Ang mga physicist ay nakasanayan na magtrabaho sa mga particle: ang teorya ay nagawa, ang mga eksperimento ay nagtatagpo. Ang mga nuclear reactor at atomic bomb ay kinakalkula gamit ang mga particle. Sa isang caveat - ang gravity ay hindi isinasaalang-alang sa lahat ng mga kalkulasyon.

Ang gravity ay ang pang-akit ng mga katawan. Kapag pinag-uusapan natin ang gravity, kinakatawan natin ang atraksyon ng mundo. Ang telepono ay nahulog mula sa mga kamay papunta sa aspalto sa ilalim ng impluwensya ng grabidad. Sa kalawakan, ang Buwan ay naaakit sa Earth, ang Earth sa Araw. Lahat ng bagay sa mundo ay naaakit sa isa't isa, ngunit para maramdaman ito, kailangan mo ng napakabigat na bagay. Nararamdaman natin ang atraksyon ng Earth, na 7.5 × 10 22 beses na mas mabigat kaysa sa isang tao, at hindi natin napapansin ang atraksyon ng isang skyscraper, na 4 × 10 6 na beses na mas mabigat.

7.5×10 22 = 75,000,000,000,000,000,000,000

4×10 6 = 4,000,000

Ang gravity ay inilalarawan ng pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein. Sa teorya, ang mga malalaking bagay ay yumuko sa espasyo. Upang maunawaan, pumunta sa parke ng mga bata at maglagay ng mabigat na bato sa trampolin. May lalabas na funnel sa goma ng trampolin. Kung maglalagay ka ng isang maliit na bola sa isang trampolin, ito ay gumulong pababa sa funnel hanggang sa bato. Isang bagay na tulad nito, ang mga planeta ay bumubuo ng isang funnel sa kalawakan, at tayo, tulad ng mga bola, ay nahuhulog sa kanila.

Napakalaki ng mga planeta na nag-warp ng espasyo

Upang mailarawan ang lahat sa antas ng elementarya na mga particle, hindi kailangan ang gravity. Kung ikukumpara sa iba pang pwersa, napakaliit ng gravity na basta na lang itinapon sa mga kalkulasyon ng quantum. Ang puwersa ng gravity ng lupa ay mas mababa kaysa sa puwersa na humahawak sa mga particle ng atomic nucleus, 10 38 beses. Ito ay totoo para sa halos buong uniberso.

10 38 = 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

Ang tanging lugar kung saan ang gravity ay kasing lakas ng ibang pwersa ay nasa loob ng black hole. Ito ay isang higanteng funnel kung saan ang gravity ay bumagsak sa espasyo mismo at kumukuha sa lahat ng nasa malapit. Kahit na ang liwanag ay pumapasok sa black hole at hindi na bumabalik.

Upang gumana sa gravity tulad ng iba pang mga particle, ang mga physicist ay nakabuo ng isang quantum of gravity - ang graviton. Gumawa kami ng ilang mga kalkulasyon, ngunit hindi sila tumugma. Ipinakita ng mga kalkulasyon na ang enerhiya ng graviton ay lumalaki hanggang sa kawalang-hanggan. At hindi dapat ganito.

Ang mga physicist ay unang nag-imbento, pagkatapos ay maghanap. Ang Higgs boson ay naimbento 50 taon bago ang pagtuklas.

Ang mga problema sa mga pagkakaiba-iba sa mga kalkulasyon ay nawala nang ang graviton ay itinuturing na hindi bilang isang particle, ngunit bilang isang string. Ang mga string ay may limitadong haba at enerhiya, kaya ang enerhiya ng isang graviton ay maaari lamang lumaki hanggang sa isang tiyak na limitasyon. Kaya ang mga siyentipiko ay may isang gumaganang tool kung saan sila nag-aaral ng mga black hole.

Ang mga pagsulong sa pag-aaral ng mga black hole ay nakakatulong upang maunawaan kung paano nabuo ang uniberso. Ayon sa teorya ng Big Bang, ang mundo ay lumago mula sa isang microscopic point. Sa mga unang sandali ng buhay, ang uniberso ay napakasiksik - lahat ng mga modernong bituin at planeta ay natipon sa isang maliit na dami. Ang gravity ay kasing lakas ng iba pang pwersa, kaya ang pag-alam sa mga epekto ng gravity ay mahalaga sa pag-unawa sa unang bahagi ng uniberso.

Ang mga pagsulong sa paglalarawan ng quantum gravity ay isang hakbang patungo sa paglikha ng isang teorya na maglalarawan sa lahat ng bagay sa mundo. Ang gayong teorya ay magpapaliwanag kung paano ipinanganak ang uniberso, kung ano ang nangyayari sa loob nito ngayon, at kung paano ang katapusan nito.

Ang teorya ng relativity ay kumakatawan sa Uniberso bilang "flat", ngunit sinasabi ng quantum mechanics na sa micro level mayroong isang walang katapusang kilusan na yumuko sa espasyo. Pinagsasama ng teorya ng string ang mga ideyang ito at ipinakita ang mga microparticle bilang resulta ng pagsasama ng pinakamanipis na isang-dimensional na mga string, na magmumukhang mga point microparticle, samakatuwid, ay hindi maaaring obserbahan sa eksperimentong paraan.

Ang hypothesis na ito ay nagpapahintulot sa amin na isipin ang mga elementarya na particle na bumubuo sa atom mula sa ultramicroscopic fibers na tinatawag na mga string.

Ang lahat ng mga katangian ng elementarya na mga particle ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng resonant vibration ng mga fibers na bumubuo sa kanila. Ang mga hibla na ito ay maaaring gumawa ng walang katapusang bilang ng mga panginginig ng boses. Ang teoryang ito ay nagsasangkot ng pagkakaisa ng mga ideya ng quantum mechanics at ang teorya ng relativity. Ngunit dahil sa pagkakaroon ng maraming mga problema sa pagkumpirma ng mga kaisipang pinagbabatayan nito, karamihan sa mga modernong siyentipiko ay naniniwala na ang mga iminungkahing ideya ay walang iba kundi ang pinakakaraniwang kabastusan, o sa madaling salita, string theory para sa mga dummies, iyon ay, para sa mga taong ganap na ignorante sa agham at istruktura ng kapaligiran.

Mga katangian ng ultramicroscopic fibers

Upang maunawaan ang kanilang kakanyahan, maaari mong isipin ang mga string ng mga instrumentong pangmusika - maaari silang mag-vibrate, yumuko, tiklop. Ang parehong bagay ay nangyayari sa mga thread na ito, na, na nagpapalabas ng ilang mga panginginig ng boses, nakikipag-ugnayan sa isa't isa, tiklop sa mga loop at bumubuo ng mas malaking mga particle (mga electron, quark), ang masa nito ay nakasalalay sa dalas ng panginginig ng boses ng mga hibla at ang kanilang pag-igting - ang mga tagapagpahiwatig na ito matukoy ang enerhiya ng mga string. Kung mas malaki ang radiated energy, mas mataas ang masa ng elementary particle.

Teorya at mga string ng inflation

Ayon sa inflationary hypothesis, ang Uniberso ay nilikha dahil sa pagpapalawak ng micro space, ang laki ng isang string (haba ng Planck). Habang lumalaki ang rehiyong ito, ang tinatawag na ultramicroscopic filament ay nakaunat din, ngayon ang haba ng mga ito ay naaayon sa laki ng Uniberso. Nakikipag-ugnayan sila sa isa't isa sa parehong paraan at gumagawa ng parehong mga vibrations at oscillations. Tila ang epekto ng mga gravitational lens na ginawa ng mga ito, na nakakasira sa mga sinag ng liwanag mula sa malalayong galaxy. At ang mga longitudinal vibrations ay bumubuo ng gravitational radiation.

Kabiguan sa matematika at iba pang mga problema

Ang isa sa mga problema ay ang hindi pagkakapare-pareho ng matematika ng teorya - ang mga physicist na nag-aaral nito ay walang sapat na mga formula upang dalhin ito sa isang kumpletong anyo. At ang pangalawa ay naniniwala ang teoryang ito na mayroong 10 dimensyon, ngunit 4 lamang ang nararamdaman natin - taas, lapad, haba at oras. Iminumungkahi ng mga siyentipiko na ang natitirang 6 ay nasa isang baluktot na estado, ang pagkakaroon nito ay hindi nararamdaman sa totoong oras. Gayundin, ang problema ay hindi ang posibilidad ng pang-eksperimentong kumpirmasyon ng teoryang ito, ngunit walang sinuman ang maaaring pabulaanan ito.

Ekolohiya ng kaalaman: Ang pinakamalaking problema para sa mga theoretical physicist ay kung paano pagsamahin ang lahat ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan (gravitational, electromagnetic, mahina at malakas) sa isang teorya. Ang teorya ng Superstring ay sinasabi lamang na ang Teorya ng Lahat

Nagbibilang mula tatlo hanggang sampu

Ang pinakamalaking problema para sa mga teoretikal na pisiko ay kung paano pagsamahin ang lahat ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan (gravitational, electromagnetic, mahina at malakas) sa isang teorya. Ang teorya ng Superstring ay sinasabi lamang na ang Teorya ng Lahat.

Ngunit ito ay lumabas na ang pinaka-maginhawang bilang ng mga sukat na kinakailangan para sa pagpapatakbo ng teoryang ito ay kasing dami ng sampu (siyam sa mga ito ay spatial, at ang isa ay temporal)! Kung mayroong higit o mas kaunting mga dimensyon, ang mga mathematical equation ay nagbibigay ng hindi makatwiran na mga resulta na napupunta sa infinity - isang singularity.

Ang susunod na yugto sa pagbuo ng superstring theory - M-theory - ay nagbilang na ng labing-isang dimensyon. At isa pang bersyon nito - F-theory - lahat ng labindalawa. At ito ay hindi isang komplikasyon sa lahat. Ang F-theory ay naglalarawan ng 12-dimensional na espasyo na may mas simpleng mga equation kaysa sa M-theory na naglalarawan ng 11-dimensional na espasyo.

Siyempre, ang teoretikal na pisika ay tinatawag na teoretikal para sa isang dahilan. Ang lahat ng kanyang mga nagawa sa ngayon ay umiiral lamang sa papel. Kaya, upang ipaliwanag kung bakit maaari lamang tayong lumipat sa tatlong-dimensional na espasyo, sinimulan ng mga siyentipiko na pag-usapan kung paano ang mga kapus-palad na iba pang mga dimensyon ay kailangang lumiit sa mga compact sphere sa antas ng quantum. Upang maging tumpak, hindi sa mga sphere, ngunit sa mga espasyo ng Calabi-Yau. Ang mga ito ay tulad ng tatlong-dimensional na mga pigura, sa loob nito ay may sariling mundo na may sariling dimensyon. Ang isang two-dimensional na projection ng mga katulad na manifold ay mukhang ganito:

Mahigit sa 470 milyon ang mga naturang figurine ang kilala. Alin sa mga ito ang tumutugma sa ating realidad ay kasalukuyang kinakalkula. Hindi madaling maging isang theoretical physicist.

Oo, ito ay tila medyo malayo. Ngunit marahil ito ang nagpapaliwanag kung bakit ang mundo ng quantum ay ibang-iba sa kung ano ang nakikita natin.

Panahon, tuldok, kuwit

Magsimula muli. Ang dimensyon ng zero ay isang punto. Wala siyang sukat. Walang kahit saan upang ilipat, walang mga coordinate ang kailangan upang ipahiwatig ang lokasyon sa naturang dimensyon.

Maglagay tayo ng pangalawang punto sa tabi ng una at gumuhit ng linya sa kanila. Narito ang unang dimensyon. Ang isang isang-dimensional na bagay ay may sukat - haba, ngunit walang lapad o lalim. Ang paggalaw sa loob ng balangkas ng isang-dimensional na espasyo ay napakalimitado, dahil ang balakid na lumitaw sa daan ay hindi maaaring malampasan. Upang matukoy ang lokasyon sa segment na ito, kailangan mo lamang ng isang coordinate.

Maglagay tayo ng punto sa tabi ng segment. Upang magkasya ang parehong mga bagay na ito, kailangan na natin ng dalawang-dimensional na espasyo na may haba at lapad, iyon ay, lugar, ngunit walang lalim, iyon ay, dami. Ang lokasyon ng anumang punto sa field na ito ay tinutukoy ng dalawang coordinate.

Lumilitaw ang ikatlong dimensyon kapag nagdagdag tayo ng ikatlong coordinate axis sa system na ito. Napakadali para sa atin, ang mga naninirahan sa tatlong-dimensional na uniberso, na isipin ito.

Subukan nating isipin kung paano nakikita ng mga naninirahan sa dalawang-dimensional na espasyo ang mundo. Halimbawa, narito ang dalawang taong ito:

Makikita ng bawat isa sa kanila ang kanyang kaibigan na ganito:

At sa ganitong layout:

Magkikita ang ating mga bayani tulad nito:

Ang pagbabago sa pananaw na nagbibigay-daan sa ating mga bayani na hatulan ang isa't isa bilang dalawang-dimensional na bagay, sa halip na isang-dimensional na mga segment.

At ngayon isipin natin na ang isang tiyak na three-dimensional na bagay ay gumagalaw sa ikatlong dimensyon, na tumatawid sa dalawang-dimensional na mundong ito. Para sa isang tagamasid sa labas, ang paggalaw na ito ay ipahahayag sa isang pagbabago sa dalawang-dimensional na projection ng bagay sa isang eroplano, tulad ng broccoli sa isang MRI machine:

Ngunit para sa naninirahan sa aming Flatland, ang gayong larawan ay hindi maintindihan! Ni hindi niya maisip siya. Para sa kanya, ang bawat isa sa mga two-dimensional na projection ay makikita bilang isang one-dimensional na segment na may misteryosong variable na haba, na lumilitaw sa isang hindi inaasahang lugar at hindi rin nahuhulaang nawawala. Ang mga pagtatangka na kalkulahin ang haba at lugar ng paglitaw ng mga naturang bagay gamit ang mga batas ng pisika ng dalawang-dimensional na espasyo ay tiyak na mabibigo.

Kami, ang mga naninirahan sa tatlong-dimensional na mundo, ay nakikita ang lahat sa dalawang dimensyon. Ang paggalaw lamang ng isang bagay sa kalawakan ang nagpapahintulot sa atin na maramdaman ang dami nito. Makikita rin natin ang anumang multidimensional na bagay bilang two-dimensional, ngunit ito ay magbabago sa isang kamangha-manghang paraan depende sa ating kamag-anak na posisyon o oras kasama nito.

Mula sa puntong ito, nakakatuwang isipin, halimbawa, ang tungkol sa gravity. Marahil ang lahat ay nakakita ng mga larawang tulad nito:

Nakaugalian na ilarawan kung paano yumuko ang gravity sa space-time. Curves... saan? Eksaktong wala sa alinman sa mga sukat na pamilyar sa amin. At ano ang tungkol sa quantum tunneling, iyon ay, ang kakayahan ng isang particle na mawala sa isang lugar at lumitaw sa isang ganap na kakaiba, bukod pa, sa likod ng isang balakid na kung saan, sa ating mga katotohanan, hindi ito maaaring tumagos nang hindi gumagawa ng butas dito? Paano naman ang black holes? Ngunit paano kung ang lahat ng ito at iba pang misteryo ng modernong agham ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang geometry ng kalawakan ay hindi katulad ng nakasanayan nating makita ito?

Ang orasan ay tumatatak

Ang oras ay nagdaragdag ng isa pang coordinate sa ating Uniberso. Upang maganap ang party, kailangan mong malaman hindi lamang kung saang bar ito magaganap, kundi pati na rin ang eksaktong oras ng kaganapang ito.

Batay sa aming pang-unawa, ang oras ay hindi isang tuwid na linya bilang isang sinag. Iyon ay, mayroon itong panimulang punto, at ang paggalaw ay isinasagawa lamang sa isang direksyon - mula sa nakaraan hanggang sa hinaharap. At ang kasalukuyan lamang ang totoo. Wala alinman sa nakaraan o hinaharap, tulad ng mga almusal at hapunan ay hindi umiiral mula sa punto ng view ng isang klerk sa opisina sa oras ng tanghalian.

Ngunit ang teorya ng relativity ay hindi sumasang-ayon dito. Mula sa kanyang pananaw, ang oras ay isang mahalagang sukat. Ang lahat ng mga kaganapan na umiral, umiiral at patuloy na iiral ay pare-parehong totoo, kasing totoo ng isang dalampasigan sa dagat, saanman eksaktong dinala tayo ng mga panaginip ng tunog ng surf. Ang aming perception ay parang isang searchlight lang na nagbibigay-liwanag sa isang partikular na segment sa time line. Ang sangkatauhan sa ikaapat na dimensyon nito ay mukhang ganito:

Ngunit nakikita lamang natin ang isang projection, isang hiwa ng dimensyong ito sa bawat indibidwal na sandali ng oras. Oo, oo, tulad ng broccoli sa isang MRI machine.

Hanggang ngayon, ang lahat ng mga teorya ay nagtrabaho sa isang malaking bilang ng mga spatial na sukat, at ang oras ay palaging ang isa lamang. Ngunit bakit pinapayagan ng espasyo ang maraming dimensyon para sa espasyo, ngunit isang beses lang? Hangga't hindi masasagot ng mga siyentipiko ang tanong na ito, ang hypothesis ng dalawa o higit pang mga pansamantalang espasyo ay magiging kaakit-akit sa lahat ng mga pilosopo at manunulat ng science fiction. Oo, at mga pisiko, kung ano ang mayroon na. Halimbawa, nakikita ng American astrophysicist na si Itzhak Bars ang ugat ng lahat ng kaguluhan sa Teorya ng Lahat bilang pangalawang dimensyon, na hindi napapansin. Bilang isang mental exercise, subukan nating isipin ang isang mundo na may dalawang beses.

Ang bawat dimensyon ay umiiral nang hiwalay. Ito ay ipinahayag sa katotohanan na kung babaguhin natin ang mga coordinate ng isang bagay sa isang dimensyon, ang mga coordinate sa iba ay maaaring manatiling hindi nagbabago. Kaya, kung lilipat ka sa isang oras na axis na nagsa-intersect sa isa pa sa isang tamang anggulo, pagkatapos ay sa punto ng intersection, ang oras sa paligid ay titigil. Sa pagsasagawa, magiging ganito ang hitsura:

Ang kailangan lang gawin ni Neo ay ilagay ang kanyang one-dimensional time axis patayo sa time axis ng mga bala. Isang tunay na bagay, sumasang-ayon. Sa katunayan, ang lahat ay mas kumplikado.

Ang eksaktong oras sa isang uniberso na may dalawang sukat ng oras ay tutukuyin ng dalawang halaga. Mahirap bang isipin ang isang two-dimensional na kaganapan? Iyon ay, isa na pinalawak nang sabay-sabay kasama ang dalawang oras na palakol? Malamang na ang ganitong mundo ay mangangailangan ng mga espesyalista sa pagmamapa ng oras, tulad ng pagmamapa ng mga cartographer sa dalawang-dimensional na ibabaw ng mundo.

Ano pa ang pinagkaiba ng dalawang-dimensional na espasyo sa isang-dimensional na espasyo? Ang kakayahang i-bypass ang isang balakid, halimbawa. Ito ay ganap na lampas sa mga hangganan ng ating isip. Ang isang naninirahan sa isang isang-dimensional na mundo ay hindi maisip kung paano ito lumiko sa isang sulok. At ano ito - isang anggulo sa oras? Bilang karagdagan, sa dalawang-dimensional na espasyo, maaari kang maglakbay pasulong, paatras, o kahit pahilis. Wala akong ideya kung paano pumunta sa pahilis sa paglipas ng panahon. Hindi ko pinag-uusapan ang katotohanang pinagbabatayan ng oras ang maraming pisikal na batas, at imposibleng isipin kung paano magbabago ang pisika ng Uniberso sa pagdating ng isa pang dimensyon ng oras. Pero nakakatuwang isipin!

Napakalaking encyclopedia

Ang iba pang mga dimensyon ay hindi pa natuklasan, at umiiral lamang sa mga modelong matematikal. Ngunit maaari mong subukang isipin ang mga ito nang ganito.

Gaya ng nalaman natin kanina, nakikita natin ang isang three-dimensional na projection ng ikaapat (temporal) na dimensyon ng Uniberso. Sa madaling salita, ang bawat sandali ng pagkakaroon ng ating mundo ay isang punto (katulad ng zero dimension) sa pagitan ng oras mula sa Big Bang hanggang sa Dulo ng Mundo.

Sa inyo na nakabasa tungkol sa paglalakbay sa oras ay alam kung gaano kahalaga ang kurbada ng space-time continuum. Ito ang ikalimang dimensyon - nasa loob nito na ang apat na dimensyon na space-time ay "baluktot" upang paglapitin ang dalawang punto sa tuwid na linyang ito. Kung wala ito, ang paglalakbay sa pagitan ng mga puntong ito ay magiging masyadong mahaba, o kahit imposible. Sa halos pagsasalita, ang ikalimang dimensyon ay katulad ng pangalawa - inililipat nito ang "one-dimensional" na linya ng space-time sa "two-dimensional" na eroplano na may lahat ng mga kahihinatnan sa anyo ng kakayahang lumiko sa sulok.

Maaga pa lang, malamang na naisip ng aming mga mambabasa na may pag-iisip lalo na sa pilosopiko ang posibilidad ng malayang pagpapasya sa mga kondisyon kung saan umiiral na ang hinaharap, ngunit hindi pa alam. Sinasagot ng agham ang tanong na ito tulad nito: probabilities. Ang hinaharap ay hindi isang stick, ngunit isang buong walis ng mga posibleng senaryo. Alin sa kanila ang magkakatotoo - malalaman natin pagdating natin doon.

Ang bawat isa sa mga probabilidad ay umiiral bilang isang "one-dimensional" na segment sa "eroplano" ng ikalimang dimensyon. Ano ang pinakamabilis na paraan upang tumalon mula sa isang segment patungo sa isa pa? Iyan ay tama - ibaluktot ang eroplanong ito tulad ng isang sheet ng papel. Saan ba yumuko? At muli, tama - sa ikaanim na dimensyon, na nagbibigay sa buong kumplikadong istraktura na "volume". At, sa gayon, ginagawa itong, tulad ng tatlong-dimensional na espasyo, "tapos", isang bagong punto.

Ang ikapitong dimensyon ay isang bagong tuwid na linya, na binubuo ng anim na dimensyon na "mga puntos". Ano ang iba pang punto sa linyang ito? Ang buong walang katapusang hanay ng mga pagpipilian para sa pagbuo ng mga kaganapan sa ibang uniberso, nabuo hindi bilang isang resulta ng Big Bang, ngunit sa iba pang mga kondisyon, at kumikilos ayon sa iba pang mga batas. Iyon ay, ang ikapitong dimensyon ay mga kuwintas mula sa magkatulad na mga mundo. Kinokolekta ng ikawalong dimensyon ang "mga tuwid na linya" na ito sa isang "eroplano". At ang ikasiyam ay maihahalintulad sa isang aklat na naglalaman ng lahat ng "mga sheet" ng ikawalong dimensyon. Ito ang kabuuan ng lahat ng kasaysayan ng lahat ng sansinukob na may lahat ng batas ng pisika at lahat ng mga paunang kondisyon. Point ulit.

Dito natin naabot ang limitasyon. Upang isipin ang ikasampung dimensyon, kailangan natin ng isang tuwid na linya. At ano pang punto sa tuwid na linyang ito ang maaaring magkaroon kung ang ikasiyam na dimensyon ay sumasaklaw na sa lahat ng bagay na maiisip, at maging ang hindi maisip? Ito ay lumiliko na ang ikasiyam na dimensyon ay hindi isa pang panimulang punto, ngunit ang pangwakas - para sa ating imahinasyon, sa anumang kaso.

Sinasabi ng teorya ng string na nasa ikasampung dimensyon na ang mga string, ang mga pangunahing particle na bumubuo sa lahat, ay gumagawa ng kanilang mga vibrations. Kung ang ikasampung dimensyon ay naglalaman ng lahat ng mga uniberso at lahat ng mga posibilidad, kung gayon ang mga string ay umiiral sa lahat ng dako at sa lahat ng oras. Ibig kong sabihin, ang bawat string ay umiiral sa ating uniberso, at bawat isa. Sa anumang punto ng oras. Agad-agad. Astig, oo? inilathala

Siyempre, ang mga string ng uniberso ay halos hindi katulad sa mga naiisip natin. Sa teorya ng string, ang mga ito ay hindi kapani-paniwalang maliit na vibrating filament ng enerhiya. Ang mga sinulid na ito ay parang maliliit na "nababanat na mga banda" na maaaring pumipihit, mag-inat at lumiit sa lahat ng paraan. Ang lahat ng ito, gayunpaman, ay hindi nangangahulugan na ang symphony ng Uniberso ay hindi maaaring "i-play" sa kanila, dahil, ayon sa mga string theorists, lahat ng umiiral ay binubuo ng mga "threads" na ito.

Kontrobersya sa pisika

Sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, tila sa mga pisiko na wala nang madidiskubreng seryoso sa kanilang agham. Naniniwala ang klasikal na pisika na walang mga seryosong problema ang natitira dito, at ang buong istraktura ng mundo ay mukhang isang perpektong nakatutok at predictable na makina. Ang kaguluhan, gaya ng dati, ay nangyari dahil sa katarantaduhan - isa sa maliliit na "ulap" na nanatili pa rin sa malinaw, naiintindihan na kalangitan ng agham. Lalo na, kapag kinakalkula ang enerhiya ng radiation ng isang ganap na itim na katawan (isang hypothetical na katawan na sa anumang temperatura ay ganap na sumisipsip ng insidente ng radiation dito, anuman ang haba ng daluyong - NS).

Ipinakita ng mga kalkulasyon na ang kabuuang enerhiya ng radiation ng anumang ganap na itim na katawan ay dapat na walang hanggan malaki. Upang maiwasan ang gayong halatang kahangalan, iminungkahi ng German scientist na si Max Planck noong 1900 na ang nakikitang liwanag, X-ray, at iba pang electromagnetic wave ay maaari lamang ilabas ng ilang mga discrete na bahagi ng enerhiya, na tinawag niyang quanta. Sa kanilang tulong, posible na malutas ang partikular na problema ng isang ganap na itim na katawan. Gayunpaman, ang mga kahihinatnan ng quantum hypothesis para sa determinismo ay hindi pa natanto sa oras na iyon. Hanggang, noong 1926, isa pang Aleman na siyentipiko, si Werner Heisenberg, ang nagbalangkas ng tanyag na prinsipyo ng kawalan ng katiyakan.

Ang kakanyahan nito ay nagmumula sa katotohanan na, salungat sa lahat ng mga pahayag na umiiral noon, nililimitahan ng kalikasan ang ating kakayahang hulaan ang hinaharap batay sa mga pisikal na batas. Ito, siyempre, ay tungkol sa hinaharap at kasalukuyan ng mga subatomic na particle. Ito ay naging ganap na naiiba ang kanilang pag-uugali kaysa sa anumang iba pang bagay sa macrocosm sa paligid natin. Sa antas ng subatomic, ang tela ng espasyo ay nagiging hindi pantay at magulo. Ang mundo ng maliliit na particle ay napakagulo at hindi maintindihan na ito ay salungat sa sentido komun. Ang espasyo at oras ay sobrang baluktot at magkakaugnay sa loob nito na walang mga ordinaryong konsepto ng kaliwa at kanan, pataas at pababa, at maging bago at pagkatapos.

Walang paraan upang tiyakin kung saang partikular na punto sa espasyo ito o ang particle na iyon ay matatagpuan sa isang naibigay na sandali, at kung ano ang sandali ng momentum nito. Mayroon lamang isang tiyak na posibilidad na makahanap ng isang particle sa maraming mga rehiyon ng space-time. Ang mga particle sa subatomic level ay tila "napahid" sa kalawakan. Hindi lamang iyon, ang "katayuan" ng mga particle mismo ay hindi tinukoy: sa ilang mga kaso sila ay kumikilos tulad ng mga alon, sa iba ay nagpapakita sila ng mga katangian ng mga particle. Ito ang tinatawag ng mga physicist na wave-particle duality ng quantum mechanics.

Mga antas ng istruktura ng mundo: 1. Antas ng macroscopic - matter 2. Antas ng molekular 3. Antas ng atom - proton, neutron at electron 4. Antas ng subatomic - electron 5. Antas ng subatomik - quark 6. Antas ng string /©Bruno P. Ramos

Sa Pangkalahatang Teorya ng Relativity, na parang nasa isang estado na may magkasalungat na batas, ang mga bagay ay sa panimula ay naiiba. Ang espasyo ay tila isang trampolin - isang makinis na tela na maaaring baluktot at iunat ng mga bagay na may masa. Lumilikha sila ng mga deformation ng space-time - kung ano ang nararanasan natin bilang gravity. Hindi na kailangang sabihin, ang magkakaugnay, tama at mahuhulaang General Theory of Relativity ay nasa hindi malulutas na salungatan sa "wacky hooligan" - quantum mechanics, at, bilang resulta, ang macrocosm ay hindi maaaring "makipagkasundo" sa microcosm. Dito pumapasok ang string theory.

2D Universe. E8 polyhedron graph /©John Stembridge/Atlas ng Lie Groups Project

Teorya ng Lahat

Nilalaman ng string theory ang pangarap ng lahat ng physicist na pag-isahin ang dalawang pangunahing magkasalungat na pangkalahatang relativity at quantum mechanics, isang panaginip na pinagmumultuhan ang pinakadakilang "gypsy at vagabond" na si Albert Einstein hanggang sa katapusan ng kanyang mga araw.

Maraming mga siyentipiko ang naniniwala na ang lahat mula sa katangi-tanging sayaw ng mga kalawakan hanggang sa frenetic dance ng mga subatomic na particle ay maaaring ipaliwanag sa huli sa pamamagitan lamang ng isang pangunahing pisikal na prinsipyo. Marahil kahit isang batas na pinagsasama ang lahat ng uri ng enerhiya, mga particle at pakikipag-ugnayan sa ilang eleganteng formula.

Ang pangkalahatang relativity ay naglalarawan ng isa sa mga pinakatanyag na puwersa sa uniberso - gravity. Inilalarawan ng quantum mechanics ang tatlong iba pang pwersa: ang malakas na puwersang nuklear, na nagdidikit ng mga proton at neutron sa mga atomo, electromagnetism, at ang mahinang puwersa, na kasangkot sa radioactive decay. Anumang kaganapan sa uniberso, mula sa ionization ng isang atom hanggang sa pagsilang ng isang bituin, ay inilalarawan ng mga interaksyon ng bagay sa pamamagitan ng apat na puwersang ito.

Sa tulong ng kumplikadong matematika, posible na ipakita na ang electromagnetic at mahina na mga pakikipag-ugnayan ay may isang pangkaraniwang kalikasan, na pinagsasama ang mga ito sa isang solong electroweak. Kasunod nito, ang malakas na pakikipag-ugnayang nuklear ay idinagdag sa kanila - ngunit ang gravity ay hindi sumasali sa kanila sa anumang paraan. Ang teorya ng string ay isa sa mga pinakaseryosong kandidato para sa pagkonekta sa lahat ng apat na pwersa, at, samakatuwid, tinatanggap ang lahat ng mga phenomena sa Uniberso - ito ay hindi walang dahilan na ito ay tinatawag ding "Teorya ng Lahat".

Sa simula ay may isang alamat

Hanggang ngayon, hindi lahat ng physicist ay masigasig sa teorya ng string. At sa bukang-liwayway ng hitsura nito, tila napakalayo nito sa realidad. Ang kanyang kapanganakan ay isang alamat.

Noong huling bahagi ng dekada 1960, isang batang Italyano na theoretical physicist, si Gabriele Veneziano, ay naghahanap ng mga equation na maaaring ipaliwanag ang malakas na puwersang nuklear, ang napakalakas na "glue" na humahawak sa nuclei ng mga atomo nang magkasama sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga proton at neutron. Ayon sa alamat, minsan siyang natisod sa isang maalikabok na libro sa kasaysayan ng matematika, kung saan natagpuan niya ang isang 200 taong gulang na function na unang naitala ng Swiss mathematician na si Leonhard Euler. Isipin ang sorpresa ni Veneziano nang matuklasan niya na ang Euler function, na sa loob ng mahabang panahon ay itinuturing na walang iba kundi isang mathematical curiosity, ay naglalarawan sa malakas na pakikipag-ugnayan na ito.

Paano ba talaga? Ang formula ay marahil ang resulta ng mahabang taon ng trabaho ni Veneziano, at ang kaso ay nakatulong lamang upang gawin ang unang hakbang patungo sa pagtuklas ng string theory. Ang Euler function, na mahimalang ipinaliwanag ang malakas na puwersa, ay nakahanap ng bagong buhay.

Sa kalaunan, nakuha nito ang mata ng isang batang American theoretical physicist, si Leonard Susskind, na nakita na ang formula ay pangunahing naglalarawan ng mga particle na walang panloob na istraktura at maaaring mag-vibrate. Ang mga particle na ito ay kumilos sa paraang hindi sila maaaring maging point particle lamang. Naunawaan ni Susskind - inilalarawan ng formula ang isang thread na parang isang elastic band. Hindi lamang siya maaaring mag-inat at lumiit, ngunit din mag-oscillate, namimilipit. Matapos ilarawan ang kanyang pagtuklas, ipinakilala ni Susskind ang rebolusyonaryong ideya ng mga string.

Sa kasamaang palad, ang karamihan sa kanyang mga kasamahan ay nakatanggap ng teorya sa halip na cool.

karaniwang modelo

Noong panahong iyon, kinakatawan ng pangunahing agham ang mga particle bilang mga punto, hindi mga string. Sa loob ng maraming taon, sinisiyasat ng mga physicist ang pag-uugali ng mga subatomic na particle, binabangga ang mga ito sa napakabilis na bilis at pinag-aaralan ang mga kahihinatnan ng mga banggaan na ito. Lumalabas na ang uniberso ay mas mayaman kaysa maisip ng isa. Ito ay isang tunay na "pagsabog ng populasyon" ng mga elementarya na particle. Ang mga nagtapos na mag-aaral ng mga unibersidad sa pisika ay tumakbo sa mga koridor na sumisigaw na may natuklasan silang isang bagong butil - walang kahit na sapat na mga titik upang italaga ang mga ito. Ngunit, sayang, sa "maternity hospital" ng mga bagong particle, hindi mahanap ng mga siyentipiko ang sagot sa tanong - bakit napakarami sa kanila at saan sila nanggaling?

Nag-udyok ito sa mga physicist na gumawa ng hindi pangkaraniwang at nakagugulat na hula - napagtanto nila na ang mga puwersang kumikilos sa kalikasan ay maaari ding ipaliwanag gamit ang mga particle. Ibig sabihin, may mga particle ng matter, at may mga particle-carrier ng interaksyon. Ang nasabing, halimbawa, ay isang photon - isang particle ng liwanag. Ang higit pa sa mga carrier particle na ito - ang parehong mga photon na mahalaga sa pagpapalitan ng mga particle, mas maliwanag ang liwanag. Hinulaan ng mga siyentipiko na ang partikular na pagpapalitan ng mga particle ng carrier ay hindi hihigit sa kung ano ang nakikita natin bilang puwersa. Kinumpirma ito ng mga eksperimento. Kaya't nagawa ng mga physicist na mapalapit sa pangarap ni Einstein na magsanib-puwersa.

Mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng iba't ibang particle sa Standard Model /

Naniniwala ang mga siyentipiko na kung magfa-fast-forward tayo hanggang pagkatapos lamang ng Big Bang, kapag ang uniberso ay trilyon-degree na mas mainit, ang mga particle na nagdadala ng electromagnetism at ang mahinang puwersa ay magiging hindi makilala at magsasama-sama sa isang puwersa na tinatawag na electroweak. At kung babalik pa tayo sa nakaraan, ang pakikipag-ugnayan ng electroweak ay magsasama sa malakas sa isang kabuuang "superforce".

Sa kabila ng katotohanan na ang lahat ng ito ay naghihintay pa upang mapatunayan, ang quantum mechanics ay biglang ipinaliwanag kung paano nakikipag-ugnayan ang tatlo sa apat na pwersa sa antas ng subatomic. At ipinaliwanag niya ito nang maganda at tuloy-tuloy. Ang magkatugmang larawan ng mga pakikipag-ugnayan, sa huli, ay tinawag na Standard Model. Ngunit, sayang, kahit na sa perpektong teorya na ito ay may isang malaking problema - hindi nito kasama ang pinakatanyag na puwersa ng antas ng macro - ang gravity.

graviton

Para sa teorya ng string, na walang oras upang "mamulaklak", dumating ang "taglagas", naglalaman ito ng napakaraming problema mula sa mismong pagsilang nito. Halimbawa, ang mga kalkulasyon ng teorya ay hinulaang ang pagkakaroon ng mga particle, na, sa lalong madaling panahon ay naitatag nang tumpak, ay hindi umiiral. Ito ang tinatawag na tachyon - isang particle na gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa liwanag sa vacuum. Sa iba pang mga bagay, lumabas na ang teorya ay nangangailangan ng kasing dami ng 10 dimensyon. Hindi nakakagulat na ito ay lubhang nakakahiya para sa mga physicist, dahil ito ay malinaw na higit pa sa kung ano ang nakikita natin.

Noong 1973, iilan lamang sa mga batang pisiko ang nakikibaka pa rin sa mga misteryo ng teorya ng string. Ang isa sa kanila ay ang American theoretical physicist na si John Schwartz. Sa loob ng apat na taon, sinubukan ni Schwartz na paamuin ang mga malikot na equation, ngunit hindi ito nagtagumpay. Sa iba pang mga problema, ang isa sa mga equation na ito ay matigas ang ulo na inilarawan ang isang misteryosong butil na walang masa at hindi naobserbahan sa kalikasan.

Napagpasyahan na ng siyentipiko na talikuran ang kanyang mapaminsalang negosyo, at pagkatapos ay naisip niya ito - marahil ang mga equation ng string theory ay naglalarawan, bukod sa iba pang mga bagay, gravity? Gayunpaman, ito ay nagpapahiwatig ng isang rebisyon ng mga sukat ng mga pangunahing "bayani" ng teorya - ang mga string. Sa pag-aakalang ang mga string ay bilyun-bilyon at bilyun-bilyong beses na mas maliit kaysa sa isang atom, ginawa ng "mga stringer" ang kapintasan ng teorya sa kabutihan nito. Ang mahiwagang particle na patuloy na sinubukang tanggalin ni John Schwartz ay nagsilbing graviton - isang particle na matagal nang hinanap at magpapahintulot sa gravity na ilipat sa quantum level. Ito ay kung paano nagdagdag ng gravity ang string theory sa puzzle, na nawawala sa Standard Model. Ngunit, sayang, kahit na ang siyentipikong komunidad ay hindi tumugon sa pagtuklas na ito. Ang teorya ng string ay nanatili sa bingit ng kaligtasan. Ngunit hindi nito napigilan si Schwartz. Isang siyentipiko lamang na handang ipagsapalaran ang kanyang karera para sa mahiwagang mga string ang gustong sumali sa kanyang paghahanap - si Michael Green.

Subatomic nesting doll

Sa kabila ng lahat, noong unang bahagi ng dekada 1980, ang teorya ng string ay mayroon pa ring hindi malulutas na mga kontradiksyon, na kilala sa agham bilang mga anomalya. Nagtakda sina Schwartz at Green na alisin ang mga ito. At ang kanilang mga pagsisikap ay hindi walang kabuluhan: ang mga siyentipiko ay pinamamahalaang alisin ang ilan sa mga kontradiksyon ng teorya. Isipin ang pagkamangha ng dalawang ito, na sanay na sa katotohanan na ang kanilang teorya ay hindi pinapansin, nang ang reaksyon ng komunidad ng siyensya ay sumabog sa mundo ng siyentipiko. Sa wala pang isang taon, ang bilang ng mga string theorists ay tumalon sa daan-daan. Noon ang string theory ay ginawaran ng pamagat ng The Theory of Everything. Ang bagong teorya ay tila may kakayahang ilarawan ang lahat ng mga bahagi ng uniberso. At narito ang mga sangkap.

Ang bawat atom, tulad ng alam natin, ay binubuo ng mas maliliit na particle - mga electron, na umiikot sa paligid ng nucleus, na binubuo ng mga proton at neutron. Ang mga proton at neutron, naman, ay binubuo ng mas maliliit na particle na tinatawag na quark. Ngunit sinasabi ng teorya ng string na hindi ito nagtatapos sa mga quark. Ang mga quark ay binubuo ng maliliit na snaking filament ng enerhiya na kahawig ng mga string. Ang bawat isa sa mga string na ito ay hindi maisip na maliit.

Napakaliit na kung ang atom ay pinalaki sa laki ng solar system, ang string ay magiging kasing laki ng isang puno. Kung paanong ang iba't ibang vibrations ng isang cello string ay lumilikha ng kung ano ang naririnig natin, tulad ng iba't ibang mga musikal na nota, ang iba't ibang paraan (modes) ng pag-vibrate ng isang string ay nagbibigay sa mga particle ng kanilang mga natatanging katangian—mass, charge, at iba pa. Alam mo ba kung paano, medyo nagsasalita, ang mga proton sa dulo ng iyong kuko ay naiiba sa graviton na hindi pa natuklasan? Ang hanay lamang ng maliliit na string na bumubuo sa kanila at kung paano nag-vibrate ang mga string na iyon.

Siyempre, ang lahat ng ito ay higit pa sa kamangha-manghang. Mula noong panahon ng Sinaunang Greece, nasanay na ang mga physicist sa katotohanan na ang lahat ng bagay sa mundong ito ay binubuo ng isang bagay tulad ng mga bola, maliliit na particle. At ngayon, hindi nagkakaroon ng oras upang masanay sa hindi makatwirang pag-uugali ng mga bolang ito, na sumusunod mula sa quantum mechanics, inaanyayahan silang iwanan ang paradigm nang buo at gumana gamit ang ilang uri ng spaghetti trimmings...

Ikalimang Dimensyon

Bagama't tinatawag ng maraming siyentipiko ang string theory na tagumpay ng matematika, nananatili pa rin ang ilang mga problema - higit sa lahat, ang kawalan ng anumang pagkakataon na subukan ito nang eksperimental sa malapit na hinaharap. Wala ni isang instrumento sa mundo, umiiral man o may kakayahang lumitaw sa pananaw, ang hindi kayang "makita" ang mga string. Samakatuwid, ang ilang mga siyentipiko, sa pamamagitan ng paraan, ay nagtatanong pa nga: ang string theory ba ay isang teorya ng pisika o pilosopiya? Ano ang kinakailangan upang patunayan ang teorya ng string ay sa halip ay isang bagay - kung ano ang tunog tulad ng science fiction - kumpirmasyon ng pagkakaroon ng mga karagdagang sukat ng espasyo.

Tungkol saan ito? Nasanay tayong lahat sa tatlong dimensyon ng espasyo at isang beses. Ngunit hinuhulaan ng teorya ng string ang pagkakaroon ng iba pang - karagdagang - dimensyon. Ngunit magsimula tayo sa pagkakasunud-sunod.

Sa katunayan, ang ideya ng pagkakaroon ng iba pang mga sukat ay lumitaw halos isang daang taon na ang nakalilipas. Dumating ito sa pinuno ng hindi kilalang Aleman na matematiko na si Theodor Kalutz noong 1919. Iminungkahi niya ang posibilidad ng pagkakaroon sa ating uniberso ng isa pang dimensyon na hindi natin nakikita. Narinig ni Albert Einstein ang tungkol sa ideyang ito, at noong una ay nagustuhan niya ito nang husto. Nang maglaon, gayunpaman, nag-alinlangan siya sa kawastuhan nito, at naantala ang paglalathala ni Kaluza ng hanggang dalawang taon. Sa huli, gayunpaman, ang artikulo ay gayunpaman ay nai-publish, at ang sobrang dimensyon ay naging isang uri ng pagkahilig para sa henyo ng pisika.

Tulad ng alam mo, ipinakita ni Einstein na ang gravity ay walang iba kundi isang pagpapapangit ng mga sukat ng space-time. Iminungkahi ni Kaluza na ang electromagnetism ay maaari ding maging ripples. Bakit hindi natin ito nakikita? Natagpuan ni Kaluza ang sagot sa tanong na ito - ang mga ripples ng electromagnetism ay maaaring umiral sa isang karagdagang, nakatagong dimensyon. Ngunit nasaan ito?

Ang sagot sa tanong na ito ay ibinigay ng Swedish physicist na si Oscar Klein, na nagmungkahi na ang ikalimang dimensyon ng Kaluza ay nakatiklop ng bilyun-bilyong beses na higit sa laki ng isang atom, kaya hindi natin ito nakikita. Ang ideya na ang maliit na sukat na ito ay umiiral sa ating paligid ay nasa puso ng teorya ng string.

Isa sa mga iminungkahing anyo ng dagdag na umiikot na sukat. Sa loob ng bawat isa sa mga form na ito, isang string ang nagvibrate at gumagalaw - ang pangunahing bahagi ng Uniberso. Ang bawat anyo ay anim na dimensyon - ayon sa bilang ng anim na karagdagang dimensyon /

sampung sukat

Ngunit sa katunayan, ang mga equation ng string theory ay nangangailangan ng hindi kahit isa, ngunit anim na karagdagang dimensyon (sa kabuuan, na may apat na kilala sa amin, mayroong eksaktong 10 sa kanila). Ang lahat ng mga ito ay may isang napakabaluktot at baluktot na kumplikadong hugis. At ang lahat ay hindi maisip na maliit.

Paano maiimpluwensyahan ng maliliit na sukat na ito ang ating malaking mundo? Ayon sa teorya ng string, mapagpasyahan: para dito, ang lahat ay tinutukoy ng anyo. Kapag nag-play ka ng iba't ibang mga key sa saxophone, nakakakuha ka ng iba't ibang mga tunog. Ito ay dahil kapag pinindot mo ang isang partikular na key o kumbinasyon ng mga key, binabago mo ang hugis ng espasyo sa instrumentong pangmusika kung saan umiikot ang hangin. Dahil dito, iba't ibang mga tunog ang ipinanganak.

Iminumungkahi ng teorya ng string na ang sobrang baluktot at baluktot na mga sukat ng espasyo ay lumalabas sa katulad na paraan. Ang mga anyo ng mga karagdagang dimensyong ito ay masalimuot at iba-iba, at ang bawat isa ay nagiging sanhi ng pag-vibrate ng string sa loob ng naturang mga dimensyon sa ibang paraan dahil mismo sa mga anyo nito. Pagkatapos ng lahat, kung ipagpalagay natin, halimbawa, na ang isang string ay nag-vibrate sa loob ng isang pitsel, at ang isa pa sa loob ng isang curved post horn, ang mga ito ay magiging ganap na magkakaibang mga vibrations. Gayunpaman, kung paniniwalaan ang teorya ng string, sa katotohanan, ang mga hugis ng mga dagdag na sukat ay mukhang mas kumplikado kaysa sa isang pitsel.

Paano gumagana ang mundo

Alam ng agham ngayon ang isang hanay ng mga numero na pangunahing mga constant ng uniberso. Tinutukoy nila ang mga katangian at katangian ng lahat ng bagay sa paligid natin. Sa mga ganoong constants, halimbawa, ang singil ng isang electron, ang gravitational constant, ang bilis ng liwanag sa vacuum... At kung babaguhin natin ang mga numerong ito kahit na sa maliit na bilang ng beses, ang mga kahihinatnan ay magiging sakuna. Ipagpalagay na nadagdagan natin ang lakas ng pakikipag-ugnayan ng electromagnetic. Anong nangyari? Maaaring bigla nating makita na ang mga ion ay naging mas nakakasuklam sa isa't isa, at ang thermonuclear fusion, na nagpapakinang at nagpapainit ng mga bituin, ay biglang nabigo. Lalabas ang lahat ng bituin.

Ngunit ano ang tungkol sa teorya ng string na may mga dagdag na sukat nito? Ang katotohanan ay, ayon dito, ito ay ang mga dagdag na sukat na tumutukoy sa eksaktong halaga ng mga pangunahing constants. Ang ilang mga paraan ng pagsukat ay nagdudulot ng pag-vibrate ng isang string sa isang tiyak na paraan, at nagiging sanhi ng kung ano ang nakikita natin bilang isang photon. Sa iba pang mga anyo, ang mga string ay nag-vibrate nang iba at gumagawa ng isang elektron. Tunay na ang Diyos ay namamalagi sa "maliit na bagay" - ang maliliit na anyo na ito ang tumutukoy sa lahat ng mga pangunahing pagbabago sa mundong ito.

teorya ng superstring

Noong kalagitnaan ng dekada 1980, nagkaroon ng maringal at payat na hangin ang teorya ng string, ngunit sa loob ng monumento na iyon, naghari ang kalituhan. Sa loob lamang ng ilang taon, aabot sa limang bersyon ng string theory ang lumabas. At kahit na ang bawat isa sa kanila ay binuo sa mga string at dagdag na sukat (lahat ng limang bersyon ay nagkakaisa sa pangkalahatang teorya ng superstrings - NS), sa mga detalye, ang mga bersyon na ito ay makabuluhang nagkakaiba.

Kaya, sa ilang mga bersyon, ang mga string ay may mga bukas na dulo, sa iba ay mukhang mga singsing. At sa ilang mga bersyon, ang teorya ay nangangailangan ng hindi 10, ngunit kasing dami ng 26 na sukat. Ang kabalintunaan ay ang lahat ng limang bersyon ngayon ay matatawag na pantay na totoo. Ngunit alin nga ba ang naglalarawan sa ating uniberso? Ito ay isa pang misteryo ng string theory. Kaya naman maraming physicist ang muling nagwagayway ng kanilang kamay sa "baliw" na teorya.

Ngunit ang pangunahing problema ng mga string, tulad ng nabanggit na, ay ang imposibilidad (hindi bababa sa ngayon) upang patunayan ang kanilang presensya sa eksperimento.

Ang ilang mga siyentipiko, gayunpaman, ay nagsasabi pa rin na sa susunod na henerasyon ng mga accelerators mayroong isang napakaliit, ngunit gayon pa man, pagkakataon upang subukan ang hypothesis ng mga dagdag na sukat. Bagaman ang karamihan, siyempre, ay sigurado na kung ito ay posible, kung gayon, sayang, hindi ito dapat mangyari sa lalong madaling panahon - hindi bababa sa mga dekada, bilang isang maximum - kahit na sa isang daang taon.

Ang isang katulad na tanong ay naitanong na dito:

Ngunit susubukan kong sabihin ang tungkol dito sa aking istilo ng kumpanya;)

Napakahaba ng usapan natin pero sana maging interesado ka bro. Sa pangkalahatan, makinig, ano ang punto dito. Ang pangunahing ideya ay makikita na sa pangalan mismo: sa halip na mga punto ng elementarya na mga particle (tulad ng mga electron, photon, atbp.), ang teoryang ito ay nag-aalok ng mga string - isang uri ng microscopic vibrating one-dimensional na mga thread ng enerhiya na napakaliit na sila. ay hindi matukoy ng anumang modernong kagamitan (partikular ang mga ito sa haba ng Planck, ngunit hindi ito ang punto). Huwag sabihin ang mga particle binubuo mula sa mga string, sila at kumain string, dahil lang sa imperpeksyon ng ating kagamitan, nakikita natin sila bilang mga particle. At kung ang aming kagamitan ay may kakayahang umabot sa haba ng Planck, kung gayon kami ay dapat na makahanap ng mga string doon. At kung paanong nagvibrate ang isang string ng violin upang makagawa ng iba't ibang mga nota, ang isang quantum string ay nagvibrate upang makagawa ng iba't ibang mga katangian ng particle (tulad ng mga singil o masa). Ito, sa pangkalahatan, ang pangunahing ideya.

Gayunpaman, mahalagang tandaan dito na ang teorya ng string ay may napakalaking ambisyon at ito ay nag-aangkin ng walang mas mababa kaysa sa katayuan ng isang "teorya ng lahat" na pinagsasama ang gravity (teorya ng relativity) at quantum mechanics (iyon ay, ang macrocosm - ang mundo ng malalaking bagay na pamilyar sa atin, at ang microcosm - ang mundo ng elementarya na mga particle). Ang gravity sa string theory ay eleganteng lumalabas sa sarili nitong, at narito kung bakit. Sa una, ang teorya ng string ay karaniwang itinuturing lamang bilang teorya ng malakas na puwersang nuklear (ang pakikipag-ugnayan kung saan ang mga proton at neutron ay pinagsama-sama sa nucleus ng isang atom), hindi na, dahil ang ilang mga uri ng vibrating string ay kahawig ng mga katangian ng mga gluon ( carrier particle ng malakas na puwersa). Gayunpaman, sa loob nito, bilang karagdagan sa mga gluon, mayroong iba pang mga uri ng mga vibrations ng string, na nakapagpapaalaala sa iba pang mga particle-carrier ng ilang uri ng pakikipag-ugnayan, na walang kinalaman sa mga gluon. Ang pagkakaroon ng pag-aaral ng mga katangian ng mga particle na ito, natuklasan ng mga siyentipiko na ang mga vibrations na ito ay eksaktong nag-tutugma sa mga katangian ng isang hypothetical particle - isang graviton - isang particle-carrier ng gravitational interaction. Ganito lumitaw ang gravity sa string theory.

Pero eto na naman (anong gagawin mo!) may problema na tinatawag na "quantum fluctuations". Oo, huwag matakot, ang terminong ito ay kakila-kilabot lamang sa hitsura. Kaya, ang mga pagbabago sa dami ay nauugnay sa patuloy na pagsilang at pagkasira ng virtual (mga hindi direktang nakikita dahil sa kanilang patuloy na hitsura at pagkawala) na mga particle. Ang pinaka-nagpapahiwatig na proseso sa kahulugan na ito ay annihilation - ang banggaan ng isang particle at isang antiparticle na may pagbuo ng isang photon (particle ng liwanag), na pagkatapos ay bumubuo ng isa pang particle at antiparticle. At ang gravity ay, sa esensya, ano? Ito ay isang maayos na hubog na geometric na tela ng space-time. Ang pangunahing salita dito ay makinis. At sa mundo ng quantum, dahil sa mga pagbabago-bagong ito, ang espasyo ay hindi makinis at makinis, mayroong ganoong kaguluhan na kahit na nakakatakot isipin. Tulad ng malamang na naiintindihan mo na, ang makinis na geometry ng espasyo ng teorya ng relativity ay ganap na hindi tugma sa mga pagbabago sa dami. Ang kahihiyan, gayunpaman, nakahanap ng solusyon ang mga physicist, na nagsasabi na ang interaksyon ng mga string ay nagpapakinis sa mga pagbabagong ito. Paano, tanong mo? Ngunit isipin ang dalawang saradong mga string (dahil mayroon ding mga bukas, na isang uri ng maliit na sinulid na may dalawang bukas na dulo; ang mga saradong string, ayon sa pagkakabanggit, ay isang uri ng mga loop). Ang dalawang saradong string na ito ay nasa isang collision course at sa isang punto ay nagbanggaan ang mga ito, na nagiging isang mas malaking string. Ang string na ito ay gumagalaw pa rin sa loob ng ilang oras, pagkatapos ay nahahati ito sa dalawang mas maliliit na string. Ngayon ang susunod na hakbang. Isipin natin ang buong prosesong ito sa isang shot ng pelikula: makikita natin na ang prosesong ito ay nakakuha ng isang tiyak na three-dimensional na volume. Ang volume na ito ay tinatawag na "ibabaw ng mundo". Ngayon isipin natin na ikaw at ako ay tumitingin sa buong prosesong ito mula sa iba't ibang mga anggulo: Tumingin ako nang diretso, at tumingin ka sa isang bahagyang anggulo. Makikita natin na mula sa iyong pananaw at mula sa akin, ang mga string ay magbanggaan sa iba't ibang mga lugar, dahil para sa iyo ang mga string loop na ito (tawagin natin sila na) ay lilipat nang bahagya sa isang anggulo, ngunit para sa akin ay tuwid. Gayunpaman, ito ay ang parehong proseso, ang parehong dalawang mga string nagbabanggaan, ang pagkakaiba ay lamang sa dalawang punto ng view. Nangangahulugan ito na mayroong isang uri ng "pahid" ng pakikipag-ugnayan ng mga string: mula sa posisyon ng iba't ibang mga tagamasid, nakikipag-ugnayan sila sa iba't ibang mga lugar. Gayunpaman, sa kabila ng magkakaibang pananaw na ito, ang proseso ay pareho pa rin, at ang punto ng pakikipag-ugnayan ay pareho. Kaya, aayusin ng iba't ibang mga tagamasid ang parehong lugar ng pakikipag-ugnayan ng dalawang puntong particle. Ayan yun! Naiintindihan mo ba kung ano ang nangyayari? Pinipigilan namin ang mga pagbabago sa dami at sa gayon ay pinagsama ang gravity at quantum mech! Tingnan mo!

Okay, magpatuloy tayo. Hindi pa pagod? Well, makinig ka. Ngayon ay magsasalita ako tungkol sa kung ano ang hindi ko talaga gusto tungkol sa teorya ng string. At ito ay tinatawag na "mathematization". Kahit papaano, masyadong nadala ang mga teorista sa matematika ... ngunit ang punto dito ay simple: dito, ilang dimensyon ng espasyo ang alam mo? Tama, tatlo: haba, lapad at taas (oras ang pang-apat na dimensyon). Ngayon, ang matematika ng teorya ng string ay hindi angkop sa apat na sukat na ito. At lima rin. At sampu. Ngunit ito ay nakakasama ng labing-isa. At ang mga teorista ay nagpasya: mabuti, dahil ang matematika ay nangangailangan, hayaang mayroong labing-isang dimensyon. Kita mo, kailangan ng matematika! Math, hindi reality! (Exclamation to the side: if I'm wrong, someone will convince me! I want to change my mind!) Buweno, saan, nagtataka ang isa, napunta na ba ang iba pang pitong dimensyon? Sa tanong na ito, sinasagot tayo ng teorya na sila ay "compactified", nakatiklop sa mga mikroskopikong pormasyon sa haba ng Planck (iyon ay, sa isang sukat na hindi natin maobserbahan). Ang mga pormasyong ito ay tinatawag na "Calabi-Yau manifold" (pagkatapos ng mga pangalan ng dalawang kilalang physicist).

Kapansin-pansin din na ang teorya ng string ay nagdadala sa atin sa Multiverse, iyon ay, sa ideya ng pagkakaroon ng isang walang katapusang bilang ng mga parallel na Uniberso. Ang buong punto dito ay sa teorya ng string ay hindi lamang mga string, kundi pati na rin ang mga branes (mula sa salitang "membrane"). Ang mga branes ay maaaring may iba't ibang dimensyon, hanggang siyam. Ipinapalagay na nakatira tayo sa isang 3-brane, ngunit maaaring may iba pang malapit sa brane na ito, at maaaring pana-panahong magbanggaan ang mga ito. At hindi namin nakikita ang mga ito dahil ang mga bukas na string ay mahigpit na nakakabit sa brane sa magkabilang dulo. Ang mga string na ito ay maaaring gumalaw kasama ang brane gamit ang kanilang mga dulo, ngunit hindi nila ito maiiwan (i-unhook). At kung paniniwalaan ang teorya ng string, kung gayon ang lahat ng bagay at lahat tayo ay binubuo ng mga particle na mukhang mga string sa haba ng Planck. Samakatuwid, dahil ang mga bukas na string ay hindi maaaring umalis sa brane, kung gayon hindi tayo maaaring makipag-ugnayan sa isa pang brane (basahin ang: parallel universe) sa anumang paraan o kahit papaano ay nakikita ito. Ang tanging particle na walang pakialam sa limitasyong ito at magagawa ito ay ang hypothetical graviton, na isang closed string. Gayunpaman, wala pang nakaka-detect ng graviton. Ang nasabing Multiverse ay tinutukoy bilang "brane multiverse" o "braneworld scenario".

Sa pamamagitan ng paraan, dahil sa ang katunayan na hindi lamang mga string, kundi pati na rin ang mga branes ay natagpuan sa teorya ng string, sinimulan itong tawagin ng mga theorist na "M-theory", ngunit walang nakakaalam kung ano ang ibig sabihin ng "M" na ito;)

Ayan yun. Ganyan ang kwento. Sana nagustuhan mo bro. Kung may nananatiling hindi malinaw, magtanong sa mga komento - ipapaliwanag ko.