Существует такая теория, предполагаемая теорию всего, и как думают физики, что когда-нибудь она объяснит… все. Называется она-теория струн.
Все силы, частицы, константы, вещи под теоретической большой крышей, где,что мы визуально видим, это все результат вибрирующих крошечных струн. Теоретики трудятся над такой идеей с 1960-х годов, самую первую вещь, которую поняли ученные, говорит о том, что для работы этой теории 4 измерений мало, как мы все привыкли думать,измерений должно быть больше.
Размерная катастрофа
В теории струн-эти маленькие вибрирующие петли струны (теоретически они являются объектом фундаментальной реальности) проявляются как разные частицы (электроны, нейтрино, кварки и т. Д.) И как носители природной силы (фотоны, гравитоны , глюоны и т. д.). То, как они через вибрации делают это. Каждая из струн настолько маленькая, что кажется не более, чем точечной частицей, но каждая из этих струн может в разных режимах вибрировать, так же, как и вы получаете разные ноты из струн гитары.
Считается, что каждый режим вибрации относится к разным видам частиц. Так что все струны, вибрирующие в одном направлении, выглядят как электроны, все струны, вибрирующие в другом направлении, выглядят как фотоны и так далее. То, что мы видим как столкновения частиц, с точки зрения теории струн представляет собой связку струн, сливающихся воедино и разделяющихся.
Но чтобы математика работала, в нашей вселенной должно быть больше четырех измерений. Это потому, что наше обычное пространство-время не дает струнам достаточного «пространства», чтобы вибрировать всеми способами, необходимыми им для полного самовыражения как всех разновидностей частиц в мире. Они просто слишком стеснены.
Другими словами, струны не просто покачиваются, они покачиваются гипермерно.
Текущие версии теории струн требуют всего 10 измерений, в то время как еще более гипотетическая теория сверхструн, известная как М-теория, требует 11. Но когда мы смотрим вокруг вселенной, мы когда-либо видим только обычные три пространственных измерения плюс измерение времени. Мы уверены, что если бы во вселенной было больше четырех измерений, мы бы заметили это.
Свернувшись и компактный
К счастью, теоретики струн смогли указать на исторический предшественник этого, казалось бы, радикального понятия.
В 1919 году, вскоре после того, как Альберт Эйнштейн опубликовал свою теорию общей относительности, математик и физик Теодор Калуза работал с уравнениями, просто для удовольствия. И он нашел что-то особенно интересное, когда добавил в уравнения пятое измерение - ничего не произошло. Уравнения относительности на самом деле не заботятся о количестве измерений; это то, что вы должны добавить, чтобы сделать теорию применимой к нашей вселенной.
Но затем Калуза добавил особый поворот в это пятое измерение, заставив его обернуться вокруг себя в то, что он назвал «состоянием цилиндра». Это требование сделало что-то новое: Калуза восстановил обычные уравнения общей теории относительности в обычных четырех измерениях, плюс новое уравнение, которое повторяет выражения электромагнетизма.
Многообразие теории струн
С дальнейшей математической проницательностью было обнаружено, что дополнительные шесть пространственных измерений, необходимых в теории струн, должны быть обернуты в определенный набор конфигураций, известных как многообразия Калаби-Яо по имени двух выдающихся физиков. Но нет единственного многообразия, которое допускается теорией жала.
Там около 10 ^ 200 000.
Оказывается, когда вам нужно шесть измерений, чтобы свернуться калачиком и дать им почти любой возможный способ сделать это, это ... складывается.
Это много разных способов обернуть эти дополнительные измерения в себя. И каждая возможная конфигурация будет влиять на то, как струны внутри них вибрируют. Поскольку то, как колеблются струны, определяет, как они ведут себя здесь, в макроскопическом мире, каждый выбор многообразия ведет к отдельной вселенной со своим собственным набором физики.
Таким образом, только один коллектор может порождать мир таким каким мы его видим . Но какой?
К сожалению, теория струн не может дать нам ответ, по крайней мере, пока. Проблема в том, что теория струн еще не закончена - у нас есть только различные методы приближения, которые, как мы надеемся, приблизятся к реальному, но сейчас мы понятия не имеем, насколько мы правы. Таким образом, у нас нет математической технологии для следования по цепочке, от конкретного коллектора до определенной вибрации струны и до физики вселенной.
Реакция теоретиков струн - это то, что называется Пейзаж, мультивселенная из всех возможных вселенных, предсказанных различными многообразиями, с нашей вселенной как одной из многих точек.
И вот где сегодня строится теория струн, где-то на Пейзаже.
