ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: эта статья будет очень сложной. Тут много понятий, о которых я узнал впервые в процессе поиска информации!!!
И так, я написал пару статей о технике и одну по мёртвым языкам. Сейчас я хочу рассказать вам, что из себя представляет теория струн и каким образом учёные открыли её.
В физике теория струн - это теоретическая структура , в которой точечные частицы физики элементарных частиц заменяются одномерными объектами, называемыми струнами.
Для начала вам нужно знать некоторые понятия:
Теория сильного ядерного взаимодействия - это сила, действующая между протонами и нейтронами атомов. Ядерная сила связывает нуклоны в атомное ядро.
Квантовая хромодинамика - это теория сильного взаимодействия между кварками(из них состоят протоны и нейтроны) и глюонами(элементарная безмассовая частица, переносчик сильного взаимодействия), фундаментальными частицами , составляющими составные адроны, такие как протон, нейтрон и пион.
Суперсимметрия - это принцип , который предполагает связь между двумя основными классами элементарных частиц: бозонами, имеющими целочисленный спин(собственный момент импульса частицы), и фермионами, имеющими полцелочисленный спин.
Гравитон – пока еще не обнаруженная элементарная частица, не имеющая массы. Его функция – это переносить гравитационное взаимодействие без использования электрического заряда.
Фермион - частица или квазичастица с полуцелым значением спина.
Немного истории:
Теория струн была впервые изучена в конце 1960-х годов как теория сильного ядерного взаимодействия, прежде чем была оставлена в пользу квантовой хронодинамики. Впоследствии выяснилось, что те самые свойства, которые делают теорию струн непригодной в качестве теории ядерной физики, делают ее многообещающим кандидатом на роль квантовой теории гравитации. Самая ранняя версия теории струн, бозонная теория струн, включала только класс частиц, известных как бозоны Позже она развилась в теория суперструн, которая постулирует связь, называемую суперсимметрией, между бозонами и классом частиц, называемых фермионы.
А теперь перейдём к теории.
Теория струн стремится решить различные теоретические головоломки; наиболее фундаментальным из которых является то, как гравитация работает для крошечных объектов, таких как электроны и фотоны. Ведь общая теория относительности описывает гравитацию как реакцию больших объектов, таких как планеты, на искривленные области пространства. Из четырех сил: в природе только гравитации не хватает этого описания с точки зрения малых частиц.
Теория струн - это один из предложенных методов для получения теории всего, модели, которая описывает все известные частицы и силы и которая заменит стандартную модель физики, которая может объяснить все, кроме гравитации. Исследователи использовали теорию струн, чтобы попытаться ответить на фундаментальные вопросы о Вселенной, такие как то, что происходит внутри черной дыры, или смоделировать космические процессы, такие как большой взрыв. Некоторые ученые даже пытались использовать теорию струн , чтобы совладать с тёмной материей, таинственной силой, ускоряющей расширение пространства и времени.
Теория струн перевернула страницу в стандартном описании Вселенной, заменив все частицы материи и силы только одним элементом: крошечные вибрирующие струны, которые скручиваются и поворачиваются сложными способами, которые, с нашей точки зрения, выглядят как частицы. Струна определенной длины, поражающая определенную ноту, приобретает свойства фотона, а другая струна, свернутая и вибрирующая с другой частотой, играет роль кварка и так далее. В дополнение к укрощению гравитации, эта структура оказалась привлекательной для ее потенциала, чтобы объяснить так называемые фундаментальные константы, такие как масса электрона.
Но не всё так просто, как казалось на первый взгляд. Эти струны нуждались в шести дополнительных измерениях (в общей сложности 10), видимых только для маленьких струн.
Нескончаемая погоня.
Теория струн в последнее время стала более тщательно изучаться. Большинство предсказаний не поддаются проверке с помощью современных технологий, и многие исследователи задавались вопросом, не спускаются ли они в бесконечную кроличью нору. В 2011 году физики собрались в Американском музее естественной истории на 11-ю ежегодную мемориальную дискуссию Айзека Азимова, чтобы обсудить, имеет ли смысл обратиться к теории струн как жизнеспособному описанию реальности. Другие исследователи утверждают, что теория струн однажды даст свои результаты. В статье, опубликованной в журнале Physics Today, физик Гордон Кейн из Мичиганского университета предположил, что с помощью модернизации, проводимой в настоящее время, Большой адронный коллайдер может доказать существование теории струн в ближайшем будущем. Но окончательная судьба этой теории пока неизвестна.
Есть ещё более фундаментальная теория струн, она дала ответы на многие вопросы. УРА! Скажете вы, но нет, там всё равно так присутствует куча несостыковок, И учёные не могут объяснить их. Рассмотреть их тоже нельзя, ведь они настолько малы, что ни одна существующая технология не может этого сделать.
Современная теория струн соединяет математические точки.
Независимо от того, как эволюционирует струнная теории всего, ее наследие как продуктивная исследовательская программа может быть обеспечено только математическими достоинствами.
"Это не может быть тупик в смысле того, что мы узнали только из самой математики", - сказал Тейлор. "Если вы завтра скажете мне, что Вселенная абсолютно не суперсимметрична и не имеет 10 пространственных измерений, мы все еще связываем целые отрасли математики."
Когда Виттен и другие показали, что пять струнных теорий были тенями одной родительской теории, они выделили связи, называемые двойственностями, которые оказались важным вкладом в математику и физику.
Двойственность-это абстрактная, математическая связь между двумя ситуациями, которые выглядят по-разному, но могут быть переведены из одной в другую. Рассмотрим, например, голограмму птицы на кредитной карте. Это 2D или 3D? В физическом смысле наклейка плоская, но в визуальном смысле изображение имеет глубину. Оба описания сходятся в том, что голограмма содержит птицу.
Физики использовали аналогичные двойственности для наведения мостов между, казалось бы, несвязанными ветвями математики, такими как геометрия и теория чисел. Каждый из них работает как отдельный язык, но двойственность позволяет математикам переводить с одного языка на другой, атакуя проблемы, которые невозможно решить в одной структуре, используя вычисления, выполненные в другой. Другие двойственности помогают преодолевать трудности в квантовых вычислениях. "Это не будет делать ваш iPhone следующего поколения, - сказал Тейлор, - но это может помочь сконструировать ваш iPhone для 22-го века."
Надеюсь, вам понравилась статья, если да, то поддержите лайкосиком и подписочкой)
