Super teori populärt språk för Dummies

Superteori i populära språket, är universum som en uppsättning av vibrerande strängar av energi - strängar. De är grunden för naturen. Hypotes beskriver de andra elementen - branes. Alla ämnen i vår värld består av vibrationer av strängar och bran. En naturlig konsekvens av teorin är beskrivningen av gravitationen. Det är anledningen till att forskare tror att den innehåller nyckeln till enandet av gravitationen med andra interaktioner.

Konceptet är utvecklat

Teorin om den enhetliga fältet superteori - rent matematiskt. Liksom alla fysiska koncept, är det baserat på ekvationerna som kan tolkas på ett visst sätt.

Idag, ingen vet exakt vad som kommer att bli den slutliga versionen av denna teori. Forskarna har en ganska vag uppfattning om dess gemensamma element, men ingen har ännu kommit fram till en slutlig ekvation skulle uppslukas hela super teori och experiment har ännu inte kunnat bekräfta det (även om vederlägga alltför). Fysiker har skapat en förenklad version av ekvationen, men hittills har det inte riktigt beskriva vårt universum.

Super teori för nybörjare

I hypotesen om fem viktiga idéer.

1. Super teorin förutsäger att alla objekt i vår värld består av vibrerande strängar av energi och membran.
2. Hon försöker förena allmän relativitet (gravitation) med kvantfysik.
3. Super teori kommer att integrera alla de fundamentala krafterna i universum.
4. Denna hypotes förutsäger en ny anslutning, supersymmetri, mellan två fundamentalt olika typer av partiklar, bosoner och fermioner.
5. Konceptet beskriver ett antal ytterligare, vanligen observerbara dimensioner i universum.

Strängar och bran

När teorin uppstod på 1970-talet, var energi trådar i det anses en-dimensionella objekt - strängar. Ordet "en-dimensionell" indikerar att strängen har endast en dimension, längd, i motsats till, till exempel, en kvadrat, som har en längd och höjd.

Dessa supersträngteorin delas in i två typer - stängt och öppet. Open sträng har tips som inte är i kontakt med varandra, medan den slutna strängen är en slinga utan öppna ändar. Som ett resultat visade det sig att dessa strängar, strängar kallas den första typen, utsätts 5 grundläggande typer av interaktioner.

Interaktioner baseras på strängar förmåga att ansluta och dela sina tips. Eftersom ändarna av öppna strängar kan komma samman för att bilda slutna, är det omöjligt att konstruera en teori om superstrings, exklusive en slinga sträng.

Detta visade sig vara viktigt eftersom slutna strängar har egenskaper som tros fysiken som kunde beskriva gravitation. Med andra ord, insåg forskarna att det superteori, i stället för att förklara materia partiklarna kan beskriva sitt beteende och tyngdkraften.

År senare upptäcktes att, förutom strängar, och andra viktiga delar av teorin. De kan betraktas som ark eller brane. Strängar kan fästas på dem en eller båda sidor.

kvantgravitationen

Modern fysik har två huvudsakliga vetenskapliga lag: den allmänna relativitetsteorin (GR) och kvant. De representerar ett helt annat forskningsområde. Kvantfysik behandlar de minsta partiklarna av naturligt och GTR, som regel, beskriver den typ av omfattningen av planeter, galaxer och universum i dess helhet. Hypoteser som försöker kombinera dem, kallas teorin om kvant gravitation. Den mest lovande av dessa är nu strängen.

Stängd tråd motsvarar beteendet hos gravitationen. I synnerhet, de besitter egenskaper graviton partikeltransporter gravitation mellan objekt.

förenade krafter

Strängteori försök att förena de fyra krafter - elektromagnetiska, starka och svaga kärnvapen, och gravitation - i ett. I vår värld, manifesterar de själva som fyra olika företeelser, men strängteoretiker tror att i det tidiga universum, när det var oerhört höga nivåer av energi, alla dessa krafter beskrivs av strängar, interagera med varandra.

supersymmetri

Alla partiklar i universum kan delas in i två typer: bosoner och fermioner. Strängteori förutsäger att det finns ett samband mellan dem, så kallade supersymmetri. Om supersymmetri för varje boson och fermion måste finnas för varje fermion - boson. Tyvärr experimentellt förekomsten av sådana partiklar inte bekräftas.

Supersymmetri är ett matematiskt samband mellan elementen i fysiska ekvationer. Hon hittades i ett annat område i fysik och dess tillämpning ledde till byta namn på teorin om supersymmetri sträng (eller superteori i populära språk) i mitten av 1970-talet.

En av fördelarna med supersymmetri är att det förenklar ekvationen, gör det möjligt att eliminera vissa variabler. Utan supersymmetri ekvationer leda till fysiska motsägelser, såsom oändligt värde och imaginära energinivåer.

Eftersom forskarna inte har observerat en partikel som förutsägs av supersymmetri, är det fortfarande en hypotes. Många fysiker tror att orsaken till detta - behovet av en betydande mängd energi, som är associerad med en känd vikt av Einsteins ekvation E = mc ^2. Dessa partiklar kan förekomma i det tidiga universum, men eftersom det har svalnat, och efter Big Bang, energispridning, är dessa partiklar flyttas till låga energinivåer.

Med andra ord, strängarna vibrera så höga energi partiklar förlorade energi, vilket gjorde dem element med lägre vibration.

Forskare hoppas att astronomiska observationer eller experimentera med partikelacceleratorer bekräftar teorin att identifiera några av supersymmetriska element med högre energi.

ytterligare mätningar

Andra matematisk konsekvens av strängteorin är att det är meningsfullt i världen, är antalet mätningar som är större än tre. För närvarande finns det två förklaringar till detta:

1. Ytterligare mätningar (sex av dem) har vikts eller i terminologi strängteorin compactified till otroligt liten storlek, att uppfatta som aldrig kommer att lyckas.
2. Vi hade fastnat i en 3-dimensionell Brane och andra dimensioner sträcker sig bortom det och är inte tillgängliga för oss.

Ett viktigt forskningsområde bland teoretiker är matematisk modellering av hur dessa ytterligare positioner kan kopplas till vår egen. Nya resultat förutspår att forskarna snart kommer att kunna upptäcka dessa extra dimensioner (om de finns) i den kommande experiment, eftersom de kan vara större än tidigare väntat.

förståelse av syftet

Det mål som eftersträvas av forskare som undersöker superstrings - "teori om allt", det vill säga en enda fysisk hypotesen att på en grundläggande nivå beskriver all fysisk verklighet ... Om det lyckas kan det klargöra många frågor rörande strukturen på vårt universum.

Förklaring av materia och massa

En av de viktigaste uppgifterna för modern forskning - sökandet efter lösningar på verkliga partiklar.

Strängteorin började som ett begrepp som beskriver partiklar som hadroner, olika högre vibrationstillstånd hos strängarna. I de flesta moderna formuleringar, materia, observerats i vårt universum är ett resultat av vibrationer i strängar och bran med lägst energi. Vibrationerna generera mer högenergetiska partiklar, som nu i vår värld existerar inte.

Massan av dessa elementarpartiklar är en manifestation av hur strängar och bran compactified insvept i ytterligare dimensioner. Till exempel i en förenklad när de viks i form av en munk, som kallas matematiker och fysiker Torus sträng kan svepa denna form på två sätt:

• kort slinga genom centrum av de torus;
• lång slinga runt hela den yttre omkretsen av torus.

Den korta slingan är en lätt partikel, och mest - allvarliga. När du linda snöre runt toroid compactified mäta bildandet av nya element med olika massor.

Supersträngteorin kort och tydligt, enkelt och elegant förklarar övergången längden i massan. Kollapsade mätning är mycket svårare torus, men i princip de också fungera.

Det är även möjligt, även om det är svårt att föreställa sig att sladden sveper torusen i två riktningar samtidigt, vilket kommer att resultera i den andra partikel med en annan massa. Bran kan också linda extra dimensioner, vilket skapar ännu fler möjligheter.

Definition av tid och rum

I många versioner av superteori mätnings kollapsar, vilket gör dem icke observerbara på den nuvarande nivån på den tekniska utvecklingen.

För närvarande är det inte klart om strängteori kan förklara den grundläggande karaktären av tid och rum än gjorde Einstein. It dimensioner är bakgrunden till samspelet mellan strängar och oberoende verklig känsla inte.

Vi erbjuder en förklaring, inte helt slutförts i samband med inlämnandet av rumtiden som ett derivat av den totala mängden av alla stråk interaktioner.

Detta tillvägagångssätt inte uppfyller synpunkter från vissa fysiker som har lett till kritik av hypotesen. Konkurrenskraftig teori om loopkvantgravitation som utgångspunkt använder kvantiseringen av tid och rum. Vissa tror att så småningom blir det bara en annan inställning till alla av samma grundläggande hypotes.

Kvantisering av tyngdkraften

Det viktigaste resultatet av denna hypotes, om de bekräftas, kommer att vara en kvantgravitationsteori. Nuvarande beskrivningen av tyngdkraften i allmänhet relativitet är oförenlig med kvantfysik. Sist införande av restriktioner på beteendet hos små partiklar, samtidigt som man försöker utforska universum i en extremt liten skala leder till motsättningar.

Enande krafter

Närvarande, är fysiker kända fyra grundläggande krafter: gravitation, elektromagnetiska, svaga och starka nukleära växelverkan. Från strängteorin det innebär att alla de en gång var manifestationer av samma.

Enligt denna hypotes, eftersom det tidiga universum svalnat efter big bang, det är en enda interaktion delades upp i olika drifts idag.

Experiment med hög energi någonsin tillåta oss att finna en förening av dessa krafter, även om dessa experiment är långt utöver nuvarande teknikutveckling.

fem alternativ

Efter super revolution 1984, utveckling ägde rum på en febrig takt. Som ett resultat, vände i stället för ett koncept fem, kallad typ I, IIA, IIB, HO, HE, där var och en nästan helt beskriver vår värld, men inte till slutet.

Fysik, röra version av strängteorin i hopp om att finna sann universell formel, skapade 5 olika varianter av självförsörjande. Några av deras egenskaper reflekterar den fysiska verkligheten i världen, andra var osant.

M-teori

Vid en konferens i 1995, fysikern Edward Witten föreslagit en fet lösning på de fem hypoteser. Baserat på den senaste upptäckten av dualitet, de alla blir specialfall av ett enda övergripande koncept som kallas Witten M teorin om superstrings. En av nyckelbegreppen blev det brane (förkortning av membran), grundläggande objekt som har mer än en dimension. Även om författaren inte har erbjudit den fullständiga versionen, vilket inte är så långt består M teorin om superstrings korthet av följande egenskaper:

• 11-dimension (10 plus en rumslig temporal dimension);
• dualitet, vilket leder till fem teorier som förklarar samma fysiska verkligheten;
• bran - strängar, med mer än en mätning.

utredning

Som ett resultat, i stället för en fanns 10 ⁵⁰⁰ beslut. För vissa fysiker var det orsaken till krisen, medan andra tog antropiska principen, vilket förklarar egenskaperna hos universum med vår närvaro i den. Det återstår att vänta, när teoretiker kommer hitta ett annat sätt att navigera i superteori.

Vissa tolkningar säger att vår värld är inte den enda. Den mest radikala versioner tillåter att det finns ett oändligt antal universum, av vilka vissa innehåller exakta kopior av våra egna.

Einsteins teori förutsäger existensen av en minimerad utrymme, som kallas ett maskhål eller Einstein-Rosen bron. I detta fall två fjärrplatsen associerad korta passage. Superteori tillåter inte bara det, utan även anslutningen av avlägsna punkter i parallella världar. Du kan även växla mellan universum med olika fysikens lagar. Men den troliga alternativet, då kvantteorin gravitations kommer att göra sin existens omöjlig.

Många fysiker tror att den holografiska principen, när all information som finns i volymutrymmet motsvarar de uppgifter som registreras på ytan, kommer att möjliggöra en djupare förståelse av begreppet makt trådar.

Vissa tror att super teorin kan flera mätningar av tid, vilket resulterar i kan vara en resa genom dem.

Dessutom inom ramen för hypotesen att det finns ett alternativ till Big Bang-modellen, enligt vilken vårt universum var resultatet av en kollision mellan två bran och går genom upprepade cykler av skapande och förstörelse.

Den universums framtid har alltid ockuperat fysiker, och den slutliga versionen av strängteorin kan bidra till att avgöra tätheten av materia och kosmologiska konstanten. Att veta dessa värden kommer kosmologer att kunna avgöra om universum krymper tills tills den exploderar, allt började igen.

Ingen vet konsekvenserna av vetenskaplig teori, så länge det inte kommer att utvecklas och testas. Einstein, skriva ekvationen E = mc ^2, inte förvänta sig att det kommer att leda till uppkomsten av kärnvapen. Skaparna av kvantfysik visste inte att det kommer att ligga till grund för lasern och transistorn. Och även om det ännu inte är känt vad som kommer så rent teoretiskt begrepp, historien visar att säkert kommer att få något utöver det vanliga.

För mer information om denna hypotes kan hittas i boken Endryu Tsimmermana "Super String Theory for Dummies".