Strengteori er den enhetlige teorien om alt.

Ved å studere universet vårt, bestemmer forskerne en rekke mønstre og fakta, som senere blir lover bevist av hypoteser. Basert på dem fortsetter annen forskning å bidra til en omfattende studie av verden i tall.

Strengteorien om universet er en måte å representere universets rom på, bestående av visse tråder, som kalles strenger og braner. For å si det enkelt (for dummies), er grunnlaget for verden ikke partikler (som vi vet), men vibrerende energielementer kalt strenger og braner. Størrelsen på strengen er veldig, veldig liten - omtrent 10 -33 cm.

Hva er dette til og er det nyttig? Teorien ga drivkraften til beskrivelsen av begrepet "tyngdekraft".

Strengteori er matematisk, dvs. fysisk natur beskrevet med ligninger. Det er mange av dem, men det er ingen og sann en. De skjulte dimensjonene til universet er ennå ikke bestemt eksperimentelt.

Teorien er basert på 5 begreper:

Verden består av tråder i vibrerende tilstand og energimembraner.
Teorien er basert på teorien om gravitasjon og kvantefysikk.
Teorien forener alle de grunnleggende kreftene i universet.
Partikler bosoner og fermioner har den nye typen forbindelser - supersymmetri.
Teorien beskriver dimensjoner i universet som ikke kan observeres av det menneskelige øyet.

En sammenligning med en gitar vil hjelpe deg å forstå strengteori bedre.

Verden hørte først om denne teorien på syttitallet av det tjuende århundre. Navn på forskere i utviklingen av denne hypotesen:

Witten;
Veneziano;
Grønn;
Ekkelt;
Kaku;
Maldacena;
Polyakov;
Susskind;
Schwartz.

Energitråder ble ansett som endimensjonale - strenger. Dette betyr at strengen har 1 dimensjon - lengde (ingen høyde). Det er 2 typer:

åpen, der endene ikke berører hverandre;
lukket krets.

Det ble funnet at de kan samhandle på 5 slike måter. Dette er basert på muligheten til å koble sammen og skille ender. Fraværet av ringstrenger er umulig, på grunn av muligheten for å kombinere åpne strenger.

Som et resultat mener forskere at teorien ikke er i stand til å beskrive assosiasjonen av partikler, men tyngdekraftens oppførsel. Braner eller ark regnes som elementene som strengene er festet til.

Du kan være interessert i

Kvantegravitasjon

I fysikk er det kvanteloven og den generelle relativitetsteorien. Kvantefysikk studerer partikler på universets skala. Hypotesene i den kalles teorier om kvantetyngdekraften regnes som den viktigste.

De lukkede trådene i den fungerer i henhold til tyngdekreftene, og har egenskapene til en graviton - en partikkel som overfører egenskaper mellom partikler.

Slå sammen krefter. Teorien inkluderer kombinerte krefter til en - elektromagnetisk, kjernefysisk, gravitasjonskraft. Forskere mener at det er akkurat slik det var før, før styrkene ble delt.

Supersymmetri. I følge begrepet supersymmetri er det en sammenheng mellom bosoner og fermioner (universets strukturelle enheter). For hvert boson er det en fermion, og det motsatte er også sant: for en fermion er det et boson. Dette ble beregnet basert på ligninger, men ikke bekreftet eksperimentelt. Fordelen med supersymmetri er muligheten for å eliminere noen variabler (uendelige, imaginære energinivåer).

I følge fysikere er årsaken til manglende evne til å bevise supersymmetri årsaken til den store energien forbundet med masse. Det eksisterte tidligere, før perioden med temperaturnedgang i universet. Etter Big Bang forsvant energien og partikler flyttet til lavere energinivåer.

For å si det enkelt, strenger som kunne vibrere med egenskapene til partikler med høy energi, etter å ha mistet den, ble lav vibrasjon.

Når man lager partikkelakseleratorer, ønsker forskerne å identifisere supersymmetriske elementer med det nødvendige energinivået.

Ytterligere dimensjoner av strengteori

En konsekvens av strengteori er matematisk representasjon, ifølge hvilken det må være mer enn 3 dimensjoner. Den første forklaringen på dette er at tilleggsdimensjonene er blitt kompakte og små, som et resultat av at de ikke kan ses eller oppfattes.

Vi eksisterer i en tredimensjonal brane, avskåret fra andre dimensjoner. Eneste mulighet til å bruke matematisk modellering ga håp om å få koordinater som ville koble dem sammen. Nyere forskning på dette området gjør det mulig å anta fremveksten av nye optimistiske data.

Enkel forståelse av målet

Forskere over hele verden, som studerer superstrenger, prøver å underbygge teorien om hele den fysiske virkeligheten. En enkelt hypotese kan karakterisere alt på et grunnleggende nivå, og forklare planetens struktur.

Strengteori oppsto fra beskrivelsen av hadroner, partikler med høyere vibrasjonstilstander av en streng. Kort fortalt forklarer det enkelt overgangen fra lengde til masse.

Det er mange superstrengteorier. I dag er det ikke kjent med sikkerhet om det er mulig å bruke det til å forklare teorien om romtid mer nøyaktig enn Einstein. Målingene som er tatt gir ikke nøyaktige data. Noen av dem, angående rom-tid, var en konsekvens av samspillet mellom strenger, men ble til slutt gjenstand for kritikk.

Tyngdekraftsteorien vil være hovedkonsekvensen av den beskrevne teorien dersom den blir bekreftet.

Strenger og braner ble drivkraften for fremveksten av mer enn 10 tusen varianter av dommer om universet. Bøker om strengteori er tilgjengelig i offentlig tilgang på Internett, beskrevet i detalj og tydelig av forfatterne:

Yau Shintan;
Steve Nadis "String Theory and the Hidden Dimensions of the Universe";
Brian Greene snakker om dette i The Elegant Universe.

Meninger, bevis, resonnement og alle de minste detaljene finner du ved å se på en av de mange bøkene som gir informasjon om verden på en tilgjengelig og interessant måte. Fysikere forklarer det eksisterende universet ved vår tilstedeværelse, eksistensen av andre universer (til og med lik vårt). I følge Einstein er det en foldet versjon av rommet.

I superstrengteori kan prikker kobles sammen parallelle verdener. Etablerte lover i fysikk gir håp om muligheten for overgang mellom universer. Samtidig eliminerer kvanteteorien om gravitasjon dette.

Fysikere snakker også om holografisk registrering av data, når de er registrert på en overflate. I fremtiden vil dette gi impulser til å forstå dommen om energitråder. Det er vurderinger om mangfoldet av tidsdimensjoner og muligheten for bevegelse i den. Hypotese det store smellet på grunn av kollisjonen av 2 braner, snakker det om muligheten for å gjenta sykluser.

Universet, fremveksten av alt og den gradvise transformasjonen av alt har alltid okkupert menneskehetens enestående sinn. Det har vært, er og vil være nye funn. Den endelige tolkningen av strengteori vil gjøre det mulig å bestemme materiens tetthet, den kosmologiske konstanten.

Takket være dette vil de bestemme universets evne til å krympe til det påfølgende eksplosjonsøyeblikket og en ny begynnelse av alt. Teorier er utviklet, bevist, og de fører til noe. Dermed ble Einsteins ligning, som beskriver energiens avhengighet av masse og kvadratet på lyshastigheten E=mc^2, senere drivkraften for fremveksten atomvåpen. Etter dette ble laseren og transistoren oppfunnet. I dag vet vi ikke hva vi kan forvente, men det vil helt sikkert føre til noe.

På skolen lærte vi at materie består av atomer, og atomer består av kjerner som elektroner kretser rundt. Planetene kretser rundt solen på omtrent samme måte, så det er lett for oss å forestille oss. Atomet ble deretter delt i elementærpartikler, og det ble vanskeligere å forestille seg universets struktur. På partikkelskalaen gjelder ulike lover, og det er ikke alltid mulig å finne en analogi fra livet. Fysikken har blitt abstrakt og forvirrende.

Men neste steg teoretisk fysikk ga tilbake en følelse av virkelighet. Strengteori beskrev verden i termer som igjen er tenkelige og derfor lettere å forstå og huske.

Temaet er fortsatt ikke lett, så la oss gå i rekkefølge. Først, la oss finne ut hva teorien er, så la oss prøve å forstå hvorfor den ble oppfunnet. Og til dessert, litt historie har en kort historie, men med to revolusjoner.

Universet består av vibrerende energitråder

Før strengteori ble elementærpartikler betraktet som punkter - dimensjonsløse former med visse egenskaper. Strengteori beskriver dem som tråder av energi som har én dimensjon - lengde. Disse endimensjonale trådene kalles kvantestrenger.

Teoretisk fysikk

Teoretisk fysikk
beskriver verden ved hjelp av matematikk, i motsetning til eksperimentell fysikk. Den første teoretiske fysikeren var Isaac Newton (1642-1727)

Kjernen til et atom med elektroner, elementærpartikler og kvantestrenger gjennom øynene til en kunstner. Fragment dokumentarfilm"Elegant univers"

Kvantestrenger er veldig små, deres lengde er omtrent 10 -33 cm Dette er hundre millioner milliarder ganger mindre enn protonene som kolliderer ved Large Hadron Collider. Slike eksperimenter med strenger vil kreve å bygge en akselerator på størrelse med en galakse. Vi har ikke funnet en måte å oppdage strenger ennå, men takket være matematikk kan vi gjette noen av egenskapene deres.

Kvantestrenger er åpne og lukkede. De åpne endene er frie, mens de lukkede endene lukker seg mot hverandre og danner løkker. Strenger «åpner» og «lukker seg» hele tiden, kobles sammen med andre strenger og brytes opp i mindre strenger.

Kvantestrenger strekkes. Spenning i rommet oppstår på grunn av forskjellen i energi: for lukkede strenger mellom de lukkede endene, for åpne strenger - mellom endene av strengene og tomrommet. Fysikere kaller denne tomheten todimensjonale dimensjonale ansikter, eller braner - fra ordet membran.

centimeter - minimum mulig størrelse objekt i universet. Det kalles Planck-lengden

Vi er laget av kvantestrenger

Kvantestrenger vibrerer. Dette er vibrasjoner som ligner på vibrasjonene til strengene til en balalaika, med ensartede bølger og et helt antall minimum og maksimum. Ved vibrering produserer ikke en kvantestreng lyd på skalaen til elementære partikler, det er ingenting å overføre lydvibrasjoner til. Den blir selv en partikkel: den vibrerer ved en frekvens - en kvark, ved en annen - en gluon, ved en tredje - et foton. Derfor er en kvantestreng et enkelt byggeelement, en "murstein" av universet.

Universet er vanligvis avbildet som rom og stjerner, men det er også planeten vår, og du og meg, og teksten på skjermen, og bær i skogen.

Diagram over strengvibrasjoner. Ved enhver frekvens er alle bølger like, antallet er heltall: en, to og tre

Moskva-regionen, 2016. Det er mye jordbær - bare mer mygg. De er også laget av strenger.

Og plass er der ute et sted. La oss gå tilbake til verdensrommet

Så i kjernen av universet er kvantestrenger, endimensjonale tråder av energi som vibrerer, endrer størrelse og form og utveksler energi med andre strenger. Men det er ikke alt.

Kvantestrenger beveger seg gjennom rommet. Og plass på skalaen til strenger er den mest interessante delen av teorien.

Kvantestrenger beveger seg i 11 dimensjoner

Theodore Kaluza
(1885-1954)

Det hele startet med Albert Einstein. Oppdagelsene hans viste at tid er relativ og forenet den med rommet til et enkelt rom-tidskontinuum. Einsteins arbeid forklarte tyngdekraften, bevegelsen av planeter og dannelsen av sorte hull. I tillegg inspirerte de sine samtidige til å gjøre nye oppdagelser.

Einstein publiserte likningene til den generelle relativitetsteorien i 1915-16, og allerede i 1919 forsøkte den polske matematikeren Theodor Kaluza å anvende sine beregninger på teorien om det elektromagnetiske feltet. Men spørsmålet oppsto: hvis einsteinsk gravitasjon bøyer romtidens fire dimensjoner, hva er det da elektromagnetiske krefter som bøyer seg? Troen på Einstein var sterk, og Kaluza var ikke i tvil om at ligningene hans ville beskrive elektromagnetisme. I stedet foreslo han at elektromagnetiske krefter bøyde en ekstra, femte dimensjon. Einstein likte ideen, men teorien ble ikke testet av eksperimenter og ble glemt før på 1960-tallet.

Albert Einstein (1879-1955)

Theodore Kaluza
(1885-1954)

Albert Einstein
(1879-1955)

De første strengteorilikningene ga merkelige resultater. Tachyoner dukket opp i dem - partikler med negativ masse som beveget seg raskere hastighet Sveta. Det var her Kaluzas idé om universets multidimensjonalitet kom til nytte. Riktignok var fem dimensjoner ikke nok, akkurat som seks, syv eller ti ikke var nok. Matematikken til den første strengteorien ga bare mening hvis universet vårt hadde 26 dimensjoner! Senere teorier hadde nok av ti, men i den moderne er det elleve av dem - ti romlig og tid.

Men i så fall, hvorfor ser vi ikke de syv ekstra dimensjonene? Svaret er enkelt – de er for små. På avstand vil et tredimensjonalt objekt se flatt ut: et vannrør vises som et bånd, og ballong- over alt. Selv om vi kunne se objekter i andre dimensjoner, ville vi ikke vurdere deres flerdimensjonalitet. Forskere kaller denne effekten komprimering.

De ekstra dimensjonene er foldet til umerkelig små former for rom-tid – de kalles Calabi-Yau-rom. På avstand ser det flatt ut.

Vi kan representere syv ekstra dimensjoner bare i form av matematiske modeller. Dette er fantasier som er bygget på egenskapene til rom og tid kjent for oss. Ved å legge til en tredje dimensjon blir verden tredimensjonal og vi kan omgå hindringen. Kanskje, ved å bruke det samme prinsippet, er det riktig å legge til de resterende syv dimensjonene - og deretter ved å bruke dem kan du gå rundt rom-tid og komme til et hvilket som helst punkt i ethvert univers når som helst.

målinger i universet i henhold til den første versjonen av strengteori - bosonisk. Nå anses det som irrelevant

En linje har bare én dimensjon - lengde

En ballong er tredimensjonal og har en tredje dimensjon – høyde. Men for en todimensjonal mann ser det ut som en strek

Akkurat som en todimensjonal mann ikke kan forestille seg flerdimensjonalitet, kan vi ikke forestille oss alle dimensjonene til universet.

I følge denne modellen reiser kvantestrenger alltid og overalt, noe som betyr at de samme strengene koder for egenskapene til alle mulige universer fra deres fødsel til tidenes ende. Dessverre er ballongen vår flat. Vår verden er bare en firedimensjonal projeksjon av et ellevedimensjonalt univers på de synlige skalaene til rom-tid, og vi kan ikke følge strengene.

En dag vil vi se Big Bang

En dag vil vi beregne frekvensen av strengvibrasjoner og organiseringen av ytterligere dimensjoner i universet vårt. Da vil vi lære absolutt alt om det og vil kunne se Big Bang eller fly til Alpha Centauri. Men foreløpig er dette umulig - det er ingen hint om hva du kan stole på i beregningene, og du kan bare finne de nødvendige tallene med brute force. Matematikere har regnet ut at det vil være 10 500 alternativer å sortere i. Teorien har nådd en blindvei.

Likevel er strengteori fortsatt i stand til å forklare universets natur. For å gjøre dette må den koble alle andre teorier, bli teorien om alt.

Strengteori vil bli teorien om alt. Kan være

I andre halvdel av 1900-tallet bekreftet fysikere en rekke grunnleggende teorier om universets natur. Det virket som litt mer og vi ville forstå alt. Hovedproblemet er imidlertid ennå ikke løst: teoriene fungerer utmerket hver for seg, men gir ikke et helhetlig bilde.

Det er to hovedteorier: relativitetsteori og kvantefeltteori.

alternativer for å organisere 11 dimensjoner i Calabi-Yau-rom - nok for alle mulige universer. Til sammenligning er antallet atomer i den observerbare delen av universet omtrent 10 80

Det er nok alternativer for å organisere Calabi-Yau-rom for alle mulige universer. Til sammenligning er antallet atomer i det observerbare universet omtrent 10 80

Relativitetsteorien
beskrev gravitasjonssamspillet mellom planeter og stjerner og forklarte fenomenet sorte hull. Dette er fysikken til en visuell og logisk verden.

Modell av gravitasjonsinteraksjon mellom jorden og månen i einsteinsk romtid

Kvantefeltteori
identifiserte typene elementærpartikler og beskrev 3 typer interaksjon mellom dem: sterk, svak og elektromagnetisk. Dette er kaosets fysikk.

Kvanteverdenen gjennom øynene til en kunstner. Video fra MiShorts nettsted

Kvantefeltteori med tilført masse for nøytrinoer kalles Standard modell. Dette er den grunnleggende teorien om universets struktur på kvantenivå. De fleste av teoriens spådommer bekreftes i eksperimenter.

Standardmodellen deler alle partikler inn i fermioner og bosoner. Fermioner danner materie - denne gruppen inkluderer alle observerbare partikler som kvarken og elektronet. Bosoner er kreftene som er ansvarlige for samspillet mellom fermioner, slik som fotonet og gluonet. To dusin partikler er allerede kjent, og forskere fortsetter å oppdage nye.

Det er logisk å anta at gravitasjonsinteraksjonen også overføres av dens boson. De har ikke funnet den ennå, men de beskrev egenskapene og kom opp med et navn - graviton.

Men det er umulig å forene teoriene. I følge standardmodellen er elementærpartikler dimensjonsløse punkter som samhandler på null avstander. Hvis denne regelen brukes på graviton, gir ligningene uendelige resultater, noe som gjør dem meningsløse. Dette er bare en av motsetningene, men det illustrerer godt hvor langt en fysikk er fra en annen.

Derfor leter forskerne etter alternativ teori, i stand til å forene alle teorier til én. Denne teorien ble kalt den enhetlige feltteorien, eller teori om alt.

Fermioner
danner alle typer materie unntatt mørk materie

Bosoner
overføre energi mellom fermioner

Strengteori kan forene den vitenskapelige verden

Strengteori i denne rollen ser mer attraktiv ut enn andre, siden den umiddelbart løser hovedmotsigelsen. Kvantestrenger vibrerer slik at avstanden mellom dem er større enn null, og umulige beregningsresultater for gravitonen unngås. Og selve gravitonen passer godt inn i begrepet strenger.

Men strengteorien er ikke bevist ved eksperimenter; Desto mer overraskende er det at den ikke har blitt forlatt på 40 år – potensialet er så stort. For å forstå hvorfor dette skjer, la oss se tilbake og se hvordan det utviklet seg.

Strengteori har gått gjennom to revolusjoner

Gabriele Veneziano
(født 1942)

Til å begynne med ble strengteori ikke i det hele tatt ansett som en utfordrer for foreningen av fysikk. Det ble oppdaget ved et uhell. I 1968 studerte den unge teoretiske fysikeren Gabriele Veneziano de sterke interaksjonene inne i atomkjernen. Uventet oppdaget han at de ble beskrevet godt av Eulers betafunksjon, et sett med ligninger som den sveitsiske matematikeren Leonhard Euler hadde kompilert 200 år tidligere. Det var rart: i de dager ble atomet ansett som udelelig, og Eulers arbeid løste utelukkende matematiske problemer. Ingen forsto hvorfor ligningene fungerte, men de ble aktivt brukt.

Den fysiske betydningen av Eulers betafunksjon ble avklart to år senere. Tre fysikere, Yoichiro Nambu, Holger Nielsen og Leonard Susskind, antydet at elementærpartikler kanskje ikke er punkter, men endimensjonale vibrerende strenger. Den sterke interaksjonen for slike objekter ble ideelt beskrevet av Euler-ligningene. Den første versjonen av strengteori ble kalt bosonisk, siden den beskrev strengnaturen til bosoner som var ansvarlige for samspillet mellom materie, og ikke gjaldt fermionene som materie består av.

Teorien var grov. Det involverte tachyoner, og hovedspådommene motsa de eksperimentelle resultatene. Og selv om det var mulig å kvitte seg med tachyoner ved å bruke Kaluza-flerdimensjonalitet, slo strengteorien ikke rot.

Gabriele Veneziano
Yoichiro Nambu
Holger Nielsen
Leonard Susskind
John Schwartz
Michael Green
Edward Witten

Gabriele Veneziano
Yoichiro Nambu
Holger Nielsen
Leonard Susskind
John Schwartz
Michael Green
Edward Witten

Men teorien har fortsatt lojale støttespillere. I 1971 la Pierre Ramon fermioner til strengteori, og reduserte antallet dimensjoner fra 26 til ti. Dette markerte begynnelsen supersymmetri teori.

Den sa at hver fermion har sitt eget boson, noe som betyr at materie og energi er symmetriske. Det spiller ingen rolle at det observerbare universet er asymmetrisk, sa Ramon, det er forhold der symmetri fortsatt observeres. Og hvis fermioner og bosoner ifølge strengteori er kodet av de samme objektene, kan materie under disse forholdene omdannes til energi, og omvendt. Denne egenskapen til strenger ble kalt supersymmetri, og strengteori i seg selv ble kalt superstrengteori.

I 1974 oppdaget John Schwartz og Joel Sherk at noen av egenskapene til strenger matchet egenskapene til den antatte gravitasjonsbæreren, graviton, bemerkelsesverdig godt. Fra det øyeblikket begynte teorien for alvor å hevde å være generaliserende.

dimensjoner av rom-tid var i den første superstrengteorien

"Den matematiske strukturen til strengteori er så vakker og har så mange fantastiske egenskaper at den sikkert må peke på noe dypere."

Den første superstrengrevolusjonen skjedde i 1984. John Schwartz og Michael Green presenterte en matematisk modell som viste at mange av motsetningene mellom strengteori og standardmodellen kunne løses. De nye ligningene relaterte også teorien til alle typer materie og energi. Den vitenskapelige verden ble grepet av feber - fysikere forlot forskningen og gikk over til å studere strenger.

Fra 1984 til 1986 ble det skrevet mer enn tusen artikler om strengteori. De viste at mange av bestemmelsene i standardmodellen og tyngdekraftsteorien, som hadde blitt satt sammen gjennom årene, naturlig følge av strengfysikk. Forskningen har overbevist forskere om at en samlende teori er rett rundt hjørnet.

"Det øyeblikket du blir introdusert for strengteori og innser at nesten alle de store fremskrittene innen fysikk i forrige århundre har strømmet – og strømmet med en slik eleganse – fra et så enkelt utgangspunkt, viser tydelig den utrolige kraften til denne teorien."

Men strengteori hadde ikke hastverk med å avsløre hemmelighetene. I stedet for løste problemer oppsto nye. Forskere har oppdaget at det ikke er én, men fem superstrengteorier. Strengene i dem hadde forskjellige typer supersymmetri, og det var ingen måte å vite hvilken teori som var riktig.

Matematiske metoder hadde sine grenser. Fysikere er vant til komplekse ligninger som ikke gir nøyaktige resultater, men for strengteori var det ikke mulig å skrive selv nøyaktige ligninger. Og omtrentlige resultater av omtrentlige ligninger ga ikke svar. Det ble klart at ny matematikk måtte til for å studere teorien, men ingen visste hva slags matematikk det ville være. Iveren til forskerne har lagt seg.

Andre superstrengrevolusjon tordnet i 1995. Dødstoppen ble brakt til slutt av Edward Wittens foredrag på String Theory Conference i Sør-California. Witten viste at alle fem teoriene er spesielle tilfeller av en, mer generell teori om superstrenger, der det ikke er ti dimensjoner, men elleve. Witten kalte den samlende teorien M-teori, eller alle teoriers mor, fra engelsk ord Mor.

Men noe annet var viktigere. Wittens M-teori beskrev effekten av gravitasjon i superstrengteori så godt at den ble kalt den supersymmetriske gravitasjonsteorien, eller supergravitasjonsteori. Dette oppmuntret forskere, og vitenskapelige tidsskrifter var igjen fylt med publikasjoner om strengfysikk.

rom-tid målinger i moderne teori superstrenger

"Strengteori er en del av det tjueførste århundres fysikk som ved et uhell falt inn i det tjuende århundre. Det kan ta tiår, eller til og med århundrer, før det er fullt utviklet og forstått."

Ekkoet av denne revolusjonen kan fortsatt høres i dag. Men til tross for all innsats fra forskere, har strengteori flere spørsmål enn svar. Moderne vitenskap prøver å bygge modeller av et flerdimensjonalt univers og studerer dimensjoner som rommembraner. De kalles braner – husker du tomrommet med åpne strenger strukket over dem? Det antas at strengene i seg selv kan vise seg å være to- eller tredimensjonale. De snakker til og med om en ny 12-dimensjonal fundamental teori – F-teori, alle teoriers far, fra ordet far. Historien om strengteori er langt fra over.

Strengteori er ennå ikke bevist, men den er heller ikke motbevist.

Hovedproblemet med teorien er mangelen på direkte bevis. Ja, andre teorier følger av det, forskerne legger til 2 og 2, og det viser seg 4. Men dette betyr ikke at de fire består av toere. Eksperimenter ved Large Hadron Collider har ennå ikke oppdaget supersymmetri, som ville bekrefte universets enhetlige strukturelle grunnlag og ville spille inn i hendene på tilhengere av strengfysikk. Men det er heller ingen fornektelser. Derfor fortsetter den elegante matematikken til strengteori å begeistre hodet til forskere, og lover løsninger på alle mysteriene i universet.

Når man snakker om strengteori, kan man ikke unngå å nevne Brian Greene, professor ved Columbia University og en utrettelig popularisator av teorien. Green holder foredrag og opptrer på TV. I 2000, hans bok "Elegant Universe. Superstrings, Hidden Dimensions, and the Search for the Ultimate Theory" var finalist for Pulitzer-prisen. I 2011 spilte han seg selv i episode 83 av The Big Bang Theory. I 2013 besøkte han Moskva Polyteknisk institutt og ga et intervju til Lenta-ru

Hvis du ikke ønsker å bli en ekspert på strengteori, men ønsker å forstå hva slags verden du lever i, husk dette juksearket:

Universet består av tråder av energi – kvantestrenger – som vibrerer som strenger musikkinstrumenter. Ulike vibrasjonsfrekvenser gjør strenger til forskjellige partikler.
Endene av strengene kan være frie, eller de kan lukke seg mot hverandre og danne løkker. Strengene lukker seg konstant, åpner og utveksler energi med andre strenger.
Kvantestrenger finnes i det 11-dimensjonale universet. De 7 ekstra dimensjonene er brettet til umerkelig små former for rom-tid, så vi ser dem ikke. Dette kalles dimensjonskomprimering.
Hvis vi visste nøyaktig hvordan dimensjonene i universet vårt er foldet, kan vi kanskje reise gjennom tiden og til andre stjerner. Men dette er ikke mulig ennå - det er for mange alternativer å gå gjennom. Det ville være nok av dem for alle mulige universer.
Strengteori kan forene alle fysiske teorier og avsløre for oss universets hemmeligheter – det er alle forutsetninger for dette. Men det er ingen bevis ennå.
Andre oppdagelser følger logisk av strengteori moderne vitenskap. Dette beviser dessverre ingenting.
Strengteori har overlevd to superstrengrevolusjoner og mange års glemsel. Noen forskere anser det som science fiction, andre tror at ny teknologi vil bidra til å bevise det.
Det viktigste: hvis du planlegger å fortelle vennene dine om strengteori, sørg for at det ikke er noen fysiker blant dem - du vil spare tid og nerver. Og du vil se ut som Brian Greene på Polytechnic:

Har du noen gang tenkt at universet er som en cello? Det stemmer – hun kom ikke. Fordi universet ikke er som en cello. Men det betyr ikke at den ikke har strenger.

Universets strenger er selvfølgelig neppe like de vi forestiller oss. I strengteori er de utrolig små vibrerende tråder av energi. Disse trådene er mer som små "elastiske bånd", som er i stand til å vri seg, strekke og komprimere på alle mulige måter.
. Alt dette betyr imidlertid ikke at det er umulig å "spille" universets symfoni på dem, fordi alt som eksisterer, ifølge strengteoretikere, består av disse "trådene".

En motsetning i fysikk.
I andre halvdel av 1800-tallet så det ut for fysikere at ingenting alvorlig kunne oppdages i vitenskapen deres lenger. Klassisk fysikk trodde det alvorlige problemer det var ingenting igjen i den, og hele verdens struktur så ut som en perfekt regulert og forutsigbar maskin. Problemet skjedde som vanlig på grunn av tull - en av de små "skyene" som fortsatt forble i vitenskapens klare, forståelige himmel. Nemlig når man beregner strålingsenergien til en absolutt svart kropp (en hypotetisk kropp som, ved enhver temperatur, fullstendig absorberer strålingen som faller inn på den, uavhengig av bølgelengden - NS. Beregninger viste at den totale strålingsenergien til ethvert absolutt svart legeme må være uendelig stor For å unnslippe en slik åpenbar absurditet, foreslo den tyske vitenskapsmannen Max Planck i 1900. synlig lys, røntgen og andre elektromagnetiske bølger kan bare sendes ut av visse diskrete deler av energi, som han kalte kvanta. Med deres hjelp var det mulig å løse det spesielle problemet med en absolutt svart kropp. Konsekvensene av kvantehypotesen for determinisme var imidlertid ennå ikke realisert. Inntil, i 1926, formulerte en annen tysk vitenskapsmann, Werner Heisenberg kjent prinsipp usikkerhet.

Dens essens koker ned til det faktum at, i motsetning til alle tidligere dominerende utsagn, begrenser naturen vår evne til å forutsi fremtiden på grunnlag av fysiske lover. Vi snakker selvfølgelig om fremtiden og nåtiden til subatomære partikler. Det viste seg at de oppfører seg helt annerledes enn hvordan noen ting gjør i makrokosmos rundt oss. På det subatomære nivået blir verdensrommet ujevnt og kaotisk. Verden av bittesmå partikler er så turbulent og uforståelig at den trosser sunn fornuft. Rom og tid er så vridd og sammenvevd i det at det ikke finnes noen vanlige begreper om venstre og høyre, opp og ned, eller før og etter. Det er ingen måte å si sikkert hvor nøyaktig et punkt i rommet befinner seg. dette øyeblikket denne eller den partikkelen, og hva er dens vinkelmomentum. Det er bare en viss sannsynlighet for å finne en partikkel i mange områder av rom - tid. Partikler på subatomært nivå ser ut til å være "spredt" over hele rommet. Ikke bare det, men selve "Statusen" til partiklene er ikke definert: i noen tilfeller oppfører de seg som bølger, i andre viser de egenskapene til partikler. Dette er det fysikere kaller kvantemekanikkens bølge-partikkeldualitet.

I den generelle relativitetsteorien, som i en stat med motsatte lover, er situasjonen fundamentalt annerledes. Plassen ser ut til å være som en trampoline - et glatt stoff som kan bøyes og strekkes av gjenstander med masse. De skaper skjevheter i rom-tid - det vi opplever som tyngdekraft. Unødvendig å si er den harmoniske, korrekte og forutsigbare generelle relativitetsteorien i en uløselig konflikt med "Crazy Hooligan" - kvantemekanikk, og som et resultat kan ikke makroverdenen "slutte fred" med mikroverdenen. Det er her strengteori kommer til unnsetning.

Teori om alt.
Strengteori legemliggjør drømmen til alle fysikere om å forene de to fundamentalt motstridende teoriene om kvantemekanikk og kvantemekanikk, en drøm som hjemsøkte den største "sigøyneren og trampen", Albert Einstein, til slutten av hans dager.

Mange forskere tror at alt fra den utsøkte dansen til galakser til den gale dansen av subatomære partikler til slutt kan forklares med bare en grunnleggende fysisk prinsipp. Kanskje til og med en enkelt lov som forener alle typer energi, partikler og interaksjoner i en elegant formel.

Oto beskriver en av de mest kjente kreftene i universet - tyngdekraften. Kvantemekanikk beskriver tre andre krefter: den sterke kjernekraften, som limer protoner og nøytroner sammen i atomer, elektromagnetisme og den svake kraften, som er involvert i radioaktivt forfall. Enhver hendelse i universet, fra ioniseringen av et atom til fødselen av en stjerne, beskrives av vekselvirkningene mellom materie gjennom disse fire kreftene. Ved hjelp av den mest komplekse matematikken var det mulig å vise at elektromagnetiske og svake interaksjoner har en felles natur, ved å kombinere dem til en enkelt elektrosvak interaksjon. Deretter ble sterk kjernefysisk interaksjon lagt til dem - men tyngdekraften slutter seg ikke til dem på noen måte. Strengteori er en av de mest seriøse kandidatene for å forbinde alle fire krefter, og derfor omfavne alle fenomener i universet - det er ikke for ingenting at det også kalles "Teorien om alt".

I begynnelsen var det en myte.
Til nå er ikke alle fysikere fornøyd med strengteori. Og ved begynnelsen av dets utseende virket det uendelig langt fra virkeligheten. Selve fødselen hennes er en legende.

På slutten av 1960-tallet søkte den unge italienske teoretiske fysikeren Gabriele Veneziano etter ligninger som kunne forklare den sterke kjernekraften – det ekstremt kraftige «limet» som holder atomkjernene sammen, og binder protoner og nøytroner sammen. Ifølge legenden snublet han en gang ved et uhell over en støvete bok om matematikkens historie, der han fant en to hundre år gammel ligning som først ble skrevet ned av den sveitsiske matematikeren Leonhard Euler. Se for deg Venezianos overraskelse da han oppdaget at Eulers ligning, som i lang tid tenkt å være noe mer enn en matematisk kuriositet, beskriver denne sterke interaksjonen.

Hvordan var det egentlig? Ligningen var sannsynligvis resultatet i lange år Venezianos arbeid og tilfeldighet hjalp bare til å ta det første skrittet mot oppdagelsen av strengteori. Eulers ligning, som mirakuløst forklarte den sterke kraften, fikk nytt liv.

Til slutt fanget det øyet til den unge amerikanske fysikeren og teoretikeren Leonard Susskind, som så at først av alt beskrev formelen partikler som ikke hadde intern struktur og kunne vibrere. Disse partiklene oppførte seg på en slik måte at de ikke bare kunne være punktpartikler. Susskind forsto - formelen beskriver en tråd som er som et strikk. Hun kunne ikke bare strekke seg og trekke seg sammen, men også svinge og vri seg. Etter å ha beskrevet oppdagelsen sin, introduserte Susskind den revolusjonerende ideen om strenger.

Dessverre hilste det overveldende flertallet av hans kolleger teorien veldig kjølig.

Standard modell.
På den tiden representerte konvensjonell vitenskap partikler som punkter i stedet for som strenger. I årevis har fysikere studert oppførselen til subatomære partikler ved å knuse dem sammen. høye hastigheter og studerer konsekvensene av disse kollisjonene. Det viste seg at universet er mye rikere enn man kunne forestille seg. Det var en ekte "befolkningseksplosjon" av elementærpartikler. Studenter i fysikk løp gjennom korridorene og ropte at de hadde oppdaget en ny partikkel - det var ikke engang nok bokstaver til å angi dem.

Men dessverre, i " Fødesykehus"Forskere har ikke klart å finne svaret på spørsmålet: hvorfor er det så mange av dem og hvor kommer de fra?

Dette fikk fysikere til å komme med en uvanlig og oppsiktsvekkende spådom - de innså at kreftene som opererer i naturen også kunne forklares i form av partikler. Det vil si at det er partikler av materie, og det er partikler som er bærere av interaksjoner. Slik er for eksempel et foton - en lyspartikkel. Jo flere av disse partiklene - bærere - de samme fotonene som utveksles av partikler av materie, desto klarere blir lyset. Forskere spådde at det er denne utvekslingen av partikler - bærere - som ikke er noe mer enn det vi oppfatter som kraft. Dette ble bekreftet av eksperimenter. Dette er hvordan fysikere klarte å komme nærmere Einsteins drøm om å forene krefter.

Forskere tror at hvis vi reiser tilbake til like etter big bang, da universet var billioner av grader varmere, vil partiklene som bærer elektromagnetisme og den svake kraften bli umulig å skille og kombinere til en enkelt kraft kalt den elektrosvake kraften. Og hvis vi går enda lenger tilbake i tid, vil den elektrosvake interaksjonen kombineres med den sterke til en total "Superforce".

Selv om alt dette fortsatt venter på å bli bevist, forklarte kvantemekanikken plutselig hvordan tre av de fire kreftene samhandler på subatomært nivå. Og hun forklarte det vakkert og konsekvent. Dette sammenhengende bildet av interaksjoner ble til slutt kjent som standardmodellen. Men dessverre, selv i denne perfekte teorien var det en et stort problem- den inkluderte ikke den mest kjente kraften på makronivå - tyngdekraften.

Graviton.
For strengteori, som ikke hadde tid til å "blomstre", har "høsten" kommet for mange problemer helt fra fødselen. For eksempel spådde teoriens beregninger eksistensen av partikler, som, som det snart ble fastslått, ikke eksisterer. Dette er den såkalte tachyon - en partikkel som beveger seg i et vakuum raskere enn lys. Blant annet viste det seg at teorien krever hele 10 dimensjoner. Det er ikke overraskende at dette har vært veldig forvirrende for fysikere, siden det åpenbart er større enn det vi ser.

I 1973 var det bare noen få unge fysikere som fortsatt kjempet med strengteoriens mysterier. En av dem var den amerikanske teoretiske fysikeren John Schwartz. I fire år prøvde Schwartz å temme de uregjerlige ligningene, men til ingen nytte. Blant andre problemer vedvarte en av disse ligningene i å beskrive en mystisk partikkel som ikke hadde masse og som ikke hadde blitt observert i naturen.

Vitenskapsmannen hadde allerede bestemt seg for å forlate sin katastrofale virksomhet, og da gikk det opp for ham - kanskje likningene til strengteori også beskriver tyngdekraften? Dette innebar imidlertid en revisjon av dimensjonene til de viktigste "Heltene" i teorien - strenger. Ved å antyde at strenger er milliarder og milliarder av ganger mindre enn et atom, snudde Stringers teoriens feil til sin fordel. Den mystiske partikkelen som John Schwartz så iherdig hadde forsøkt å kvitte seg med, fungerte nå som en graviton – en partikkel som lenge var søkt etter og som ville tillate tyngdekraften å bli overført til kvantenivået. Dette er hvordan strengteori la tyngdekraften til puslespillet, som manglet i standardmodellen. Men dessverre, selv på denne oppdagelsen reagerte ikke det vitenskapelige samfunnet på noen måte. Strengteori forble på randen av å overleve. Men det stoppet ikke Schwartz. Bare én vitenskapsmann ønsket å bli med i søket hans, klar til å risikere karrieren for mystiske strengers skyld - Michael Green.

Subatomiske hekkende dukker.
Til tross for alt, på begynnelsen av 1980-tallet, hadde strengteori fortsatt uløselige motsetninger, kalt anomalier i vitenskapen. Schwartz og Green begynte å eliminere dem. Og deres innsats var ikke forgjeves: forskere var i stand til å eliminere noen av motsetningene i teorien. Se for deg forbauselsen til disse to, som allerede var vant til at teorien deres ble ignorert, da reaksjonen fra det vitenskapelige samfunnet sprengte den vitenskapelige verden. På mindre enn ett år har antallet strengteoretikere hoppet til hundrevis av mennesker. Det var da strengteorien ble tildelt tittelen teorien om alt. Den nye teorien så ut til å kunne beskrive alle komponentene i universet. Og dette er komponentene.

Hvert atom består som kjent av enda mindre partikler – elektroner, som virvler rundt en kjerne som består av protoner og nøytroner. Protoner og nøytroner består på sin side av enda mindre partikler – kvarker. Men strengteori sier at det ikke ender med kvarker. Kvarker er laget av bittesmå, slingrende energitråder som ligner strenger. Hver av disse strengene er ufattelig små. Så liten at hvis atomet ble forstørret til størrelsen solsystemet, vil strengen være på størrelse med et tre. Akkurat som de forskjellige vibrasjonene til en cellostreng skaper det vi hører som forskjellige musikktoner, ulike måter(modi) vibrasjoner av strengen gir partikler deres unike egenskaper- masse, ladning osv. Vet du hvordan, relativt sett, protonene på spissen av neglen din skiller seg fra den ennå uoppdagede gravitonen? Bare av samlingen av bittesmå strenger som utgjør dem, og måten disse strengene vibrerer på.

Alt dette er selvfølgelig mer enn overraskende. Helt siden antikkens Hellas fysikere er vant til at alt i denne verden består av noe som baller, bittesmå partikler. Og så, etter å ha hatt tid til å venne seg til den ulogiske oppførselen til disse ballene, som følger av kvantemekanikken, blir de bedt om å helt forlate paradigmet og operere med en slags spaghetti-rester.

Hvordan verden fungerer.
Vitenskapen i dag kjenner til et sett med tall som er universets grunnleggende konstanter. Det er de som bestemmer egenskapene og egenskapene til alt rundt oss. Blant slike konstanter er for eksempel ladningen til et elektron, gravitasjonskonstanten og lysets hastighet i et vakuum. Og hvis vi endrer disse tallene selv et ubetydelig antall ganger, vil konsekvensene være katastrofale. Anta at vi økte styrken til den elektromagnetiske interaksjonen. Hva skjedde? Vi kan plutselig oppleve at ionene begynner å frastøte hverandre sterkere, og kjernefysisk fusjon, som får stjerner til å skinne og avgi varme, svikter plutselig. Alle stjernene vil gå ut.

Men hva har strengteori med dens ekstra dimensjoner med det å gjøre? Faktum er at det ifølge henne er tilleggsdimensjonene som bestemmer eksakt verdi grunnleggende konstanter. Noen former for måling får en streng til å vibrere på en bestemt måte, og gi opphav til det vi ser som et foton. I andre former vibrerer strengene annerledes og produserer et elektron. Sannelig, Gud er skjult i de "små tingene" - det er disse små formene som bestemmer alle de grunnleggende konstantene i denne verden.

Superstrengteori.
På midten av 1980-tallet fikk strengteorien et storslått og ryddig utseende, men inne i monumentet var det forvirring. På bare noen få år har så mange som fem versjoner av strengteori dukket opp. Og selv om hver av dem er bygget på strenger og ekstra dimensjoner (alle fem versjoner er kombinert i den generelle teorien om superstrenger - NS), divergerte disse versjonene betydelig i detaljer.

Så i noen versjoner hadde strengene åpne ender, i andre lignet de på ringer. Og i noen versjoner krevde teorien til og med ikke 10, men så mange som 26 dimensjoner. Det paradoksale er at alle fem versjonene i dag kan kalles like sanne. Men hvilken beskriver egentlig universet vårt? Dette er et annet mysterium innen strengteori. Det er derfor mange fysikere igjen ga opp "Crazy"-teorien.

Men mest hovedproblemet strenger, som allerede nevnt, er det umulig (i hvert fall foreløpig) å bevise deres tilstedeværelse eksperimentelt.

Noen forskere sier imidlertid fortsatt at neste generasjon akseleratorer har en veldig minimal, men fortsatt mulighet til å teste hypotesen om ytterligere dimensjoner. Selv om flertallet selvfølgelig er sikre på at hvis dette er mulig, så vil det dessverre ikke skje veldig snart - i hvert fall om tiår, maksimalt - selv om hundre år.

Et lignende spørsmål er allerede stilt her:

Men jeg skal prøve å fortelle deg om det i min signaturstil;)

Vi har en veldig lang samtale foran oss, men jeg håper du vil finne det interessant, bro. Generelt, hør på hva poenget er her. Hovedideen er allerede synlig i selve navnet: i stedet for punktelementære partikler (som elektroner, fotoner osv.), foreslår denne teorien strenger - en slags mikroskopisk vibrerende endimensjonale energitråder som er så små at de ikke kan oppdaget med moderne utstyr (spesifikt er de på Planck-lengden, men det er ikke poenget). For ikke å si at partikler bestå laget av strenger, de og det er strenger, ganske enkelt på grunn av ufullkommenhet i utstyret vårt, ser vi dem som partikler. Og hvis utstyret vårt er i stand til å nå Planck-lengden, vil vi som forventet finne strenger der. Og akkurat som en fiolinstreng vibrerer for å produsere forskjellige toner, vibrerer en kvantestreng for å produsere forskjellige partikkelegenskaper (som ladninger eller masser). Dette er generelt hovedideen.

Det er imidlertid viktig å merke seg her at strengteori har veldig store ambisjoner, og den hevder intet mindre enn statusen som en "teori om alt", som kombinerer gravitasjon (relativitetsteorien) og kvantemekanikk (det vil si makroverdenen - verden av store gjenstander som er kjent for oss, og mikroverdenen - en verden av elementære partikler). Tyngdekraften vises elegant på egen hånd i strengteori, og her er hvorfor. I utgangspunktet ble strengteori generelt bare oppfattet som en teori om den sterke kjernekraften (samspillet som skyldes at protoner og nøytroner holdes sammen i kjernen til et atom), ikke noe mer, siden noen typer vibrerende strenger lignet egenskapene til gluoner (partikler som bærer den sterke kraften). Men i tillegg til gluoner var det andre typer strengsvingninger, som minner om andre partikler som bar en eller annen form for interaksjon, som ikke hadde noe med gluoner å gjøre. Etter å ha studert egenskapene til disse partiklene, oppdaget forskerne at disse vibrasjonene nøyaktig sammenfaller med egenskapene til en hypotetisk partikkel - en graviton - en partikkel som bærer gravitasjonsinteraksjon. Slik oppsto tyngdekraften i strengteori.

Men her igjen (hva skal du gjøre!) oppstår et problem kalt "kvantesvingninger". Ikke vær redd, dette uttrykket er bare skummelt i utseende. Så kvantesvingninger er assosiert med konstant fødsel og ødeleggelse av virtuelle (de som ikke kan sees direkte på grunn av deres kontinuerlige utseende og forsvinning) partikler. Den viktigste prosessen i denne forstand er utslettelse - kollisjonen av en partikkel og en antipartikkel med dannelsen av et foton (lyspartikkel), som deretter genererer en annen partikkel og antipartikkel. Hva er tyngdekraft, egentlig? Det er et jevnt buet geometrisk stoff av rom-tid. Nøkkelordet her er jevnt. Og i kvanteverdenen, på grunn av de samme svingningene, er ikke rommet i det hele tatt jevnt og jevnt, det er et slikt kaos der at det til og med er skummelt å forestille seg. Som du sikkert allerede forstår, er den jevne geometrien til rommet til relativitetsteorien fullstendig uforenlig med kvantesvingninger. Forvirret, men fysikere har funnet en løsning, og sier at samspillet mellom strenger jevner ut disse svingningene. Hvordan, spør du? Men forestill deg to lukkede strenger (for det er også åpne, som er en slags liten tråd med to åpne ender; lukkede strenger er følgelig en slags løkker). Disse to lukkede strengene er på kollisjonskurs og kolliderer på et tidspunkt og blir til en større størrelse streng. Denne strengen fortsetter å bevege seg en stund, hvoretter den brytes opp i to mindre strenger. Nå neste steg. La oss forestille oss hele denne prosessen i filmet opptak: vi vil se at denne prosessen har fått et visst tredimensjonalt volum. Dette volumet kalles "verdens overflate". La oss nå forestille oss at du og jeg ser på hele denne prosessen fra forskjellige vinkler: Jeg ser rett, og du ser i en liten vinkel. Vi vil se at fra ditt synspunkt og fra mitt synspunkt vil strengene kollidere på forskjellige steder, siden for deg vil disse "løkkene" (la oss kalle dem det) bevege seg litt i en vinkel, men for meg vil de bevege seg rett. Dette er imidlertid den samme prosessen, de samme to kolliderende strengene, forskjellen ligger bare i to synspunkter. Dette betyr at det er en viss "utsmøring" av interaksjonen mellom strengene: fra forskjellige observatørers posisjon samhandler de på forskjellige steder. Men til tross for disse ulike synspunktene, er prosessen likevel den samme, og samhandlingspunktet er det samme. Dermed vil forskjellige observatører registrere samme sted for interaksjon av to punktpartikler. Bare sånn! Forstår du hva som skjer? Vi har jevnet ut kvantesvingninger og dermed forent tyngdekraft og kvantemekanikk! Se!

Ok, la oss gå videre. Er du trøtt ennå? Vel, hør. Nå skal jeg snakke om noe jeg personlig ikke liker med strengteori. Og dette kalles "matematisering". På en eller annen måte ble teoretikerne for revet med av matematikk... men poenget her er enkelt: hvor mange dimensjoner av rommet kjenner du til? Det stemmer, tre: lengde, bredde og høyde (tid er den fjerde dimensjonen). Så matematikken i strengteori kommer veldig dårlig overens med disse fire dimensjonene. Og med fem også. Og med ti. Men han kommer godt overens med elleve. Og teoretikerne bestemte: Vel, siden matematikk krever det, la det være elleve dimensjoner. Du skjønner, matematikk krever! Matematikk, ikke virkelighet! (Utrop til side: hvis jeg tar feil, overbeviser noen meg! Jeg vil ombestemme meg!) Vel, hvor, kan man spørre seg, ble det av de andre syv dimensjonene? Teorien svarer på dette spørsmålet ved å si at de er "komprimerte", rullet sammen til mikroskopiske formasjoner i Planck-lengden (det vil si i en skala som vi ikke er i stand til å observere). Disse formasjonene kalles "Calabi-Yau-manifolden" (etter navnene på to fremtredende fysikere).

Det er også interessant at strengteori fører oss til multiverset, det vil si til ideen om eksistensen av et uendelig antall parallelle universer. Hele poenget her er at i strengteori er det ikke bare strenger, men også braner (fra ordet "membran"). Braner kan ha forskjellige dimensjoner, opptil ni. Vi skal leve på en 3-brane, men det kan være andre i nærheten av denne branen, og de kan kollidere med jevne mellomrom. Men vi ser dem ikke fordi åpne strenger er tett festet til branen i begge ender. Disse strengene med endene kan bevege seg langs branen, men de kan ikke forlate den (bli avkroket). Og hvis du tror på strengteori, så består all materie og alle av oss av partikler som i Planck-lengden ser ut som strenger. Følgelig, siden åpne strenger ikke kan forlate branen, kan vi ikke på noen måte samhandle med en annen brane (les: et parallelt univers) eller på en eller annen måte se det. Den eneste partikkelen som i prinsippet ikke bryr seg om denne begrensningen og kan gjøre dette, er den hypotetiske gravitonen, som er en lukket streng. Imidlertid har ingen ennå klart å oppdage en graviton. Et slikt multivers kalles et "brane multiverse" eller et "bran world scenario."

Forresten, på grunn av det faktum at ikke bare strenger, men også braner ble oppdaget i strengteori, begynte teoretikere å kalle det "M-teori", men ingen vet egentlig hva denne "M" betyr;)

Bare sånn. Dette er historien. Jeg håper du syntes det var interessant, bror. Hvis noe er uklart, spør i kommentarene, så skal jeg forklare.

Teoretisk fysikk er uklart for mange, men samtidig er den av største betydning i studiet av verden rundt oss. Oppgaven til enhver teoretisk fysiker er å konstruere matematisk modell, en teori som er i stand til å forklare visse prosesser i naturen.

Trenge

Som du vet, skiller de fysiske lovene til makrokosmos, det vil si verden vi eksisterer i, seg betydelig fra naturlovene i mikrokosmos – innenfor hvilke atomer, molekyler og elementærpartikler lever. Et eksempel vil være et vanskelig å forstå prinsipp kalt karpuskulær-bølge dualisme, ifølge hvilket mikroobjekter (elektron, proton og andre) kan være både partikler og bølger.

I likhet med oss ønsker teoretiske fysikere å beskrive verden kort og tydelig, noe som er hovedformålet med strengteori. Det kan hjelpe å forklare noen fysiske prosesser, både på nivået av makroverdenen og på nivået av mikroverdenen, noe som gjør den universell, og forener andre tidligere ikke-relaterte teorier (generell relativitet og kvantemekanikk).

Essensen

I følge strengteori er hele verden ikke bygget av partikler, som man tror i dag, men av uendelig tynne gjenstander 10-35 m lange som har evnen til å vibrere, noe som lar oss tegne en analogi med strenger. Ved å bruke en kompleks matematisk mekanisme kan disse vibrasjonene assosieres med energi, og derfor med masse, med andre ord oppstår enhver partikkel som et resultat av en eller annen type vibrasjon av en kvantestreng.

Problemer og funksjoner

Som enhver ubekreftet teori har strengteori en rekke problemer som indikerer at den krever forbedring. Disse problemene inkluderer for eksempel følgende: som et resultat av beregninger, matematisk, var det en ny type partikler som ikke kan eksistere i naturen - tachyoner, hvor kvadratet av massen er mindre enn null, og bevegelseshastigheten overstiger lysets hastighet.

Den andre viktig sak, eller rettere sagt det særegne er eksistensen av strengteori bare i 10-dimensjonalt rom. Hvorfor oppfatter vi andre dimensjoner? "Forskere har kommet til den konklusjonen at disse rommene i svært liten skala foldes og lukker seg om seg selv, noe som gjør det umulig for oss å identifisere dem.

Utvikling

Det er to typer partikler: fermioner - partikler av materie, og bosoner - bærere av interaksjon. For eksempel er et foton et boson som bærer elektromagnetisk interaksjon, et graviton er gravitasjon, eller det samme Higgs-bosonet som bærer interaksjon med Higgs-feltet. Så hvis strengteori bare tok hensyn til bosoner, tok superstrengteori også hensyn til fermioner, noe som gjorde det mulig å bli kvitt tachyoner.

Den endelige versjonen av superstrengprinsippet ble utviklet av Edward Witten og kalles "m-teori", ifølge hvilken man forener alle forskjellige versjoner superstrengteori bør introdusere den 11. dimensjonen.

Vi kan nok avslutte her. Teoretiske fysikere jobber iherdig med å løse problemer og foredle den eksisterende matematiske modellen forskjellige land fred. Kanskje snart vil vi endelig være i stand til å forstå strukturen til verden rundt oss, men ser tilbake på omfanget og kompleksiteten til ovenstående, er det åpenbart at den resulterende beskrivelsen av verden ikke vil være forståelig uten en viss kunnskapsgrunnlag i fagfeltet fysikk og matematikk.