la théorie des supercordes langage populaire pour les nuls

la théorie des supercordes, dans le langage populaire, est l'univers comme un ensemble de brins vibrants d'énergie – cordes. Ils sont à la base de la nature. Décrit les hypothèses d'autres éléments – branes. Toutes les substances dans notre monde se compose des vibrations de cordes et branes. Une conséquence naturelle de la théorie est la description de la gravité. Voilà pourquoi les scientifiques pensent qu'il contient la clé de l'unification de la pesanteur avec d'autres interactions.

Le concept est développé

La théorie du champ unifié, la théorie des supercordes – purement mathématique. Comme tous les concepts physiques, il est basé sur les équations qui peuvent être interprétées d'une certaine manière.

Aujourd'hui, personne ne sait exactement ce que sera la version finale de cette théorie. Les scientifiques ont une idée assez vague de ses éléments communs, mais personne n'a encore trouvé une équation finale serait engloutie toute la théorie des supercordes et l'expérience n'a pas encore été en mesure de le confirmer (bien réfuter aussi). Les physiciens ont créé une version simplifiée de l'équation, mais jusqu'à présent, il ne décrit pas tout à fait notre univers.

la théorie des supercordes pour les débutants

Dans l'hypothèse sur cinq idées clés.

1. la théorie des supercordes prédit que tous les objets de notre monde sont composées de brins vibrants d'énergie et de membranes.
2. Elle essaie de concilier la relativité générale (gravité) avec la physique quantique.
3. la théorie des supercordes intégrera toutes les forces fondamentales de l'univers.
4. Cette hypothèse prévoit une nouvelle connexion, supersymétrie, entre deux types de particules, les bosons et les fermions fondamentalement différentes.
5. Le concept décrit un certain nombre de dimensions supplémentaires, généralement non observables de l'univers.

Cordes et branes

Lorsque la théorie née dans les années 1970, les brins d'énergie en elle ont été considérés comme des objets 1 dimensions – cordes. Le mot « unidimensionnelle » indique que la chaîne a une seule dimension, la longueur, par opposition à, par exemple, un carré, qui a une longueur et une hauteur.

Ces théorie des supercordes se divise en deux types – fermé et ouvert. Ouvrir chaîne a des conseils qui ne sont pas en contact les uns avec les autres, alors que la chaîne fermée est une boucle sans extrémités ouvertes. En conséquence, il a été constaté que ces chaînes, les chaînes appelées le premier type, exposés 5 types d'interactions.

Les interactions sont basées sur la capacité des chaînes de se connecter et de partager leurs conseils. Etant donné que les extrémités des chaînes ouvertes peuvent se réunir pour former fermé, il est impossible de construire une théorie des supercordes, ne comprenant pas une chaîne en boucle.

Cette avérée importante sous forme de chaînes fermées ont des propriétés que l'on croit à la physique qui pourrait décrire la gravité. En d'autres termes, les scientifiques ont réalisé que la théorie des supercordes, au lieu d'expliquer les particules de matière peuvent décrire leur comportement et la force de gravité.

Des années plus tard, il a été découvert que, en plus de chaînes et d'autres éléments essentiels de la théorie. Ils peuvent être considérés comme des feuilles ou Brane. Les chaînes peuvent être attachées à un ou les deux côtés.

la gravité quantique

La physique moderne a deux principales lois scientifiques: la théorie de la relativité générale (GR) et quantique. Ils représentent un domaine de la science tout à fait différent. La physique quantique avec les particules de naturel et les plus minuscules RTG, en règle générale, décrit la nature de l'échelle des planètes, des galaxies et de l'univers dans son ensemble. Qui tentent de Hypotheses les combiner, est appelée la théorie de la gravité quantique. Le plus prometteur est maintenant la chaîne.

fil fermé correspond au comportement de la gravité. En particulier, ils possèdent des propriétés de particules graviton transporter gravité entre les objets.

Unir nos forces

La théorie des cordes tente d'unifier les quatre forces – des forces électromagnétiques, fortes et nucléaires faibles et la gravité – en un seul. Dans notre monde, ils se manifestent par quatre phénomènes différents, mais les théoriciens des cordes croient que dans le début de l'univers, quand il y avait des niveaux incroyablement élevés de l'énergie, toutes ces forces sont décrites par des chaînes, en interaction les uns avec les autres.

supersymétrie

Toutes les particules dans l'univers peuvent être divisés en deux types: les bosons et les fermions. La théorie des cordes prédit qu'il ya une relation entre eux, connu sous le nom supersymétrie. Si supersymétrie pour chaque boson et fermion doit exister pour chaque fermion – boson. Malheureusement expérimentalement l'existence de ces particules n'est pas confirmée.

Supersymmetry est une relation mathématique entre les éléments d'équations physiques. Elle a été trouvée dans un autre domaine de la physique et son application a conduit à la renommage de la théorie des cordes de supersymétrie (ou la théorie des supercordes, dans le langage populaire) dans le milieu des années 1970.

L'un des avantages de la supersymétrie est qu'il simplifie grandement l'équation, ce qui permet d'éliminer certaines variables. Sans équations supersymétrie conduisent à des contradictions physiques, telles que la valeur infinie et imaginaires niveaux d'énergie.

Étant donné que les scientifiques ont observé une particule non prédite par la supersymétrie, il est encore une hypothèse. De nombreux physiciens pensent que la raison – la nécessité d'une quantité importante d'énergie, qui est associée à un poids connu de l'équation d'Einstein E = mc ^2. Ces particules peuvent exister dans l'Univers, mais comme il a refroidi, et après le Big Bang, la propagation de l'énergie, ces particules sont déplacées à de faibles niveaux d'énergie.

En d'autres termes, les cordes vibrent sous forme de particules de haute énergie perdue énergie, ce qui les a fait des éléments avec moins de vibrations.

Les chercheurs espèrent que l' observation astronomique ou expérience avec des accélérateurs de particules confirment la théorie, identifiant certains des éléments supersymétriques avec une énergie plus élevée.

des mesures supplémentaires

Autre conséquence mathématique de la théorie des cordes est qu'il est logique dans le monde, le nombre de mesures est supérieur à trois. À l'heure actuelle, il y a deux explications à cela:

1. Des mesures supplémentaires (six d'entre eux) ont plié, ou, dans la terminologie de la théorie des cordes compactifiée à la taille incroyablement petite, à percevoir qui ne réussiront jamais.
2. Nous étions coincés dans un Brane 3 dimensions, et d'autres dimensions vont au-delà et ne sommes pas à notre disposition.

Un important domaine de recherche parmi les théoriciens est la modélisation mathématique de la façon dont ces positions supplémentaires peuvent être liés à la nôtre. Des résultats récents prédisent que les scientifiques seront bientôt en mesure de détecter ces dimensions supplémentaires (si elles existent) dans les expériences à venir, car ils peuvent être plus que prévu.

compréhension de l'objectif

L'objectif recherché par les scientifiques qui étudient supercordes – « théorie de tout », à savoir une hypothèse physique unique à un niveau fondamental décrit toute la réalité physique … En cas de succès, il pourrait éclaircir de nombreuses questions concernant la structure de notre univers.

Explication de la matière et la masse

L'une des principales tâches de la recherche moderne – la recherche de solutions aux particules réelles.

La théorie des cordes a commencé comme un concept qui décrit les particules telles que hadrons, divers états vibratoires supérieurs des chaînes. Dans la plupart des formulations modernes, la matière, observée dans notre univers est le résultat de la vibration des cordes et branes avec énergie la plus basse. Les vibrations génèrent plus de particules à haute énergie, qui sont maintenant dans notre monde n'existent pas.

La masse de ces particules élémentaires est une manifestation de la façon dont les cordes et branes compacifiée enveloppé dans des dimensions supplémentaires. Par exemple, dans une version simplifiée quand ils sont pliés sous la forme d'un anneau, appelé torus chaîne mathématiciens et physiciens peuvent envelopper cette forme de deux façons:

• boucle courte passant par le centre du tore;
• longue boucle sur toute la circonférence extérieure du tore.

La boucle courte est une particule de lumière, et plus – sévère. Lorsque vous enroulez la corde autour du compacifiée toroïdal mesure de la formation de nouveaux éléments avec des masses différentes.

la théorie des supercordes brièvement et clairement, explique simplement et avec élégance la longueur de transition en masse. la mesure est affaissée torus beaucoup plus difficile, mais en principe, ils travaillent aussi.

Il est même possible, bien qu'il soit difficile d'imaginer que le cordon enveloppe le torus dans deux directions en même temps, ce qui se traduira par l'autre particule avec une masse différente. Branes peut également envelopper les dimensions supplémentaires, ce qui crée encore plus de possibilités.

Définition de l'espace et le temps

Dans de nombreuses versions de la théorie des supercordes des effondrements de mesure, ce qui les rend inobservable au niveau actuel de développement technologique.

À l'heure actuelle on ne sait pas si la théorie des cordes pourrait expliquer la nature fondamentale de l'espace et de temps que fait Einstein. Il les dimensions sont la toile de fond l'interaction des cordes et le sens réel indépendant ne sont pas.

Nous offrons une explication, n'est pas complètement finalisé, relatif à la présentation de l'espace-temps comme un dérivé du montant total de toutes les interactions chaîne.

Cette approche ne répond pas aux vues de certains physiciens qui a conduit à la critique de l'hypothèse. théorie concurrentielle de la gravité quantique à boucles comme point de départ en utilisant la quantification de l'espace et le temps. Certains croient que finalement il ne sera une approche différente à tous la même hypothèse de base.

Quantification de gravité

La principale réalisation de cette hypothèse, si elle est confirmée, sera une théorie de la gravité quantique. Description actuelle de gravité dans la relativité générale est incompatible avec la physique quantique. Enfin, imposer des restrictions sur le comportement des petites particules, tout en essayant d'explorer l'univers dans une très petite échelle conduit à des contradictions.

L'unification des forces

À l'heure actuelle, les physiciens sont connus quatre forces fondamentales: la gravité, électromagnétiques, les interactions nucléaires fortes et faibles. De la théorie des cordes, il implique que tout ce qu'ils étaient autrefois des manifestations de même.

Selon cette hypothèse, comme le début de l'univers refroidi après le big bang, il est une seule interaction a été divisée en différents aujourd'hui opérationnel.

Des expériences à haute énergie permettent jamais nous de trouver l'union de ces forces, bien que ces expériences sont bien au-delà du développement de la technologie actuelle.

cinq options

Après supercordes révolution en 1984, le développement a eu lieu à un rythme effréné. En conséquence, au lieu d'un seul concept tourné cinq, type appelé I, IIA, IIB, HO, HE, dont chacun est décrit presque complètement notre monde, mais pas à la fin.

Physique, la version touchante de la théorie des cordes dans l'espoir de trouver le véritable formule universelle, créé 5 différentes variantes d'auto-suffisante. Certaines de leurs propriétés reflètent la réalité physique du monde, d'autres étaient fausses.

M-théorie

Lors d'une conférence en 1995, le physicien Edward Witten a proposé une solution audacieuse aux cinq hypothèses. Sur la base de la découverte récente de la dualité, ils deviennent tous des cas particuliers d'un seul concept global appelé la théorie Witten M de supercordes. L'un des concepts clés, il est devenu Brane (abréviation de la membrane), des objets de base ayant plus d'une dimension. Bien que l'auteur n'a pas offert la version complète, ce qui est pas si loin, la théorie M de supercordes se compose brièvement les caractéristiques suivantes:

• 11-dimension (10, plus une dimension spatio-temporel);
• la dualité, qui conduisent à cinq théories expliquant la même réalité physique;
• branes – cordes, avec plus de 1 mesure.

enquête

En conséquence, au lieu d'un il y avait 10 ⁵⁰⁰ décisions. Pour certains physiciens, il a été la cause de la crise, tandis que d'autres ont pris le principe anthropic, ce qui explique les propriétés de l'univers avec notre présence en elle. Il reste à attendre, quand les théoriciens trouveront une autre façon de naviguer dans la théorie des supercordes.

Certaines interprétations disent que notre monde n'est pas le seul. Les versions les plus radicales permettent l'existence d'un nombre infini d'univers, dont certains contiennent des copies exactes de notre propre.

La théorie d'Einstein prédit l'existence d'un espace réduit, que l'on appelle un trou de ver ou d'un pont Einstein-Rosen. Dans ce cas, les deux sites distants court passage associé. la théorie des supercordes permet non seulement cela, mais aussi la connexion des points éloignés des mondes parallèles. Vous pouvez même passer entre les univers avec les lois de la physique différents. Cependant, l'option probable, lorsque la théorie quantique de la gravité fera leur existence impossible.

De nombreux physiciens croient que le principe holographique, lorsque toutes les informations contenues dans l'espace de volume, correspond aux informations enregistrées sur la surface, permettra une meilleure compréhension du concept de brins de puissance.

Certains croient que la théorie des supercordes permet à plusieurs mesures de temps, ce qui peut être un voyage à travers eux.

En outre, dans le cadre de l'hypothèse qu'il existe une alternative au modèle du Big Bang, selon laquelle notre univers a été le résultat d'une collision entre deux branes et passe par des cycles répétés de création et de destruction.

Le sort ultime de l'univers a toujours occupé les physiciens, et la version finale de la théorie des cordes peut aider à déterminer la densité de la matière et constante cosmologique. La connaissance de ces valeurs, les cosmologistes seront en mesure de déterminer si l'univers se rétrécir jusqu'à ce que, jusqu'à ce qu'il explose, tout a commencé à nouveau.

Personne ne connaît les conséquences de la théorie scientifique, tant qu'il ne sera pas développé et testé. Einstein, écrit l'équation E = mc ^2, ne pas attendre à ce que cela conduira à l'émergence d'armes nucléaires. Les créateurs de la physique quantique ne savaient pas que ce sera la base pour le laser et le transistor. Et bien que l'on ne sait pas encore ce qui sera un concept purement théorique, montre l'histoire qui va sûrement obtenir quelque chose d'extraordinaire.

Pour plus d'informations sur cette hypothèse se trouve dans le livre Endryu Tsimmermana « super théorie des cordes pour les nuls. »