Теория струн - это, пожалуй, самая странная в современной теоретической физике теория, оная пытается раскрыть загадку строения Вселенной. И она настолько необычна, что вполне может оказаться непросто красивой выдумкой, а теорией, которая вполне точно описывает саму суть всего мироздания.
Попытка объединить все в одной теории
Так разнообразные версии Теории Струн на текущий момент позиционируются как одни из главных кандидатов на титул всеобъемлющей универсальной теории, которая по факту объясняет все сущее.
По сути, эта теория не что иное, как Священный Грааль всех физиков-теоретиков, которые в течение всей своей жизни занимаются теориями элементарных частиц, а также космологией.
Так вот в универсальной теории есть всего пара формул, оные содержат в себе всю квинтэссенцию человеческих знаний о протекающих взаимодействиях и свойствах фундаментальных частиц материи, из которых и состоит наша с вами Вселенная.
Так на сегодняшний момент теорию струн получилось соединить с концепцией суперсимметрии, и, таким образом, получилась так называемая теория суперструн. И пока это максимум на что сподобились ученые-теоретики в области объединения теории четырех главных взаимодействий (проявляемых сил природы).
Теория суперструн базируется на концепции, согласно оной абсолютно любое взаимодействие в природе объясняется обменом, так называемыми частицами-носителями соответствующего рода между частицами, вступающими во взаимодействие.
Для простого понимания допустимо представить себе частицы в роли «кирпичей» мироздания, а те самые пресловутые частицы-носители - это «цемент», который связывает «кирпичи» между собой.
Так если мы с вами обратимся к стандартной модели, то в ней роль «кирпичей» присвоена кваркам, а в роли «цемента» выступают калибровочные бозоны, которыми кварки обмениваются друг с другом.
Но теория суперсимметрии пошла гораздо дальше. Согласно этой теории, сами кварки и лептоны далеко не монолитны, а выполнены из гораздо более массивных и пока не открытых экспериментальным путем частиц, которые, в свою очередь, соединяются между собой еще более прочным «цементом» сверхэнергичных частиц-носителей взаимодействий.
Безусловно, современные вычислительные комплексы человечества еще неспособны настолько глубоко проникать в мир мироздания, но ученые уже дали название этим гипотетически существующим частицам. Например, есть сэлектрон (суперсимметричный аналог электрона), скварт и т. п.
Так вообразить картину Вселенной, которая предлагается этими теориями, в принципе нетрудно. В масштабах порядка 10-35м или как минимум на 20 порядков меньше диаметра такого «кирпичика», как протон, который, как известно, состоит из трех «склеенных» кварков. При этом архитектура материи на таком уровне разительно отличается от привычного для нас мира.
При таких незначительных расстояниях и столь же огромных энергиях, материя представляет из себя серию полевых стоячих волн (прямо как на музыкальных инструментах).
Так вот как на обычной гитарной струне в нашей космической версии способны возбуждаться, помимо главного тона, и огромное количество гармоник (обертонов).
И каждому состоянию гармоники и соответствует собственное энергетическое состояние.
И опять возвращаемся к Теории Относительности, а именно к Принципу Относительности. Согласно ему, энергия и масса эквивалентны, а, следовательно, чем больше частота гармонического колебания волны, тем больше его энергия, а значит больше масса наблюдаемой частицы.
Кроме этого, согласно Теории Суперструн их колебания выполняются сразу в 11 измерениях. Все мы с вами привыкли к четырем измерениям (три пространственных и одно временное), но в области суперструн все несколько запутаннее.
Эту «запутанность» физики теоретики стараются обходить и даже как бы не замечать, и решают дилемму «ненужных» измерений таким образом, что они якобы «компактифицируются» (сворачиваются), и поэтому их невозможно наблюдать при стандартных энергиях.
Но ученые на этом не остановились и «доработали» теорию Суперструн, и создали теорию многомерных мембран. По большому счету это те же струны, вот только плоские. Авторы самой теории шутят, что мембраны, отличимы от струн, как вермишель от лапши.
Несмотря на кажущуюся универсальность, эта теория имеет целый ряд слабых мест. Так до сих пор теория не приведена к строгому математическому виду, так как просто недостаточно математического аппарата для приведения в строгое внутреннее соответствие.
Кроме этого, до сих пор не устранены существенные противоречия одних аспектов теории с другими, и за все существование теории так никто из теоретиков и не смог предложить ни одного эксперимента, где бы теоретические рассуждения подверглись проверке в лабораторных условиях.
И до тех пор, пока не будет выполнено ни одного научного опыта, вся Теория суперструн и мембран будет всего лишь красивой игрой воображения.
Понравился материал? Тогда оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за ваше внимание!
