Theori Superstring iaith poblogaidd ar gyfer dymis

theori Superstring, mewn iaith boblogaidd, yw'r bydysawd fel cyfres o dirgrynol llinyn ynni - llinynnau. Maent yn sail i natur. Damcaniaeth disgrifio'r elfennau eraill - branes. Holl sylweddau yn ein byd yn cynnwys dirgryniadau llinynnau a branes. Canlyniad naturiol y ddamcaniaeth yw y disgrifiad o disgyrchiant. Dyna pam y mae'r gwyddonwyr yn credu ei fod yn cynnwys yr allwedd i uno disgyrchiant gyda rhyngweithio eraill.

Mae'r cysyniad yn cael ei ddatblygu

Mae'r ddamcaniaeth y cae unedig, superstring theori - fathemategol yn unig. Fel pob gysyniadau corfforol, ei fod yn seiliedig ar y hafaliadau y gellir eu dehongli mewn ffordd benodol.

Heddiw, nid oes neb yn gwybod yn union beth fydd y fersiwn terfynol y ddamcaniaeth hon. Mae gwyddonwyr yn cael syniad braidd yn amwys o'i elfennau cyffredin, ond nid oes neb eto wedi dod o hyd i hafaliad terfynol yn cael ei llyncu i gyd o theori ac arbrofi superstring nid yw wedi gallu cadarnhau eto (er gwrthbrofi hefyd). Ffisegwyr wedi creu fersiwn syml o'r hafaliad, ond hyd yn hyn nid yw'n hollol ddisgrifio ein bydysawd.

theori Superstring ar gyfer dechreuwyr

Yn y ddamcaniaeth ar bum syniadau allweddol.

1. theori Superstring yn rhagweld bod yr holl amcanion ein byd yn cael eu gwneud o dirgrynol llinyn ynni a pilenni.
2. Mae hi'n ceisio cysoni perthnasedd cyffredinol (disgyrchiant) gyda ffiseg cwantwm.
3. Bydd theori Superstring integreiddio pob o'r lluoedd sylfaenol y bydysawd.
4. Mae'r ddamcaniaeth yn rhagfynegi cysylltiad newydd, supersymmetry, rhwng dau fath sylfaenol wahanol o ronynnau, bosons a fermions.
5. Mae'r cysyniad yn disgrifio nifer o ddimensiynau ychwanegol, fel arfer unobservable y bydysawd.

Llinynnau a branes

Pan gododd y ddamcaniaeth yn y 1970au, llinynnau ynni ynddo eu hystyried gwrthrychau 1-dimensiwn - llinynnau. Mae'r gair "un-dimensiwn" yn nodi bod y llinyn wedi dim ond un dimensiwn, hyd, yn hytrach na, er enghraifft, sgwâr, sydd â hyd ac uchder.

Mae'r rhain yn ddamcaniaeth superstring rhannu'n ddau fath - ar gau ac agored. Mae llinyn Agored awgrymiadau nad ydynt mewn cysylltiad â'i gilydd, tra bod y llinyn wedi cau yn ddolen heb unrhyw dod i ben agored. O ganlyniad, gwelwyd bod y llinynnau hyn, llinynnau a elwir y math cyntaf, yn agored 5 math sylfaenol o ryngweithiadau.

Rhyngweithiadau yn seiliedig ar allu llinynnau i gysylltu a rhannu eu cynghorion. Gan y gall y ben o dannau agored yn dod at ei gilydd i ffurfio cau, nid oes modd i adeiladu damcaniaeth-linynnau, heb gynnwys llinyn dolennog.

Bu hyn yn bwysig gan fod llinynnau caeedig wedi eiddo y credir i ffiseg a allai disgrifio disgyrchiant. Mewn geiriau eraill, mae gwyddonwyr sylweddoli bod y ddamcaniaeth superstring, yn hytrach na esbonio'r gronynnau mater gallant ddisgrifio eu hymddygiad a grym disgyrchiant.

Flynyddoedd yn ddiweddarach darganfuwyd bod, yn ogystal â llinynnau, ac elfennau hanfodol eraill o'r theori. Gellir eu hystyried fel taflenni neu brane. Gellir llinynnau ynghlwm wrth iddynt un neu ddwy ochr.

disgyrchiant cwantwm

Mae ffiseg modern ddwy brif ddeddf wyddonol: theori perthynoledd cyffredinol (GR) a cwantwm. Maent yn cynrychioli maes hollol wahanol o wyddoniaeth. ffiseg yn delio Quantum â'r gronynnau lleiaf o naturiol a GTR, fel rheol, yn disgrifio natur y raddfa planedau, galaethau a'r bydysawd yn ei gyfanrwydd. Damcaniaethau sy'n ceisio cyfuno ei alw, y theori disgyrchiant cwantwm. Y mwyaf addawol o'r rhain yn awr yn y llinyn.

edau Ar gau cyfateb i ymddygiad disgyrchiant. Yn benodol, maent yn meddu ar nodweddion gronynnau Graviton cludo disgyrchiant rhwng gwrthrychau.

lluoedd ymuno

theori llinyn ceisio uno'r pedwar llu - grymoedd niwclear electromagnetig, cryf a gwan, a disgyrchiant - i mewn i un. Yn ein byd, maent yn amlygu eu hunain fel pedwar ffenomenau gwahanol, ond mae damcaniaethwyr llinyn yn credu bod yn y bydysawd cynnar, pan oedd lefelau anhygoel o uchel o egni, pob un o'r grymoedd hyn yn cael eu disgrifio gan llinynnau, rhyngweithio â'i gilydd.

supersymmetry

Gall pob gronynnau yn y bydysawd yn cael ei rannu yn ddau fath: bosons a fermions. theori llinyn yn rhagweld y yna berthynas rhyngddynt, a elwir yn supersymmetry. Os oes rhaid supersymmetry gyfer pob boson a fermion bodoli ar gyfer pob fermion - boson. Yn anffodus, nid yw arbrofol bodolaeth gronynnau o'r fath yn cael ei gadarnhau.

Supersymmetry yn berthynas fathemategol rhwng yr elfennau o hafaliadau corfforol. Cafodd ei ganfod mewn ardal wahanol o ffiseg a arweinir ei gais i ailenwi'r theori llinyn supersymmetry (neu'r ddamcaniaeth superstring, mewn iaith boblogaidd) yng nghanol y 1970au.

Un o fanteision supersymmetry yw ei fod yn symleiddio'r hafaliad yn fawr, gan ganiatáu i gael gwared ar rai newidynnau. Heb supersymmetry hafaliadau arwain at wrthddywediadau corfforol, megis y gwerth anfeidrol a dychmygol lefelau egni.

Gan nad gwyddonwyr wedi arsylwi gronyn ragwelir gan supersymmetry, mae'n dal i fod rhagdybiaeth. Mae llawer o ffisegwyr yn credu bod y rheswm am hyn - yr angen am swm sylweddol o ynni, sy'n gysylltiedig â phwysau hysbys o hafaliad Einstein E = mc ^2. Gall y gronynnau yn bodoli yn y bydysawd cynnar, ond gan ei fod wedi oeri i lawr, ac ar ôl y Glec Fawr, lledaeniad ynni, gronynnau hyn yn cael eu symud i lefelau egni isel.

Mewn geiriau eraill, y tannau dirgrynu gronynnau ynni uchel a gollwyd ynni, a oedd yn gwneud iddynt elfennau gyda dirgryniad is.

Mae ymchwilwyr yn gobeithio y arsylwi seryddol neu arbrofi gyda cyflymydd gronynnau cadarnhau theori, gan nodi rhai o elfennau supersymmetric gydag ynni uwch.

mesuriadau ychwanegol

canlyniad mathemategol eraill o theori llinyn yw ei fod yn gwneud synnwyr yn y byd, mae nifer y mesuriadau yn fwy na thri. Ar hyn o bryd, mae dau esboniadau am hyn:

1. mesuriadau Ychwanegol (chwech ohonynt) wedi plygu, neu, mewn terminoleg theori llinyn compactified i faint anhygoel o fach, er mwyn gweld na fydd yn llwyddo.
2. Roeddem yn sownd mewn brane 3-dimensiwn, a dimensiynau eraill yn ymestyn y tu hwnt iddo ac nid ydynt ar gael i ni.

Un maes pwysig o waith ymchwil ymhlith damcaniaethwyr yw modelu mathemategol o sut y gall swyddi ychwanegol hyn fod yn gysylltiedig â ein hunain. Mae canlyniadau diweddar yn rhagweld y bydd gwyddonwyr yn fuan yn gallu canfod dimensiynau ychwanegol hyn (os ydynt yn bodoli) yn yr arbrofion sydd ar ddod, fel y gallant fod yn fwy na'r disgwyl yn flaenorol.

dealltwriaeth o ddiben

Y nod a geisir gan wyddonwyr ymchwilio i-linynnau - "theori o bopeth", hy rhagdybiaeth ffisegol unigol, ar lefel sylfaenol yn disgrifio'r holl realiti corfforol ... Os bydd yn llwyddiannus, gallai egluro llawer o gwestiynau yn ymwneud â strwythur ein bydysawd.

Esboniad o fater a màs

Un o brif dasgau ymchwil modern - y chwilio am atebion i gronynnau go iawn.

Dechreuodd theori llinyn fel cysyniad disgrifio'r gronynnau fel hadrons, gwahanol wladwriaethau dirgrynol uwch y llinynnau. Yn y rhan fwyaf fformwleiddiadau modern, mater, a welwyd yn ein bydysawd yn ganlyniad dirgryniad llinynnau a branes gyda'r egni isaf. Mae'r dirgryniadau yn cynhyrchu mwy o gronynnau ynni uchel, sydd bellach yn ein byd yn bodoli.

Mae màs y gronynnau elfennol yn arwydd o sut mae'r llinynnau a branes compactified lapio mewn dimensiynau ychwanegol. Er enghraifft, mewn syml pan fyddant yn cael eu plygu mewn siâp toesen, a elwir yn mathemategwyr a ffisegwyr Torus llinyn gall lapio ffurflen hon mewn dwy ffordd:

• dolen fer drwy ganol y Torus;
• dolen hir o gwmpas y gylchedd allanol cyfan y Torus.

Mae'r ddolen fer yn gronyn ysgafn, ac mae'r rhan fwyaf - difrifol. Pan fyddwch yn lapio y llinyn o amgylch y toroidal compactified mesur ffurfio elfennau newydd gyda gwahanol llu.

Superstring theori yn gryno ac yn glir, yn syml ac yn gain esbonio'r hyd pontio yn màs. mesur cwympo yn Torus llawer caletach, ond mewn egwyddor maent hefyd yn gweithio.

Mae hyd yn oed yn bosibl, er ei bod yn anodd dychmygu bod y llinyn lapio y Torus i ddau gyfeiriad ar yr un pryd, a fydd yn golygu y gronyn arall gyda màs gwahanol. Gall Branes hefyd lapio dimensiynau ychwanegol, gan greu hyd yn oed mwy o gyfleoedd.

Diffiniad o ofod ac amser

Mewn llawer o fersiynau o superstring theori cwympo mesur, gan eu gwneud yn unobservable ar y lefel bresennol o ddatblygiad technoleg.

Ar hyn o bryd nid yw'n glir a allai damcaniaeth llinyn egluro natur sylfaenol o ofod ac amser nag a wnaeth Einstein. Mae'n dimensiynau yw'r cefndir i'r rhyngweithio rhwng llinynnau a gwir ymdeimlad annibynnol peidiwch.

Rydym yn cynnig eglurhad, yn cael ei gwblhau yn gyfan gwbl, yn ymwneud â chyflwyno gofod-amser fel deillio o gyfanswm y holl ryngweithio llinyn.

Nid yw'r dull hwn yn bodloni barn rhai ffisegwyr sydd wedi arwain at feirniadaeth o'r ddamcaniaeth. damcaniaeth Cystadleuol disgyrchiant cwantwm dolen fel man cychwyn gan ddefnyddio Quantization o ofod ac amser. Mae rhai yn credu bod yn y pen draw bydd yn dim ond ymagwedd wahanol i bob un o'r un ddamcaniaeth sylfaenol.

Quantization disgyrchiant

Prif gyflawniad ddamcaniaeth hon, os caiff ei gadarnhau, bydd yn ddamcaniaeth cwantwm disgyrchiant. disgrifiad cyfredol disgyrchiant mewn perthnasedd cyffredinol yn anghyson â'r ffiseg cwantwm. Diwethaf, gosod cyfyngiadau ar ymddygiad o ronynnau bach, tra'n ceisio archwilio'r bydysawd mewn ar raddfa fach iawn yn arwain at anghysondebau.

Uno'r heddluoedd

Ar hyn o bryd, mae ffisegwyr yn hysbys pedwar heddlu sylfaenol: disgyrchiant, electromagnetig, rhyngweithiadau niwclear gwan a chryf. O theori llinyn mae'n awgrymu bod popeth o fewn eu unwaith yn amlygiadau o'r un peth.

Yn ôl y ddamcaniaeth hon, gan fod y bydysawd yn gynnar oeri ar ôl y glec fawr, mae'n rhyngweithio sengl yn cael ei rannu yn gweithredu gwahanol heddiw.

Mae arbrofion gyda egni uchel erioed yn ein galluogi i ddod o hyd i'r undeb o grymoedd hyn, er bod y arbrofion hyn yn llawer y tu hwnt i ddatblygu technoleg gyfredol.

pum dewis

Wedi superstring chwyldro yn 1984, cymerodd y datblygiad lle ar gyflymder twymyn. O ganlyniad, yn lle un cysyniad troi pump, gelwir y math I, IIA, IIB, SG, AU, pob un ohonynt yn cael ei disgrifio bron yn gyfan gwbl ar ein byd, ond nid hyd y diwedd.

Ffiseg, cyffwrdd fersiwn o'r ddamcaniaeth llinyn yn y gobaith o ddod o hyd fformiwla cyffredinol yn wir, a grëwyd 5 amrywiadau gwahanol o hunan-gynhaliol. Mae rhai o'u heiddo yn adlewyrchu realiti ffisegol y byd, roedd eraill yn anghywir.

M-theori

Mewn cynhadledd yn 1995, y ffisegydd Edward Witten arfaethedig yn ateb beiddgar i'r pum damcaniaethau. Yn seiliedig ar y darganfyddiad diweddar o ddeuoliaeth, maent i gyd yn dod yn achosion arbennig o cysyniad cynhwysfawr sengl o'r enw Witten M theori-linynnau. Un o'r cysyniadau allweddol daeth brane (talfyriad o bilen), gwrthrychau sylfaenol cael mwy nag un dimensiwn. Er nad yw'r awdur wedi cynnig y fersiwn llawn, nad yw'n hyd yn hyn, y ddamcaniaeth M y-linynnau cynnwys yn fyr o'r nodweddion canlynol:

• 11-dimensiwn (10 ac 1 dimensiwn tymhorol gofodol);
• deuoliaeth, sy'n arwain at bum damcaniaethau esbonio'r un realiti corfforol;
• branes - llinynnau, gyda mwy na 1 mesur.

ymchwiliad

O ganlyniad, yn lle un, roedd 10 ⁵⁰⁰ penderfyniadau. I rai ffisegwyr roedd achos y argyfwng, tra bod eraill yn cymryd yr egwyddor anthropic, sy'n esbonio'r nodweddion y bydysawd gyda ein presenoldeb ynddo. Rhaid aros i gael eu disgwyl, pryd y bydd yn dod o hyd damcaniaethwyr ffordd arall o fynd o gwmpas y ddamcaniaeth superstring.

Mae rhai dehongliadau yn dweud nad yw ein byd yn yr unig un. Y mwyaf fersiynau radical yn caniatáu bodolaeth nifer anfeidrol o universes, mae rhai ohonynt yn cynnwys union gopïau o'n hunain.

damcaniaeth Einstein rhagweld bodolaeth gofod cyn lleied â phosibl, a elwir yn wormhole neu bont Einstein-Rosen. Yn yr achos hwn mae'r ddau safle o bell sy'n gysylltiedig darn byr. damcaniaeth Superstring caniatáu nid yn unig hynny, ond hefyd y cysylltiad o bwyntiau anghysbell y byd cyfochrog. Gallwch hyd yn oed symud rhwng universes gyda gwahanol deddfau ffiseg. Fodd bynnag, yr opsiwn tebygol, pryd y bydd y ddamcaniaeth cwantwm disgyrchiant yn gwneud eu bodolaeth amhosibl.

Mae llawer o ffisegwyr yn credu bod yr egwyddor holograffig, pan fydd yr holl wybodaeth a gynhwysir yn y gofod gyfrol, yn cyfateb i'r wybodaeth a gofnodir ar yr wyneb, yn caniatáu dealltwriaeth ddyfnach o'r cysyniad o feysydd pŵer.

Mae rhai yn credu bod y ddamcaniaeth superstring yn caniatáu i fesuriadau lluosog o amser, gan arwain at fod yn daith drwyddynt.

Yn ogystal, yn y fframwaith y ddamcaniaeth mae yna ddewis arall i'r model y Glec Fawr, yn ôl y mae ein bydysawd yn ganlyniad i wrthdrawiad rhwng dau branes ac yn mynd drwy gylchoedd dro ar ôl tro o greu a dinistrio.

Mae tynged y pen draw y bydysawd erioed wedi meddiannu ffisegwyr, a gall y fersiwn derfynol theori llinyn yn helpu i benderfynu ar y dwysedd y mater ac yn gyson gosmolegol. Mae gwybod y gwerthoedd hyn, bydd cosmolegwyr yn gallu penderfynu a fydd y bydysawd crebachu nes, hyd nes iddo ffrwydro, dechreuodd y cyfan eto.

Does neb yn gwybod canlyniadau theori wyddonol, ar yr amod na fydd yn cael eu datblygu a'u profi. Einstein, ysgrifennu hafaliad E = mc ^2, nid oedd yn disgwyl y bydd yn arwain at ymddangosiad arfau niwclear. Nid yw'r crewyr ffiseg cwantwm yn gwybod y bydd yn sail ar gyfer y laser a'r transistor. Ac er nad yw'n hysbys eto beth fydd yn gysyniad mor damcaniaethol yn unig, yn dangos hanes a fydd yn sicr yn cael rhywbeth anghyffredin.

I gael rhagor o wybodaeth am ddamcaniaeth hon i'w gweld yn y llyfr Endryu Tsimmermana "Super Theori Llinynnol am dymis."