ युवा भौतिक विज्ञानी अभी भी स्ट्रिंग सिद्धांत के रहस्यों से जूझ रहे थे। उनमें से एक अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जॉन श्वार्ट्ज थे। चार साल तक, श्वार्ट्ज ने शरारती समीकरणों को वश में करने की कोशिश की, लेकिन कोई फायदा नहीं हुआ। अन्य समस्याओं के अलावा, इन समीकरणों में से एक ने एक रहस्यमय कण का हठपूर्वक वर्णन किया जिसका कोई द्रव्यमान नहीं था और प्रकृति में नहीं देखा गया था।

वैज्ञानिक ने पहले ही अपने विनाशकारी व्यवसाय को छोड़ने का फैसला कर लिया था, और फिर यह उस पर हावी हो गया - शायद स्ट्रिंग सिद्धांत के समीकरण अन्य बातों के अलावा, गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करते हैं? हालांकि, यह सिद्धांत के मुख्य "नायकों" के आयामों का एक संशोधन निहित करता है - तार। यह मानकर कि तार एक परमाणु से अरबों और अरबों गुना छोटे हैं, "स्ट्रिंगर्स" ने सिद्धांत के दोष को उसके गुण में बदल दिया। जॉन श्वार्ट्ज ने जिस रहस्यमयी कण से छुटकारा पाने की लगातार कोशिश की थी, वह अब गुरुत्वाकर्षण के रूप में काम करता है - एक ऐसा कण जिसे लंबे समय से खोजा गया था और जो गुरुत्वाकर्षण को क्वांटम स्तर पर स्थानांतरित करने की अनुमति देगा। इस प्रकार स्ट्रिंग सिद्धांत ने पहेली में गुरुत्वाकर्षण जोड़ा है, जो मानक मॉडल से गायब है। लेकिन, अफसोस, वैज्ञानिक समुदाय ने भी इस खोज पर कोई प्रतिक्रिया नहीं दी। स्ट्रिंग थ्योरी अस्तित्व के कगार पर रही। लेकिन इसने श्वार्ट्ज को नहीं रोका। केवल एक वैज्ञानिक जो रहस्यमय तार के लिए अपने करियर को जोखिम में डालने को तैयार था, वह उसकी खोज में शामिल होना चाहता था - माइकल ग्रीन।

अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जॉन श्वार्ट्ज और माइकल ग्रीन

©कैलिफ़ोर्निया प्रौद्योगिकी संस्थान/elementy.ru

यह सोचने का क्या कारण है कि गुरुत्वाकर्षण क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करता है? 2011 में इन "नींव" की खोज के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। यह इस तथ्य में शामिल था कि ब्रह्मांड का विस्तार धीमा नहीं हो रहा है, जैसा कि एक बार सोचा गया था, लेकिन इसके विपरीत, तेज हो रहा है। इस त्वरण को एक विशेष "एंटी-ग्रेविटी" की क्रिया द्वारा समझाया गया है, जो किसी तरह ब्रह्मांडीय निर्वात के खाली स्थान की विशेषता है। दूसरी ओर, क्वांटम स्तर पर, बिल्कुल "खाली" कुछ भी नहीं हो सकता है - उप-परमाणु कण लगातार दिखाई देते हैं और तुरंत निर्वात में गायब हो जाते हैं। माना जाता है कि कणों का यह "चमकता" खाली स्थान को भरने वाली "एंटी-ग्रेविटी" डार्क एनर्जी के अस्तित्व के लिए जिम्मेदार है।

एक समय में, यह अल्बर्ट आइंस्टीन थे, जिन्होंने अपने जीवन के अंत तक क्वांटम यांत्रिकी के विरोधाभासी सिद्धांतों (जिसकी उन्होंने खुद भविष्यवाणी की थी) को स्वीकार नहीं किया, ऊर्जा के इस रूप के अस्तित्व का सुझाव दिया। दुनिया की अनंत काल में अपने विश्वास के साथ अरस्तू के शास्त्रीय यूनानी दर्शन की परंपरा का पालन करते हुए, आइंस्टीन ने अपने स्वयं के सिद्धांत की भविष्यवाणी करने से इनकार कर दिया, अर्थात् ब्रह्मांड की शुरुआत हुई थी। ब्रह्मांड को "स्थायी" करने के लिए, आइंस्टीन ने अपने सिद्धांत में एक निश्चित ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक भी पेश किया, और इस प्रकार रिक्त स्थान की ऊर्जा का वर्णन किया। सौभाग्य से, कुछ वर्षों बाद यह पता चला कि ब्रह्मांड एक जमे हुए रूप नहीं है, कि यह विस्तार कर रहा है। तब आइंस्टीन ने ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को छोड़ दिया, इसे "अपने जीवन का सबसे बड़ा गलत अनुमान" कहा।

आज, विज्ञान जानता है कि डार्क एनर्जी मौजूद है, हालाँकि इसका घनत्व आइंस्टीन द्वारा सुझाए गए घनत्व से बहुत कम है (वैसे, डार्क एनर्जी डेंसिटी की समस्या, आधुनिक भौतिकी के सबसे महान रहस्यों में से एक है)। लेकिन ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक का मान कितना भी छोटा क्यों न हो, यह सुनिश्चित करने के लिए काफी है कि गुरुत्वाकर्षण में क्वांटम प्रभाव मौजूद हैं।

उपपरमाण्विक घोंसले के शिकार गुड़िया

सब कुछ के बावजूद, 1980 के दशक की शुरुआत में, स्ट्रिंग थ्योरी में अभी भी अनसुलझे विरोधाभास थे, जिन्हें विज्ञान में विसंगतियों के रूप में जाना जाता है। श्वार्ट्ज और ग्रीन ने उन्हें खत्म करने का फैसला किया। और उनके प्रयास व्यर्थ नहीं थे: वैज्ञानिक सिद्धांत के कुछ विरोधाभासों को खत्म करने में कामयाब रहे। इन दोनों के आश्चर्य की कल्पना कीजिए, जो पहले से ही इस तथ्य के आदी हैं कि उनके सिद्धांत की अनदेखी की जाती है, जब वैज्ञानिक समुदाय की प्रतिक्रिया ने वैज्ञानिक दुनिया को उड़ा दिया। एक साल से भी कम समय में, स्ट्रिंग सिद्धांतकारों की संख्या सैकड़ों तक पहुंच गई। यह तब था जब स्ट्रिंग थ्योरी को द थ्योरी ऑफ एवरीथिंग की उपाधि से सम्मानित किया गया था। नया सिद्धांत ब्रह्मांड के सभी घटकों का वर्णन करने में सक्षम लग रहा था। और यहाँ सामग्री हैं।

प्रत्येक परमाणु, जैसा कि हम जानते हैं, और भी छोटे कणों, इलेक्ट्रॉनों से बना होता है, जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने एक नाभिक के चारों ओर चक्कर लगाते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, बदले में, क्वार्क नामक छोटे कणों से भी बने होते हैं। लेकिन स्ट्रिंग थ्योरी कहती है कि यह क्वार्क के साथ खत्म नहीं होता है। क्वार्क ऊर्जा के छोटे-छोटे साँपों के तंतुओं से बने होते हैं जो तार के समान होते हैं। इनमें से प्रत्येक तार अकल्पनीय रूप से छोटा है। इतना छोटा कि अगर परमाणु को सौर मंडल के आकार तक बढ़ा दिया जाए, तो तार एक पेड़ के आकार का होगा। जिस तरह एक सेलो स्ट्रिंग के विभिन्न कंपन जो हम सुनते हैं, विभिन्न संगीत नोट्स के रूप में, एक स्ट्रिंग को कंपन करने के विभिन्न तरीके (मोड) कणों को उनके अद्वितीय गुण-द्रव्यमान, चार्ज आदि देते हैं। क्या आप जानते हैं कि आपके नाखून की नोक में प्रोटॉन उस गुरुत्वाकर्षण से कैसे भिन्न होते हैं जिसे अभी तक खोजा नहीं गया है? बस छोटे तारों का सेट जो उन्हें बनाते हैं और वे तार कैसे कंपन करते हैं।

बेशक, यह सब आश्चर्यजनक से अधिक है। प्राचीन ग्रीस के समय से, भौतिक विज्ञानी इस तथ्य के आदी हो गए हैं कि इस दुनिया में हर चीज में गेंदों, छोटे कणों जैसी कोई चीज होती है। और अब, इन गेंदों के अतार्किक व्यवहार के लिए अभ्यस्त होने का समय नहीं है, जो क्वांटम यांत्रिकी से अनुसरण करता है, उन्हें पूरी तरह से प्रतिमान छोड़ने और किसी प्रकार की स्पेगेटी ट्रिमिंग के साथ काम करने के लिए आमंत्रित किया जाता है ...

पांचवां आयाम

हालांकि कई वैज्ञानिक स्ट्रिंग थ्योरी को गणित की विजय कहते हैं, कुछ समस्याएं अभी भी बनी हुई हैं - सबसे विशेष रूप से, निकट भविष्य में इसे प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण करने के किसी भी अवसर की कमी। दुनिया में एक भी उपकरण, मौजूदा या परिप्रेक्ष्य में प्रकट होने में सक्षम, तारों को "देखने" में असमर्थ है। इसलिए, कुछ वैज्ञानिक, यहां तक ​​​​कि सवाल पूछते हैं: क्या स्ट्रिंग सिद्धांत भौतिकी या दर्शन का सिद्धांत है? .. सच है, "अपनी आंखों से" तारों को देखना बिल्कुल जरूरी नहीं है। स्ट्रिंग थ्योरी को साबित करने के लिए जो आवश्यक है वह कुछ और है - जो विज्ञान कथा की तरह लगता है - अंतरिक्ष के अतिरिक्त आयामों के अस्तित्व की पुष्टि।

इसके बारे में क्या है? हम सभी अंतरिक्ष के तीन आयामों और एक समय के आदी हैं। लेकिन स्ट्रिंग सिद्धांत अन्य - अतिरिक्त - आयामों की उपस्थिति की भविष्यवाणी करता है। लेकिन चलो क्रम में शुरू करते हैं।

वस्तुतः अन्य आयामों के अस्तित्व का विचार लगभग सौ वर्ष पूर्व उत्पन्न हुआ। यह 1919 में तत्कालीन अज्ञात जर्मन गणितज्ञ थियोडोर कलुट्ज़ के सिर पर आया था। उन्होंने हमारे ब्रह्मांड में एक और आयाम की उपस्थिति की संभावना का सुझाव दिया जो हम नहीं देखते हैं। अल्बर्ट आइंस्टीन ने इस विचार के बारे में सुना, और पहले तो उन्हें यह बहुत पसंद आया। बाद में, हालांकि, उन्होंने इसकी शुद्धता पर संदेह किया, और कलुजा के प्रकाशन में दो साल तक की देरी की। अंततः, हालांकि, लेख फिर भी प्रकाशित हुआ, और अतिरिक्त आयाम भौतिकी की प्रतिभा के लिए एक प्रकार का जुनून बन गया।

जैसा कि आप जानते हैं, आइंस्टीन ने दिखाया कि गुरुत्वाकर्षण और कुछ नहीं बल्कि अंतरिक्ष-समय माप की विकृति है। कलुजा ने सुझाव दिया कि विद्युत चुंबकत्व भी तरंग हो सकता है। हम इसे क्यों नहीं देखते? कलुजा को इस प्रश्न का उत्तर मिल गया - विद्युत चुंबकत्व की लहरें एक अतिरिक्त, छिपे हुए आयाम में मौजूद हो सकती हैं। लेकिन यह कहाँ है?

इस प्रश्न का उत्तर स्वीडिश भौतिक विज्ञानी ऑस्कर क्लेन ने दिया था, जिन्होंने सुझाव दिया था कि कलुजा का पांचवां आयाम एक परमाणु के आकार से अरबों गुना अधिक मुड़ा हुआ है, इसलिए हम इसे नहीं देख सकते हैं। यह विचार कि यह छोटा आयाम हमारे चारों ओर मौजूद है, स्ट्रिंग थ्योरी के केंद्र में है।

अतिरिक्त घुमावदार आयामों के प्रस्तावित रूपों में से एक। इनमें से प्रत्येक रूप के अंदर, एक स्ट्रिंग कंपन करती है और चलती है - ब्रह्मांड का मुख्य घटक। प्रत्येक आकार छह-आयामी है - छह अतिरिक्त आयामों की संख्या के अनुसार / © विकिमीडिया कॉमन्स

दस आयाम

लेकिन वास्तव में, स्ट्रिंग सिद्धांत के समीकरणों के लिए एक भी नहीं, बल्कि छह अतिरिक्त आयामों की आवश्यकता होती है (कुल मिलाकर, चार हमें ज्ञात हैं, उनमें से ठीक 10 हैं)। उन सभी में एक बहुत ही मुड़ और मुड़ी हुई जटिल आकृति है। और सब कुछ अकल्पनीय रूप से छोटा है।

ये छोटे आयाम हमारी बड़ी दुनिया को कैसे प्रभावित कर सकते हैं? स्ट्रिंग सिद्धांत के अनुसार, निर्णायक: इसके लिए, सब कुछ रूप से निर्धारित होता है। जब आप सैक्सोफोन पर अलग-अलग चाबियां बजाते हैं, तो आपको अलग-अलग आवाजें आती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब आप किसी विशेष कुंजी या चाबियों के संयोजन को दबाते हैं, तो आप उस संगीत वाद्ययंत्र में जगह का आकार बदल देते हैं जहां हवा घूमती है। इससे भिन्न-भिन्न ध्वनियाँ उत्पन्न होती हैं।

स्ट्रिंग सिद्धांत बताता है कि अंतरिक्ष के अतिरिक्त मुड़ और मुड़े हुए आयाम एक समान तरीके से दिखाई देते हैं। इन अतिरिक्त आयामों के रूप जटिल और विविध हैं, और प्रत्येक ऐसे आयामों के अंदर की स्ट्रिंग को अपने रूपों के कारण अलग तरीके से कंपन करने का कारण बनता है। आखिरकार, अगर हम मान लें, उदाहरण के लिए, कि एक स्ट्रिंग एक जग के अंदर कंपन करती है, और दूसरी एक घुमावदार पोस्ट हॉर्न के अंदर, ये पूरी तरह से अलग कंपन होंगे। हालांकि, अगर स्ट्रिंग थ्योरी पर विश्वास किया जाए, तो वास्तव में, अतिरिक्त आयामों के आकार एक जग की तुलना में बहुत अधिक जटिल लगते हैं।

दुनिया कैसे काम करती है

विज्ञान आज संख्याओं के एक समूह को जानता है जो ब्रह्मांड के मूलभूत स्थिरांक हैं। वे हमारे आस-पास की हर चीज के गुणों और विशेषताओं को निर्धारित करते हैं। ऐसे स्थिरांकों में, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन का आवेश, गुरुत्वीय स्थिरांक, निर्वात में प्रकाश की गति... और यदि हम इन संख्याओं को कम संख्या में भी बदलते हैं, तो परिणाम विनाशकारी होंगे। मान लीजिए कि हमने विद्युत चुम्बकीय संपर्क की ताकत बढ़ा दी है। क्या हुआ? हम अचानक पा सकते हैं कि आयन एक-दूसरे से अधिक प्रतिकारक हो गए हैं, और थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन, जो सितारों को चमकता है और गर्मी विकीर्ण करता है, अचानक विफल हो गया है। सारे सितारे निकल जाएंगे।

लेकिन इसके अतिरिक्त आयामों के साथ स्ट्रिंग सिद्धांत के बारे में क्या? तथ्य यह है कि, इसके अनुसार, यह अतिरिक्त आयाम हैं जो मौलिक स्थिरांक के सटीक मूल्य को निर्धारित करते हैं। माप के कुछ रूप एक स्ट्रिंग को एक निश्चित तरीके से कंपन करने का कारण बनते हैं, और जो हम एक फोटॉन के रूप में देखते हैं उसे जन्म देते हैं। अन्य रूपों में, तार अलग तरह से कंपन करते हैं और एक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करते हैं। वास्तव में ईश्वर "छोटी चीजों" में निहित है - यह ये छोटे रूप हैं जो इस दुनिया के सभी मूलभूत स्थिरांक निर्धारित करते हैं।

सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत

1980 के दशक के मध्य में, स्ट्रिंग थ्योरी ने एक राजसी और पतली हवा ली, लेकिन उस स्मारक के भीतर भ्रम की स्थिति पैदा हो गई। कुछ ही वर्षों में, स्ट्रिंग थ्योरी के पाँच संस्करण सामने आए हैं। और यद्यपि उनमें से प्रत्येक तार और अतिरिक्त आयामों पर बनाया गया है (सभी पांच संस्करण सुपरस्ट्रिंग के सामान्य सिद्धांत में एकजुट हैं - एनएस), विवरण में इन संस्करणों में काफी भिन्नता है।

तो, कुछ संस्करणों में, स्ट्रिंग्स के खुले सिरे थे, दूसरों में वे छल्ले की तरह दिखते थे। और कुछ संस्करणों में, सिद्धांत को 10 नहीं, बल्कि 26 मापों की भी आवश्यकता थी। विरोधाभास यह है कि आज के सभी पांच संस्करणों को समान रूप से सत्य कहा जा सकता है। लेकिन कौन वास्तव में हमारे ब्रह्मांड का वर्णन करता है? यह स्ट्रिंग थ्योरी का एक और रहस्य है। यही कारण है कि कई भौतिकविदों ने फिर से "पागल" सिद्धांत पर अपना हाथ लहराया।

लेकिन स्ट्रिंग्स की मुख्य समस्या, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, उनकी उपस्थिति को प्रयोगात्मक रूप से साबित करने की असंभवता (कम से कम अभी के लिए) है।

कुछ वैज्ञानिक, हालांकि, अभी भी कहते हैं कि अगली पीढ़ी के त्वरक पर अतिरिक्त आयामों की परिकल्पना का परीक्षण करने का एक बहुत ही न्यूनतम, लेकिन फिर भी अवसर है। हालांकि बहुमत, निश्चित रूप से, सुनिश्चित है कि यदि यह संभव है, तो, अफसोस, यह बहुत जल्द नहीं होना चाहिए - कम से कम दशकों में, अधिकतम के रूप में - यहां तक ​​​​कि सौ वर्षों में भी।

सापेक्षता का सिद्धांत ब्रह्मांड को "सपाट" के रूप में प्रस्तुत करता है, लेकिन क्वांटम यांत्रिकी का कहना है कि सूक्ष्म स्तर पर एक अनंत गति है जो अंतरिक्ष को मोड़ती है। स्ट्रिंग सिद्धांत इन विचारों को जोड़ता है और सूक्ष्म कणों को सबसे पतले एक-आयामी तारों के संघ के परिणामस्वरूप प्रस्तुत करता है, जो बिंदु माइक्रोपार्टिकल्स की तरह दिखेगा, इसलिए प्रयोगात्मक रूप से नहीं देखा जा सकता है।

यह परिकल्पना हमें उन प्राथमिक कणों की कल्पना करने की अनुमति देती है जो तार नामक अल्ट्रामाइक्रोस्कोपिक फाइबर से परमाणु बनाते हैं।

प्राथमिक कणों के सभी गुणों को उन्हें बनाने वाले तंतुओं के गुंजयमान कंपन द्वारा समझाया गया है। ये तंतु अनंत संख्या में कंपन कर सकते हैं। इस सिद्धांत में क्वांटम यांत्रिकी के विचारों और सापेक्षता के सिद्धांत का एकीकरण शामिल है। लेकिन इसके अंतर्निहित विचारों की पुष्टि करने में कई समस्याओं की उपस्थिति के कारण, अधिकांश आधुनिक वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि प्रस्तावित विचार सबसे आम अपवित्रता से ज्यादा कुछ नहीं हैं, या दूसरे शब्दों में, डमी के लिए स्ट्रिंग सिद्धांत, यानी उन लोगों के लिए जो पूरी तरह से हैं विज्ञान और पर्यावरण की संरचना से अनभिज्ञ।

अल्ट्रामाइक्रोस्कोपिक फाइबर के गुण

उनके सार को समझने के लिए, आप संगीत वाद्ययंत्रों के तारों की कल्पना कर सकते हैं - वे कंपन कर सकते हैं, झुक सकते हैं, मोड़ सकते हैं। इन धागों के साथ भी ऐसा ही होता है, जो कुछ कंपनों का उत्सर्जन करते हुए, एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, छोरों में मोड़ते हैं और बड़े कण (इलेक्ट्रॉन, क्वार्क) बनाते हैं, जिसका द्रव्यमान तंतुओं की कंपन आवृत्ति और उनके तनाव पर निर्भर करता है - ये संकेतक तारों की ऊर्जा निर्धारित करें। विकिरणित ऊर्जा जितनी अधिक होगी, प्राथमिक कण का द्रव्यमान उतना ही अधिक होगा।

मुद्रास्फीति सिद्धांत और तार

स्फीतिकारी परिकल्पना के अनुसार ब्रह्मांड का निर्माण सूक्ष्म अंतरिक्ष के विस्तार, एक तार के आकार (प्लैंक की लंबाई) के कारण हुआ था। जैसे-जैसे यह क्षेत्र बढ़ता गया, तथाकथित अतिसूक्ष्म तंतु भी खिंचते गए, अब उनकी लंबाई ब्रह्मांड के आकार के अनुरूप है। वे एक-दूसरे के साथ समान रूप से बातचीत करते हैं और समान कंपन और कंपन उत्पन्न करते हैं। यह उनके द्वारा निर्मित गुरुत्वाकर्षण लेंस के प्रभाव की तरह दिखता है, दूर की आकाशगंगाओं से प्रकाश की किरणों को विकृत करता है। और अनुदैर्ध्य कंपन गुरुत्वाकर्षण विकिरण उत्पन्न करते हैं।

गणितीय विफलता और अन्य समस्याएं

समस्याओं में से एक सिद्धांत की गणितीय असंगति है - इसका अध्ययन करने वाले भौतिकविदों के पास इसे पूर्ण रूप में लाने के लिए पर्याप्त सूत्र नहीं हैं। और दूसरा यह है कि यह सिद्धांत मानता है कि 10 आयाम हैं, लेकिन हम केवल 4 महसूस करते हैं - ऊंचाई, चौड़ाई, लंबाई और समय। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि शेष 6 मुड़ी हुई अवस्था में हैं, जिनकी उपस्थिति वास्तविक समय में महसूस नहीं होती है। साथ ही, समस्या इस सिद्धांत की प्रयोगात्मक पुष्टि की संभावना नहीं है, लेकिन कोई भी इसका खंडन भी नहीं कर सकता है।

क्या आपने कभी सोचा है कि ब्रह्मांड एक सेलो की तरह है? यह सही है, यह नहीं आया। क्योंकि ब्रह्मांड एक सेलो की तरह नहीं है। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि उसके पास तार नहीं हैं। आइए आज स्ट्रिंग थ्योरी के बारे में बात करते हैं।

बेशक, ब्रह्मांड के तार शायद ही उन लोगों के समान हैं जिनकी हम कल्पना करते हैं। स्ट्रिंग सिद्धांत में, वे ऊर्जा के अविश्वसनीय रूप से छोटे कंपन तंतु हैं। ये धागे छोटे "लोचदार बैंड" की तरह होते हैं जो हर तरह से सिकुड़, खिंचाव और सिकुड़ सकते हैं। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि ब्रह्मांड की सिम्फनी उन पर "खेली" नहीं जा सकती है, क्योंकि स्ट्रिंग सिद्धांतकारों के अनुसार, जो कुछ भी मौजूद है वह इन "धागे" से बना है।

भौतिकी विवाद

19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, भौतिकविदों को ऐसा लग रहा था कि अब उनके विज्ञान में कुछ भी गंभीर नहीं खोजा जा सकता है। शास्त्रीय भौतिकी का मानना ​​​​था कि इसमें कोई गंभीर समस्या नहीं बची थी, और दुनिया की पूरी संरचना पूरी तरह से ट्यून और अनुमानित मशीन की तरह दिखती थी। मुसीबत, हमेशा की तरह, बकवास के कारण हुई - छोटे "बादलों" में से एक जो अभी भी विज्ञान के स्पष्ट, समझने योग्य आकाश में बना हुआ है। अर्थात्, पूरी तरह से काले शरीर की विकिरण ऊर्जा की गणना करते समय (एक काल्पनिक शरीर जो किसी भी तापमान पर उस पर विकिरण घटना को पूरी तरह से अवशोषित करता है, तरंग दैर्ध्य - एनएस की परवाह किए बिना)।

गणना से पता चला कि किसी भी बिल्कुल काले शरीर की कुल विकिरण ऊर्जा असीम रूप से बड़ी होनी चाहिए। इस तरह की स्पष्ट गैरबराबरी से बचने के लिए, जर्मन वैज्ञानिक मैक्स प्लैंक ने 1900 में सुझाव दिया कि दृश्य प्रकाश, एक्स-रे और अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगें केवल ऊर्जा के कुछ असतत भागों द्वारा उत्सर्जित की जा सकती हैं, जिसे उन्होंने क्वांटा कहा। उनकी मदद से, पूरी तरह से काले शरीर की विशेष समस्या को हल करना संभव था। हालांकि, नियतिवाद के लिए क्वांटम परिकल्पना के परिणामों को उस समय अभी तक महसूस नहीं किया गया था। 1926 तक, एक अन्य जर्मन वैज्ञानिक, वर्नर हाइजेनबर्ग ने प्रसिद्ध अनिश्चितता सिद्धांत तैयार किया।

इसका सार इस तथ्य पर उबलता है कि, पहले प्रचलित सभी कथनों के विपरीत, प्रकृति भौतिक नियमों के आधार पर भविष्य की भविष्यवाणी करने की हमारी क्षमता को सीमित करती है। यह, निश्चित रूप से, उप-परमाणु कणों के भविष्य और वर्तमान के बारे में है। यह पता चला कि वे हमारे आस-पास के स्थूल जगत में किसी भी अन्य चीजों की तुलना में पूरी तरह से अलग व्यवहार करते हैं। उप-परमाणु स्तर पर, अंतरिक्ष का ताना-बाना असमान और अव्यवस्थित हो जाता है। सूक्ष्म कणों की दुनिया इतनी अशांत और समझ से बाहर है कि यह सामान्य ज्ञान के विपरीत है। अंतरिक्ष और समय इसमें इतने मुड़े हुए और आपस में जुड़े हुए हैं कि बाएं और दाएं, ऊपर और नीचे, और पहले और बाद में भी कोई सामान्य अवधारणा नहीं है।

यह निश्चित रूप से कहने का कोई तरीका नहीं है कि यह या वह कण किसी निश्चित क्षण में अंतरिक्ष में किस विशेष बिंदु पर स्थित है, और इसकी गति का क्षण क्या है। अंतरिक्ष-समय के कई क्षेत्रों में एक कण के मिलने की केवल एक निश्चित संभावना है। उप-परमाणु स्तर पर कण अंतरिक्ष के ऊपर "स्मीयर" लगते हैं। इतना ही नहीं, कणों की "स्थिति" स्वयं परिभाषित नहीं है: कुछ मामलों में वे तरंगों की तरह व्यवहार करते हैं, अन्य में वे कणों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं। इसे भौतिक विज्ञानी क्वांटम यांत्रिकी का तरंग-कण द्वैत कहते हैं।

विश्व संरचना स्तर: 1. मैक्रोस्कोपिक स्तर - पदार्थ 2. आणविक स्तर 3. परमाणु स्तर - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन 4. उप-परमाणु स्तर - इलेक्ट्रॉन 5. उप-परमाणु स्तर - क्वार्क 6. स्ट्रिंग स्तर

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में, जैसे कि विपरीत कानूनों वाले राज्य में, चीजें मौलिक रूप से भिन्न होती हैं। अंतरिक्ष एक ट्रैम्पोलिन की तरह प्रतीत होता है - एक चिकना कपड़ा जिसे द्रव्यमान वाली वस्तुओं द्वारा मोड़ा और बढ़ाया जा सकता है। वे अंतरिक्ष-समय की विकृतियाँ पैदा करते हैं - जिसे हम गुरुत्वाकर्षण के रूप में अनुभव करते हैं। कहने की जरूरत नहीं है, सापेक्षता का सुसंगत, सही और अनुमानित सामान्य सिद्धांत "निराला गुंडे" - क्वांटम यांत्रिकी के साथ अपरिवर्तनीय संघर्ष में है, और इसके परिणामस्वरूप, स्थूल जगत सूक्ष्म जगत के साथ "सामंजस्य" नहीं कर सकता है। यहीं से स्ट्रिंग थ्योरी आती है।

2डी यूनिवर्स। E8 पॉलीहेड्रॉन ग्राफ सब कुछ का सिद्धांत

स्ट्रिंग सिद्धांत दो मौलिक रूप से विरोधाभासी सामान्य सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी को एकजुट करने के लिए सभी भौतिकविदों के सपने का प्रतीक है, एक ऐसा सपना जिसने अपने दिनों के अंत तक महानतम "जिप्सी और आवारा" अल्बर्ट आइंस्टीन को प्रेतवाधित किया।

कई वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि आकाशगंगाओं के उत्कृष्ट नृत्य से लेकर उप-परमाणु कणों के उन्मत्त नृत्य तक सब कुछ अंततः केवल एक मौलिक भौतिक सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है। शायद एक भी कानून जो सभी प्रकार की ऊर्जा, कणों और अंतःक्रियाओं को किसी सुरुचिपूर्ण सूत्र में जोड़ता है।

सामान्य सापेक्षता ब्रह्मांड में सबसे प्रसिद्ध बलों में से एक का वर्णन करती है - गुरुत्वाकर्षण। क्वांटम यांत्रिकी तीन अन्य बलों का वर्णन करता है: मजबूत परमाणु बल, जो परमाणुओं में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ चिपका देता है, और कमजोर बल, जो रेडियोधर्मी क्षय में शामिल होता है। ब्रह्मांड में किसी भी घटना, परमाणु के आयनीकरण से लेकर तारे के जन्म तक, इन चार बलों के माध्यम से पदार्थ की बातचीत से वर्णित है।

जटिल गणित की मदद से, यह दिखाना संभव था कि विद्युतचुंबकीय और कमजोर अंतःक्रियाओं की एक सामान्य प्रकृति होती है, जो उन्हें एक एकल इलेक्ट्रोवीक में जोड़ती है। इसके बाद, उनके साथ मजबूत परमाणु संपर्क जोड़ा गया - लेकिन गुरुत्वाकर्षण किसी भी तरह से उनसे नहीं जुड़ता। स्ट्रिंग सिद्धांत सभी चार बलों को जोड़ने के लिए सबसे गंभीर उम्मीदवारों में से एक है, और इसलिए, ब्रह्मांड में सभी घटनाओं को गले लगाते हुए - यह बिना कारण नहीं है कि इसे "सब कुछ का सिद्धांत" भी कहा जाता है।

शुरुआत में एक मिथक था

अब तक, सभी भौतिक विज्ञानी स्ट्रिंग सिद्धांत के बारे में उत्साहित नहीं हैं। और अपनी उपस्थिति के भोर में, यह वास्तविकता से असीम रूप से दूर लग रहा था। उनका जन्म ही एक किंवदंती है।

वास्तविक तर्कों के साथ यूलर बीटा फ़ंक्शन का ग्राफ़

1960 के दशक के उत्तरार्ध में, एक युवा इतालवी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, गैब्रिएल वेनेज़ियानो, ऐसे समीकरणों की तलाश में थे जो मजबूत परमाणु बलों की व्याख्या कर सकें, अत्यंत शक्तिशाली "गोंद" जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक साथ बांधकर परमाणुओं के नाभिक को एक साथ रखता है। किंवदंती के अनुसार, उन्हें एक बार गणित के इतिहास पर एक धूल भरी किताब मिली, जिसमें उन्हें 200 साल पुराना एक समारोह मिला, जिसे पहली बार स्विस गणितज्ञ लियोनहार्ड यूलर द्वारा रिकॉर्ड किया गया था। वेनेज़ियानो के आश्चर्य की कल्पना कीजिए जब उन्होंने पाया कि यूलर फ़ंक्शन, जिसे लंबे समय तक गणितीय जिज्ञासा से अधिक कुछ नहीं माना जाता था, इस मजबूत बातचीत का वर्णन करता है।

यह वास्तव में कैसा था? सूत्र शायद वेनेज़ियानो के लंबे वर्षों के काम का परिणाम था, और मामले ने केवल स्ट्रिंग सिद्धांत की खोज की दिशा में पहला कदम उठाने में मदद की। यूलर फ़ंक्शन, जिसने चमत्कारिक रूप से मजबूत बल की व्याख्या की, ने एक नया जीवन पाया है।

आखिरकार, इसने एक युवा अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, लियोनार्ड सुस्किंड की नज़र को पकड़ लिया, जिन्होंने देखा कि सूत्र मुख्य रूप से उन कणों का वर्णन करता है जिनकी कोई आंतरिक संरचना नहीं थी और वे कंपन कर सकते थे। इन कणों ने इस तरह से व्यवहार किया कि वे केवल बिंदु कण नहीं हो सकते। सुस्किंड समझ गए - सूत्र एक धागे का वर्णन करता है जो एक लोचदार बैंड की तरह होता है। वह न केवल खिंचाव और सिकुड़ सकती थी, बल्कि दोलन भी कर सकती थी। अपनी खोज का वर्णन करने के बाद, सुस्किंड ने स्ट्रिंग्स के क्रांतिकारी विचार को पेश किया।

दुर्भाग्य से, उनके अधिकांश सहयोगियों ने सिद्धांत को शांत रूप से प्राप्त किया।

मानक मॉडल

उस समय, मुख्यधारा के विज्ञान ने कणों को बिंदुओं के रूप में दर्शाया, न कि तार के रूप में। वर्षों से, भौतिक विज्ञानी उप-परमाणु कणों के व्यवहार की जांच कर रहे हैं, उन्हें उच्च गति से टकरा रहे हैं और इन टकरावों के परिणामों का अध्ययन कर रहे हैं। यह पता चला कि ब्रह्मांड जितना कल्पना कर सकता है उससे कहीं अधिक समृद्ध है। यह प्राथमिक कणों का वास्तविक "जनसंख्या विस्फोट" था। भौतिकी विश्वविद्यालयों के स्नातक छात्र गलियारों से भागते हुए चिल्लाते हुए कहते हैं कि उन्होंने एक नए कण की खोज की है - उन्हें नामित करने के लिए पर्याप्त पत्र भी नहीं थे। लेकिन, अफसोस, नए कणों के "प्रसूति अस्पताल" में, वैज्ञानिकों को इस सवाल का जवाब नहीं मिला - उनमें से इतने सारे क्यों हैं और वे कहाँ से आते हैं?

इसने भौतिकविदों को एक असामान्य और चौंकाने वाली भविष्यवाणी करने के लिए प्रेरित किया - उन्होंने महसूस किया कि प्रकृति में अभिनय करने वाली शक्तियों को कणों का उपयोग करके भी समझाया जा सकता है। अर्थात्, पदार्थ के कण होते हैं, और अंतःक्रिया के कण-वाहक होते हैं। उदाहरण के लिए, एक फोटॉन है - प्रकाश का एक कण। इन वाहक कणों में से अधिक - वही फोटॉन जो कणों का आदान-प्रदान करते हैं, उज्ज्वल प्रकाश। वैज्ञानिकों ने भविष्यवाणी की है कि वाहक कणों का यह विशेष आदान-प्रदान बल के रूप में हम जो देखते हैं उससे ज्यादा कुछ नहीं है। प्रयोगों से इसकी पुष्टि हुई। इसलिए भौतिक विज्ञानी आइंस्टीन के सेना में शामिल होने के सपने के करीब पहुंचने में कामयाब रहे।

वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि अगर हम बिग बैंग के ठीक बाद में तेजी से आगे बढ़ते हैं, जब ब्रह्मांड खरबों डिग्री गर्म था, तो विद्युत चुंबकत्व और कमजोर बल वाले कण अप्रभेद्य हो जाएंगे और इलेक्ट्रोवीक नामक एक ही बल में विलीन हो जाएंगे। और अगर हम आगे भी समय में वापस जाते हैं, तो इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन मजबूत के साथ एक कुल "सुपरफोर्स" में मिल जाएगा।

इस तथ्य के बावजूद कि यह सब अभी भी सिद्ध होने की प्रतीक्षा कर रहा है, क्वांटम यांत्रिकी ने अचानक समझाया है कि कैसे चार में से तीन बल उप-परमाणु स्तर पर बातचीत करते हैं। और उसने इसे खूबसूरती से और लगातार समझाया। अंतःक्रियाओं की इस सामंजस्यपूर्ण तस्वीर को मानक मॉडल कहा गया। लेकिन, अफसोस, इस सिद्ध सिद्धांत में एक बड़ी समस्या थी - इसमें स्थूल स्तर की सबसे प्रसिद्ध शक्ति - गुरुत्वाकर्षण शामिल नहीं थी।

मानक मॉडल में विभिन्न कणों के बीच बातचीत
गुरुत्वाकर्षण

स्ट्रिंग थ्योरी के लिए, जिसमें "खिलने" का समय नहीं था, "शरद ऋतु" आई, इसमें अपने जन्म से ही बहुत सारी समस्याएं थीं। उदाहरण के लिए, सिद्धांत की गणना ने कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जो कि जल्द ही सटीक रूप से स्थापित हो गया था, अस्तित्व में नहीं था। यह तथाकथित टैक्योन है - एक कण जो निर्वात में प्रकाश से तेज चलता है। अन्य बातों के अलावा, यह पता चला कि सिद्धांत को 10 आयामों की आवश्यकता है। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि यह भौतिकविदों के लिए बहुत शर्मनाक था, क्योंकि यह स्पष्ट रूप से जितना हम देखते हैं उससे कहीं अधिक है।

1973 तक, केवल कुछ युवा भौतिक विज्ञानी अभी भी स्ट्रिंग सिद्धांत के रहस्यों से जूझ रहे थे। उनमें से एक अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जॉन श्वार्ट्ज थे। चार साल तक, श्वार्ट्ज ने शरारती समीकरणों को वश में करने की कोशिश की, लेकिन कोई फायदा नहीं हुआ। अन्य समस्याओं के अलावा, इन समीकरणों में से एक ने एक रहस्यमय कण का हठपूर्वक वर्णन किया जिसका कोई द्रव्यमान नहीं था और प्रकृति में नहीं देखा गया था।

वैज्ञानिक ने पहले ही अपने विनाशकारी व्यवसाय को छोड़ने का फैसला कर लिया था, और फिर यह उस पर हावी हो गया - शायद स्ट्रिंग सिद्धांत के समीकरण अन्य बातों के अलावा, गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करते हैं? हालांकि, यह सिद्धांत के मुख्य "नायकों" के आयामों का एक संशोधन निहित करता है - तार। यह मानकर कि तार एक परमाणु से अरबों और अरबों गुना छोटे हैं, "स्ट्रिंगर्स" ने सिद्धांत के दोष को उसके गुण में बदल दिया। जॉन श्वार्ट्ज ने जिस रहस्यमयी कण से छुटकारा पाने की लगातार कोशिश की थी, वह अब गुरुत्वाकर्षण के रूप में काम करता है - एक ऐसा कण जिसे लंबे समय से खोजा गया था और जो गुरुत्वाकर्षण को क्वांटम स्तर पर स्थानांतरित करने की अनुमति देगा। इस प्रकार स्ट्रिंग सिद्धांत ने पहेली में गुरुत्वाकर्षण जोड़ा है, जो मानक मॉडल से गायब है। लेकिन, अफसोस, वैज्ञानिक समुदाय ने भी इस खोज पर कोई प्रतिक्रिया नहीं दी। स्ट्रिंग थ्योरी अस्तित्व के कगार पर रही। लेकिन इसने श्वार्ट्ज को नहीं रोका। केवल एक वैज्ञानिक जो रहस्यमय तार के लिए अपने करियर को जोखिम में डालने को तैयार था, वह उसकी खोज में शामिल होना चाहता था - माइकल ग्रीन।

उपपरमाण्विक घोंसले के शिकार गुड़िया

सब कुछ के बावजूद, 1980 के दशक की शुरुआत में, स्ट्रिंग थ्योरी में अभी भी अनसुलझे विरोधाभास थे, जिन्हें विज्ञान में विसंगतियों के रूप में जाना जाता है। श्वार्ट्ज और ग्रीन ने उन्हें खत्म करने का फैसला किया। और उनके प्रयास व्यर्थ नहीं थे: वैज्ञानिक सिद्धांत के कुछ विरोधाभासों को खत्म करने में कामयाब रहे। इन दोनों के आश्चर्य की कल्पना कीजिए, जो पहले से ही इस तथ्य के आदी हैं कि उनके सिद्धांत की अनदेखी की जाती है, जब वैज्ञानिक समुदाय की प्रतिक्रिया ने वैज्ञानिक दुनिया को उड़ा दिया। एक साल से भी कम समय में, स्ट्रिंग सिद्धांतकारों की संख्या सैकड़ों तक पहुंच गई। यह तब था जब स्ट्रिंग थ्योरी को द थ्योरी ऑफ एवरीथिंग की उपाधि से सम्मानित किया गया था। नया सिद्धांत ब्रह्मांड के सभी घटकों का वर्णन करने में सक्षम लग रहा था। और यहाँ सामग्री हैं।

प्रत्येक परमाणु, जैसा कि हम जानते हैं, और भी छोटे कणों, इलेक्ट्रॉनों से बना होता है, जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बने एक नाभिक के चारों ओर चक्कर लगाते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, बदले में, क्वार्क नामक छोटे कणों से भी बने होते हैं। लेकिन स्ट्रिंग थ्योरी कहती है कि यह क्वार्क के साथ खत्म नहीं होता है। क्वार्क ऊर्जा के छोटे-छोटे साँपों के तंतुओं से बने होते हैं जो तार के समान होते हैं। इनमें से प्रत्येक तार अकल्पनीय रूप से छोटा है।

इतना छोटा कि अगर परमाणु को सौर मंडल के आकार तक बढ़ा दिया जाए, तो तार एक पेड़ के आकार का होगा। जिस तरह एक सेलो स्ट्रिंग के विभिन्न कंपन जो हम सुनते हैं, विभिन्न संगीत नोट्स के रूप में, एक स्ट्रिंग को कंपन करने के विभिन्न तरीके (मोड) कणों को उनके अद्वितीय गुण-द्रव्यमान, चार्ज आदि देते हैं। क्या आप जानते हैं कि आपके नाखून की नोक में प्रोटॉन उस गुरुत्वाकर्षण से कैसे भिन्न होते हैं जिसे अभी तक खोजा नहीं गया है? बस छोटे तारों का सेट जो उन्हें बनाते हैं और वे तार कैसे कंपन करते हैं।

बेशक, यह सब आश्चर्यजनक से अधिक है। प्राचीन ग्रीस के समय से, भौतिक विज्ञानी इस तथ्य के आदी हो गए हैं कि इस दुनिया में हर चीज में गेंदों, छोटे कणों जैसी कोई चीज होती है। और अब, इन गेंदों के अतार्किक व्यवहार के लिए अभ्यस्त होने का समय नहीं है, जो क्वांटम यांत्रिकी से अनुसरण करता है, उन्हें पूरी तरह से प्रतिमान छोड़ने और किसी प्रकार की स्पेगेटी ट्रिमिंग के साथ काम करने के लिए आमंत्रित किया जाता है ...

पांचवां आयाम

हालांकि कई वैज्ञानिक स्ट्रिंग थ्योरी को गणित की विजय कहते हैं, कुछ समस्याएं अभी भी बनी हुई हैं - सबसे विशेष रूप से, निकट भविष्य में इसे प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण करने के किसी भी अवसर की कमी। दुनिया में एक भी उपकरण, मौजूदा या परिप्रेक्ष्य में प्रकट होने में सक्षम, तारों को "देखने" में असमर्थ है। इसलिए, कुछ वैज्ञानिक, वैसे, खुद से सवाल पूछते हैं: क्या स्ट्रिंग सिद्धांत भौतिकी या दर्शन का सिद्धांत है? .. सच है, "अपनी आंखों से" तारों को देखना बिल्कुल जरूरी नहीं है। स्ट्रिंग थ्योरी को साबित करने के लिए जो आवश्यक है वह कुछ और है - जो विज्ञान कथा की तरह लगता है - अंतरिक्ष के अतिरिक्त आयामों के अस्तित्व की पुष्टि।

इसके बारे में क्या है? हम सभी अंतरिक्ष के तीन आयामों और एक समय के आदी हैं। लेकिन स्ट्रिंग सिद्धांत अन्य - अतिरिक्त - आयामों की उपस्थिति की भविष्यवाणी करता है। लेकिन चलो क्रम में शुरू करते हैं।

वस्तुतः अन्य आयामों के अस्तित्व का विचार लगभग सौ वर्ष पूर्व उत्पन्न हुआ। यह 1919 में तत्कालीन अज्ञात जर्मन गणितज्ञ थियोडोर कलुट्ज़ के सिर पर आया था। उन्होंने हमारे ब्रह्मांड में एक और आयाम की उपस्थिति की संभावना का सुझाव दिया जो हम नहीं देखते हैं। अल्बर्ट आइंस्टीन ने इस विचार के बारे में सुना, और पहले तो उन्हें यह बहुत पसंद आया। बाद में, हालांकि, उन्होंने इसकी शुद्धता पर संदेह किया, और कलुजा के प्रकाशन में दो साल तक की देरी की। अंततः, हालांकि, लेख फिर भी प्रकाशित हुआ, और अतिरिक्त आयाम भौतिकी की प्रतिभा के लिए एक प्रकार का जुनून बन गया।

जैसा कि आप जानते हैं, आइंस्टीन ने दिखाया कि गुरुत्वाकर्षण और कुछ नहीं बल्कि अंतरिक्ष-समय माप की विकृति है। कलुजा ने सुझाव दिया कि विद्युत चुंबकत्व भी तरंग हो सकता है। हम इसे क्यों नहीं देखते? कलुजा को इस प्रश्न का उत्तर मिल गया - विद्युत चुंबकत्व की लहरें एक अतिरिक्त, छिपे हुए आयाम में मौजूद हो सकती हैं। लेकिन यह कहाँ है?

इस प्रश्न का उत्तर स्वीडिश भौतिक विज्ञानी ऑस्कर क्लेन ने दिया था, जिन्होंने सुझाव दिया था कि कलुजा का पांचवां आयाम एक परमाणु के आकार से अरबों गुना अधिक मुड़ा हुआ है, इसलिए हम इसे नहीं देख सकते हैं। यह विचार कि यह छोटा आयाम हमारे चारों ओर मौजूद है, स्ट्रिंग थ्योरी के केंद्र में है।

अतिरिक्त घुमावदार आयामों के प्रस्तावित रूपों में से एक। इनमें से प्रत्येक रूप के अंदर, एक स्ट्रिंग कंपन करती है और चलती है - ब्रह्मांड का मुख्य घटक। प्रत्येक आकार छह-आयामी है - छह अतिरिक्त आयामों की संख्या के अनुसार

दस आयाम

लेकिन वास्तव में, स्ट्रिंग सिद्धांत के समीकरणों के लिए एक भी नहीं, बल्कि छह अतिरिक्त आयामों की आवश्यकता होती है (कुल मिलाकर, चार हमें ज्ञात हैं, उनमें से ठीक 10 हैं)। उन सभी में एक बहुत ही मुड़ और मुड़ी हुई जटिल आकृति है। और सब कुछ अकल्पनीय रूप से छोटा है।

ये छोटे आयाम हमारी बड़ी दुनिया को कैसे प्रभावित कर सकते हैं? स्ट्रिंग सिद्धांत के अनुसार, निर्णायक: इसके लिए, सब कुछ रूप से निर्धारित होता है। जब आप सैक्सोफोन पर अलग-अलग चाबियां बजाते हैं, तो आपको अलग-अलग आवाजें आती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब आप किसी विशेष कुंजी या चाबियों के संयोजन को दबाते हैं, तो आप उस संगीत वाद्ययंत्र में जगह का आकार बदल देते हैं जहां हवा घूमती है। इससे भिन्न-भिन्न ध्वनियाँ उत्पन्न होती हैं।

स्ट्रिंग सिद्धांत बताता है कि अंतरिक्ष के अतिरिक्त मुड़ और मुड़े हुए आयाम एक समान तरीके से दिखाई देते हैं। इन अतिरिक्त आयामों के रूप जटिल और विविध हैं, और प्रत्येक ऐसे आयामों के अंदर की स्ट्रिंग को अपने रूपों के कारण अलग तरीके से कंपन करने का कारण बनता है। आखिरकार, अगर हम मान लें, उदाहरण के लिए, कि एक स्ट्रिंग एक जग के अंदर कंपन करती है, और दूसरी एक घुमावदार पोस्ट हॉर्न के अंदर, ये पूरी तरह से अलग कंपन होंगे। हालांकि, अगर स्ट्रिंग थ्योरी पर विश्वास किया जाए, तो वास्तव में, अतिरिक्त आयामों के आकार एक जग की तुलना में बहुत अधिक जटिल लगते हैं।

दुनिया कैसे काम करती है

विज्ञान आज संख्याओं के एक समूह को जानता है जो ब्रह्मांड के मूलभूत स्थिरांक हैं। वे हमारे आस-पास की हर चीज के गुणों और विशेषताओं को निर्धारित करते हैं। ऐसे स्थिरांकों में, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन का आवेश, गुरुत्वीय स्थिरांक, निर्वात में प्रकाश की गति... और यदि हम इन संख्याओं को कम संख्या में भी बदलते हैं, तो परिणाम विनाशकारी होंगे। मान लीजिए कि हमने विद्युत चुम्बकीय संपर्क की ताकत बढ़ा दी है। क्या हुआ? हम अचानक पा सकते हैं कि आयन एक-दूसरे से अधिक प्रतिकारक हो गए हैं, और थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन, जो सितारों को चमकता है और गर्मी विकीर्ण करता है, अचानक विफल हो गया है। सारे सितारे निकल जाएंगे।

लेकिन इसके अतिरिक्त आयामों के साथ स्ट्रिंग सिद्धांत के बारे में क्या? तथ्य यह है कि, इसके अनुसार, यह अतिरिक्त आयाम हैं जो मौलिक स्थिरांक के सटीक मूल्य को निर्धारित करते हैं। माप के कुछ रूप एक स्ट्रिंग को एक निश्चित तरीके से कंपन करने का कारण बनते हैं, और जो हम एक फोटॉन के रूप में देखते हैं उसे जन्म देते हैं। अन्य रूपों में, तार अलग तरह से कंपन करते हैं और एक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करते हैं। वास्तव में ईश्वर "छोटी चीजों" में निहित है - यह ये छोटे रूप हैं जो इस दुनिया के सभी मूलभूत स्थिरांक निर्धारित करते हैं।

सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत

1980 के दशक के मध्य में, स्ट्रिंग थ्योरी ने एक राजसी और पतली हवा ली, लेकिन उस स्मारक के भीतर भ्रम की स्थिति पैदा हो गई। कुछ ही वर्षों में, स्ट्रिंग थ्योरी के पाँच संस्करण सामने आए हैं। और यद्यपि उनमें से प्रत्येक तार और अतिरिक्त आयामों पर बनाया गया है (सभी पांच संस्करण सुपरस्ट्रिंग के सामान्य सिद्धांत में एकजुट हैं - एनएस), विवरण में इन संस्करणों में काफी भिन्नता है।

तो, कुछ संस्करणों में, स्ट्रिंग्स के खुले सिरे थे, दूसरों में वे छल्ले की तरह दिखते थे। और कुछ संस्करणों में, सिद्धांत को 10 नहीं, बल्कि 26 मापों की भी आवश्यकता थी। विरोधाभास यह है कि आज के सभी पांच संस्करणों को समान रूप से सत्य कहा जा सकता है। लेकिन कौन वास्तव में हमारे ब्रह्मांड का वर्णन करता है? यह स्ट्रिंग थ्योरी का एक और रहस्य है। यही कारण है कि कई भौतिकविदों ने फिर से "पागल" सिद्धांत पर अपना हाथ लहराया।

लेकिन स्ट्रिंग्स की मुख्य समस्या, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, उनकी उपस्थिति को प्रयोगात्मक रूप से साबित करने की असंभवता (कम से कम अभी के लिए) है।

कुछ वैज्ञानिक, हालांकि, अभी भी कहते हैं कि अगली पीढ़ी के त्वरक पर अतिरिक्त आयामों की परिकल्पना का परीक्षण करने का एक बहुत ही न्यूनतम, लेकिन फिर भी अवसर है। हालांकि बहुमत, निश्चित रूप से, सुनिश्चित है कि यदि यह संभव है, तो, अफसोस, यह बहुत जल्द नहीं होना चाहिए - कम से कम दशकों में, अधिकतम के रूप में - यहां तक ​​​​कि सौ वर्षों में भी।