Ekolohiya ng kaalaman: Ang pinaka malaking problema theoretical physicists - 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 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 pa o mas kaunting mga sukat, mathematical equation magbigay ng hindi makatwiran na mga resulta na napupunta sa infinity - 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 higit na naglalarawan sa 12-dimensional na espasyo simpleng equation kaysa sa M-teorya - 11-dimensional.

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 na globo sa antas ng dami. 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 kanila ang tumutugma sa ating realidad, sa sa sandaling ito ay kalkulado. 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 na 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 bida 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 nahuhulaang 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 dalawang-dimensional, ngunit ito ay magiging himala pagbabago depende sa lokasyon natin sa kanya o oras.

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. PERO quantum tunneling, iyon ay, ang kakayahan ng isang butil na mawala sa isang lugar at lumitaw sa isang ganap na naiiba, 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? Paano kung lahat ng ito at iba pang misteryo modernong agham ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang geometry ng espasyo ay hindi sa lahat ng parehong bilang namin nakasanayan upang malasahan ito?

Ang orasan ay tumatatak

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

Batay sa aming pang-unawa, ang oras ay hindi isang tuwid na linya bilang isang sinag. Ibig sabihin, meron siya isang 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 ehersisyo sa pag-iisip 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, sumang-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 eksperto 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? Bukod, 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 sinasabi ang katotohanan na ang oras ay batayan ng marami mga pisikal na batas, at kung paano magbabago ang physics ng Uniberso sa pagdating ng isa pang dimensyon ng oras ay imposibleng isipin. Pero nakakatuwang isipin ito!

Napakalaking encyclopedia

Ang iba pang mga dimensyon ay hindi pa natuklasan, at umiiral lamang sa mga modelo ng matematika. 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.

Yung mga nakabasa na tungkol sa time travel alam niyo kung ano mahalagang papel ang kurbada ng space-time continuum ay naglalaro sa kanila. Ito ang ikalimang dimensyon - nasa loob nito na ang apat na dimensyon na espasyo-oras 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.

Ang aming lalo na pilosopiko pag-iisip mambabasa, isang maliit na mas maaga, marahil naisip tungkol sa posibilidad malayang kalooban 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 pagpipilian pag-unlad ng mga kaganapan. 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 sukat, na nagbibigay ng lahat ng ito kumplikadong istraktura"volume". At sa gayon ay ginagawa itong tulad 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 mula sa mga kuwintas mga parallel na 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 maaaring isipin, 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

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.

Lahat ng ari-arian 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 walang katapusang set mga pagpipilian sa panginginig ng boses. Ang teoryang ito ay nagsasangkot ng pagkakaisa ng mga ideya quantum mechanics at ang teorya ng relativity. Ngunit dahil sa pagkakaroon ng maraming problema sa pagkumpirma ng mga kaisipang pinagbabatayan nito karamihan ng Ang mga modernong siyentipiko ay naniniwala na ang mga iminungkahing ideya ay walang iba kundi ang pinaka-ordinaryong kabastusan, o sa madaling salita, string theory para sa mga dummies, iyon ay, para sa mga taong ganap na walang kamalayan sa agham at sa istraktura ng mundo sa kanilang paligid.

Mga katangian ng ultramicroscopic fibers

Upang maunawaan ang kanilang kakanyahan, maaaring isipin ng isa ang mga string mga Instrumentong pangmusika- maaari silang mag-vibrate, yumuko, kulot. 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 vibrations. Mukhang ang epekto ng mga ito gravitational lens na binabaluktot ang mga sinag ng liwanag mula sa malalayong mga kalawakan. PERO pagtatayo bumuo 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 iyon teoryang ito naniniwala na mayroong 10 dimensyon, ngunit 4 lang 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.

Isa sa mga direksyon sa teoretikal na pisika, na pinagsasama ang mga ideya ng teorya ng relativity at quantum mechanics. Itong direksyon nag-aaral ang physics mga quantum string- iyon ay, isang-dimensional na pinalawak na mga bagay. Ito ang pangunahing pagkakaiba nito mula sa maraming iba pang sangay ng pisika kung saan pinag-aaralan ang dinamika ng mga particle ng punto.

Sa kaibuturan nito, itinatanggi at iginiit ng String Theory na ang uniberso ay palaging umiiral. Iyon ay, ang Uniberso ay hindi isang walang katapusang maliit na punto, ngunit isang string na may isang infinitesimal na haba, habang ang teorya ng string ay nagsasabi na tayo ay nakatira sa isang sampung-dimensional na espasyo, bagama't ang pakiramdam natin ay 3-4 lamang. Ang natitira ay umiiral sa isang bumagsak na estado, at kung magpasya kang itanong ang tanong: "Kailan sila magbubukas, at mangyayari ba ito?", Kung gayon hindi ka makakatanggap ng sagot.

Hindi lang nahanap ng matematika - teorya ng string imposibleng patunayan empirically. Totoo, may mga pagtatangka na bumuo ng isang unibersal na teorya upang ito ay masuri nang praktikal. Ngunit para mangyari ito, dapat itong gawing simple na umabot sa antas ng ating pang-unawa sa katotohanan. Pagkatapos ang ideya ng pagsuri ay ganap na nawawala ang kahulugan nito.

Pangunahing Pamantayan at Konsepto ng String Theory

Ang teorya ng relativity ay nagsasabi na ang ating Uniberso ay isang eroplano, at ang quantum mechanics ay nagsasabi na sa micro level mayroong isang walang katapusang kilusan, dahil sa kung saan ang espasyo ay hubog. At sinusubukan ng teorya ng string na pagsamahin ang dalawang pagpapalagay na ito, at alinsunod dito, ang mga elementarya na particle ay kinakatawan bilang mga espesyal na sangkap sa komposisyon ng bawat atom - ang orihinal na mga string, na isang uri ng ultramicroscopic fibers. Kasabay nito, ang mga elementarya na particle ay may mga katangian na nagpapaliwanag matunog na oscillation ang mga hibla na bumubuo sa mga particle na ito. Ang ganitong mga uri ng mga hibla ay nagsasagawa ng mga panginginig ng boses sa isang walang katapusang bilang.

Para sa isang mas tumpak na pag-unawa sa kakanyahan, maaaring isipin ng isang simpleng layko ang mga kuwerdas ng ordinaryong mga instrumentong pangmusika na maaaring magkaibang panahon mag-inat, matagumpay na mabaluktot, patuloy na manginig. Ang mga thread na nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa ilang partikular na vibrations ay may parehong mga katangian.

Lumiligid sa karaniwang mga loop, ang mga thread ay bumubuo ng mas malalaking uri ng mga particle - mga quark, mga electron, na ang masa ay direktang nakasalalay sa antas ng pag-igting at dalas ng panginginig ng boses ng mga hibla. Kaya't ang enerhiya ng string ay nakakaugnay sa mga pamantayang ito. Ang mass ng elementary particle ay magiging mas mataas sa higit pa radiated na enerhiya.

Mga Kasalukuyang Isyu sa String Theory

Kapag nag-aaral ng teorya ng string, ang mga siyentipiko mula sa maraming bansa ay pana-panahong nakakaranas ng maraming problema at hindi nalutas na mga isyu. ng karamihan mahalagang punto maaaring ituring na isang kawalan. mga pormula sa matematika, samakatuwid, ang mga espesyalista ay hindi pa nagtagumpay sa pagbibigay ng teorya ng kumpletong anyo.

Ang pangalawang makabuluhang problema ay ang pagkumpirma ng kakanyahan ng teorya ng pagkakaroon ng 10 dimensyon, kung saan sa katunayan maaari nating maramdaman ang 4 sa kanila. Marahil ang natitirang 6 sa kanila ay umiiral sa isang baluktot na estado, at hindi posible na maramdaman ang mga ito sa real time. Samakatuwid, kahit na ang pagpapabulaanan ng teorya ay sa panimula imposible, pang-eksperimentong kumpirmasyon so far mukhang mahirap din.

Kasabay nito, ang pag-aaral ng teorya ng string ay naging isang malinaw na impetus para sa pagbuo ng orihinal na mga konstruksyon ng matematika, pati na rin ang topology. Physics kasama siya teoretikal na direksyon medyo matatag na nakaugat sa matematika sa tulong din ng teoryang pinag-aaralan. Bukod dito, ang kakanyahan ng modernong quantum gravity at ang mga bagay ay nagawang maunawaan nang lubusan, nagsimulang mag-aral nang mas malalim kaysa sa posible noon.

Samakatuwid, ang pananaliksik ng string theory ay patuloy na walang patid, at ang resulta ng maraming eksperimento, kabilang ang mga pagsubok sa Large Hadron Collider, ay maaaring ang mga nawawalang konsepto at elemento. Sa kasong ito, ang pisikal na teorya ay ganap na mapapatunayan at pangkalahatang tinatanggap na kababalaghan.

Mga pangunahing tanong:

Ano ang mga pangunahing bahagi ng Uniberso - ang "unang mga brick ng matter"? Mayroon bang mga teorya na maaaring ipaliwanag ang lahat ng mga pangunahing pisikal na phenomena?

Tanong: totoo ba?

Ngayon at sa nakikinita na hinaharap, ang direktang pagmamasid sa ganoong kaliit na sukat ay hindi posible. Ang physics ay nasa paghahanap, at ang mga patuloy na eksperimento, halimbawa, upang matukoy ang mga supersymmetric na particle o maghanap ng mga karagdagang dimensyon sa mga accelerator, ay maaaring magpahiwatig na ang teorya ng string ay nasa tamang landas.

Kung ang teorya ng string ay ang teorya ng lahat o hindi, binibigyan tayo nito natatanging set mga tool na nagbibigay-daan sa iyong tingnan ang malalalim na istruktura ng realidad.

Teorya ng string

Macro at micro

Kapag inilalarawan ang Uniberso, hinahati ito ng pisika sa dalawang tila hindi magkatugma na mga kalahati - ang quantum microcosm, at ang macrocosm, kung saan inilalarawan ang gravity.

Ang teorya ng string ay isang kontrobersyal na pagtatangka upang pagsamahin ang mga kalahating ito sa isang "Teorya ng Lahat".

Mga particle at pakikipag-ugnayan

Ang mundo ay binubuo ng dalawang uri ng elementarya na mga particle - fermion at boson. Ang mga fermion ay lahat ng nakikitang bagay, at ang mga boson ay mga tagadala ng apat na kilalang pangunahing pakikipag-ugnayan: mahina, electromagnetic, malakas, at gravitational. Sa loob ng isang teorya na tinatawag na Standard Model, ang mga physicist ay pinamamahalaang eleganteng ilarawan at subukan ang tatlong pangunahing pwersa, lahat maliban sa pinakamahina, gravitational. Sa ngayon, ang Standard Model ay ang pinakatumpak at eksperimento na nakumpirmang modelo ng ating mundo.

Bakit kailangan ang teorya ng string

Ang Standard Model ay hindi kasama ang gravity, hindi maaaring ilarawan ang gitna ng isang black hole, at Big Bang ay hindi nagpapaliwanag ng mga resulta ng ilang mga eksperimento. Ang teorya ng string ay isang pagtatangka na lutasin ang mga problemang ito at pag-isahin ang bagay at mga pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga elementarya na particle ng maliliit na vibrating string.

Ang teorya ng string ay batay sa ideya na ang lahat ng elementarya na particle ay maaaring katawanin bilang isang elementarya na "unang brick" - isang string. Ang mga string ay maaaring mag-vibrate at iba't ibang fashion ang gayong mga pagbabago sa isang malaking distansya ay magmumukha sa amin tulad ng iba't ibang mga elementarya na particle. Ang isang mode ng vibration ay gagawing parang photon ang string, ang isa naman ay gagawing parang isang electron.

Mayroong kahit isang mod na naglalarawan sa carrier ng gravitational interaction - ang graviton! Ang mga bersyon ng teorya ng string ay naglalarawan ng mga string ng dalawang uri: bukas (1) at sarado (2). Ang mga bukas na string ay may dalawang dulo (3) na matatagpuan sa mga istrukturang tulad ng lamad na tinatawag na D-branes, at ang kanilang dynamics ay naglalarawan ng tatlo sa apat. pangunahing pakikipag-ugnayan- lahat maliban sa gravity.

Ang mga saradong string ay kahawig ng mga loop, hindi sila nakatali sa D-branes - ito ang mga vibrational mode ng closed string na kinakatawan ng isang massless graviton. Ang mga dulo ng isang bukas na string ay maaaring ikonekta upang bumuo ng isang closed string, na, sa turn, ay maaaring masira, maging isang bukas na string, o magsama-sama at hatiin sa dalawang closed string (5) - kaya sa string theory pakikipag-ugnayan ng gravitational sumasama sa iba

Ang mga string ay ang pinakamaliit sa lahat ng bagay kung saan gumagana ang pisika. Ang hanay ng laki V ng mga bagay na ipinapakita sa larawan sa itaas ay umaabot ng higit sa 34 na order ng magnitude - kung ang isang atom ay kasing laki ng solar system, kung gayon ang laki ng string ay maaaring bahagyang mas malaki kaysa sa atomic nucleus.

Mga karagdagang sukat

Ang mga pare-parehong teorya ng string ay posible lamang sa mas mataas na dimensyon na espasyo, kung saan bilang karagdagan sa pamilyar na 4 na dimensyon ng space-time, 6 na karagdagang dimensyon ang kinakailangan. Naniniwala ang mga teorista na ang mga dagdag na sukat na ito ay nakatiklop sa hindi mahahalata na maliliit na anyo - mga puwang ng Calabi-Yau. Ang isa sa mga problema ng teorya ng string ay mayroong halos walang katapusang bilang ng mga variant ng Calabi-Yau convolution (compactification) na maaaring ilarawan ang anumang mundo, at sa ngayon ay walang paraan upang mahanap ang variant ng Qi compactification na magbibigay-daan sa paglalarawan yung nakikita natin sa paligid.

supersymmetry

Karamihan sa mga bersyon ng teorya ng string ay nangangailangan ng konsepto ng supersymmetry, na batay sa ideya na ang mga fermion (matter) at boson (mga interaksyon) ay mga pagpapakita ng parehong bagay, at maaaring maging isa't isa.

Teorya ng lahat?

Maaaring isama ang supersymmetry sa string theory 5 iba't ibang paraan, na humahantong sa 5 iba't ibang uri string theory, na nangangahulugan na ang string theory mismo ay hindi maaaring mag-claim na siya ang "theory of everything". Ang lahat ng limang uri na ito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng mga pagbabagong matematikal na tinatawag na dualities, at ito ay humantong sa pag-unawa na ang lahat ng mga uri na ito ay mga aspeto ng isang bagay na mas pangkalahatan. Ang mas pangkalahatang teoryang ito ay tinatawag na M-Theory.

5 iba't ibang pormulasyon ng teorya ng string ay kilala, ngunit sa mas malapit na pagsusuri, lumalabas na ang lahat ng ito ay mga pagpapakita ng higit pa. pangkalahatang teorya

Ang blog na ito ay naglalaman ng sipi mula sa isang artikulo ng isa sa pinakamalaking eksperto sa larangan ng pagsasama-sama ng lahat pisikal na pakikipag-ugnayan sa loob ng pinag-isang teorya, laureate Nobel Prize Steven Weinberg, kung saan siya nagpapasikat pangunahing mga problema modernong high energy physics. Ang mga tala ay nasa italics. Posible na ang pagkakaroon ng mga pormula ay malito ang isang tao, kung ang gayong pagnanais ay lumitaw, huwag lamang suriin ang mga ito, ngunit basahin ang teksto.

Mga antas ng istruktura ng mundo: 1. Macroscopic level - substance 2. Antas ng molekular 3. Antas ng atom - proton, neutron at electron 4. Antas ng subatomiko - electron 5. Antas ng subatomic - quark 6. Antas ng string

Karamihan sa mga theoretical physicist ay nakarating na ngayon sa konklusyon na ang mga bersyon ng quantum field theory para sa malakas, electromagnetic, at mahinang pakikipag-ugnayan ay isang low-energy approximation lamang para sa isang mas malalim at mas advanced na teorya. Mayroong dalawang indikasyon na ang pagiging simple ng mga batas ng kalikasan ay maihahayag lamang kapag hindi nasusukat. mataas na enerhiya nasa hanay na 10 15 – 10 19 GeV. Ang isa sa kanila ay ang mga sumusunod. Kung titingnan natin kung ano ang nangyayari sa mga coupling constant ng electroweak at malakas na pakikipag-ugnayan sa mas mataas na enerhiya kaysa sa kung saan sila sinusukat ngayon, makikita natin na ang kanilang mga halaga ay lumalapit at nagiging pantay sa isa't isa sa mga enerhiya na humigit-kumulang labinlimang order ng magnitude na mas malaki kaysa sa masa ng isang proton (10 15 GeV). Bilang karagdagan, ang halaga ng gravitational constant, na responsable para sa paglitaw ng mga divergence sa teorya ng gravity, sa mga pisikal na yunit ay (10 19 GeV) –2 . Ang lahat ng ito ay nagmumungkahi na kung nakapag-eksperimento tayo sa napakataas na enerhiya, maaari talaga nating matuklasan isang simpleng larawan isang mundo kung saan ang lahat ng mga teorya ay sumanib sa isa at kung saan, marahil, ay magbibigay pa sa atin ng pakiramdam ng nakamamatay na hindi maiiwasang sabik na sabik nating makamit.

Ang pag-iisa ng gravity sa iba pang mga pakikipag-ugnayan ay nauugnay pa rin sa isang bilang ng mga paghihirap. Ang dahilan ay ang anumang quantum theory na tumatalakay sa mga point object ay naglalaman ng mga divergence sa energies sa itaas ng Planck scale. Ang Planck scale o mass ay kumakatawan sa enerhiya kung saan ang pangangailangan para sa isang quantum theory of gravity arises. Nangyayari ito kapag ang Schwarzschild radius ay:

R= 2Gm/s 2 , (1.12a)

kung saan ang m ay ang timbang ng katawan;

Ang G ay ang gravitational constant, at ang Compton wavelength

l=h /(mc)(1.12b)

maging mga halaga ng parehong pagkakasunud-sunod. Ibig sabihin, kapag napaka mataas na density ang masa ay puro sa napakaliit na volume. Ang isang makatwirang paglalarawan sa naturang mga sukat ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paglalapat ng parehong pangkalahatang relativity at quantum theory. Equating l sa R ​​mula sa (1.12a) at (1.12b), makuha namin

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

na tumutugma sa haba at oras ni Planck:

l P l \u003d \u003d (h G / c 3)? ? 1.6 × 10 - 33 cm; t P l ? 5.4? 10 - 44 p.

Sa hinaharap, napapansin namin na ang Algebra of Signatures ay itinayo sa medyo magkaibang mga panimulang prinsipyo at hindi ibinabahagi ang mga alalahanin ng modernong quantum theories. Mula sa punto ng view ng Algebra of Signatures, ang differential geometry na pinagbabatayan ng GR ay naaangkop hindi lamang para sa mga bagay sa kalawakan at para sa mga prosesong nagpapatuloy sa mga sukat ng haba ng Planck, ngunit gayundin sa maraming iba pang mga antas ng organisasyon ng Kalikasan, na isinasaalang-alang ang iba't ibang mga pagbabago ng ganap na pagkakaiba-iba ng mga geometry na inangkop sa katangian ang inilarawang sukat ng haba. Kabaligtaran sa nangingibabaw na doktrina ngayon ng pag-quantize ng GR at pag-align nito sa mga well-established na mga quantum field scheme, si Alsigna ay sumusunod sa mga pananaw ng mga bihirang siyentipiko ngayon na hindi umaalis sa mga pagtatangka na magkasya ang Kantian physics sa balangkas ng binagong GR. Sa talatang ito, nababahala lamang kami sa katotohanang nagbibigay kami ng opinyon ng isang nangungunang eksperto sa kasalukuyang sitwasyon mga kaso sa unahan ng opisyal na pisika.

kanin. 1.17. Diagram na naglalarawan ng isa sa mga kontribusyon sa proseso ng paggawa ng dalawang particle sa tatlong particle

Sa ngayon, wala tayong pagkakataon na umakyat sa gayong mga enerhiya. Sa kabila nito, para sa ilan mga nakaraang taon Ang mga theoretical physicist ay labis na nasasabik sa ideya na ang mga pangunahing sangkap ng kalikasan sa mga enerhiya na 10 15 - 10 19 GeV ay hindi mga patlang o mga particle, ngunit mga string. Upang pasimplehin ang pagtalakay sa isyung ito, isang uri lamang ng string ang babanggitin natin dito. Ang string ng ganitong uri ay isang maliit na loop na pumuputol sa pagpapatuloy ng space-time, isang maliit na depekto sa space-time, na nakatiklop sa isang singsing. Ang string ay may tensyon at maaaring mag-vibrate tulad ng isang regular na string. Ang mga vibrations ng string ay bumubuo ng isang walang katapusang sequence ng mga normal na mode, na ang bawat isa ay tumutugma sa tiyak na uri mga particle. Ang pinakamagaan na particle ay tumutugma sa pinakamababang mode ng string, ang mas mabigat na particle ay tumutugma sa susunod na mode, at iba pa. Ang interaksyon sa pagitan ng mga particle ay tila nagsanib ang mga singsing na ito at pagkatapos ay muling maghihiwalay. Ang prosesong ito ay maaaring ilarawan gamit ang isang ibabaw, dahil kapag gumagalaw sa space-time, ang string ay nagwawalis sa dalawang-dimensional na ibabaw ng mundo (tube). Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ay kinakatawan bilang isang dalawang-dimensional na ibabaw ng mundo, na maaaring hatiin at muling pagsamahin, hinihigop ang "mga singsing" na nasa paunang estado, at naglalabas ng "mga singsing" na tumutugma sa huling estado. Halimbawa, ang isang proseso ng scattering kung saan mayroong dalawang particle sa paunang estado at tatlo sa huling estado ay ilalarawan ng isang ibabaw na pumapasok sa dalawang mahabang tubo (naglalarawan sa mga particle sa paunang estado) at kung saan ang tatlong mahabang tubo ay lumabas ( inilalarawan ang mga particle sa huling estado). ). Ang ibabaw na ito mismo ay maaaring magkaroon ng medyo kumplikadong topology (Larawan 1.17).

Ang isang ibabaw ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng pagtukoy ng isang coordinate grid dito. Dahil ang ibabaw ay dalawang-dimensional, ang posisyon di-makatwirang punto dito ay binibigyan ng dalawang coordinate, na maaaring tukuyin bilang? 1 at? 2 . Ngayon kailangan nating ipahiwatig kung saan ang isang arbitraryong napiling punto sa string ay sa anumang naibigay na oras. Para magawa ito, kailangan mong magtakda ng panuntunan na tumutugma sa bawat punto? = (? 1 , ? 2) sa ibabaw na punto Xm sa espasyo-oras. Sa matematika, ang panuntunang ito ay nakasulat bilang Xm = xm (? 1 ,? 2). Ang geometry ng isang surface ay tinutukoy ng metric na ibinigay dito. Tulad ng sa kaso ng pangkalahatang relativity, ang sukatan ay ibinibigay ng panukat na tensor qab(?), na ang mga elemento ay nakasalalay sa mga coordinate; dahil tayo ay nakikitungo sa isang dalawang-dimensional na ibabaw, ang mga indeks a at b maaaring kunin ang mga halaga katumbas ng isa o isang deuce. Tinutukoy ng sukatan kung paano kinakalkula ang distansya sa pagitan ng dalawang walang katapusang malapit na punto? at ?+d? sa ibabaw:

d? = [qab(?) d? ad? b] ? . (1.13)

Ayon sa mga prinsipyo ng quantum mechanics sa interpretasyon ng Feynman, para kalkulahin ang probability amplitude (ito ang parehong halaga na dapat i-squad para makuha ang probabilidad ng proseso), kailangan mong buuin ang mga amplitude para sa lahat. mga posibleng paraan paglipat mula sa paunang estado hanggang sa pangwakas. Sa teorya ng string, dapat isa-isahin ang lahat ng dalawang-dimensional na ibabaw na naglalarawan itong proseso. Ang bawat ibabaw ay binibigyan ng dalawang function Xm = xm (? ) at qab(?) na tinukoy sa itaas. Ang lahat na dapat gawin upang kalkulahin ang posibilidad ay upang mahanap para sa bawat ibabaw ang halaga ng dami ako [X,q], at pagkatapos ay sum e -ako[x,q ], sa lahat ng mga ibabaw. Functional ako[X, q] ay tinatawag na isang aksyon, ito ay umaasa sa pagganap Xm = xm (?) at qab(?) at tinukoy ng expression:

Sa katunayan, dapat mayroong isa pang termino dito, na kinakailangan upang maitakda ang relatibong sukat ng iba't ibang mga order ng teorya ng perturbation.

Ang masiglang interes sa mga string ay dahil sa ang katunayan na ginawa nilang posible sa unang pagkakataon na bumuo ng isang teorya ng grabidad nang walang mga pagkakaiba-iba na lumitaw sa mas maraming maagang mga teorya. Ang mga pundasyon ng teoryang ito ay inilatag sa pagliko ng 1960s at 1970s, at ang hitsura nito ay nauugnay sa mga pagtatangka na ipaliwanag ang likas na katangian ng malakas na pakikipag-ugnayan sa nucleus.

Larawan 1.18. String crossing na may emission at absorption ng massless particle na may spin 2.

Sa lalong madaling panahon ay naging malinaw na ang mga ibabaw na may mahabang manipis na tubo (Larawan 1.18) ay tumutugma sa isang walang mass na particle na may spin 2 na ibinubuga sa anyo ng isang radiation quantum sa puwang na naghihiwalay sa una at huling estado ng mga particle. (Ang mga massless na particle ay simpleng mga particle na gumagalaw sa bilis ng liwanag, at ang kanilang spin ay sinusukat sa parehong mga yunit kung saan ang spin ng isang electron ay kalahati.) Ang hitsura ng particle na ito ay nagdulot ng matinding kalituhan. Sa oras na iyon, alam na na ang quantum ay dapat magkaroon ng parehong mga katangian. larangan ng gravitational- graviton. Ngunit, sa kabila nito, sa huling bahagi ng 60s at 70s, ang pangunahing pagsisikap ay nakadirekta sa pag-aaral ng malakas na pakikipag-ugnayan, at hindi sa gravity. Ang mga pangyayaring ito ay humantong sa pagkawala ng interes sa teorya ng string noong unang bahagi ng 1970s.

Noong 1974, ipinalagay nina Sherk at Schwartz na ang teorya ng string ay dapat ituring na isang teorya ng grabidad, ngunit walang sinuman ang nagseryoso nito sa panahong iyon. Salamat lamang sa gawain ng Green, Gross, Polyakov, Schwartz, Witten at kanilang mga kasamahan, nagsimulang unti-unting sumang-ayon ang mga pisiko na ang teorya ng string ay angkop para sa papel ng huling pinag-isang teorya. teoryang pisikal na may sukat ng enerhiya sa pagkakasunud-sunod na 10 15 – 10 19 GeV.

Ang teorya ng string ay may perpektong nakapangangatwiran na paliwanag sa mga tuntunin ng mga simetriyang ginagamit nito. Ang aksyon (1.14) ay nauugnay sa ilang mga simetriko. Tulad ng sa kaso ng pangkalahatang relativity, ang detalye ng isang sukatan ay bumubuo ng simetrya na may paggalang sa mga pagbabago sa coordinate . Mayroon ding isa, hindi gaanong halata na simetrya, na wasto lamang sa dalawang-dimensional na kaso. Ang symmetry na ito ay nauugnay sa isang lokal na pagbabago sa sukat ng mga distansya - ang tinatawag na Weyl transformation, kung saan ang metric tensor ay pinarami ng arbitrary na pag-andar mga coordinate qab(?) ? f(?) qab(?). At sa wakas, may isa pang medyo halatang simetrya na may paggalang sa mga pagbabagong-anyo ni Lorentz:

xm? L m n x n + a m .

Ang dalawang simetriyang ito ay tila talagang kailangan. Kung wala ang mga simetriyang ito, ang mga pagtatangkang kalkulahin ang kabuuan sa lahat ng mga ibabaw ay hahantong sa mga walang kabuluhang resulta. Kung wala ang dalawang symmetry na ito, ang isa ay makakakuha ng alinman sa mga negatibong probabilidad o buong posibilidad hindi magiging katumbas ng isa. Sa katunayan, may mga napaka banayad na quantum mechanical effect na maaaring masira ang mga simetriyang ito. Ang mga quantum anomalya ay "sisira" sa mga simetriyang ito hangga't hindi sila nagsimulang gumamit ng angkop na kumbinasyon ng mga ordinaryo at spin coordinates.

Ang teorya na naglalarawan sa mga katangian ng dalawang-dimensional na ibabaw na invariant na may kinalaman sa coordinate transformations at ang Weyl transformation ay nilikha ni Bernhard Riemann noong maagang XIX mga siglo. Karamihan sa kanyang mga resulta ay naging lubhang kailangan para sa pag-unawa sa pisika ng string. Halimbawa, ang lahat ng kinakailangan upang ilarawan ang topology ng isang arbitrary na dalawang-dimensional na ibabaw (mas tiyak, isang arbitrarily oriented na saradong ibabaw) ay upang ipahiwatig ang bilang ng mga "hawakan" nito. Kung ang bilang ng mga "hawakan" ay nakatakda, pagkatapos ay upang ilarawan ang geometry ito ay sapat na upang magtakda ng isang tiyak na bilang ng mga parameter. Kapag nagsusuma sa mga ibabaw, kailangan nating pagsamahin ang mga parameter na ito. Ang bilang ng mga parameter na ito ay zero kung walang mga hawakan, dalawa kung mayroong isang hawakan, at 6 h– 6 kung ang bilang ng mga hawakan h > 2.

Ito ang mga lumang theorems na nagpapahintulot sa pagbubuo sa lahat ng mga ibabaw. Kung walang simetrya, imposibleng gawin ang mga kinakailangang kalkulasyon, at kung may nangyari, malamang na walang kabuluhan ang resulta. Iyon ang dahilan kung bakit tila ganap na kinakailangan ang mga simetriko. Malapit na tayo sa pinakamahalagang bagay: ang istruktura ng action functional (1.14) at, dahil dito, ang string dynamics mismo ay natatanging tinutukoy ng mga simetriyang ito.

Mayroong ilang iba't ibang teorya mga string na tugma sa lahat ng mga simetriko sa itaas at naiiba sa bilang ng mga coordinate ng space-time x* at mga variable ng spin. Sa kasamaang palad, sa lahat ng mga teoryang ito, ang bilang ng mga sukat ng space-time ay higit sa apat. Ang isang paraan upang malampasan ang kahirapan na ito ay batay sa pag-aakalang ang mga sobrang spatial na dimensyon ay "compactified", iyon ay, "nakatiklop" sa napakaliit na distansya. Gayunpaman, hindi nauubos ng diskarteng ito ang lahat ng posibilidad. Ang mga mas pare-parehong teorya ay nakabatay sa pagpapalagay na maaaring mayroong anumang bilang ng karagdagang espasyo at mga variable ng spin, at ang Lorentz invariance ay nalalapat lamang sa apat na karaniwang dimensyon ng space-time. Ang pagkilos at bilang ng mga variable ay pagkatapos ay tinutukoy mula sa pangangailangan na ang mga natitirang symmetries (sa ilalim ng coordinate transformation at Weyl transformation) ay mapangalagaan sa kabila ng pagbabago-bago ng quantum. Ang pananaliksik sa direksyong ito ay nagsimula pa lamang.

Ang teorya ng string ay ginamit noong 60s ng ika-20 siglo upang ipaliwanag ang hadron physics, ngunit dahil sa tagumpay karaniwang modelo sila ay higit na nakalimutan. Ang muling pagkabuhay ng interes sa mga string ay naganap nang ipinakita nina Green at Schwartz na ang isang gauge at gravitational anomaly-free superstring theory ay maaaring ilarawan sa sampung dimensyon gamit ang internal symmetry group SO(32) o E8 ? E8. Nalaman mula sa mga nakaraang teorya na ang pagkamit ng unitarity at Lorentz invariance para sa mga superstring theories ay posible lamang sa mga espasyo ng mas matataas na sukat.

Walang mga karagdagang termino na tumutugma sa mga simetriyang ito. Sa dinamikong teorya nangyari ito sa unang pagkakataon, kapag ganap na tinutukoy ng setting ng symmetry ang likas na katangian ng dynamics, ibig sabihin, ganap na tinutukoy ang pagbabago sa vector ng estado sa oras. Isa ito sa mga dahilan ng sigasig na nararanasan ng mga modernong pisiko. Ang teoryang ito ay mukhang hindi maiiwasan. Hindi ka makakagawa ng anumang mga pagbabago dito nang hindi sinisira, hindi pa banggitin ang kakayahan ng string theory na ilarawan ang gravitational phenomena.

Noong 1920s, ginamit nina Kaluza at Klein ang ideya ng pagtrato sa mga puwersa bilang isang pagpapakita ng kurbada ng mga espasyo ng mas mataas na dimensyon upang ilarawan ang electromagnetism at gravity sa isang purong geometric na pinag-isang batayan (Kaluza-Klein theory). Ang mga bagong teorya na kinabibilangan ng supersymmetry ay tinatawag na superstring theories. Sa loob ng balangkas ng mga teoryang ito, ang ilang quantum-mechanical excitations ng mga string (ordinaryong mode) ay binibigyang-kahulugan bilang mga eksperimentong naobserbahang elementarya. Ang mga pagganyak ay mga pag-ikot, panginginig ng boses o pagganyak ng mga panloob na antas ng kalayaan. Kaya, ang buong spectrum ng elementarya na mga particle ay nakuha sa batayan ng isang solong, pangunahing string. Ang bilang ng mga estado na may mass na mas mababa sa Planck mass ay tumutugma sa bilang ng mga naobserbahang particle. meron din walang katapusang bilang mga paggulo na may masa sa itaas ng masa ng Planck. Kadalasan ang mga mod na ito ay hindi matatag at ibinebenta para sa mas magaan. Gayunpaman, sa loob ng superstring theories, may mga matatag na solusyon na may kakaibang katangian, tulad ng magnetic charge, mga kakaibang halaga singil ng kuryente. Kapansin-pansin na sa buong spectrum ng mga particle na naaayon sa mga klasikal na solusyon superstring theories, eksaktong isang massless graviton na may spin 2 ang lalabas.

Lumilitaw ang mga string sa dalawang magkaibang topologies: sa anyo bukas na mga string na may mga libreng dulo at sa anyo ng mga saradong loop (tungkol sa kung saan sa tanong sa artikulong binanggit dito). Bilang karagdagan, maaaring mayroon silang panloob na oryentasyon. Ang mga quantum number ng mga bukas na string ay matatagpuan sa kanilang mga dulo, habang nasa saradong mga loop quantum number pinahiran sa kahabaan ng tali.

Sinasabi ng teorya ng string na ang pinakahuling teorya na pinag-iisa ang kabuuan ng aming mga ideya tungkol sa materyal na mundo. Ito ay para sa mga kadahilanang ito na marami modernong pisika makaramdam ng inspirasyon. Ang pinakamahusay na pisikal at mathematical minds Ang mga planeta ngayon ay bumabagyo dito, tila, ang huling balwarte ng siyentipikong kamalayan ng materyal na kalikasan.

Sa yugtong ito ang pangunahing hamon ay upang makita kung ang mga teorya ng string ay maaaring humantong sa isang karaniwang modelo na naglalarawan sa mahina, electromagnetic, at malakas na pakikipag-ugnayan. Kung gayon, pagkatapos ay lumitaw ang pangalawang tanong: ano ang masasabi ng teorya ng string tungkol sa labimpitong mga parameter na nakapaloob sa Standard Model? Magagamit ba natin ito upang direktang kalkulahin ang masa ng electron, quark, atbp.? Kung oo, ang problema ay malulutas.

Ayon sa marami sa mga siyentipiko, ang teorya ng string ay napaka-elegante na tiyak na magiging isa sa mga pangwakas, pangunahing batas ng pisika, at ito ang pinakamahalagang bagay na mayroon tayo sa ngayon.

Ang optimistikong tala kung saan nagtatapos ang sipi mula sa artikulo ni S. Weinberg ay hindi ibinahagi ng Algebra of Signatures. Dominant ngayon siyentipikong paradigma pinipigilan ang posibilidad ng pagbuo ng aming mga ideya tungkol sa nakapaligid na katotohanan. Ang mga prinsipyong pinagbabatayan ng quantum mechanics ay hindi pa rin pinapayagan ang posibilidad na pag-aralan ang istruktura ng elementarya at pangunahing mga particle. Ang lahat na kaya ng modernong quantum physics ay upang kalkulahin ang mga probabilidad ng mga resulta ng ilang mga proseso at makakuha ng average. mga dinamikong katangian mga bagay na quantum. Ang isang taong walang karanasan na interesado sa mga pundasyon ng uniberso, na kumukuha ng anumang seryosong libro sa quantum field theory o string theory, ay maaaring isipin na ito ay naglalaman ng isang kayamanan sa wikang Martian. karunungan ng tao kaugnay ng katangian ng materyalidad. Sa katunayan, ang mga hangganan ng Agham ay lumipat nang malayo mula sa totoong landas kaalaman. Sa halip na paliwanagan ang bagay sa pamamagitan ng kaalaman, ang Science ay nasangkot sa isang web ng sarili nitong mathematical intricacies, kung saan ang kadiliman ay nagiging mas madilim. mga teoryang quantum isawsaw ang kamalayan sa kadiliman ng mathematical fog, kung saan hindi lamang ang Fundamental CREATOR, kundi pati na rin ang matter mismo ay hindi nakikita. Ang kamalayan ay bulag na gumagala sa saradong espasyo ng isang di-espirituwal na paradigm, sinusubukang kumapit sa mga isla ng kapakinabangan sa anyo ng mga batas sa pag-iingat, pagkakaiba-iba ng mga prinsipyo at ang pagkakaisa ng mga resulta ng pagkalkula sa eksperimentong data. Kung ang mga malinaw na ideya tungkol sa kakanyahan ng pagkalat ng Liwanag (isa sa G-DIVING Principles) ay nagbigay-daan sa sangkatauhan na bumuo ng isang industriya teknolohiya ng impormasyon, pagkatapos ay nalilito ang mga ideya tungkol sa atomic at nuclear phenomena walang ibinigay sa sangkatauhan kundi isang sandata na nagdadala kakila-kilabot na kamatayan, at masamang kapangyarihang nuklear. Ito ang krisis ng modernong quantum science- wala siyang maibibigay sa mundo maliban sa pagkawasak at kamatayan. Ang tanging aliw ay ang Agham ay bata pa, at sa simula pa lamang ng paglalakbay nito.

Kinuha mula sa Gauhman's Algebra of Signatures (Alsigna)

Higit pa buong bersyon ay matatagpuan sa http://ru.wikipedia.org/wiki/String_Theory

Pati na rin ang mga video sa Seksyon - Media - Video o sa pamamagitan ng link