Вначале был атом, и атом был неделим,но Резерфорд показал, что атом состоит из протонов и электронов,не прошло сто лет,как человечество заглянуло в состав адронов( сильно взаимодействующие частицы,электрон и протон) и узрело там кварки(которые в 20 тысяч раз меньше протона,примерно 0,1 аттометра).Кварки,конечно, это хорошо, но что внутри кварка? Ладно бы кварки, в нашем макроскопическом мире работает "гладкая" геометрия(стол гладкий,даже к гравитации как искривление в полотне пространство-времени вроде привыкли), а в квантовом пространстве господствует принцип неопределенности и "гладкость" просто не работает под напором квантовых флуктуаций(тот же стол в квантовых размерах не такой уж и гладкий). На эти и множество других вопросов вызвалась ответить теория струн.
Теория Струн утверждает,каждая фундаментальная частица не является точечным образованием,а состоит из крошечных вибрирующих струн. Каждая струна обладает своей собственной энергией,а значит и массой.
Так как,вся материя состоит из струн,можно сказать,что есть один "нулевой" или базовый тип частиц, и все состояния этой частицы зависят от набора флуктуации(отклонение от определенного значения) струн,который определяет тип частицы(кварк - это определенный набор колебаний струн, фотон-другой набор и т.д),иными словами, материал для всего вещества и для всех взаимодействий во вселенной является одним и тем же.Каждая частица являет собой отдельный набор струн(или одну струну)- все струны абсолютно одинаковые, но различны по набору флуктуаций.
Хочется заметить, что струны объясняют стабильность частиц, если бы масса электрона была немного побольше,то электрон и протон начали объединятся,тем самым образуя нейтроны и захватывали бы водород,тем самым нарушая баланс.
Для понимания гладкости макромира и не гладкости микромира, нужно всего лишь посмотреть:
Так выглядит пространство по мере его увеличения:
Брр, похоже тут без Кинга не обошлось,к такой поверхности приближаться страшно,понятно почему микромир сложно описывать.
Представим, что мы двигаемся по квантовому столу,а на нашем пути случайно возникает бугор невесть откуда вылезшего искривленного пространство-времени.Кто знает, что у этого бугра на уме?Будет он расти или уменьшаться,а может исчезнет?На помощь квантовым путникам приходит теория струн.
Теория струн отвечает следующим образом: Если струны невозможно исследовать на субпланковских масштабах,значит ,что ни они,ни какие либо объекты состоящие из них,не могут испытывать влияния квантовых флуктуаций на малых масштабах.Вот и все! Гладкость не гладкость,разницы нет?Значит и нет различий!
А что же до гравитации? В повседневности гравитация представляется земным притяжением, бутерброд падает на пол под действием гравитации,но все зависит от массы. В теории относительности массивные объекты искривляют пространство.
Для описания взаимодействия элементарных частиц, гравитация не нужна. По сравнению с другими силами, гравитация так мала, что ее просто выкинули из квантовых расчетов.
Но как же черные дыры?В них гравитация настолько сильна,что под ее действием даже свет попавший в черную дыру обратно не возвращается.
Для описания гравитации,ученые придумали элементарную частицу гравитации - гравитон.Но математический расчет показал, что его энергия бесконечна,что не очень хорошо.
И тут на сцену выходит теория струн,которая показывает что гравитон состоит из струн,а так как струны имеют конечную длину и энергию,а значит и гравитон тоже имеет конечную энергию(Можно ещё наделить гравитон дуализмом,чтоб интереснее было).
В силу технологических ограничений,теорию не возможно проверить экспериментально.Созданные математические модели не позволяют вывести точные уравнения , так-же в ходе решения этих уравнений возникает ряд проблем и для разрешения которых приходится создавать дополнительные измерения пространства(струна должна существовать в 10 измерениях,ученые говорят, что в одном из измерений в России удалось искоренить коррупцию).
Возможно,через десяток лет,все пределы сойдутся и нас ждет дивный новый мир с множеством вселенных и пониманием как они родились,и каким будет конец.
