Teória vlnových strún. Teória strún a skryté dimenzie vesmíru – dôkaz existencie

Toto je už štvrtá téma. Dobrovoľníkov tiež žiadame, aby nezabudli, o akých témach vyjadrili túžbu pokryť, prípadne si niekto práve teraz vybral tému zo zoznamu. Som zodpovedný za repostovanie a propagáciu na sociálnych sieťach. A teraz naša téma: „teória strún“

Pravdepodobne ste už počuli, že najpopulárnejšia vedecká teória našej doby, teória strún, predpokladá existenciu oveľa viac dimenzií, než nám hovorí zdravý rozum.

Najväčší problém pre teoretických fyzikov je, ako spojiť všetky základné interakcie (gravitačné, elektromagnetické, slabé a silné) do jedinej teórie. Teória superstrun tvrdí, že je teóriou všetkého.

Ukázalo sa však, že najvhodnejší počet rozmerov potrebných na fungovanie tejto teórie je až desať (z ktorých deväť je priestorových a jedna je časová)! Ak existuje viac alebo menej rozmerov, matematické rovnice dávajú iracionálne výsledky, ktoré idú do nekonečna - singularitu.

Ďalšia etapa vývoja teórie superstrun – M-teória – už počítala s jedenástimi dimenziami. A ďalšia jej verzia – F-teória – všetkých dvanásť. A to vôbec nie je komplikácia. F-teória popisuje 12-rozmerný priestor s jednoduchšími rovnicami ako M-teória popisuje 11-rozmerný priestor.

Samozrejme, teoretická fyzika sa nenazýva teoretickou len tak. Všetky jej úspechy existujú zatiaľ len na papieri. Aby sme vysvetlili, prečo sa môžeme pohybovať iba v trojrozmernom priestore, vedci začali hovoriť o tom, ako sa nešťastné zostávajúce rozmery museli zmenšiť do kompaktných sfér na kvantovej úrovni. Presnejšie, nie do sfér, ale do Calabi-Yauových priestorov. Ide o trojrozmerné postavy, vo vnútri ktorých je vlastný svet s vlastnou dimenziou. Dvojrozmerná projekcia takéhoto potrubia vyzerá asi takto:

Áno, zdá sa to trochu pritiahnuté za vlasy. Ale možno práve toto vysvetľuje, prečo je kvantový svet taký odlišný od toho, ktorý vnímame.

Vráťme sa trochu do histórie

V roku 1968 sa mladý teoretický fyzik Gabriele Veneziano zamýšľal nad mnohými experimentálne pozorovanými charakteristikami silnej jadrovej sily. Veneziano, ktorý vtedy pracoval v CERN-e, Európskom laboratóriu urýchľovačov v Ženeve vo Švajčiarsku, pracoval na tomto probléme niekoľko rokov, až kým jedného dňa nemal skvelý prehľad. Na svoje veľké prekvapenie si uvedomil, že exotický matematický vzorec, vynájdený asi pred dvesto rokmi slávnym švajčiarskym matematikom Leonhardom Eulerom na čisto matematické účely – takzvaná Eulerova beta funkcia – sa zdá byť schopný jedným ťahom popísať všetky početné vlastnosti častíc zapojených do silnej jadrovej interakcie. Vlastnosť, ktorú si všimol Veneziano, poskytla silný matematický popis mnohých vlastností silnej interakcie; vyvolalo to nával práce, pri ktorej sa beta funkcia a jej rôzne zovšeobecnenia použili na opísanie obrovského množstva údajov nahromadených pri štúdiu zrážok častíc po celom svete. V istom zmysle však bolo Venezianove pozorovanie neúplné. Eulerova beta funkcia fungovala podobne ako spamätaný vzorec študenta, ktorý nerozumie jeho významu alebo významu, no nikto nechápal prečo. Bol to vzorec, ktorý si vyžadoval vysvetlenie.

Gabriele Veneziano

To sa zmenilo v roku 1970, keď Yoichiro Nambu z University of Chicago, Holger Nielsen z Inštitútu Nielsa Bohra a Leonard Susskind zo Stanfordskej univerzity dokázali objaviť fyzikálny význam Eulerovho vzorca. Títo fyzici ukázali, že keď sú elementárne častice reprezentované malými, vibrujúcimi jednorozmernými strunami, silná interakcia týchto častíc je presne opísaná Eulerovou funkciou. Ak by boli strunové segmenty dostatočne malé, uvažovali títo výskumníci, stále by vyzerali ako bodové častice, a preto by neboli v rozpore s experimentálnymi pozorovaniami. Aj keď bola táto teória jednoduchá a intuitívne atraktívna, čoskoro sa ukázalo, že strunový popis silnej sily bol chybný. Začiatkom 70. rokov 20. storočia. Fyzici s vysokou energiou dokázali nahliadnuť hlbšie do subatomárneho sveta a ukázali, že množstvo predpovedí modelov založených na strunách je v priamom rozpore s výsledkami pozorovania. Súčasne došlo k paralelnému rozvoju kvantovej teórie poľa – kvantovej chromodynamiky – ktorá využívala bodový model častíc. Úspech tejto teórie pri opise silnej interakcie viedol k opusteniu teórie strún.
Väčšina časticových fyzikov verila, že teória strún bola navždy odložená do odpadkového koša, ale mnohí výskumníci jej zostali verní. Schwartz sa napríklad domnieval, že „matematická štruktúra teórie strún je taká krásna a má toľko úžasných vlastností, že určite musí poukazovať na niečo hlbšie“ 2 ). Jedným z problémov, ktoré mali fyzici s teóriou strún, bolo, že sa zdalo, že poskytuje príliš veľký výber, čo bolo mätúce. Niektoré konfigurácie vibrujúcich strún v tejto teórii mali vlastnosti, ktoré sa podobali vlastnostiam gluónov, čo dávalo dôvod skutočne to považovať za teóriu silnej interakcie. Okrem toho však obsahoval ďalšie častice nosiča interakcie, ktoré nemali nič spoločné s experimentálnymi prejavmi silnej interakcie. V roku 1974 Schwartz a Joel Scherk z francúzskej École Technique Supérieure predložili odvážny návrh, ktorý zmenil túto zjavnú nevýhodu na výhodu. Po preštudovaní zvláštnych vibračných režimov strún, pripomínajúcich nosné častice, si uvedomili, že tieto vlastnosti sa prekvapivo tesne zhodujú s predpokladanými vlastnosťami hypotetického nosiča častíc gravitačnej interakcie – gravitónu. Aj keď tieto „nepatrné častice“ gravitačnej interakcie ešte treba odhaliť, teoretici môžu s istotou predpovedať niektoré základné vlastnosti, ktoré by tieto častice mali mať. Sherk a Schwartz zistili, že tieto charakteristiky sú presne realizované pre niektoré vibračné režimy. Na základe toho navrhli, že prvý nástup teórie strún zlyhal, pretože fyzici príliš zúžili jej rozsah. Sherk a Schwartz oznámili, že teória strún nie je len teóriou silnej sily, je to kvantová teória, ktorá okrem iného zahŕňa aj gravitáciu).

Fyzikálna komunita na tento návrh reagovala s veľkou rezervou. V skutočnosti, podľa Schwartzových memoárov, „našu prácu všetci ignorovali“ 4). Cesty pokroku už boli poriadne preplnené množstvom neúspešných pokusov o spojenie gravitácie a kvantovej mechaniky. Teória strún zlyhala vo svojom počiatočnom pokuse opísať silnú silu a mnohým sa zdalo zbytočné pokúšať sa ju použiť na dosiahnutie ešte väčších cieľov. Následné podrobnejšie štúdie koncom 70. a začiatkom 80. rokov 20. storočia. ukázali, že teória strún a kvantová mechanika majú svoje vlastné, aj keď menšie rozpory. Zdalo sa, že gravitačná sila bola opäť schopná odolať pokusu integrovať ju do opisu vesmíru na mikroskopickej úrovni.
To bolo do roku 1984. V prelomovom dokumente, ktorý zhrnul viac ako desaťročie intenzívneho výskumu, ktorý väčšina fyzikov do značnej miery ignorovala alebo odmietala, Green a Schwartz zistili, že drobný nesúlad s kvantovou teóriou, ktorý sužuje teóriu strún, môže byť povolený. Navyše ukázali, že výsledná teória bola dostatočne široká na to, aby pokryla všetky štyri typy síl a všetky druhy hmoty. Správa o tomto výsledku sa rozšírila po celej fyzikálnej komunite, pričom stovky časticových fyzikov prestali pracovať na svojich projektoch, aby sa zúčastnili útoku, ktorý sa zdal byť poslednou teoretickou bitkou v stáročia trvajúcom útoku na najhlbšie základy vesmíru.
Slovo o úspechu Greena a Schwartza sa nakoniec dostalo aj k študentom prvého ročníka postgraduálneho štúdia a predchádzajúce pochmúrnosť vystriedal vzrušujúci pocit účasti na zlome v dejinách fyziky. Mnohí z nás zostali hore dlho do noci, hĺbajúc nad statnými zväzkami teoretickej fyziky a abstraktnej matematiky, ktoré sú nevyhnutné na pochopenie teórie strún.

Ak veríte vedcom, tak my sami a všetko okolo nás pozostáva z nekonečného množstva takýchto záhadných poskladaných mikroobjektov.
Obdobie od roku 1984 do roku 1986 teraz známy ako „prvá revolúcia v teórii superstrun“. Počas tohto obdobia napísali fyzici na celom svete viac ako tisíc prác o teórii strún. Tieto práce presvedčivo ukázali, že mnohé vlastnosti štandardného modelu, objavené desaťročiami usilovného výskumu, prirodzene vyplývajú z veľkolepého systému teórie strún. Ako poznamenal Michael Green: „Okamžik, keď sa zoznámite s teóriou strún a uvedomíte si, že takmer všetky hlavné pokroky vo fyzike minulého storočia plynuli – a plynuli s takou eleganciou – z takého jednoduchého východiskového bodu, jasne demonštruje neuveriteľnú silu túto teóriu.“5 Navyše, pre mnohé z týchto vlastností, ako uvidíme nižšie, poskytuje teória strún oveľa úplnejší a uspokojivejší popis ako štandardný model. Tieto úspechy presvedčili mnohých fyzikov, že teória strún môže splniť svoje sľuby a stať sa konečnou zjednocujúcou teóriou.

Dvojrozmerná projekcia trojrozmernej Calabi-Yauovej variety. Táto projekcia poskytuje predstavu o tom, aké zložité sú ďalšie dimenzie.

Na tejto ceste však fyzici pracujúci na teórii strún znova a znova narážali na vážne prekážky. V teoretickej fyzike sa často musíme zaoberať rovnicami, ktoré sú buď príliš zložité na pochopenie, alebo ťažko riešiteľné. Zvyčajne sa v takejto situácii fyzici nevzdávajú a snažia sa získať približné riešenie týchto rovníc. Situácia v teórii strún je oveľa komplikovanejšia. Aj samotné odvodenie rovníc sa ukázalo byť také zložité, že sa zatiaľ podarilo získať len ich približnú podobu. Fyzici pracujúci v teórii strún sa tak ocitajú v situácii, keď musia hľadať približné riešenia približných rovníc. Po niekoľkých rokoch úžasného pokroku dosiahnutého počas prvej superstrunovej revolúcie boli fyzici konfrontovaní so skutočnosťou, že použité približné rovnice nedokázali správne odpovedať na množstvo dôležitých otázok, čo bránilo ďalšiemu rozvoju výskumu. Bez konkrétnych nápadov, ako sa dostať za hranice týchto približných metód, mnohí fyzici pracujúci v oblasti teórie strún zažívali rastúci pocit frustrácie a vrátili sa k svojmu predchádzajúcemu výskumu. Pre tých, ktorí zostali, koniec 80. a začiatok 90. ​​rokov. boli skúšobným obdobím.

Krása a potenciálna sila teórie strún lákala výskumníkov ako zlatý poklad bezpečne zamknutý v trezore, viditeľný iba cez malé kukátko, ale nikto nemal kľúč, ktorý by uvoľnil tieto spiace sily. Dlhé obdobie „suchosti“ z času na čas prerušili dôležité objavy, no každému bolo jasné, že sú potrebné nové metódy, ktoré by presahovali už známe približné riešenia.

Patová situácia sa skončila úchvatnou prednáškou Edwarda Wittena v roku 1995 na konferencii teórie strún na Univerzite v južnej Kalifornii – prednáškou, ktorá ohromila miestnosť zaplnenú do posledného miesta poprednými svetovými fyzikmi. V ňom odhalil plán ďalšej fázy výskumu, čím odštartoval „druhú revolúciu v teórii superstrun“. Teoretici strún teraz energicky pracujú na nových metódach, ktoré sľubujú prekonať prekážky, s ktorými sa stretávajú.

Pre širokú popularizáciu TS by ľudstvo malo postaviť pamätník profesorovi Columbia University Brianovi Greenovi. Jeho kniha z roku 1999 „The Elegant Universe. Superstrings, Hidden Dimensions a Quest for the Ultimate Theory“ sa stal bestsellerom a získal Pulitzerovu cenu. Práca vedca vytvorila základ populárno-vedeckého miniseriálu, ktorého hostiteľom je samotný autor – jeho fragment je možné vidieť na konci materiálu (foto Amy Sussman/Columbia University).

klikacia 1700 px

Skúsme teraz aspoň trochu pochopiť podstatu tejto teórie.

Začať odznova. Nulový rozmer je bod. Nemá veľkosť. Nie je sa kam posunúť, na označenie polohy v takejto dimenzii nie sú potrebné žiadne súradnice.

K prvému bodu položíme druhý a nakreslíme cez ne čiaru. Tu je prvý rozmer. Jednorozmerný objekt má veľkosť - dĺžku, ale nemá šírku ani hĺbku. Pohyb v rámci jednorozmerného priestoru je veľmi obmedzený, pretože prekážke, ktorá vznikne na ceste, sa nedá vyhnúť. Na určenie polohy v tomto segmente potrebujete iba jednu súradnicu.

Vedľa segmentu dáme bodku. Aby sme obidva tieto objekty zmestili, budeme potrebovať dvojrozmerný priestor s dĺžkou a šírkou, teda plochou, ale bez hĺbky, teda objemu. Umiestnenie akéhokoľvek bodu na tomto poli je určené dvoma súradnicami.

Tretí rozmer vzniká, keď do tohto systému pridáme tretiu súradnicovú os. Pre nás, obyvateľov trojrozmerného vesmíru, je veľmi ľahké si to predstaviť.

Skúsme si predstaviť, ako vidia svet obyvatelia dvojrozmerného priestoru. Napríklad títo dvaja muži:

Každý z nich uvidí svojho súdruha takto:

A v tejto situácii:

Naši hrdinovia sa navzájom uvidia takto:

Práve zmena uhla pohľadu umožňuje našim hrdinom posudzovať jeden druhého ako dvojrozmerné objekty, a nie jednorozmerné segmenty.

Teraz si predstavme, že určitý objemový objekt sa pohybuje v tretej dimenzii, ktorá pretína tento dvojrozmerný svet. Pre vonkajšieho pozorovateľa bude tento pohyb vyjadrený zmenou v dvojrozmernej projekcii objektu v rovine, ako je brokolica v prístroji MRI:

Ale pre obyvateľa našej roviny je takýto obraz nepochopiteľný! Nevie si ju ani predstaviť. Pre neho bude každá z dvojrozmerných projekcií vnímaná ako jednorozmerný segment so záhadne premenlivou dĺžkou, objavujúci sa na nepredvídateľnom mieste a tiež nepredvídateľne miznúci. Pokusy vypočítať dĺžku a miesto pôvodu takýchto objektov pomocou fyzikálnych zákonov dvojrozmerného priestoru sú odsúdené na neúspech.

My, obyvatelia trojrozmerného sveta, vidíme všetko ako dvojrozmerné. Iba pohyb objektu v priestore nám umožňuje cítiť jeho objem. Akýkoľvek viacrozmerný objekt tiež uvidíme ako dvojrozmerný, ale bude sa prekvapujúcim spôsobom meniť v závislosti od nášho vzťahu k nemu alebo času.

Z tohto pohľadu je zaujímavé uvažovať napríklad o gravitácii. Každý pravdepodobne videl takéto obrázky:

Zvyčajne zobrazujú, ako gravitácia ohýba časopriestor. Ohýba sa... kde? Presne nie v žiadnej z nám známych dimenzií. A čo kvantové tunelovanie, teda schopnosť častice zmiznúť na jednom mieste a objaviť sa na úplne inom a za prekážkou, cez ktorú by v našej realite nemohla preniknúť bez toho, aby do nej urobila dieru? A čo čierne diery? Čo ak sú všetky tieto a ďalšie záhady modernej vedy vysvetlené tým, že geometria priestoru vôbec nie je taká, ako sme ju zvyknutí vnímať?

Hodiny tikajú

Čas pridáva do nášho vesmíru ďalšiu súradnicu. Aby sa párty mohla konať, musíte vedieť nielen to, v ktorom bare sa bude konať, ale aj presný čas tejto udalosti.

Na základe nášho vnímania čas nie je ani tak priamka ako lúč. To znamená, že má východiskový bod a pohyb sa vykonáva iba jedným smerom - z minulosti do budúcnosti. Navyše iba súčasnosť je skutočná. Ani minulosť, ani budúcnosť neexistuje, rovnako ako neexistujú raňajky a večere z pohľadu úradníka v jeho obedňajšej prestávke.

Ale teória relativity s tým nesúhlasí. Čas je z jej pohľadu plnohodnotným rozmerom. Všetky udalosti, ktoré existovali, existujú a budú existovať, sú rovnako skutočné, rovnako ako je skutočná morská pláž, bez ohľadu na to, kde presne nás sny o zvuku príboja prekvapili. Naše vnímanie je len niečo ako reflektor, ktorý osvetľuje určitý segment na priamke času. Ľudstvo vo svojej štvrtej dimenzii vyzerá asi takto:

Ale vidíme len projekciu, výsek tejto dimenzie v každom jednotlivom okamihu v čase. Áno, áno, ako brokolica v prístroji na magnetickú rezonanciu.

Všetky teórie doteraz pracovali s veľkým množstvom priestorových dimenzií a časová bola vždy jediná. Ale prečo priestor umožňuje viac dimenzií priestoru, ale iba jeden čas? Kým vedci nebudú vedieť odpovedať na túto otázku, hypotéza dvoch alebo viacerých časopriestorov sa bude zdať veľmi atraktívna pre všetkých filozofov a autorov sci-fi. A fyzici tiež, no a čo? Napríklad americký astrofyzik Itzhak Bars vidí koreň všetkých problémov s teóriou všetkého ako prehliadaný druhý časový rozmer. Ako mentálne cvičenie si skúsme predstaviť svet s dvoma časmi.

Každá dimenzia existuje samostatne. To je vyjadrené tým, že ak zmeníme súradnice objektu v jednej dimenzii, súradnice v iných môžu zostať nezmenené. Ak sa teda pohybujete pozdĺž jednej časovej osi, ktorá pretína druhú v pravom uhle, potom sa v priesečníku čas okolo zastaví. V praxi to bude vyzerať asi takto:

Jediné, čo Neo musel urobiť, bolo umiestniť svoju jednorozmernú časovú os kolmo na časovú os guliek. Len maličkosť, budete súhlasiť. V skutočnosti je všetko oveľa komplikovanejšie.

Presný čas vo vesmíre s dvoma časovými dimenziami bude určený dvoma hodnotami. Je ťažké predstaviť si dvojrozmernú udalosť? Teda taký, ktorý je predĺžený súčasne pozdĺž dvoch časových osí? Je pravdepodobné, že takýto svet by si vyžadoval špecialistov na mapovanie času, podobne ako kartografi mapujú dvojrozmerný povrch zemegule.

Čo ešte odlišuje dvojrozmerný priestor od jednorozmerného priestoru? Schopnosť obísť prekážku napr. Toto je úplne za hranicami našej mysle. Obyvateľ jednorozmerného sveta si nevie predstaviť, aké to je zahnúť za roh. A čo je toto - uhol v čase? Navyše v dvojrozmernom priestore môžete cestovať dopredu, dozadu alebo dokonca diagonálne. Netuším, aké to je prechádzať časom diagonálne. Nehovoriac o tom, že čas je základom mnohých fyzikálnych zákonov a je nemožné si predstaviť, ako sa zmení fyzika vesmíru s príchodom ďalšej časovej dimenzie. Ale je také vzrušujúce o tom premýšľať!

Veľmi veľká encyklopédia

Iné dimenzie zatiaľ neboli objavené a existujú len v matematických modeloch. Ale môžete si ich skúsiť predstaviť takto.

Ako sme už skôr zistili, vidíme trojrozmernú projekciu štvrtej (časovej) dimenzie Vesmíru. Inými slovami, každý okamih existencie nášho sveta je bodom (podobne ako nulová dimenzia) v časovom období od Veľkého tresku po Koniec sveta.

Tí z vás, ktorí čítali o cestovaní v čase, vedia, akú dôležitú úlohu v ňom hrá zakrivenie časopriestorového kontinua. Toto je piata dimenzia - práve v nej sa štvorrozmerný časopriestor „ohýba“, aby priblížil dva body na tejto čiare. Bez toho by bolo cestovanie medzi týmito bodmi príliš dlhé alebo dokonca nemožné. Zhruba povedané, piata dimenzia je podobná druhej – posúva „jednorozmernú“ líniu časopriestoru do „dvojrozmernej“ roviny so všetkým, čo z nej vyplýva v podobe schopnosti zahnúť za roh.

O niečo skôr naši obzvlášť filozoficky založení čitatelia zrejme uvažovali o možnosti slobodnej vôle v podmienkach, kde budúcnosť už existuje, no ešte nie je známa. Veda na túto otázku odpovedá takto: pravdepodobnosti. Budúcnosť nie je palica, ale celá metla možných scenárov. Ktorý sa splní, zistíme, keď tam prídeme.

Každá z pravdepodobností existuje vo forme „jednorozmerného“ segmentu na „rovine“ piatej dimenzie. Aký je najrýchlejší spôsob, ako preskočiť z jedného segmentu do druhého? Správne - ohnite túto rovinu ako list papiera. Kde to mám zohnúť? A opäť správne - v šiestej dimenzii, ktorá dáva celej tejto komplexnej štruktúre „objem“. A tak z neho robí, podobne ako z trojrozmerného priestoru, „dokončený“, nový bod.

Siedma dimenzia je nová priamka, ktorá pozostáva zo šesťrozmerných „bodov“. Aký je ďalší bod na tomto riadku? Celý nekonečný súbor možností pre vývoj udalostí v inom vesmíre, ktorý nevznikol ako výsledok Veľkého tresku, ale za iných podmienok a funguje podľa iných zákonov. To znamená, že siedma dimenzia sú korálky z paralelných svetov. Ôsma dimenzia zhromažďuje tieto „priame čiary“ do jednej „roviny“. A deviatu možno prirovnať ku knihe, ktorá obsahuje všetky „listy“ ôsmej dimenzie. Toto je súhrn všetkých dejín všetkých vesmírov so všetkými fyzikálnymi zákonmi a všetkými počiatočnými podmienkami. Opäť obdobie.

Tu sme narazili na limit. Aby sme si predstavili desiaty rozmer, potrebujeme priamku. A aký ďalší bod by mohol byť na tomto riadku, ak deviata dimenzia už pokrýva všetko, čo si možno predstaviť, a dokonca aj to, čo si nemožno predstaviť? Ukazuje sa, že deviata dimenzia nie je len ďalším východiskovým bodom, ale konečným – aspoň pre našu predstavivosť.

Teória strún tvrdí, že struny vibrujú v desiatej dimenzii – základné častice, ktoré tvoria všetko. Ak desiata dimenzia obsahuje všetky vesmíry a všetky možnosti, potom reťazce existujú všade a stále. Každý reťazec existuje v našom vesmíre aj v akomkoľvek inom. Kedykoľvek. Hneď. V pohode, čo?

Fyzik, špecialista na teóriu strún. Je známy svojou prácou na zrkadlovej symetrii súvisiacej s topológiou zodpovedajúcich Calabi-Yauových variet. Širokému publiku je známy ako autor populárno-náučných kníh. Jeho Elegantný vesmír bol nominovaný na Pulitzerovu cenu.

V septembri 2013 prišiel Brian Greene do Moskvy na pozvanie Polytechnického múzea. Slávny fyzik, strunový teoretik a profesor na Kolumbijskej univerzite je širokej verejnosti známy predovšetkým ako popularizátor vedy a autor knihy „Elegantný vesmír“. Lenta.ru hovoril s Brianom Greenom o teórii strún a nedávnych ťažkostiach, ktorým táto teória čelila, ako aj o kvantovej gravitácii, amplituédre a sociálnej kontrole.

Literatúra v ruštine: Kaku M., Thompson J.T. „Za Einsteinom: Superstruny a hľadanie konečnej teórie“ a čo to bolo Pôvodný článok je na webe InfoGlaz.rf Odkaz na článok, z ktorého bola vytvorená táto kópia -

Podobná otázka tu už bola položená:

Ale pokúsim sa vám to porozprávať v mojom podpisovom štýle ;)

Máme pred sebou veľmi dlhý rozhovor, ale dúfam, že ťa to bude zaujímať, brácho. Vo všeobecnosti si vypočujte, o čo tu ide. Hlavná myšlienka je viditeľná už v samotnom názve: namiesto bodových elementárnych častíc (ako sú elektróny, fotóny atď.) táto teória navrhuje struny - akési mikroskopické vibrujúce jednorozmerné vlákna energie, ktoré sú také malé, že sa nedajú detekované akýmkoľvek moderným zariadením (konkrétne sú na Planckovej dĺžke, ale o to nejde). Nehovoriac, že ​​častice pozostávať vyrobené zo šnúrok, oni a tam je struny, jednoducho kvôli nedokonalosti našej výbavy ich vidíme ako častice. A ak je naše zariadenie schopné dosiahnuť Planckovu dĺžku, tak tam, ako sa očakávalo, nájdeme struny. A rovnako ako husľová struna vibruje a vytvára rôzne tóny, kvantová struna vibruje a vytvára rôzne vlastnosti častíc (ako sú náboje alebo hmoty). Toto je vo všeobecnosti hlavná myšlienka.

Tu je však dôležité poznamenať, že teória strún má veľmi veľké ambície a nenárokuje si nič menšieho než status „teórie všetkého“, ktorá kombinuje gravitáciu (teóriu relativity) a kvantovú mechaniku (teda makrosvet – tzv. svet nám známych veľkých objektov a mikrosvet - svet elementárnych častíc). Gravitácia sa v teórii strún objavuje elegantne sama o sebe a tu je dôvod. Spočiatku bola teória strún všeobecne vnímaná iba ako teória silnej jadrovej sily (interakcia, vďaka ktorej sú protóny a neutróny držané pohromade v jadre atómu), nič viac, pretože niektoré typy vibrujúcich strún pripomínali vlastnosti gluónov. (častice, ktoré nesú silnú silu). Okrem gluónov sa v nej však nachádzali aj iné typy kmitov strún, ktoré pripomínali iné častice, ktoré niesli nejakú interakciu, ktorá s gluónmi nemala nič spoločné. Po štúdiu vlastností týchto častíc vedci zistili, že tieto vibrácie sa presne zhodujú s vlastnosťami hypotetickej častice - gravitónu - častice, ktorá nesie gravitačnú interakciu. Takto sa gravitácia objavila v teórii strún.

Ale opäť tu (čo narobíte!) vyvstáva problém nazývaný „kvantové fluktuácie“. Neľakajte sa, tento termín je strašidelný už len naoko. Kvantové fluktuácie sú teda spojené s neustálym zrodom a deštrukciou virtuálnych (takých, ktoré nie je možné priamo vidieť kvôli ich neustálemu objavovaniu a miznutiu) častíc. Najvýznamnejším procesom v tomto zmysle je anihilácia - zrážka častice a antičastice so vznikom fotónu (častice svetla), ktorý následne generuje ďalšiu časticu a antičasticu. Čo je v podstate gravitácia? Je to hladko zakrivená geometrická tkanina časopriestoru. Tu je kľúčové slovo hladko. A v kvantovom svete, kvôli týmto veľmi fluktuáciám, priestor nie je vôbec hladký a hladký, deje sa tam taký chaos, že je dokonca strašidelné si to predstaviť. Ako ste už pravdepodobne pochopili, hladká geometria priestoru teórie relativity je úplne nezlučiteľná s kvantovými fluktuáciami. Zmätok, ale fyzici našli riešenie a povedali, že interakcia strún tieto výkyvy vyhladzuje. Ako, pýtate sa? Predstavte si však dve uzavreté šnúrky (pretože existujú aj otvorené šnúrky, ktoré sú akousi malou niťou s dvoma otvorenými koncami; uzavreté šnúrky sú preto akýmsi slučkami). Tieto dve uzavreté struny sú na kolíznom kurze a v určitom bode sa zrazia a premenia sa na jednu väčšiu strunu. Tento reťazec sa ešte nejaký čas pohybuje a potom sa rozpadne na dva menšie reťazce. Teraz ďalší krok. Predstavme si celý tento proces na nakrútených záberoch: uvidíme, že tento proces nadobudol určitý trojrozmerný objem. Tento objem sa nazýva „svetový povrch“. Teraz si predstavme, že sa ty a ja pozeráme na celý tento proces z rôznych uhlov: ja sa pozerám rovno a ty sa pozeráš pod miernym uhlom. Uvidíme, že z vášho a z môjho pohľadu budú struny narážať na rôznych miestach, keďže pre vás sa tieto strunové „slučky“ (nazvime ich tak) budú pohybovať mierne pod uhlom, ale mne sa budú pohybovať sa rovno. Ide však o rovnaký proces, rovnaké dve kolidujúce struny, rozdiel spočíva len v dvoch uhloch pohľadu. To znamená, že dochádza k určitému „rozmazaniu“ interakcie strún: z pozície rôznych pozorovateľov interagujú na rôznych miestach. Napriek týmto rozdielnym uhlom pohľadu je však proces rovnaký a bod interakcie je rovnaký. Rôzni pozorovatelia teda zaznamenajú rovnaké miesto interakcie dvoch bodových častíc. Presne takto! Rozumieš tomu, čo sa deje? Vyhladili sme kvantové fluktuácie a tak sme zjednotili gravitáciu a kvantovú mechaniku! Pozri!

Dobre, poďme ďalej. Si už unavený? No počúvaj. Teraz budem hovoriť o niečom, čo sa mi osobne na teórii strún nepáči. A tomu sa hovorí „matematizácia“. Akosi sa teoretici nechali príliš uniesť matematikou... ale pointa je tu jednoduchá: koľko dimenzií priestoru poznáte? Správne, tri: dĺžka, šírka a výška (čas je štvrtý rozmer). Takže matematika teórie strún vychádza s týmito štyrmi dimenziami veľmi zle. A aj s piatimi. A s desiatimi. Ale s jedenástkou vychádza dobre. A teoretici sa rozhodli: nuž, keďže to matematika vyžaduje, nech existuje jedenásť dimenzií. Vidíte, matematika vyžaduje! Matematika, nie realita! (Výkričník stranou: ak sa mýlim, niekto ma presvedčte! Chcem si to rozmyslieť!) Nuž, kam sa podelo ostatných sedem dimenzií? Teória na túto otázku odpovedá tým, že sú „zhutnené“, zvinuté do mikroskopických útvarov v Planckovej dĺžke (teda v mierke, ktorú nie sme schopní pozorovať). Tieto útvary sa nazývajú „Calabi-Yauova varieta“ (podľa mien dvoch významných fyzikov).

Je tiež zaujímavé, že teória strún nás vedie k Multivesmíru, teda k myšlienke existencie nekonečného množstva paralelných vesmírov. Ide o to, že v teórii strún nie sú len struny, ale aj brány (od slova „membrána“). Brány môžu mať rôzne rozmery, až deväť. Predpokladá sa, že žijeme na 3-bráne, ale v blízkosti tejto brány môžu byť ďalšie a môžu sa pravidelne zrážať. Ale nevidíme ich, pretože otvorené šnúrky sú pevne pripevnené k bráne na oboch koncoch. Tieto struny sa svojimi koncami môžu pohybovať pozdĺž brány, ale nemôžu ju opustiť (rozopnúť sa). A ak veríte teórii strún, potom všetka hmota a my všetci pozostávame z častíc, ktoré pri Planckovej dĺžke vyzerajú ako struny. V dôsledku toho, keďže otvorené reťazce nemôžu opustiť bránu, potom nemôžeme žiadnym spôsobom interagovať s inou bránou (čítaj: paralelný vesmír) alebo ju nejako vidieť. Jediná častica, ktorá sa v princípe o toto obmedzenie nestará a môže to urobiť, je hypotetický gravitón, čo je uzavretá struna. Nikomu sa však ešte nepodarilo odhaliť gravitón. Takýto multivesmír sa nazýva „brane multiverse“ alebo „scenár bránového sveta“.

Mimochodom, vzhľadom na to, že v teórii strún boli objavené nielen struny, ale aj brány, teoretici to začali nazývať „M-teória“, ale nikto vlastne nevie, čo to „M“ znamená;)

Presne takto. Toto je príbeh. Dúfam, že ťa to zaujalo, braček. Ak je niečo nejasné, opýtajte sa v komentároch a vysvetlím.

Komplexným štúdiom nášho vesmíru vedci určujú množstvo vzorcov a faktov, ktoré sa následne stávajú zákonitosťami dokazovanými hypotézami. Na ich základe ďalšie výskumy naďalej prispievajú ku komplexnému štúdiu sveta v číslach.

Strunová teória vesmíru je spôsob znázornenia priestoru vesmíru pozostávajúceho z určitých vlákien, ktoré sa nazývajú struny a brány. Zjednodušene povedané (pre figuríny), základom sveta nie sú častice (ako vieme), ale vibrujúce energetické prvky nazývané struny a brány. Veľkosť šnúrky je veľmi, veľmi malá - približne 10 -33 cm.

Na čo to slúži a je to užitočné? Táto teória dala podnet na opis pojmu „gravitácia“.

Teória strún je matematická, to znamená, že fyzikálna podstata je opísaná rovnicami. Je ich veľa, ale neexistuje jediný a pravdivý. Skryté rozmery vesmíru zatiaľ neboli experimentálne určené.

Teória je založená na 5 konceptoch:

1. Svet sa skladá z vlákien vo vibrujúcom stave a energetických membrán.
2. Teória je založená na teórii gravitácie a kvantovej fyzike.
3. Teória zjednocuje všetky základné sily vesmíru.
4. Častice bozóny a fermióny majú nový typ spojenia - supersymetriu.
5. Teória popisuje rozmery vo vesmíre, ktoré sú nepozorovateľné ľudským okom.

Porovnanie s gitarou vám pomôže lepšie pochopiť teóriu strún.

Svet prvýkrát počul o tejto teórii v sedemdesiatych rokoch dvadsiateho storočia. Mená vedcov vo vývoji tejto hypotézy:

• Witten;
• Veneziano;
• Zelená;
• Hrubý;
• Kaku;
• Maldacena;
• Polyakov;
• Susskind;
• Schwartz.

Energetické vlákna boli považované za jednorozmerné - struny. To znamená, že šnúrka má 1 rozmer – dĺžku (bez výšky). Existujú 2 typy:

• otvorené, v ktorých sa konce navzájom nedotýkajú;
• uzavretá - slučka.

Zistilo sa, že môžu interagovať 5 takýmito spôsobmi.To je založené na schopnosti spájať a oddeľovať konce. Absencia prstencových šnúrok je nemožná, kvôli možnosti kombinácie otvorených šnúrok.

V dôsledku toho vedci veria, že teória je schopná opísať nie asociáciu častíc, ale správanie gravitácie. Brány alebo plechy sa považujú za prvky, ku ktorým sú pripevnené struny.

Mohlo by vás zaujímať

Kvantová gravitácia

Vo fyzike existuje kvantový zákon a všeobecná teória relativity. Kvantová fyzika študuje častice v rozsahu vesmíru. Hypotézy v nej sa nazývajú teórie kvantovej gravitácie, strunová gravitácia je považovaná za najdôležitejšiu.

Uzavreté vlákna v ňom fungujú podľa gravitačných síl, pričom majú vlastnosti gravitónu – častice, ktorá prenáša vlastnosti medzi časticami.

Spájanie síl. Teória zahŕňa spojené sily do jednej - elektromagnetické, jadrové, gravitačné. Vedci sa domnievajú, že presne takto to bolo predtým, pred rozdelením síl.

Supersymetria. Podľa konceptu supersymetrie existuje spojenie medzi bozónmi a fermiónmi (štrukturálne jednotky vesmíru). Pre každý bozón existuje fermión a platí to aj naopak: pre fermión existuje bozón. Toto bolo vypočítané na základe rovníc, ale nebolo to experimentálne potvrdené. Výhodou supersymetrie je možnosť eliminácie niektorých premenných (nekonečné, imaginárne hladiny energie).

Dôvodom neschopnosti dokázať supersymetriu je podľa fyzikov veľká energia spojená s hmotnosťou. Existoval skôr, pred obdobím poklesu teploty vo vesmíre. Po Veľkom tresku sa energia rozptýlila a častice sa presunuli na nižšie energetické hladiny.

Zjednodušene povedané, struny, ktoré mohli vibrovať s vlastnosťami častíc s vysokou energiou, keď ju stratili, sa stali nízkou vibráciou.

Pri vytváraní urýchľovačov častíc chcú vedci identifikovať super symetrické prvky s požadovanou úrovňou energie.

Ďalšie dimenzie teórie strún

Dôsledkom teórie strún je matematický koncept, že musí existovať viac ako 3 dimenzie. Prvým vysvetlením je, že dodatočné rozmery sa stali kompaktnými a malými, v dôsledku čoho ich nemožno vidieť ani vnímať.

Existujeme v trojrozmernej bráne, odrezaní od iných dimenzií. Nádej na získanie súradníc, ktoré by ich spájali, dávala iba možnosť použiť matematické modelovanie. Nedávny výskum v tejto oblasti umožňuje predpokladať vznik nových optimistických údajov.

Jednoduché pochopenie cieľa

Vedci z celého sveta, ktorí študujú superstruny, sa snažia podložiť teóriu o celej fyzikálnej realite. Jediná hypotéza by mohla charakterizovať všetko na základnej úrovni a vysvetľovať štruktúru planéty.

Teória strún vznikla z opisu hadrónov, častíc s vyššími vibračnými stavmi struny. Skrátka ľahko vysvetľuje prechod z dĺžky do hmoty.

Existuje mnoho teórií o superstrunách. Dnes nie je isté, či je možné pomocou neho vysvetliť teóriu časopriestoru presnejšie ako Einstein. Vykonané merania neposkytujú presné údaje. Niektoré z nich, týkajúce sa časopriestoru, boli dôsledkom interakcií strún, ale nakoniec boli predmetom kritiky.

Teória gravitácie bude hlavným dôsledkom opísanej teórie, ak sa potvrdí.

Struny a brány sa stali impulzom pre vznik viac ako 10 tisíc variantov úsudkov o vesmíre. Knihy o teórii strún sú verejne dostupné na internete, podrobne a zrozumiteľne ich popísali autori:

• Yau Shintan;
• Steve Nadis „Teória strún a skryté dimenzie vesmíru“;
• Brian Greene o tom hovorí v The Elegant Universe.

Názory, dôkazy, úvahy a všetky tie najmenšie detaily možno nájsť pri pohľade na jednu z mnohých kníh, ktoré poskytujú informácie o svete prístupným a zaujímavým spôsobom. Fyzici vysvetľujú existujúci vesmír našou prítomnosťou, existenciou iných vesmírov (dokonca podobných tomu nášmu). Podľa Einsteina existuje zložená verzia vesmíru.

V teórii superstrún možno spájať body paralelných svetov. Zavedené zákony vo fyzike dávajú nádej na možnosť prechodu medzi vesmírmi. Kvantová teória gravitácie to zároveň eliminuje.

Fyzici hovoria aj o holografickom zázname dát, kedy sú zaznamenané na povrchu. V budúcnosti to dá impulz na pochopenie úsudku o energetických vláknach. Existujú úsudky o mnohosti rozmerov času a možnosti pohybu v ňom. Hypotéza veľkého tresku v dôsledku kolízie 2 brán naznačuje možnosť opakovania cyklov.

Vesmír, vznik všetkého a postupná premena všetkého vždy zamestnávali vynikajúce mysle ľudstva. Boli, sú a budú nové objavy. Konečný výklad teórie strún umožní určiť hustotu hmoty, kozmologickú konštantu.

Vďaka tomu budú určovať schopnosť vesmíru zmenšovať sa až do následného okamihu výbuchu a nového začiatku všetkého. Teórie sú rozvinuté, overené a k niečomu vedú. Einsteinova rovnica, ktorá popisuje závislosť energie od hmotnosti a druhej mocniny rýchlosti svetla E=mc^2, sa teda následne stala impulzom pre vznik jadrových zbraní. Potom bol vynájdený laser a tranzistor. Dnes nevieme, čo môžeme očakávať, ale určite to k niečomu povedie.

Veda je obrovská oblasť a každý deň sa vykonáva obrovské množstvo výskumov a objavov a stojí za zmienku, že niektoré teórie sa zdajú byť zaujímavé, no zároveň nemajú skutočné potvrdenie a akoby „visia v vzduch.”

Čo je teória strún?

Fyzikálna teória, ktorá predstavuje častice vo forme vibrácií, sa nazýva teória strún. Tieto vlny majú iba jeden parameter – zemepisnú dĺžku a žiadnu výšku ani šírku. Pri zisťovaní, čo je teória strún, sa musíme pozrieť na hlavné hypotézy, ktoré opisuje.

1. Predpokladá sa, že všetko okolo nás pozostáva z vlákien, ktoré vibrujú, a membrán energie.
2. Snaží sa spojiť všeobecnú teóriu relativity a kvantovú fyziku.
3. Teória strún ponúka šancu zjednotiť všetky základné sily vesmíru.
4. Predpovedá symetrické spojenie medzi rôznymi typmi častíc: bozónmi a fermiónmi.
5. Poskytuje možnosť opísať a predstaviť si rozmery vesmíru, ktoré predtým neboli pozorované.

Teória strún – kto ju objavil?

1. Kvantová teória strún bola prvýkrát vytvorená v roku 1960 na vysvetlenie javov v hadrónovej fyzike. V tomto čase ho vyvinuli: G. Veneziano, L. Susskind, T. Goto a ďalší.
2. Vedci D. Schwartz, J. Scherk a T. Enet povedali, čo je teória strún, keďže vyvíjali hypotézu bosonických strún, a to sa stalo o 10 rokov neskôr.
3. V roku 1980 dvaja vedci: M. Green a D. Schwartz identifikovali teóriu superstrun, ktoré mali jedinečné symetrie.
4. Výskum navrhovanej hypotézy stále prebieha, ale zatiaľ nebola dokázaná.

Teória strún – filozofia

Existuje filozofický smer, ktorý má spojitosť s teóriou strún a nazýva sa monáda. Zahŕňa použitie symbolov na zhutnenie akéhokoľvek množstva informácií. Monáda a teória strún využívajú vo filozofii protiklady a duality. Najpopulárnejším jednoduchým symbolom monády je Yin-Yang. Odborníci navrhli zobraziť teóriu strún na objemovej, a nie na plochej monade, a potom budú struny realitou, hoci ich dĺžka bude minimálna.

Ak sa použije volumetrická monáda, potom čiara rozdeľujúca Yin-Yang bude rovinou a pri použití multidimenzionálnej monády sa získa objem stočený do špirály. O filozofii súvisiacej s multidimenzionálnymi monádami sa zatiaľ nepracuje – toto je oblasť pre budúce štúdium. Filozofi veria, že poznanie je nekonečný proces a pri pokuse o vytvorenie jednotného modelu vesmíru človeka viackrát prekvapí a zmení svoje základné pojmy.

Nevýhody teórie strún

Keďže hypotéza navrhnutá množstvom vedcov nie je potvrdená, je celkom pochopiteľné, že existuje množstvo problémov naznačujúcich potrebu jej spresnenia.

1. Teória strún má chyby, napríklad pri výpočtoch bol objavený nový typ častíc - tachyóny, ktoré však v prírode nemôžu existovať, pretože druhá mocnina ich hmotnosti je menšia ako nula a rýchlosť pohybu je väčšia ako rýchlosť svetlo.
2. Teória strún môže existovať iba v desaťrozmernom priestore, ale potom je relevantná otázka: prečo človek nevníma iné dimenzie?

Teória strún – dôkaz

Dve hlavné fyzikálne konvencie, na ktorých sú založené vedecké dôkazy, sú v skutočnosti protikladné, pretože predstavujú štruktúru vesmíru na mikroúrovni odlišne. Na ich vyskúšanie bola navrhnutá teória kozmických strún. V mnohých ohľadoch to vyzerá spoľahlivo, nielen slovami, ale aj matematickými výpočtami, ale dnes to človek nemá možnosť prakticky dokázať. Ak struny existujú, sú na mikroskopickej úrovni a zatiaľ neexistuje žiadna technická schopnosť ich rozpoznať.

Teória strún a Boh

Slávny teoretický fyzik M. Kaku navrhol teóriu, v ktorej na dôkaz existencie Boha využíva hypotézu strún. Dospel k záveru, že všetko na svete funguje podľa určitých zákonov a pravidiel stanovených jedinou Mysľou. Podľa Kaku teória strún a skryté dimenzie vesmíru pomôžu vytvoriť rovnicu, ktorá zjednotí všetky sily prírody a umožní nám pochopiť myseľ Boha. Svoju hypotézu zameriava na tachyónové častice, ktoré sa pohybujú rýchlejšie ako svetlo. Einstein tiež povedal, že ak by boli takéto časti objavené, bolo by možné posunúť čas späť.

Po vykonaní série experimentov Kaku dospel k záveru, že ľudský život sa riadi stabilnými zákonmi a nereaguje na kozmické nehody. Strunová teória života existuje a je spojená s neznámou silou, ktorá riadi život a robí ho celistvým. Podľa jeho názoru to tak je. Kaku si je istý, že Vesmír sú vibrujúce struny, ktoré vychádzajú z mysle Všemohúceho.

Začiatkom 20. storočia sa sformovali dva nosné piliere moderného vedeckého poznania. Jednou z nich je Einsteinova všeobecná teória relativity, ktorá vysvetľuje fenomén gravitácie a štruktúru časopriestoru. Druhým je kvantová mechanika, ktorá popisuje fyzikálne procesy cez prizmu pravdepodobnosti. Cieľom teórie strún je kombinovať tieto dva prístupy. Dá sa to vysvetliť stručne a jasne pomocou analógií v každodennom živote.

Teória strún v jednoduchosti

Hlavné ustanovenia jednej z najznámejších „teórií všetkého“ sú nasledovné:

1. Základ vesmíru tvoria rozšírené predmety, ktoré majú tvar strún;
2. Tieto predmety majú tendenciu vykonávať rôzne vibrácie, ako na hudobnom nástroji;
3. V dôsledku týchto vibrácií vznikajú rôzne elementárne častice (kvarky, elektróny atď.).
4. Hmotnosť výsledného objektu je priamo úmerná amplitúde dokonalého kmitania;
5. Teória pomáha poskytnúť nový pohľad na čierne diery;
6. Tiež pomocou nového učenia bolo možné odhaliť silu gravitácie v interakciách medzi základnými časticami;
7. Na rozdiel od v súčasnosti dominantných predstáv o štvorrozmernom svete nová teória zavádza ďalšie dimenzie;
8. V súčasnosti tento koncept ešte nebol oficiálne prijatý širšou vedeckou komunitou. Nie je známy jediný experiment, ktorý by túto harmonickú a overenú teóriu potvrdil na papieri.

Historický odkaz

História tejto paradigmy zahŕňa niekoľko desaťročí intenzívneho výskumu. Vďaka spoločnému úsiliu fyzikov na celom svete bola vyvinutá koherentná teória, ktorá zahŕňala koncepty kondenzovanej hmoty, kozmológie a teoretickej matematiky.

Hlavné fázy jeho vývoja:

1. 1943-1959 Objavila sa doktrína s-matice Wernera Heisenberga, v rámci ktorej sa navrhovalo zahodiť koncepty priestoru a času pre kvantové javy. Heisenberg ako prvý zistil, že účastníci silných interakcií sú rozšírené objekty, nie body;
2. 1959-1968 Boli objavené častice s vysokými spinmi (momentmi rotácie). Taliansky fyzik Tullio Regge navrhne zoskupenie kvantových stavov do trajektórií (ktoré boli pomenované po ňom);
3. 1968-1974 Garibral Veneziano navrhol model dvojitej rezonancie na opis silných interakcií. Yoshiro Nambu rozvinul túto myšlienku a opísal jadrové sily ako vibrujúce jednorozmerné struny;
4. 1974-1994 Objav superstrun, najmä vďaka práci ruského vedca Alexandra Polyakova;
5. 1994-2003 Vznik M-teórie umožnil viac ako 11 dimenzií;
6. 2003 - súčasnosť V. Michael Douglas vyvinul teóriu strún krajiny s týmto konceptom falošné vákuum.

Kvantová teória strún

Kľúčovými objektmi v novej vedeckej paradigme sú najkvalitnejšie predmety, ktoré svojimi oscilačnými pohybmi dodávajú hmotu a náboj akejkoľvek elementárnej častici.

Hlavné vlastnosti strún podľa moderných predstáv:

• Ich dĺžka je extrémne malá - okolo 10 -35 metrov. V tomto meradle sa kvantové interakcie stávajú rozpoznateľnými;
• Avšak v bežných laboratórnych podmienkach, ktoré sa nezaoberajú takýmito malými predmetmi, je struna absolútne na nerozoznanie od bezrozmerného bodového predmetu;
• Dôležitou charakteristikou objektu typu string je orientácia. Struny, ktoré ho majú, majú pár s opačným smerom. Existujú aj neorientované prípady.

Reťazce môžu existovať buď vo forme segmentu obmedzeného na oboch koncoch, alebo vo forme uzavretej slučky. Okrem toho sú možné nasledujúce transformácie:

• Segment alebo slučka sa môže "znásobiť", aby vznikol pár zodpovedajúcich objektov;
• Segment vytvára slučku, ak sa jeho časť „zacyklí“;
• Slučka sa zlomí a stane sa otvoreným reťazcom;
• Dva segmenty si vymieňajú segmenty.

Ďalšie základné predmety

V roku 1995 sa ukázalo, že stavebnými kameňmi nášho vesmíru nie sú len jednorozmerné objekty. Predpovedala sa existencia nezvyčajných útvarov - branes- vo forme valca alebo objemového prstenca, ktoré majú tieto vlastnosti:

• Sú niekoľko miliárd krát menšie ako atómy;
• Môže sa šíriť priestorom a časom, má hmotnosť a náboj;
• V našom vesmíre sú to trojrozmerné objekty. Predpokladá sa však, že ich tvar je oveľa záhadnejší, keďže značná časť z nich môže siahať do iných dimenzií;
• Viacrozmerný priestor, ktorý leží pod bránami, je hyperpriestor;
• Tieto štruktúry sú spojené s existenciou častíc nesúcich gravitáciu – gravitónov. Voľne sa oddeľujú od brán a plynule prechádzajú do iných dimenzií;
• Elektromagnetické, jadrové a slabé interakcie sú tiež lokalizované na bránach;
• Najdôležitejším typom sú D-brány. Koncové body otvorenej struny sú pripevnené k ich povrchu v okamihu, keď prechádza priestorom.

Kritiky

Ako každá vedecká revolúcia, aj táto si razí cestu tŕňmi nepochopenia a kritiky zo strany prívržencov tradičných názorov.

Medzi najčastejšie vyjadrené komentáre:

• Zavedenie dodatočných dimenzií časopriestoru vytvára hypotetickú možnosť existencie obrovského množstva vesmírov. Podľa matematika Petra Volta to vedie k nemožnosti predpovedať akékoľvek procesy či javy. Každý experiment spúšťa veľké množstvo rôznych scenárov, ktoré možno interpretovať rôznymi spôsobmi;
• Neexistuje žiadna možnosť potvrdenia. Súčasná úroveň technologického rozvoja neumožňuje experimentálne potvrdiť alebo vyvrátiť teoretický výskum;
• Nedávne pozorovania astronomických objektov nezodpovedajú teórii, čo núti vedcov prehodnotiť niektoré svoje závery;
• Viacerí fyzici vyjadrujú názor, že koncept je špekulatívny a bráni rozvoju iných základných konceptov.

Možno je jednoduchšie dokázať Fermatovu vetu, ako vysvetliť teóriu strún jednoduchými slovami. Jeho matematický aparát je taký rozsiahly, že mu rozumejú len ostrieľaní vedci z najväčších výskumných ústavov.

Stále nie je jasné, či objavy urobené na špičke pera za posledné desaťročia nájdu skutočné uplatnenie. Ak áno, potom nás čaká odvážny nový svet s antigravitáciou, viacerými vesmírmi a kľúčmi k povahe čiernych dier.

Video: teória strún stručná a prístupná

V tomto videu vám fyzik Stanislav Efremov jednoduchými slovami povie, čo je teória strún: