ცოდნის ეკოლოგია: ყველაზე დიდი პრობლემათეორიული ფიზიკოსები - როგორ გავაერთიანოთ ყველა ფუნდამენტური ურთიერთქმედება (გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, სუსტი და ძლიერი) ერთ თეორიაში. სუპერსიმების თეორია უბრალოდ ამტკიცებს, რომ არის ყველაფრის თეორია

ითვლიან სამიდან ათამდე

ყველაზე დიდი პრობლემა თეორიული ფიზიკოსებისთვის არის ის, თუ როგორ გააერთიანონ ყველა ფუნდამენტური ურთიერთქმედება (გრავიტაციული, ელექტრომაგნიტური, სუსტი და ძლიერი) ერთ თეორიაში. სუპერსიმების თეორია უბრალოდ ამტკიცებს, რომ არის ყველაფრის თეორია.

მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ამ თეორიის მუშაობისთვის საჭირო განზომილებების ყველაზე მოსახერხებელი რაოდენობა არის ათამდე (მათგან ცხრა სივრცითი და ერთი დროითი)! თუ არის მეტ-ნაკლებად ზომები, მათემატიკური განტოლებებიიძლევა ირაციონალურ შედეგებს, რომლებიც მიდიან უსასრულობამდე - სინგულარულობამდე.

სუპერსიმების თეორიის განვითარების შემდეგი ეტაპი - M-თეორია - უკვე დაითვალა თერთმეტი განზომილება. და მისი კიდევ ერთი ვერსია - F-თეორია - თორმეტივე. და ეს საერთოდ არ არის გართულება. F-თეორია უფრო მეტად აღწერს 12-განზომილებიან სივრცეს მარტივი განტოლებებივიდრე M-თეორია - 11-განზომილებიანი.

რა თქმა უნდა, თეორიულ ფიზიკას თეორიული მიზეზის გამო ეწოდება. მისი ყველა მიღწევა ჯერჯერობით მხოლოდ ქაღალდზეა. ასე რომ, იმის ასახსნელად, თუ რატომ შეგვიძლია გადაადგილება მხოლოდ სამგანზომილებიან სივრცეში, მეცნიერებმა დაიწყეს საუბარი იმაზე, თუ როგორ უნდა შემცირდეს სხვა სამწუხარო განზომილებები კომპაქტურ სფეროებად. კვანტური დონე. უფრო ზუსტად, არა სფეროებში, არამედ კალაბი-იაუს სივრცეებში. ეს ისეთი სამგანზომილებიანი ფიგურებია, რომელთა შიგნით არის საკუთარი სამყარო თავისი განზომილებით. მსგავსი მანიფოლტების ორგანზომილებიანი პროექცია ასე გამოიყურება:

ცნობილია 470 მილიონზე მეტი ასეთი ფიგურა. რომელი მათგანი შეესაბამება ჩვენს რეალობას, ქ ამ მომენტშიარის გათვლილი. არ არის ადვილი იყო თეორიული ფიზიკოსი.

დიახ, როგორც ჩანს, ცოტა შორს არის. მაგრამ, ალბათ, ეს ხსნის, თუ რატომ არის კვანტური სამყარო ასე განსხვავებული იმისგან, რასაც ჩვენ აღვიქვამთ.

პერიოდი, წერტილი, მძიმე

Თავიდან დაწყება. ნულოვანი განზომილება არის წერტილი. მას ზომა არ აქვს. გადაადგილება არსად არის, კოორდინატები არ არის საჭირო მდებარეობის ასეთ განზომილებაში აღსანიშნავად.

პირველის გვერდით დავდოთ მეორე წერტილი და გავავლოთ ხაზი მათ შორის. აქ არის პირველი განზომილება. ერთგანზომილებიან ობიექტს აქვს ზომა - სიგრძე, მაგრამ არა სიგანე და სიღრმე. ერთგანზომილებიანი სივრცის ფარგლებში მოძრაობა ძალზე შეზღუდულია, რადგან გზაზე წარმოქმნილი დაბრკოლების გვერდის ავლა შეუძლებელია. ამ სეგმენტზე მდებარეობის დასადგენად, საჭიროა მხოლოდ ერთი კოორდინატი.

მოდით დავდოთ წერტილი სეგმენტის გვერდით. ორივე ამ ობიექტს რომ მოერგოს, უკვე გვჭირდება ორგანზომილებიანი სივრცე, რომელსაც აქვს სიგრძე და სიგანე, ანუ ფართობი, მაგრამ სიღრმის გარეშე, ანუ მოცულობა. ამ ველზე ნებისმიერი წერტილის მდებარეობა განისაზღვრება ორი კოორდინატით.

მესამე განზომილება ჩნდება, როდესაც ამ სისტემას ვამატებთ მესამე კოორდინატულ ღერძს. ჩვენთვის, სამგანზომილებიანი სამყაროს მცხოვრებლებისთვის, ამის წარმოდგენა ძალიან ადვილია.

შევეცადოთ წარმოვიდგინოთ, როგორ ხედავენ სამყაროს ორგანზომილებიანი სივრცის მაცხოვრებლები. მაგალითად, აქ არის ეს ორი ადამიანი:

თითოეული მათგანი თავის მეგობარს ასე დაინახავს:

და ამ განლაგებით:

ჩვენი გმირები ერთმანეთს ასე ნახავენ:

ეს არის თვალსაზრისის ცვლილება, რომელიც საშუალებას აძლევს ჩვენს გმირებს განიხილონ ერთმანეთი, როგორც ორგანზომილებიანი ობიექტები და არა ერთგანზომილებიანი სეგმენტები.

ახლა კი წარმოვიდგინოთ, რომ გარკვეული სამგანზომილებიანი ობიექტი მოძრაობს მესამე განზომილებაში, რომელიც კვეთს ამ ორგანზომილებიან სამყაროს. გარე დამკვირვებლისთვის ეს მოძრაობა გამოიხატება თვითმფრინავზე ობიექტის ორგანზომილებიანი პროექციის ცვლილებით, როგორც ბროკოლი MRI აპარატში:

მაგრამ ჩვენი ფლატლენდის მკვიდრისთვის ასეთი სურათი გაუგებარია! ის ვერც კი წარმოიდგენს მას. მისთვის, ყოველი ორგანზომილებიანი პროექცია განიხილება, როგორც ერთგანზომილებიანი სეგმენტი იდუმალი ცვლადი სიგრძით, რომელიც გამოჩნდება არაპროგნოზირებად ადგილას და ასევე არაპროგნოზირებად ქრება. ასეთი ობიექტების სიგრძისა და ადგილის გამოთვლა ორგანზომილებიანი სივრცის ფიზიკის კანონების გამოყენებით განწირულია წარუმატებლობისთვის.

ჩვენ, სამგანზომილებიანი სამყაროს მკვიდრნი, ყველაფერს ორ განზომილებაში ვხედავთ. მხოლოდ ობიექტის მოძრაობა სივრცეში გვაძლევს საშუალებას ვიგრძნოთ მისი მოცულობა. ჩვენ ასევე დავინახავთ ნებისმიერ მრავალგანზომილებიან ობიექტს, როგორც ორგანზომილებიანს, მაგრამ ეს იქნება სასწაულებრივადშეიცვლება მისი მდებარეობის ან დროის მიხედვით.

ამ თვალსაზრისით, საინტერესოა ფიქრი, მაგალითად, გრავიტაციაზე. ალბათ ყველას უნახავს ასეთი სურათები:

ჩვეულებრივად არის გამოსახული, თუ როგორ ახვევს გრავიტაცია სივრცე-დროს. მოსახვევები... სად? ზუსტად არც ერთ ჩვენთვის ნაცნობ განზომილებაში. მაგრამ კვანტური გვირაბი, ანუ ნაწილაკის უნარი გაქრეს ერთ ადგილას და გამოჩნდეს სრულიად განსხვავებულ ადგილას, უფრო მეტიც, დაბრკოლების მიღმა, რომლის მეშვეობითაც ჩვენს რეალობაში იგი ვერ შეაღწევდა მასში ნახვრეტის გაკეთების გარეშე? რაც შეეხება შავ ხვრელებს? რა მოხდება, თუ ყველა ეს და სხვა საიდუმლოებები თანამედროვე მეცნიერებააიხსნება იმით, რომ სივრცის გეომეტრია სულაც არ არის ისეთი, როგორიც ჩვენ მიჩვეული ვართ მის აღქმას?

Დრო გადის

დრო კიდევ ერთ კოორდინატს ამატებს ჩვენს სამყაროს. იმისათვის, რომ წვეულება ჩატარდეს, თქვენ უნდა იცოდეთ არა მხოლოდ რომელ ბარში გაიმართება, არამედ ისიც ზუსტი დროეს ღონისძიება.

ჩვენი აღქმიდან გამომდინარე, დრო არ არის იმდენად სწორი ხაზი, როგორც სხივი. ანუ აქვს ამოსავალი წერტილი, და მოძრაობა ხორციელდება მხოლოდ ერთი მიმართულებით - წარსულიდან მომავლისკენ. და მხოლოდ აწმყოა რეალური. არც წარსული და არც მომავალი არ არსებობს, ისევე როგორც საუზმე და ვახშამი არ არსებობს ლანჩის დროს ოფისის თანამშრომლის თვალსაზრისით.

მაგრამ ფარდობითობის თეორია არ ეთანხმება ამას. მისი გადმოსახედიდან, დრო ღირებული განზომილებაა. ყველა მოვლენა, რომელიც არსებობდა, არსებობს და განაგრძობს არსებობას, ისეთივე რეალურია, ისეთივე რეალური, როგორიც ზღვის სანაპიროა, არ აქვს მნიშვნელობა სად გაგვაოცა სერფის ხმის სიზმრებმა. ჩვენი აღქმა არის რაღაც პროჟექტორის მსგავსი, რომელიც ანათებს დროის ხაზში გარკვეულ სეგმენტს. კაცობრიობა მეოთხე განზომილებაში ასე გამოიყურება:

მაგრამ ჩვენ ვხედავთ მხოლოდ პროექციას, ამ განზომილების ნაჭერს დროის ყოველ ცალკეულ მომენტში. დიახ, დიახ, როგორც ბროკოლი MRI აპარატში.

აქამდე ყველა თეორია მუშაობდა სივრცითი განზომილებების დიდი რაოდენობით და დრო ყოველთვის ერთადერთი იყო. მაგრამ რატომ იძლევა სივრცე სივრცის მრავალ განზომილებას, მაგრამ მხოლოდ ერთ დროს? სანამ მეცნიერებს არ შეუძლიათ ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა, ორი ან მეტი დროის სივრცის ჰიპოთეზა ყველა ფილოსოფოსისა და სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლისთვის ძალიან მიმზიდველი იქნება. დიახ, და ფიზიკოსები, რაც უკვე არსებობს. მაგალითად, ამერიკელი ასტროფიზიკოსი იცაკ ბარსი ყველაფრის თეორიის ყველა უსიამოვნების სათავეს ხედავს, როგორც მეორე დროის განზომილებას, რომელიც შეუმჩნეველი იყო. როგორც გონებრივი ვარჯიშიშევეცადოთ წარმოვიდგინოთ სამყარო ორჯერ.

თითოეული განზომილება ცალკე არსებობს. ეს გამოიხატება იმით, რომ თუ ჩვენ შევცვლით ობიექტის კოორდინატებს ერთ განზომილებაში, კოორდინატები სხვებში შეიძლება დარჩეს უცვლელი. ასე რომ, თუ თქვენ იმოძრავებთ ერთი დროის ღერძზე, რომელიც კვეთს მეორეს მართი კუთხით, მაშინ გადაკვეთის წერტილში დრო შეჩერდება. პრაქტიკაში, ეს ასე გამოიყურება:

ნეოს მხოლოდ თავისი ერთგანზომილებიანი დროის ღერძი უნდა დაეყენებინა ტყვიების დროის ღერძზე პერპენდიკულარულად. ნამდვილი წვრილმანია, გეთანხმები. სინამდვილეში, ყველაფერი ბევრად უფრო რთულია.

ორი დროის განზომილების მქონე სამყაროში ზუსტი დრო განისაზღვრება ორი მნიშვნელობით. ძნელი წარმოსადგენია ორგანზომილებიანი მოვლენა? ანუ ის, რომელიც ერთდროულად არის გაშლილი ორი დროის ღერძის გასწვრივ? სავარაუდოა, რომ ასეთ სამყაროს დასჭირდეს დროის რუქების სპეციალისტები, ისევე როგორც კარტოგრაფები ასახავს დედამიწის ორგანზომილებიან ზედაპირს.

კიდევ რა განასხვავებს ორგანზომილებიან სივრცეს ერთგანზომილებიანისგან? დაბრკოლების გვერდის ავლით, მაგალითად. ეს სრულიად სცილდება ჩვენი გონების საზღვრებს. ერთგანზომილებიანი სამყაროს მკვიდრი ვერ წარმოიდგენს, როგორ არის კუთხეში მოქცევა. და რა არის ეს - კუთხე დროში? გარდა ამისა, ში ორგანზომილებიანი სივრცეშეგიძლიათ იმოგზაუროთ წინ, უკან ან თუნდაც დიაგონალზე. წარმოდგენა არ მაქვს, როგორია დროში დიაგონალურად გავლა. არ ვლაპარაკობ იმაზე, რომ დრო ბევრის საფუძველია ფიზიკური კანონებიდა როგორ შეიცვლება სამყაროს ფიზიკა სხვა დროის განზომილების მოსვლასთან ერთად, წარმოდგენაც შეუძლებელია. მაგრამ ძალიან საინტერესოა ამაზე ფიქრი!

ძალიან დიდი ენციკლოპედია

სხვა ზომები ჯერ არ არის აღმოჩენილი და არსებობს მხოლოდ მასში მათემატიკური მოდელები. მაგრამ შეგიძლიათ სცადოთ მათი წარმოდგენა ასე.

როგორც ადრე გავარკვიეთ, ჩვენ ვხედავთ სამყაროს მეოთხე (დროებითი) განზომილების სამგანზომილებიან პროექციას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენი სამყაროს არსებობის ყოველი მომენტი არის წერტილი (ნულოვანი განზომილების მსგავსი) დროის ინტერვალში დიდი აფეთქებიდან სამყაროს დასასრულამდე.

ვინც წაკითხული გაქვთ დროში მოგზაურობის შესახებ, იცით რა მნიშვნელოვანი როლიმათში თამაშობს სივრცე-დროის კონტინიუმის გამრუდება. ეს არის მეხუთე განზომილება - სწორედ მასში „იხრება“ ოთხგანზომილებიანი სივრცე-დრო, რათა ამ სწორი ხაზის ორი წერტილი ერთმანეთთან დაახლოვდეს. ამის გარეშე, ამ წერტილებს შორის მოგზაურობა ძალიან გრძელი, ან თუნდაც შეუძლებელი იქნებოდა. უხეშად რომ ვთქვათ, მეხუთე განზომილება მეორის მსგავსია - ის გადააქვს სივრცე-დროის „ერთგანზომილებიან“ ხაზს „ორგანზომილებიან“ სიბრტყეში, ყველა შედეგით კუთხის შემობრუნების შესაძლებლობის სახით.

ჩვენი განსაკუთრებით ფილოსოფიურად მოაზროვნე მკითხველები, ცოტა ადრე, ალბათ ფიქრობდნენ შესაძლებლობაზე თავისუფალი ნებაიმ პირობებში, როდესაც მომავალი უკვე არსებობს, მაგრამ ჯერ უცნობია. მეცნიერება ამ კითხვას ასე პასუხობს: ალბათობები. მომავალი არ არის ჯოხი, არამედ მთელი ცოცხი პარამეტრებიმოვლენების განვითარება. რომელი მათგანი ახდება - ამას გავიგებთ, როცა მივალთ.

თითოეული ალბათობა არსებობს, როგორც "ერთგანზომილებიანი" სეგმენტი მეხუთე განზომილების "სიბრტყეზე". რომელია ყველაზე სწრაფი გზა ერთი სეგმენტიდან მეორეზე გადახტომისთვის? ასეა - მოხარეთ ეს თვითმფრინავი, როგორც ფურცელი. სად დაიხაროს? და კიდევ, სწორად - მეექვსე განზომილებაში, რომელიც იძლევა ამ ყველაფერს რთული სტრუქტურა"მოცულობა". და ამით ხდის მას მოსწონს სამგანზომილებიანი სივრცე, "დასრულებულია", ახალი წერტილი.

მეშვიდე განზომილება არის ახალი სწორი ხაზი, რომელიც შედგება ექვსგანზომილებიანი „წერტილებისაგან“. რა არის სხვა წერტილი ამ ხაზზე? სხვა სამყაროში მოვლენების განვითარების ვარიანტების მთელი უსასრულო ნაკრები, რომელიც ჩამოყალიბდა არა დიდი აფეთქების შედეგად, არამედ სხვა პირობებში და მოქმედებს სხვა კანონების მიხედვით. ანუ, მეშვიდე განზომილება არის მძივები პარალელური სამყაროები. მერვე განზომილება აგროვებს ამ „სწორ ხაზებს“ ერთ „სიბრტყეში“. მეცხრე კი შეიძლება შევადაროთ წიგნს, რომელიც შეიცავს მერვე განზომილების ყველა „ფურცელს“. ეს არის ყველა სამყაროს ყველა ისტორიის მთლიანობა, ფიზიკის ყველა კანონით და ყველა საწყისი პირობით. ისევ მიუთითეთ.

აქ ჩვენ მივაღწიეთ ლიმიტს. მეათე განზომილების წარმოსადგენად, ჩვენ გვჭირდება სწორი ხაზი. და რა შეიძლება იყოს სხვა წერტილი ამ სწორ ხაზზე, თუ მეცხრე განზომილება უკვე მოიცავს ყველაფერს, რისი წარმოდგენაც შეიძლება და თუნდაც ის, რისი წარმოდგენა შეუძლებელია? გამოდის, რომ მეცხრე განზომილება არის არა სხვა ამოსავალი წერტილი, არამედ საბოლოო - ჩვენი წარმოსახვისთვის, ნებისმიერ შემთხვევაში.

სიმების თეორია ამტკიცებს, რომ სიმები, ძირითადი ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ყველაფერს, მეათე განზომილებაში ქმნიან მათ ვიბრაციას. თუ მეათე განზომილება შეიცავს ყველა სამყაროს და ყველა შესაძლებლობას, მაშინ სიმები არსებობს ყველგან და ყოველთვის. ვგულისხმობ, რომ ყველა სტრიქონი არსებობს ჩვენს სამყაროში და ყველა სხვა. დროის ნებისმიერ მომენტში. Გასწვრივ. მაგარია, ჰო?გამოქვეყნდა

ფარდობითობის თეორია წარმოადგენს სამყაროს, როგორც „ბრტყელს“, მაგრამ კვანტური მექანიკა ამბობს, რომ მიკრო დონეზე არის უსასრულო მოძრაობა, რომელიც ამრუდებს სივრცეს. სიმების თეორია აერთიანებს ამ იდეებს და წარმოგიდგენთ მიკრონაწილაკებს ყველაზე წვრილი ერთგანზომილებიანი სიმების გაერთიანების შედეგად, რომლებიც წერტილოვან მიკრონაწილაკებს დაემსგავსებიან, შესაბამისად, ექსპერიმენტულად დაკვირვება შეუძლებელია.

ეს ჰიპოთეზა საშუალებას გვაძლევს წარმოვიდგინოთ ელემენტარული ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ატომს ულტრამიკროსკოპული ბოჭკოებისგან, სახელწოდებით სიმები.

ყველა თვისება ელემენტარული ნაწილაკებიაიხსნება მათ წარმოქმნილი ბოჭკოების რეზონანსული ვიბრაციით. ამ ბოჭკოებს შეუძლიათ უსასრულო ნაკრებივიბრაციის პარამეტრები. ეს თეორია გულისხმობს იდეების გაერთიანებას კვანტური მექანიკადა ფარდობითობის თეორია. მაგრამ მრავალი პრობლემის არსებობის გამო მის საფუძველში მყოფი აზრების დადასტურებაში უმეტესობათანამედროვე მეცნიერები თვლიან, რომ შემოთავაზებული იდეები სხვა არაფერია, თუ არა ყველაზე ჩვეულებრივი უხამსი, ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სიმებიანი თეორია ტყუპებისთვის, ანუ იმ ადამიანებისთვის, რომლებმაც სრულიად არ იციან მეცნიერება და მათ გარშემო არსებული სამყაროს სტრუქტურა.

ულტრამიკროსკოპული ბოჭკოების თვისებები

მათი არსის გასაგებად, შეიძლება წარმოვიდგინოთ სიმები მუსიკალური ინსტრუმენტები- მათ შეუძლიათ ვიბრაცია, მოხრა, დახვევა. იგივე ხდება ამ ძაფებთან, რომლებიც გამოყოფენ გარკვეულ ვიბრაციას, ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, იკეცებიან მარყუჟებად და ქმნიან უფრო დიდ ნაწილაკებს (ელექტრონები, კვარკები), რომელთა მასა დამოკიდებულია ბოჭკოების ვიბრაციის სიხშირეზე და მათ დაძაბულობაზე - ეს მაჩვენებლებია. განსაზღვრეთ სიმების ენერგია. რაც უფრო დიდია გამოსხივებული ენერგია, მით მეტია ელემენტარული ნაწილაკის მასა.

ინფლაციის თეორია და სიმები

ინფლაციური ჰიპოთეზის მიხედვით, სამყარო შეიქმნა მიკრო სივრცის გაფართოების გამო, სიმის ზომის (პლანკის სიგრძე). როგორც ეს რეგიონი იზრდებოდა, ეგრეთ წოდებული ულტრამიკროსკოპიული ძაფებიც გაიჭიმა, ახლა მათი სიგრძე სამყაროს ზომისაა. ისინი ერთნაირად ურთიერთობენ ერთმანეთთან და წარმოქმნიან ერთსა და იმავე ვიბრაციას და ვიბრაციას. როგორც ჩანს, ეფექტი მათ აწარმოებენ გრავიტაციული ლინზებირომლებიც ამახინჯებენ შორეული გალაქტიკების სინათლის სხივებს. მაგრამ პიჩინგიგრავიტაციული გამოსხივების წარმოქმნა.

მათემატიკური მარცხი და სხვა პრობლემები

ერთ-ერთი პრობლემა თეორიის მათემატიკური შეუსაბამობაა – ფიზიკოსებს, რომლებიც მას სწავლობენ, არ აქვთ საკმარისი ფორმულები, რომ სრულ ფორმამდე მიიყვანონ. და მეორე ის არის ამ თეორიასთვლის, რომ არსებობს 10 განზომილება, მაგრამ ჩვენ ვგრძნობთ მხოლოდ 4 - სიმაღლეს, სიგანეს, სიგრძეს და დროს. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ დარჩენილი 6 გრეხილ მდგომარეობაშია, რომელთა არსებობა რეალურ დროში არ იგრძნობა. ასევე, პრობლემა არ არის ამ თეორიის ექსპერიმენტული დადასტურების შესაძლებლობა, მაგრამ ვერც ვერავინ უარყოფს.

ერთ-ერთი მიმართულება თეორიული ფიზიკა, რომელიც აერთიანებს ფარდობითობის თეორიისა და კვანტური მექანიკის იდეებს. ეს მიმართულებაფიზიკა სწავლობს კვანტური სიმები- ანუ ერთგანზომილებიანი გაფართოებული ობიექტები. ეს არის მისი მთავარი განსხვავება ფიზიკის მრავალი სხვა დარგებისგან, რომლებშიც შესწავლილია წერტილის ნაწილაკების დინამიკა.

სიმებიანი თეორია უარყოფს და ამტკიცებს, რომ სამყარო ყოველთვის არსებობდა. ანუ სამყარო იყო არა უსასრულოდ პატარა წერტილი, არამედ სიმებიანი უსასრულო სიგრძით, ხოლო სიმების თეორია ამბობს, რომ ჩვენ ვცხოვრობთ ათგანზომილებიან სივრცეში, თუმცა ვგრძნობთ მხოლოდ 3-4-ს. დანარჩენები დანგრეულ მდგომარეობაში არიან და თუ გადაწყვეტთ დასვათ კითხვა: „როდის განვითარდება ისინი და მოხდება თუ არა ეს ოდესმე?“, მაშინ პასუხს არ მიიღებთ.

მათემატიკამ უბრალოდ ვერ იპოვა - სიმების თეორიაშეუძლებელია დამტკიცება ემპირიულად. მართალია, იყო მცდელობები, შეემუშავებინათ უნივერსალური თეორია, რათა შესაძლებელი ყოფილიყო მისი პრაქტიკული გამოცდა. მაგრამ ეს რომ მოხდეს, ის ისე უნდა იყოს გამარტივებული, რომ მიაღწიოს რეალობის აღქმის ჩვენს დონეს. შემდეგ მთლიანად შემოწმების იდეა კარგავს თავის მნიშვნელობას.

სიმების თეორიის ძირითადი კრიტერიუმები და ცნებები

ფარდობითობის თეორია ამბობს, რომ ჩვენი სამყარო არის თვითმფრინავი, ხოლო კვანტური მექანიკა ამბობს, რომ მიკრო დონეზე არის უსასრულო მოძრაობა, რის გამოც სივრცე მრუდია. სიმების თეორია კი ამ ორი ვარაუდის შერწყმას ცდილობს და მისი შესაბამისად, ელემენტარული ნაწილაკები წარმოდგენილია, როგორც სპეციალური კომპონენტები თითოეული ატომის შემადგენლობაში - ორიგინალური სიმები, რომლებიც ერთგვარი ულტრამიკროსკოპული ბოჭკოებია. ამავდროულად, ელემენტარულ ნაწილაკებს აქვთ ისეთი თვისებები, რომლებიც ხსნიან რეზონანსული რხევაბოჭკოები, რომლებიც ქმნიან ამ ნაწილაკებს. ასეთი ტიპის ბოჭკოები ახორციელებენ ვიბრაციას უსასრულო რაოდენობით.

არსის უფრო ზუსტი გაგებისთვის, უბრალო ერისკაცს შეუძლია წარმოიდგინოს ჩვეულებრივი მუსიკალური ინსტრუმენტების სიმები, რომლებსაც შეუძლიათ სხვადასხვა დროსგაჭიმვა, წარმატებით იხვევა, მუდმივად ვიბრირებს. ძაფებს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან გარკვეული ვიბრაციის დროს, აქვთ იგივე თვისებები.

სტანდარტულ მარყუჟებად გადახვევით, ძაფები ქმნიან ნაწილაკების უფრო დიდ ტიპებს - კვარკებს, ელექტრონებს, რომელთა მასა უკვე პირდაპირ იქნება დამოკიდებული ბოჭკოების დაძაბულობისა და ვიბრაციის სიხშირეზე. ასე რომ, სიმების ენერგია კორელაციაშია ამ კრიტერიუმებთან. ელემენტარული ნაწილაკების მასა უფრო მაღალი იქნება მეტიგამოსხივებული ენერგია.

სიმების თეორიის აქტუალური პრობლემები

სიმების თეორიის შესწავლისას მრავალი ქვეყნის მეცნიერები პერიოდულად აწყდებოდნენ უამრავ პრობლემას და გადაუჭრელ საკითხებს. ყველაზე მეტად მნიშვნელოვანი წერტილიშეიძლება ჩაითვალოს მინუსად. მათემატიკური ფორმულებიმაშასადამე, სპეციალისტებს ჯერ არ მიუღწევიათ თეორიის სრული ფორმის მიცემა.

მეორე მნიშვნელოვანი პრობლემა არის თეორიის არსით დადასტურება 10 განზომილების არსებობის შესახებ, როდესაც სინამდვილეში მხოლოდ 4-ის შეგრძნება შეგვიძლია. სავარაუდოდ, დარჩენილი 6 მათგანი გრეხილ მდგომარეობაშია და რეალურ დროში მათი შეგრძნება შეუძლებელია. ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ თეორიის უარყოფა ფუნდამენტურად შეუძლებელია, ექსპერიმენტული დადასტურებაჯერჯერობით ეს ასევე საკმაოდ რთული ჩანს.

ამავდროულად, სიმების თეორიის შესწავლა გახდა ნათელი იმპულსი ორიგინალური მათემატიკური კონსტრუქციების, ასევე ტოპოლოგიის განვითარებისათვის. ფიზიკა მასთან თეორიული მიმართულებებისაკმაოდ მტკიცედ არის ფესვგადგმული მათემატიკაში ასევე შესასწავლი თეორიის დახმარებით. უფრო მეტიც, თანამედროვეობის არსი კვანტური გრავიტაციადა საკითხებს საფუძვლიანად გააზრება შეძლეს, უფრო ღრმად დაიწყეს შესწავლა, ვიდრე ადრე იყო შესაძლებელი.

აქედან გამომდინარე, სიმებიანი თეორიის კვლევა გრძელდება უწყვეტად და მრავალი ექსპერიმენტის შედეგი, მათ შორის დიდი ადრონული კოლაიდერის ტესტები, შეიძლება იყოს დაკარგული ცნებები და ელემენტები. ამ შემთხვევაში, ფიზიკური თეორია იქნება აბსოლუტურად დადასტურებული და საყოველთაოდ მიღებული ფენომენი.

ძირითადი კითხვები:

რა არის სამყაროს ფუნდამენტური კომპონენტები - "მატერიის პირველი აგური"? არსებობს თეორიები, რომლებსაც შეუძლიათ ახსნან ყველა ძირითადი ფიზიკური მოვლენა?

კითხვა: რეალურია?

დღეს და უახლოეს მომავალში ასეთი მცირე მასშტაბის პირდაპირი დაკვირვება შეუძლებელია. ფიზიკა ძიებაშია და მიმდინარე ექსპერიმენტები, მაგალითად, სუპერსიმეტრიული ნაწილაკების აღმოსაჩენად ან ამაჩქარებლებში დამატებითი ზომების მოსაძებნად, შეიძლება მიუთითებდეს, რომ სიმების თეორია სწორ გზაზეა.

სიმების თეორია არის თუ არა ყველაფრის თეორია, ეს გვაძლევს უნიკალური ნაკრებიინსტრუმენტები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ ჩახედოთ რეალობის ღრმა სტრუქტურებს.

სიმების თეორია

მაკრო და მიკრო

სამყაროს აღწერისას, ფიზიკა ყოფს მას ორ ერთი შეხედვით შეუთავსებელ ნაწილად - კვანტურ მიკროკოსმოსად და მაკროკოსმოსად, რომელშიც აღწერილია გრავიტაცია.

სიმების თეორია არის საკამათო მცდელობა ამ ნახევრების გაერთიანების "ყველაფრის თეორიად".

ნაწილაკები და ურთიერთქმედებები

სამყარო შედგება ორი ტიპის ელემენტარული ნაწილაკებისგან - ფერმიონებისა და ბოზონებისგან. ფერმიონები ყველა დაკვირვებადი მატერიაა, ბოზონები კი ოთხი ცნობილი ფუნდამენტური ურთიერთქმედების მატარებლები არიან: სუსტი, ელექტრომაგნიტური, ძლიერი და გრავიტაციული. თეორიის ფარგლებში, რომელსაც სტანდარტული მოდელი ჰქვია, ფიზიკოსებმა შეძლეს ელეგანტურად აღწერონ და გამოსცადონ სამი ფუნდამენტური ძალა, ყველა, გარდა ყველაზე სუსტი, გრავიტაციული. დღემდე, სტანდარტული მოდელი არის ყველაზე ზუსტი და ექსპერიმენტულად დადასტურებული მოდელი ჩვენს სამყაროში.

რატომ არის საჭირო სიმების თეორია?

სტანდარტული მოდელი არ შეიცავს გრავიტაციას, ვერ აღწერს შავი ხვრელის ცენტრს და Დიდი აფეთქებაარ განმარტავს ზოგიერთი ექსპერიმენტის შედეგებს. სიმების თეორია არის ამ პრობლემების გადაჭრის და მატერიისა და ურთიერთქმედებების გაერთიანების მცდელობა ელემენტარული ნაწილაკების პატარა ვიბრაციული სიმებით ჩანაცვლებით.

სიმების თეორია ემყარება იმ აზრს, რომ ყველა ელემენტარული ნაწილაკი შეიძლება იყოს წარმოდგენილი როგორც ერთი ელემენტარული „პირველი აგური“ - სიმები. სიმებს შეუძლიათ ვიბრაცია და განსხვავებული მოდადიდ მანძილზე ასეთი რყევები სხვადასხვა ელემენტარულ ნაწილაკებად გვეჩვენება. ვიბრაციის ერთი რეჟიმი სტრიქონს ფოტონს ჰგავს, მეორე კი ელექტრონს.

არსებობს მოდიფიკაციაც კი, რომელიც აღწერს გრავიტაციული ურთიერთქმედების მატარებელს - გრავიტონს! სიმების თეორიის ვერსიები აღწერს სიმებს ორი ტიპის: ღია (1) და დახურული (2). ღია სიმებს აქვს ორი ბოლო (3) განლაგებული მემბრანის მსგავს სტრუქტურებზე, რომელსაც ეწოდება D-ბრანები, და მათი დინამიკა აღწერს ოთხიდან სამს. ფუნდამენტური ურთიერთქმედება- ყველაფერი გრავიტაციის გარდა.

დახურული სიმები წააგავს მარყუჟებს, ისინი არ არის მიბმული D-ბრანებზე - ეს არის დახურული სიმების ვიბრაციული რეჟიმები, რომლებიც წარმოდგენილია მასიური გრავიტონით. ღია სტრიქონის ბოლოები შეიძლება დაუკავშირდეს დახურულ სტრიქონს, რომელიც, თავის მხრივ, შეიძლება გატეხოს, გახდეს ღია სიმი, ან გაერთიანდეს და გაიყოს ორ დახურულ სტრიქონად (5) - შესაბამისად სიმების თეორიაში. გრავიტაციული ურთიერთქმედებაუერთდება ყველა დანარჩენს

სიმები ყველაზე პატარაა ყველა ობიექტს შორის, რომლებზეც ფიზიკა მოქმედებს. ზემოთ მოცემულ სურათზე ნაჩვენები ობიექტების V ზომის დიაპაზონი ვრცელდება 34 რიგის მასშტაბებზე - ატომი რომ იყოს მზის სისტემა, მაშინ სიმის ზომა შეიძლება ოდნავ აღემატებოდეს ატომის ბირთვს.

დამატებითი გაზომვები

სიმების თანმიმდევრული თეორიები შესაძლებელია მხოლოდ უფრო მაღალგანზომილებიან სივრცეში, სადაც ნაცნობი 4 სივრცე-დროის განზომილების გარდა, საჭიროა 6 დამატებითი განზომილება. თეორეტიკოსები თვლიან, რომ ეს დამატებითი ზომები იკეცება შეუმჩნევლად პატარა ფორმებად - კალაბი-იაუს სივრცეებად. სიმების თეორიის ერთ-ერთი პრობლემა ის არის, რომ არსებობს კალაბი-იაუს კონვოლუციის (შეკუმშვის) ვარიანტების თითქმის უსასრულო რაოდენობა, რომელსაც შეუძლია აღწეროს ნებისმიერი სამყარო, და ჯერჯერობით არ არსებობს გზა Qi კომპაქტიზაციის ვარიანტის პოვნა, რომელიც აღწერს საშუალებას. რომ რასაც ჩვენ ვხედავთ გარშემო.

სუპერსიმეტრია

სიმებიანი თეორიის ვერსიების უმეტესობა მოითხოვს სუპერსიმეტრიის კონცეფციას, რომელიც ემყარება იმ აზრს, რომ ფერმიონები (მატერია) და ბოზონები (ურთიერთქმედებები) ერთი და იგივე ობიექტის გამოვლინებაა და შეიძლება გადაიქცეს ერთმანეთში.

Ყველაფრის თეორია?

სუპერსიმეტრია შეიძლება შევიდეს სიმების თეორიაში 5 სხვადასხვა გზები, რაც მივყავართ 5-მდე სხვადასხვა სახისსიმების თეორია, რაც იმას ნიშნავს, რომ სიმების თეორიას თავად არ შეუძლია პრეტენზია იყოს „ყველაფრის თეორიაზე“. ამ ხუთივე სახეობა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული მათემატიკური გარდაქმნებით, რომელსაც ორმაგობა ეწოდება, და ამან მიგვიყვანა იმის გაგებამდე, რომ ყველა ეს სახეობა არის რაღაც უფრო ზოგადის ასპექტები. ამ უფრო ზოგად თეორიას M-თეორია ეწოდება.

სიმების თეორიის 5 განსხვავებული ფორმულირებაა ცნობილი, მაგრამ უფრო დეტალური შესწავლის შემდეგ აღმოჩნდება, რომ ყველა მათგანი უფრო მეტის გამოვლინებაა. ზოგადი თეორია

ეს ბლოგი შეიცავს ამონარიდს სტატიიდან ერთ-ერთი უმსხვილესი ექსპერტის გაერთიანების სფეროში ფიზიკური ურთიერთქმედებაფარგლებში ერთიანი თეორია, ლაურეატი ნობელის პრემიასტივენ ვაინბერგი, სადაც ის პოპულარიზაციას უწევს ფუნდამენტური პრობლემებითანამედროვე მაღალი ენერგიის ფიზიკა. შენიშვნები არის დახრილი. შესაძლებელია, რომ ფორმულების არსებობამ ვინმე დააბნიოს, თუ ასეთი სურვილი გაჩნდება, უბრალოდ არ ჩაუღრმავდეთ მათ, არამედ წაიკითხეთ ტექსტი.

სამყაროს სტრუქტურის დონეები: 1. მაკროსკოპული დონე - ნივთიერება 2. მოლეკულური დონე 3. ატომური დონე - პროტონები, ნეიტრონები და ელექტრონები 4. სუბატომური დონე - ელექტრონი 5. სუბატომური დონე - კვარკები 6. სიმებიანი დონე

თეორიული ფიზიკოსების უმეტესობა ახლა მივიდა დასკვნამდე, რომ ველის კვანტური თეორიის ვერსიები ძლიერი, ელექტრომაგნიტური და სუსტი ურთიერთქმედებაარის მხოლოდ დაბალი ენერგიის მიახლოება უფრო ღრმა და განვითარებული თეორიისთვის. არსებობს ორი ნიშანი იმისა, რომ ბუნების კანონების სიმარტივე შეიძლება გამოვლინდეს მხოლოდ მაშინ, როცა განუზომლად მაღალი ენერგიები 10 15 – 10 19 გევ დიაპაზონში. ერთი მათგანი ასეთია. თუ გადავხედავთ, რა ემართება ელექტროსუსტი და ძლიერი ურთიერთქმედების შეერთების მუდმივებს ბევრად უფრო მაღალ ენერგიებში, ვიდრე დღეს ისინი იზომება, აღმოვაჩენთ, რომ მათი მნიშვნელობები უახლოვდება და უტოლდება ერთმანეთს დაახლოებით თხუთმეტი რიგის ენერგიებში. პროტონის მასაზე მეტი სიდიდე (10 15 გევ). გარდა ამისა, გრავიტაციული მუდმივის მნიშვნელობა, რომელიც პასუხისმგებელია გრავიტაციის თეორიაში განსხვავებების წარმოქმნაზე, ფიზიკური ერთეულებიარის (10 19 გევ) –2. ეს ყველაფერი იმაზე მეტყველებს, რომ თუ ჩვენ შეგვეძლო ექსპერიმენტები ძალიან მაღალ ენერგიებზე, მაშინ ნამდვილად შეგვეძლო აღმოჩენა მარტივი სურათისამყარო, რომელშიც ყველა თეორია ერთდება და რომელიც, შესაძლოა, საბედისწერო გარდაუვალობის განცდასაც კი მოგვცემს, რომლის მიღწევაც ასე გვსურს.

გრავიტაციის გაერთიანება სხვა ურთიერთქმედებებთან კვლავ უამრავ სირთულესთან არის დაკავშირებული. მიზეზი ის არის, რომ ნებისმიერი კვანტური თეორია, რომელიც ეხება წერტილოვან ობიექტებს, შეიცავს განსხვავებებს პლანკის მასშტაბის ზემოთ ენერგიებში. პლანკის მასშტაბი ან მასა წარმოადგენს ენერგიას, რომლის დროსაც ჩნდება გრავიტაციის კვანტური თეორიის საჭიროება. ეს ხდება მაშინ, როდესაც შვარცშილდის რადიუსი არის:

R= 2გმ/წმ 2, (1.12a)

სადაც m არის სხეულის წონა;

G არის გრავიტაციული მუდმივი და კომპტონის ტალღის სიგრძე

l=სთ /(მკ)(1.12b)

გახდეს იგივე რიგის ღირებულებები. ანუ როცა ძალიან მაღალი სიმკვრივისმასა კონცენტრირებულია ძალიან მცირე მოცულობაში. ასეთ მასშტაბებზე გონივრული აღწერა შეიძლება მიღებულ იქნას როგორც ფარდობითობის ზოგადი, ასევე კვანტური თეორიის გამოყენებით. l-ს R-ს (1.12a) და (1.12b) ტოლფასი მივიღებთ

m P l \u003d (hc / G)? ? 1.2?10 19 გევ,

რომელიც შეესაბამება პლანკის ხანგრძლივობას და დროს:

l P l \u003d \u003d (h G / c 3)? ? 1,6 × 10 - 33 სმ; ტ პ ლ ? 5.4? 10 - 44 გვ.

წინსვლისას, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ ხელმოწერების ალგებრა აგებულია გარკვეულწილად განსხვავებულ საწყის პრინციპებზე და არ იზიარებს თანამედროვე კვანტური თეორიების შეშფოთებას. ხელმოწერების ალგებრას თვალსაზრისით, დიფერენციალური გეომეტრია, რომელიც ემყარება GR-ს, გამოიყენება არა მხოლოდ კოსმოსური ობიექტებიდა პროცესებისთვის, რომლებიც მიმდინარეობს პლანკის სიგრძის მასშტაბებზე, არამედ ბუნების ორგანიზების ბევრ სხვა დონეზე, აბსოლუტური დიფერენციალური გეომეტრიის სხვადასხვა მოდიფიკაციის გათვალისწინებით, ადაპტირებული მახასიათებლებიაღწერილი სიგრძის მასშტაბი. GR-ის კვანტიზაციის და მისი კარგად დამკვიდრებული კვანტური ველის სქემებთან ახლად გაბატონებული დოქტრინისგან განსხვავებით, ალსინა იცავს იმ იშვიათი მეცნიერების შეხედულებებს, რომლებიც არ წყვეტენ კანტიანის ფიზიკის მოდიფიცირებული GR-ის ჩარჩოებში მორგების მცდელობებს. ამ პუნქტში ჩვენ მხოლოდ ის გვაინტერესებს, რომ ჩვენ ვაძლევთ წამყვანი ექსპერტის აზრს მიმდინარე სიტუაციაშემთხვევები ოფიციალური ფიზიკის სათავეში.

ბრინჯი. 1.17. დიაგრამა, რომელიც აღწერს ერთ-ერთ წვლილს ორი ნაწილაკის სამ ნაწილაკად გადაქცევის პროცესში

ჯერ-ჯერობით არ გვაქვს შესაძლებლობა ავიდეთ ასეთ ენერგიებზე. ამის მიუხედავად, რამდენიმე ბოლო წლებშითეორიული ფიზიკოსები უკიდურესად აღფრთოვანებული იყვნენ იმ იდეით, რომ ბუნების ფუნდამენტური კომპონენტები 10 15 – 10 19 გევ ენერგიით არ არის ველები ან ნაწილაკები, არამედ სიმები. ამ საკითხის განხილვის გასამარტივებლად აქ მხოლოდ ერთი ტიპის სტრიქონს აღვნიშნავთ. ამ ტიპის სტრიქონი არის პატარა მარყუჟი, რომელიც არღვევს სივრცე-დროის უწყვეტობას, მცირე დეფექტს სივრცე-დროში, დაკეცილი რგოლში. სიმს აქვს დაძაბულობა და შეუძლია ვიბრაცია, როგორც ჩვეულებრივი სიმები. სიმის ვიბრაციები ქმნიან ნორმალური რეჟიმის უსასრულო თანმიმდევრობას, რომელთაგან თითოეული შეესაბამება გარკვეული ტიპისნაწილაკები. ყველაზე მსუბუქი ნაწილაკი შეესაბამება სიმის ყველაზე დაბალ რეჟიმს, მძიმე ნაწილაკი შეესაბამება შემდეგ რეჟიმს და ა.შ.. ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება ისე გამოიყურება, თითქოს ეს რგოლები ერწყმის და შემდეგ ისევ შორდებიან. ეს პროცესი შეიძლება აღწერილი იყოს ზედაპირის გამოყენებით, რადგან სივრცე-დროში გადაადგილებისას სტრიქონი შლის სამყაროს ორგანზომილებიან ზედაპირს (მილს). ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება წარმოდგენილია, როგორც ორგანზომილებიანი სამყაროს ზედაპირი, რომელსაც შეუძლია გაიყოს და გაერთიანდეს, შთანთქავს საწყის მდგომარეობაში მყოფ „რგოლებს“ და ასხივებს საბოლოო მდგომარეობის შესაბამის „რგოლებს“. მაგალითად, გაფანტვის პროცესი, რომელშიც იყო ორი ნაწილაკი საწყის მდგომარეობაში და სამი ბოლო მდგომარეობაში, აღწერილი იქნება ზედაპირით, რომელიც შედის ორ გრძელ მილში (აღწერს ნაწილაკებს საწყის მდგომარეობაში) და საიდანაც გამოდის სამი გრძელი მილი ( აღწერს ნაწილაკებს საბოლოო მდგომარეობაში). ). თავად ამ ზედაპირს შეიძლება ჰქონდეს საკმაოდ რთული ტოპოლოგია (სურ. 1.17).

ზედაპირის აღწერა შესაძლებელია მასზე კოორდინატთა ბადის მითითებით. ვინაიდან ზედაპირი ორგანზომილებიანია, პოზიცია თვითნებური წერტილიმასზე მოცემულია ორი კოორდინატი, რომელიც შეიძლება აღვნიშნოთ როგორც? 1 და? 2 . ახლა ჩვენ როგორმე უნდა მივუთითოთ სად არის სტრიქონზე თვითნებურად არჩეული წერტილი ნებისმიერ დროს. ამისათვის თქვენ უნდა დააწესოთ წესი, რომელიც შეესაბამება თითოეულ ქულას? = (? 1 , ? 2) ზედაპირის წერტილზე Xმსივრცე-დროში. მათემატიკურად, ეს წესი იწერება როგორც Xm = xმ (? 1 ,? 2). ზედაპირის გეომეტრია განისაზღვრება მასზე მითითებული მეტრიკით. როგორც ზოგადი ფარდობითობის შემთხვევაში, მეტრიკა მოცემულია მეტრულ ტენზორით ქაბ(?), რომლის ელემენტები დამოკიდებულია კოორდინატებზე; ვინაიდან საქმე გვაქვს ორგანზომილებიან ზედაპირთან, ინდექსები a და ბშეუძლია მიიღოს ღირებულებები ერთის ტოლიან დიუსი. მეტრიკა განსაზღვრავს როგორ გამოითვლება მანძილი ორ უსასრულოდ ახლო წერტილს შორის? და ?+დ? ზედაპირზე:

დ? = [ქაბ(?) დ? ად? ბ] ? . (1.13)

ფეინმანის ინტერპრეტაციაში კვანტური მექანიკის პრინციპების მიხედვით, ალბათობის ამპლიტუდის გამოსათვლელად (ეს არის იგივე მნიშვნელობა, რომელიც უნდა იყოს კვადრატული პროცესის ალბათობის მისაღებად), თქვენ უნდა შეაჯამოთ ამპლიტუდები ყველასთვის. შესაძლო გზებისაწყისი მდგომარეობიდან საბოლოოში გადასვლა. სიმების თეორიაში, თქვენ უნდა შეაჯამოთ აღწერილ ყველა ორგანზომილებიანი ზედაპირი ეს პროცესი. თითოეული ზედაპირი მოცემულია ორი ფუნქციით Xm = xმ (? ) და ქაბ(?), რომლებიც ზემოთ იყო განსაზღვრული. რაც რჩება გასაკეთებელი ალბათობის გამოსათვლელად არის თითოეული ზედაპირისთვის რაოდენობის მნიშვნელობის პოვნა მე [X,ქ] და შემდეგ ჯამი e -მე[x,ქ ], ყველა ზედაპირზე. ფუნქციონალური მე[X, ქ] მოქმედებას უწოდებენ, ის ფუნქციურად არის დამოკიდებული Xm = xმ (?) და ქაბ(?) და განისაზღვრება გამონათქვამით:

ფაქტობრივად, აქ უნდა იყოს კიდევ ერთი ტერმინი, რომელიც საჭიროა აშლილობის თეორიის სხვადასხვა რიგის ფარდობითი მასშტაბის დასადგენად.

სიმებისადმი დიდი ინტერესი განპირობებულია იმით, რომ მათ პირველად შეძლეს გრავიტაციის თეორიის აგება იმ განსხვავებების გარეშე, რომლებიც წარმოიშვა სხვა ადრეული თეორიები. ამ თეორიას საფუძველი ჩაეყარა 1960-1970-იანი წლების ბოლოს და მისი გამოჩენა დაკავშირებულია ბირთვში ძლიერი ურთიერთქმედების ბუნების ახსნის მცდელობებთან.

სურათი 1.18. სიმების გადაკვეთა უმასური ნაწილაკების ემისია და შთანთქმა სპინით 2.

მალე გაირკვა, რომ ზედაპირები გრძელი თხელი მილებით (ნახ. 1.18) შეესაბამება ნაწილაკების უმასურ ნაწილაკს სპინი 2-ით, რომელიც გამოსხივებულია რადიაციული კვანტის სახით ნაწილაკების საწყისი და საბოლოო მდგომარეობების გამიჯვნაში. (მასობრივი ნაწილაკები უბრალოდ სინათლის სიჩქარით მოძრავი ნაწილაკებია და მათი სპინი იზომება იმავე ერთეულებში, რომლებშიც ელექტრონის სპინი ნახევარია.) ამ ნაწილაკების გამოჩენამ მაშინ საშინელი დაბნეულობა გამოიწვია. იმ დროისთვის უკვე ცნობილი იყო, რომ კვანტს იგივე თვისებები უნდა ჰქონდეს. გრავიტაციული ველი- გრავიტონი. მაგრამ, ამის მიუხედავად, 60-იანი წლების ბოლოს და 70-იანი წლების ბოლოს, ძირითადი ძალისხმევა მიმართული იყო ძლიერი ურთიერთქმედებების შესწავლაზე და არა გრავიტაციაზე. ამ გარემოებებმა გამოიწვია სიმების თეორიისადმი ინტერესის დაკარგვა 1970-იანი წლების დასაწყისში.

1974 წელს შერკმა და შვარცმა წამოაყენეს ჰიპოთეზა, რომ სიმების თეორია უნდა ჩაითვალოს გრავიტაციის თეორიად, მაგრამ იმ დროს არავინ აღიქვამდა მას სერიოზულად. მხოლოდ გრინის, გროსის, პოლიაკოვის, შვარცის, ვიტენისა და მათი კოლეგების მუშაობის წყალობით, ფიზიკოსებმა თანდათანობით დაიწყეს თანხმობა, რომ სიმების თეორია შესაფერისია საბოლოო ერთიანი თეორიის როლისთვის. ფიზიკური თეორიაენერგეტიკული მასშტაბით 10 15 – 10 19 გევ.

სიმების თეორიას აქვს სრულყოფილად რაციონალური ახსნა მის მიერ გამოყენებული სიმეტრიების თვალსაზრისით. მოქმედება (1.14) დაკავშირებულია რამდენიმე სიმეტრიასთან. ისევე, როგორც ზოგადი ფარდობითობის შემთხვევაში, მეტრიკის დაზუსტება წარმოქმნის სიმეტრიას კოორდინატთა გარდაქმნების მიმართ. . ასევე არის კიდევ ერთი, ნაკლებად აშკარა სიმეტრია, რომელიც მოქმედებს მხოლოდ ორგანზომილებიან შემთხვევაში. ეს სიმეტრია დაკავშირებულია მანძილების მასშტაბის ლოკალურ ცვლილებასთან - ე.წ. ვეილის ტრანსფორმაციასთან, რომლის დროსაც მეტრული ტენსორი მრავლდება თვითნებური ფუნქციაკოორდინატები ქაბ(?) ? ვ(?) ქაბ(?). და ბოლოს, არის კიდევ ერთი საკმაოდ აშკარა სიმეტრია ლორენცის გარდაქმნების მიმართ:

xm? L m n x n + a m.

ეს ორი სიმეტრია აბსოლუტურად აუცილებელია. ამ სიმეტრიების გარეშე, ყველა ზედაპირზე ჯამის გამოთვლის მცდელობა უაზრო შედეგებამდე მიგვიყვანს. ამ ორი სიმეტრიის გარეშე მიიღება ან უარყოფითი ალბათობა ან სრული ალბათობაერთის ტოლი არ იქნება. სინამდვილეში, არსებობს ძალიან დახვეწილი კვანტური მექანიკური ეფექტები, რომლებსაც შეუძლიათ ამ სიმეტრიის დარღვევა. კვანტური ანომალიები „გაფუჭებს“ ამ სიმეტრიებს მანამ, სანამ ისინი არ დაიწყებენ ჩვეულებრივი და სპინის კოორდინატების შესაფერისი კომბინაციის გამოყენებას.

თეორია, რომელიც აღწერს ორგანზომილებიანი ზედაპირების თვისებებს, რომლებიც უცვლელია კოორდინატთა გარდაქმნების მიმართ და ვეილის ტრანსფორმაცია, შეიქმნა ბერნჰარდ რიმანის მიერ. XIX დასაწყისშისაუკუნეებს. მისი შედეგების უმეტესობა შეუცვლელი აღმოჩნდა სიმების ფიზიკის გასაგებად. მაგალითად, ყველაფერი რაც საჭიროა თვითნებური ორგანზომილებიანი ზედაპირის (უფრო ზუსტად, თვითნებურად ორიენტირებული დახურული ზედაპირის) ტოპოლოგიის აღსაწერად არის მისი „სახელურების“ რაოდენობის მითითება. თუ დაყენებულია "სახელურების" რაოდენობა, მაშინ გეომეტრიის აღსაწერად საკმარისია პარამეტრების სასრული რაოდენობის დაყენება. ზედაპირებზე შეჯამებისას ჩვენ გვჭირდება ამ პარამეტრების ინტეგრირება. ამ პარამეტრების რიცხვი არის ნული, თუ სახელური არ არის, ორი, თუ ერთი სახელურია და 6. თ– 6 თუ სახელურების რაოდენობა თ > 2.

სწორედ ეს ძველი თეორემები იძლევა საშუალებას შეჯამება ყველა ზედაპირზე. სიმეტრია რომ არ იყოს, შეუძლებელი იქნებოდა საჭირო გამოთვლების გაკეთება და თუ რამე მოხდა, მაშინ შედეგი დიდი ალბათობით უაზრო იქნებოდა. ამიტომ სიმეტრიები აბსოლუტურად აუცილებელია. ჩვენ მივუახლოვდით ყველაზე მნიშვნელოვანს: მოქმედების ფუნქციონალური (1.14) სტრუქტურა და, შესაბამისად, თავად სიმებიანი დინამიკა ცალსახად განისაზღვრება ამ სიმეტრიებით.

Არსებობს რამდენიმე სხვადასხვა თეორიებისტრიქონები, რომლებიც თავსებადია ყველა ზემოთ ჩამოთვლილ სიმეტრიასთან და განსხვავდებიან სივრცე-დროის კოორდინატების x* და სპინის ცვლადების რაოდენობით. სამწუხაროდ, ყველა ამ თეორიაში სივრცე-დროის განზომილებების რაოდენობა ოთხზე მეტია. ამ სირთულის დაძლევის ერთ-ერთი გზა ემყარება იმ ვარაუდს, რომ დამატებითი სივრცითი ზომები არის „დატკეპნილი“, ანუ „მოხვეული“ ძალიან მცირე დისტანციებზე. თუმცა, ეს მიდგომა არ ამოწურავს ყველა შესაძლებლობას. უფრო თანმიმდევრული თეორიები ეფუძნება ვარაუდს, რომ შეიძლება არსებობდეს ნებისმიერი რაოდენობის დამატებითი სივრცე და სპინის ცვლადები და ლორენცის უცვლელობა ეხება მხოლოდ ოთხ ჩვეულებრივ სივრცე-დროის განზომილებას. შემდეგ ცვლადების მოქმედება და რაოდენობა განისაზღვრება იმ მოთხოვნიდან, რომ დარჩენილი სიმეტრიები (კოორდინატთა ტრანსფორმაციის და ვეილის ტრანსფორმაციის ქვეშ) შენარჩუნებული იყოს კვანტური რყევების მიუხედავად. ამ მიმართულებით კვლევა ახლახან დაიწყო.

სიმების თეორია გამოიყენებოდა ჯერ კიდევ XX საუკუნის 60-იან წლებში ჰადრონის ფიზიკის ასახსნელად, მაგრამ წარმატების გამო სტანდარტული მოდელიისინი ძირითადად დავიწყებული იყვნენ. სიმებისადმი ინტერესის აღორძინება მოხდა, როდესაც გრინმა და შვარცმა აჩვენეს, რომ ლიანდაგი და გრავიტაციული ანომალიისგან თავისუფალი სუპერსიმების თეორია შეიძლება აღწერილი იყოს ათ განზომილებაში შიდა სიმეტრიის ჯგუფის SO(32) ან E8 ? E8. წინა თეორიებიდან ცნობილი იყო, რომ სუპერსიმების თეორიებისთვის უნიტარობისა და ლორენცის ინვარიანტობის მიღწევა შესაძლებელია მხოლოდ უფრო მაღალი განზომილებების სივრცეებში.

არ არსებობს დამატებითი ტერმინები, რომლებიც შეესაბამება ამ სიმეტრიებს. FROM დინამიური თეორიაეს პირველად მოხდა, როდესაც სიმეტრიის პარამეტრი მთლიანად განსაზღვრავს დინამიკის ხასიათს, ანუ მთლიანად განსაზღვრავს მდგომარეობის ვექტორის ცვლილებას დროთა განმავლობაში. ეს არის ერთ-ერთი მიზეზი თანამედროვე ფიზიკოსების მიერ განცდილი ენთუზიაზმისა. ეს თეორია ფატალურად გარდაუვალი ჩანს. თქვენ არ შეგიძლიათ მასში რაიმე ცვლილებების შეტანა მისი გაფუჭების გარეშე, რომ აღარაფერი ვთქვათ სიმების თეორიის უნარზე გრავიტაციული ფენომენების აღწერისთვის.

1920-იან წლებში კალუზამ და კლეინმა გამოიყენეს ძალების დამუშავების იდეა, როგორც უფრო მაღალი განზომილებების სივრცის გამრუდების გამოვლინება, რათა აღეწერათ ელექტრომაგნიტიზმი და გრავიტაცია წმინდა გეომეტრიულ ერთიან საფუძველზე (კალუზა-კლეინის თეორია). ახალ თეორიებს, რომლებიც მოიცავს სუპერსიმეტრიას, სუპერსიმების თეორიებს უწოდებენ. ამ თეორიების ფარგლებში, სიმების ზოგიერთი კვანტურ-მექანიკური აგზნება (ჩვეულებრივი რეჟიმი) ინტერპრეტირებულია, როგორც ექსპერიმენტულად დაკვირვებული ელემენტარული ნაწილაკები. აგზნება არის ბრუნვა, ვიბრაცია ან თავისუფლების შინაგანი ხარისხის აგზნება. ამრიგად, ელემენტარული ნაწილაკების მთელი სპექტრი მიიღება ერთი ფუნდამენტური სიმის საფუძველზე. პლანკის მასაზე ნაკლები მასის მქონე მდგომარეობების რაოდენობა შეესაბამება დაკვირვებული ნაწილაკების რაოდენობას. Არსებობს ასევე უსასრულო რიცხვიაგზნები პლანკის მასის ზემოთ მასებით. როგორც წესი, ეს მოდიფიკაციები არ არის სტაბილური და იყიდება უფრო მსუბუქებზე. თუმცა, სუპერსიმების თეორიებში, არსებობს სტაბილური გადაწყვეტილებები ეგზოტიკური მახასიათებლებით, როგორიცაა მაგნიტური მუხტიეგზოტიკური ღირებულებები ელექტრული მუხტი. აღსანიშნავია, რომ ნაწილაკების მთელ სპექტრში შესაბამისი კლასიკური გადაწყვეტილებებისუპერსიმების თეორიებით, ჩნდება ზუსტად ერთი უმასური გრავიტონი სპინი 2-ით.

სიმები ჩნდება ორ სხვადასხვა ტოპოლოგიაში: ფორმით ღია სიმებითავისუფალი ბოლოებით და დახურული მარყუჟების სახით (რომლის შესახებაც კითხვაზეაქ მოყვანილ სტატიაში). გარდა ამისა, მათ შეიძლება ჰქონდეთ შინაგანი ორიენტაცია. ღია სიმების კვანტური რიცხვები განლაგებულია მათ ბოლოებში, ხოლო დახურულ მარყუჟებში კვანტური რიცხვებინაცხის გასწვრივ სიმებიანი.

სიმების თეორია აცხადებს, რომ არის საბოლოო თეორია, რომელიც აერთიანებს ჩვენს იდეების მთლიანობას მატერიალური სამყარო. სწორედ ამ მიზეზების გამოა ბევრი თანამედროვე ფიზიკაიგრძენი შთაგონება. საუკეთესო ფიზიკური და მათემატიკური გონებაპლანეტები ახლა შტურმით ერევიან ამ, როგორც ჩანს, მატერიალური ბუნების მეცნიერული ცნობიერების ბოლო ბასტიონს.

Ზე ამ ეტაპზემთავარი გამოწვევა არის იმის დანახვა, შეიძლება თუ არა სიმების თეორიებმა მიგვიყვანოს სტანდარტულ მოდელამდე, რომელიც აღწერს სუსტ, ელექტრომაგნიტურ და ძლიერ ურთიერთქმედებებს. თუ ასეა, მაშინ ჩნდება მეორე კითხვა: რა შეიძლება თქვას სიმების თეორიამ სტანდარტულ მოდელში შემავალ ჩვიდმეტ პარამეტრზე? შეგვიძლია თუ არა მისი გამოყენება ელექტრონის, კვარკების და ა.შ. მასის პირდაპირ გამოსათვლელად? თუ კი, მაშინ პრობლემა მოგვარდება.

მრავალი მეცნიერის აზრით, სიმების თეორია იმდენად ელეგანტურია, რომ ის აუცილებლად გახდება ფიზიკის ერთ-ერთი საბოლოო, ფუნდამენტური კანონი და ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი, რაც გვაქვს ამ მომენტში.

ოპტიმისტურ შენიშვნას, რომელზედაც მთავრდება ნაწყვეტი ს.ვაინბერგის სტატიიდან, სულაც არ იზიარებს ხელმოწერების ალგებრას. ახლა დომინანტი სამეცნიერო პარადიგმაზღუდავს შესაძლებლობას განვავითაროთ ჩვენი იდეები გარემომცველი რეალობის შესახებ. კვანტური მექანიკის საფუძვლიანი პრინციპები ჯერ კიდევ არ იძლევა ელემენტარული და სტრუქტურის შესწავლის შესაძლებლობას ფუნდამენტური ნაწილაკები. თანამედროვე კვანტურ ფიზიკას შეუძლია გამოთვალოს გარკვეული პროცესების შედეგების ალბათობა და მიიღოს საშუალო დინამიური მახასიათებლებიკვანტური ობიექტები. სამყაროს საფუძვლებით დაინტერესებული გამოუცდელი ადამიანი, რომელიც იღებს რაიმე სერიოზულ წიგნს ველის კვანტური თეორიის ან სიმების თეორიის შესახებ, შეიძლება იფიქროს, რომ ის შეიცავს მარსის ენაზე განძს. ადამიანური სიბრძნემატერიალურობის ბუნებასთან მიმართებაში. სინამდვილეში, მეცნიერების საზღვრები შორს წავიდა ჭეშმარიტი გზაცოდნა. იმის ნაცვლად, რომ მატერია ცოდნით გაანათოს, მეცნიერება ჩახლართულია საკუთარი მათემატიკური სირთულეების ქსელში, საიდანაც სიბნელე კიდევ უფრო ბნელდება. კვანტური თეორიებიჩაეფლო ცნობიერება მათემატიკური ნისლის სიბნელეში, რომლის მიღმა არ ჩანს არა მხოლოდ ფუნდამენტური შემოქმედი, არამედ თავად მატერია. ცნობიერება ბრმად ტრიალებს არასულიერი პარადიგმის დახურულ სივრცეში, ცდილობს მიჯაჭვულიყო მიზანშეწონილობის კუნძულებზე კონსერვაციის კანონების, ვარიაციული პრინციპების და გამოთვლის შედეგების ექსპერიმენტულ მონაცემებთან დამთხვევის სახით. თუ ნათელი იდეები სინათლის გავრცელების არსის შესახებ (G-DIVING-ის ერთ-ერთი პრინციპი) კაცობრიობას საშუალებას აძლევდა განავითაროს ინდუსტრია. საინფორმაციო ტექნოლოგიები, შემდეგ არეული იდეები ატომურ და ბირთვული მოვლენებიკაცობრიობას არაფერი მისცეს, გარდა იარაღისა, რომელიც ატარებს საშინელი სიკვდილიდა ბოროტი ბირთვული ენერგია. ეს არის თანამედროვეობის კრიზისი კვანტური მეცნიერება- მას არაფრის მიცემა არ ძალუძს სამყაროს გარდა განადგურებისა და სიკვდილისა. ერთადერთი ნუგეში ის არის, რომ მეცნიერება ახალგაზრდაა და მხოლოდ მოგზაურობის დასაწყისში.

აღებულია გოჰმანის ხელმოწერების ალგებრადან (Alsigna)

მეტი სრული ვერსიაშეგიძლიათ იხილოთ http://ru.wikipedia.org/wiki/String_Theory

ასევე ვიდეოები განყოფილებაში - მედია - ვიდეო ან ბმულით