Téori Superstring basa populér pikeun Dummies

Téori Superstring, dina basa populér, nyaeta alam semesta sakumaha susunan béja untaian énergi - senar. Éta anu jadi dadasar alam. Hipotesa ngagambarkeun elemen séjén - branes. Kabéh zat di dunya urang diwangun ku vibrations of string na branes. A konsekuensi alami teori teh pedaran gravitasi. Éta pisan sababna naha di élmuwan yakin yén éta ngandung tombol ka Ngahijikeun Tatar gravitasi jeung interaksi lianna.

konsep anu dimekarkeun

Téori médan hasil ngahijikeun Tatar, tiori superstring - murni matematik. Kawas sakabeh konsep fisik, mangka dumasar kana persamaan nu bisa diinterpretasi dina cara nu tangtu.

Kiwari, salah henteu weruh kahayang bakal versi ahir téori ieu. The élmuwan boga gagasan rada samar unsur umum na, tapi teu saurang ogé acan geus datang nepi ka hiji persamaan final bakal ngalegleg 'sakabéh Téori superstring jeung percobaan teu acan geus bisa mastikeun eta (sanajan refute teuing). Fisika geus nyieun versi saderhana tina persamaan, tapi jadi jauh teu rada ngajelaskeun semesta urang.

Téori Superstring pikeun beginners

Dina null dina lima gagasan konci.

1. Téori Superstring prédiksi yén sakabéh objék tina dunya urang téh diwangun ku béja untaian énergi sarta mémbran.
2. Manehna nyoba reconcile rélativitas umum (gravitasi) jeung fisika kuantum.
3. Téori Superstring bakal ngahijikeun sakabéh gaya dasar mayapada.
4. hipotesa Ieu prédiksi sambungan anyar, supersymmetry, antara dua jenis fundamentally béda partikel, bosons na fermions.
5. konsep ngajelaskeun sababaraha tambahan, dimensi biasana teu katempo alam semesta.

String na branes

Lamun teori jengkar di taun 1970'an, untaian énérgi dina eta dianggap objék 1-dimensi - senar. Kecap "hiji-dimensi" nunjukkeun yén senar miboga ngan hiji diménsi, panjangna, sabalikna, contona, hiji pasagi, anu ngabogaan panjang sarta jangkungna.

Ieu téori superstring meulah jadi dua jenis - ditutup sarta muka. Buka string boga tips anu teu di kontak saling, sedengkeun string katutup mangrupakeun loop kalawan euweuh tungtung muka. Hasilna, eta ieu kapanggih yén senar ieu, string disebut tipe heula, kakeunaan 5 tipe dasar interaksi.

Interaksi anu dumasar kana kamampuhan string nyambung jeung babagi tips maranéhanana. Ti tungtung string kabuka bisa datangna babarengan pikeun ngawangun katutup, mustahil keur nyusunna téori ngeunaan superstrings, teu kaasup a string looped.

Ieu dibuktikeun penting minangka string katutup mibanda pasipatan nu dipercaya fisika nu bisa ngajelaskeun gravitasi. Dina basa sejen, ilmuwan sadar yén téori superstring, tinimbang dijelaskeun partikel masalah bisa ngajelaskeun kabiasaan maranéhanana jeung gaya gravitasi.

Taun engké eta kapanggih yén, sajaba string, sarta elemen penting séjénna ngeunaan teori. Éta bisa dianggap salaku cadar atanapi brane. String bisa napel aranjeunna salah sahiji atawa dua sisi.

graviti kuantum

Fisika modéren boga dua utama hukum ilmiah: nu téori rélativitas umum (GR) jeung kuantum. Aranjeunna ngagambarkeun hiji widang lengkep beda tina elmu. poéna fisika kuantum jeung partikel tiniest tina alam na GTR, sakumaha aturan, ngajelaskeun sifat skala planét, galaksi jeung mayapada sakabéhna. Hipotesis yen coba mun ngagabungkeun aranjeunna, disebutna teori gravitasi kuantum. Paling ngajangjikeun tina ieu mangrupa kiwari string anu.

thread Closed pakait jeung paripolah gravitasi. Dina sababaraha hal, maranéhna mibanda sipat graviton partikel transporting gravitasi antara objék.

pasukan ngagabung

Téori string nyoba ngahijikeun opat gaya - gaya nuklir éléktromagnétik, kuat sarta lemah, sarta graviti - kana hiji. Di dunya urang, aranjeunna manifest diri salaku opat fenomena béda, tapi theorists string yakin yén dina alam semesta mimiti, nalika aya kadar incredibly tinggi tanaga, sakabéh pasukan ieu digambarkeun ku senar, interacting saling.

supersymmetry

Kabéh partikel di jagat raya bisa dibagi jadi dua tipe: bosons na fermions. Téori string prédiksi yén aya hubungan antara aranjeunna, katelah supersymmetry. Mun supersymmetry pikeun tiap soson tur fermion kudu aya pikeun tiap fermion - soson. Hanjakal sacara ékspériméntal ayana partikel sapertos henteu dikonfirmasi.

Supersymmetry mangrupa hubungan matematis antara unsur persamaan fisik. Manéhna kapanggih di wewengkon béda fisika sarta aplikasi na ngarah ka renaming sahiji téori supersymmetry string (atawa téori superstring, dina basa populerna) dina pertengahan 1970 urang.

Salah sahiji kaunggulan tina supersymmetry téh nya éta greatly simplifies persamaan, sahingga pikeun ngaleungitkeun sababaraha variabel. Tanpa supersymmetry persamaan ngakibatkeun kontradiksi fisik, saperti nilai wates jeung imajinér tingkat énergi.

Kusabab élmuwan can katalungtik partikel diprediksi ku supersymmetry, éta masih hipotesa a. Loba fisika yakin yén alesan keur kieu - kabutuhan jumlah signifikan énergi, nu pakait sareng beurat dipikawanoh tina persamaan Einstein E = mc ^2. partikel ieu bisa aya dina alam semesta mimiti, tapi sakumaha eta geus tiis ka handap, sarta sanggeus Big Bang, sumebarna énergi, partikel ieu téh dipindahkeun ka tingkat énergi low.

Dina basa sejen, senar ngageter partikel énergi saluhur leungit tanaga, anu dilakukeun ku maranehna elemen kalawan Geter handap.

Peneliti ngaharepkeun yén observasi astronomi atawa percobaan kalawan accelerators partikel mastikeun tiori, identifying sababaraha elemen supersymmetric kalawan énergi nu leuwih luhur.

ukuran tambahan

konsekuensi matematik séjén teori string téh nya éta ngajadikeun rasa di dunya, jumlah tina ukuran anu gede ti tilu. Ayeuna, aya dua guaran pikeun ieu:

1. ukuran tambahan (genep di antarana) geus narilep, atawa, dina terminologi teori string compactified mun ukuran incredibly leutik, mun ngarasa anu moal sukses.
2. Kami nyangkut dina brane 3-dimensi, sarta dimensi sejenna manjangkeun saluareun eta na mah teu aya ka urang.

Wewengkon penting panalungtikan diantara theorists teh modeling matematik ngeunaan kumaha ieu posisi tambahan bisa jadi numbu ka urang sorangan. hasil panganyarna ngaduga yén élmuwan baris geura-giru bisa ngadeteksi ieu dimensi tambahan (lamun aranjeunna aya) dina percobaan upcoming, sabab bisa leuwih gede ti ekspektasi saméméhna.

pamahaman maksud

Tujuan ditéang ku élmuwan nalungtik superstrings - "téori sagalana", misalna hiji hipotesa fisik tunggal anu dina tingkat dasar ngajelaskeun sakabeh realitas fisik ... Upami sukses, eta bisa netelakeun loba patarosan ngeunaan struktur semesta urang.

Penjelasan ngeunaan masalah jeung Jisim

Salah sahiji pancén utamana panalungtikan modérn - milarian solusi partikel nyata.

Téori string mimiti salaku konsép ngajéntrékeun partikel kayaning hadrons, rupa nagara vibrational luhur senar. Dina kalolobaan formulasi modern, masalah, dititenan dina mayapada kami mangrupa hasil Geter ti senar sarta branes kalawan énergi panghandapna. The vibrations ngahasilkeun leuwih partikel tinggi-énergi, nu ayeuna di dunya urang moal aya.

Massa ieu partikel éleméntér mangrupakeun manifestasi kumaha senar sarta branes compactified dibungkus dina dimensi tambahan. Contona, dina hiji saderhana basa aranjeunna keur narilep dina bentuk donat hiji, disebutna matematikawan sarta fisika torus string bisa mungkus formulir di dua cara:

• loop pondok ngaliwatan puseur torus;
• loop lila sabudeureun kuriling luar sakabéh tina torus di.

The loop pondok nyaéta partikel lampu, sarta paling - parna. Lamun anjeun mungkus éta senar sabudeureun toroidal nu compactified ngukur formasi elemen anyar kalawan beurat béda.

Superstring Téori sakeudeung na jelas, ngan saukur jeung elegantly ngécéskeun panjangna transisi dina massa. ukur runtuh nyaeta torus loba harder tapi prinsipna mah maranéhna ogé jalan.

Ieu malah mungkin, najan hese ngabayangkeun yén ari wraps torus dina dua arah dina waktos anu sareng, nu bakal hasil dina partikel séjén kalayan massa béda. Branes ogé bisa mungkus diménsi tambahan, nyieun malah leuwih kasempetan.

Harti rohang jeung waktu

Dina loba versi ngeunaan superstring téori collapses pangukuran, nyieun eta teu ka-observasi di tingkat kiwari ngembangkeun teknologi.

Dina hadir teu jelas naha Téori string bisa ngajelaskeun sifat dasar rohang jeung waktu ti tuh Einstein. Eta dimensi anu backdrop ka interaksi string na rasa nyata bebas ulah.

Urang nawiskeun penjelasan, henteu ditumpes diadopsi, anu patali jeung kaluman ruang-waktu salaku turunan jumlah total sakabéh interaksi senar.

pendekatan ieu teu minuhan pamadegan sabagian fisika anu geus ngarah ka kritik hipotesa. Téori kalapa gravitasi loop kuantum salaku titik awal ngagunakeun kuantisasi tina ruang jeung waktu. Sababaraha yakin yén ahirna eta bakal ukur pendekatan béda pikeun sakabéh null dasar anu sarua.

Kuantisasi gravitasi

Pencapaian utama hipotesa ieu, lamun dikonfirmasi, bakal téori kuantum gravitasi. pedaran ayeuna gravitasi di rélativitas umum nyaéta inconsistent kalawan fisika kuantum. Panungtungan, neguaan larangan dina paripolah partikel leutik, bari ngusahakeun ngajajah jagat raya dina skala pisan leutik ngabalukarkeun kontradiksi.

The Ngahijikeun Tatar gaya

Ayeuna, fisika anu dipikawanoh opat gaya dasar: gravitasi, éléktromagnétik, interaksi nuklir lemah jeung kuat. Ti Téori string eta ngakibatkeun yen sakabeh maranéhna sakali éta manifestasi tina sarua.

Numutkeun hipotesa ieu, salaku jagat mimiti tiis sanggeus big bang, éta mangrupakeun interaksi single ieu dibeulah jadi operasi béda kiwari.

Percobaan kalawan énergi tinggi kantos ngawenangkeun kami pikeun manggihan ngahijina sababaraha gaya ieu, najan percobaan ieu tebih saluareun ngembangkeun teknologi kiwari.

lima pilihan

Saatos superstring revolusi taun 1984, ngembangkeun lumangsung dina hiji Pace feverish. Hasilna, tinimbang hiji konsép ngancik lima, disebut tipe I, IIA, IIB, HO, anjeunna, nu masing-masing ieu ampir sakabéhna ngajelaskeun dunya urang, tapi teu tungtungna.

Fisika, noel Vérsi teori string dina harepan nyungsi Rumus universal leres, dijieun 5 varian béda tina timer cukup. Sababaraha sipat maranéhanana ngagambarkeun realitas fisik dunya, batur éta bohong.

M-tiori

Dina konferensi dina taun 1995, fisikawan Edward Witten diusulkeun solusi kandel kana lima hipotesis. Dumasar kapanggihna panganyarna ngeunaan dualitas, aranjeunna sadayana janten kasus husus konsép komprehensif tunggal disebut Witten M téori superstrings. Salah sahiji konsep konci eta janten brane (singketan tina mémbran), objék dasar ngabogaan leuwih ti hiji diménsi. Sanajan nyeratna teu ditawarkeun versi pinuh, nu teu jentre, téori M of superstrings sakeudeung ngawengku fitur di handap:

• 11 dimension (10 tambah 1 dimensi temporal spasial);
• dualitas, nu ngakibatkeun lima téori dijelaskeun kanyataanana fisik sami;
• branes - string, kalawan leuwih ti 1 pangukuran.

panalungtikan

Hasilna, tinimbang salah aya 10 ⁵⁰⁰ kaputusan. Kanggo sababaraha fisika ieu anu ngabalukarkeun krisis, sedengkeun batur nyandak prinsip anthropic, anu ngécéskeun sipat alam semesta kalawan ayana urang di jerona. Eta tetep bisa diperkirakeun, nalika theorists bakal manggihan cara séjén pikeun nganapigasi téori superstring.

Sababaraha tafsir disebutkeun yen dunya urang teu ngan hiji. The versi paling radikal ngawenangkeun ayana hiji angka tanpa wates of universes, sababaraha nu ngandung salinan pasti ngeunaan urang sorangan.

Téori Einstein prédiksi ayana rohangan minimal, nu disebut wormhole atawa sasak Einstein-Rosen. Bisi ieu dua situs jauh pakait petikan pondok. Téori Superstring ngamungkinkeun teu ngan éta, tapi oge sambungan titik jauh tina alam paralel. Anjeun malah bisa mindahkeun antara universes kalawan hukum béda fisika. Sanajan kitu, nu dipikaresep pilihan, nalika téori kuantum gravitasi bakal nyieun ayana maranéhna teu mungkin.

Loba fisika yakin yén prinsip holographic, nalika kabeh informasi anu dikandung dina spasi volume, pakait jeung inpormasi dirékam dina beungeut cai, bakal ngidinan pamahaman deeper tina konsép untaian kakuatan.

Sababaraha yakin yén téori superstring ngamungkinkeun sababaraha ukuran waktu, hasilna bisa mangrupa lalampahan ngaliwatan aranjeunna.

Sajaba ti éta, dina kerangka hipotesa aya alternatif pikeun modél Bigbang, nurutkeun nu semesta kami éta hasil tina tabrakan antara dua branes na mana ngaliwatan siklus ngulang ciptaan sarta karuksakan.

Dikumahakeun alam semesta geus salawasna nempatan fisika, sarta versi ahir Téori string bisa mantuan nangtukeun dénsitas zat sarta kosmologi konstan. Nyaho nilai ieu, cosmologists bakal tiasa ngabedakeun alam semesta baris ngaleutikan dugi, nepika explodes, sadaya dimimitian deui.

salah No weruh konsékuansi tina teori ilmiah, salami eta moal dimekarkeun tur diuji. Einstein, nulis persamaan E = mc ^2, teu nyangka yén nagara éta bakal ngakibatkeun mecenghulna pakarang nuklir. The Birokrat fisika kuantum teu nyaho yen eta bakal jadi dadasar pikeun laser sarta transistor anu. Sarta sanajan teu acan dipikawanoh naon bakal sapertos konsép murni teoritis, sajarah nempokeun yén pasti bakal meunang hal rongkah.

Kanggo inpo nu langkung lengkep ihwal hipotesa ieu bisa kapanggih dina buku Endryu Tsimmermana "Super string Teori pikeun Dummies".