Door ons universum uitgebreid te bestuderen, stellen wetenschappers een aantal patronen en feiten vast, die vervolgens wetten worden die door hypothesen worden bewezen. Op basis daarvan blijft ander onderzoek bijdragen aan een alomvattend onderzoek van de wereld in cijfers.

De snaartheorie van het universum is een manier om de ruimte van het universum weer te geven, bestaande uit bepaalde draden, die snaren en branen worden genoemd. Om het simpel te zeggen (voor dummies): de basis van de wereld bestaat niet uit deeltjes (zoals we weten), maar uit vibrerende energie-elementen die snaren en branen worden genoemd. De maat van het touwtje is heel erg klein - ongeveer 10 -33 cm.

Waar is dit voor en is het nuttig? De theorie vormde de aanzet voor de beschrijving van het concept ‘zwaartekracht’.

De snaartheorie is wiskundig, dat wil zeggen dat de fysieke aard wordt beschreven door vergelijkingen. Er zijn er veel, maar er is niemand en de ware. De verborgen dimensies van het heelal zijn nog niet experimenteel bepaald.

De theorie is gebaseerd op 5 concepten:

1. De wereld bestaat uit draden die zich in een trillende toestand bevinden en energiemembranen.
2. De theorie is gebaseerd op de theorie van de zwaartekracht en de kwantumfysica.
3. De theorie verenigt alle fundamentele krachten van het universum.
4. Deeltjes, bosonen en fermionen hebben nieuwe look verbindingen - supersymmetrie.
5. De theorie beschrijft dimensies in het heelal die niet waarneembaar zijn voor het menselijk oog.

Een vergelijking met een gitaar zal je helpen de snaartheorie beter te begrijpen.

De wereld hoorde voor het eerst van deze theorie in de jaren zeventig van de twintigste eeuw. Namen van wetenschappers bij de ontwikkeling van deze hypothese:

• Witten;
• Venetië;
• Groente;
• Goor;
• Kaku;
• Maldacena;
• Polyakov;
• Susskind;
• Schwartz.

Energiedraden werden als eendimensionale snaren beschouwd. Dit betekent dat de snaar 1 dimensie heeft: lengte (geen hoogte). Er zijn 2 soorten:

• open, waarbij de uiteinden elkaar niet raken;
• gesloten - lus.

Er werd ontdekt dat ze op vijf van zulke manieren kunnen communiceren. Dit is gebaseerd op het vermogen om verbinding te maken en de doelen te scheiden. Het ontbreken van ringsnaren is onmogelijk vanwege de mogelijkheid om open snaren te combineren.

Als gevolg hiervan geloven wetenschappers dat de theorie niet de associatie van deeltjes kan beschrijven, maar het gedrag van de zwaartekracht. De branen of platen worden beschouwd als de elementen waaraan de snaren zijn bevestigd.

Misschien ben je hierin geïnteresseerd

Kwantumzwaartekracht

In de natuurkunde zijn er de kwantumwet en de algemene relativiteitstheorie. De kwantumfysica bestudeert deeltjes op de schaal van het universum. De hypothesen daarin worden theorieën over kwantumzwaartekracht genoemd; de zwaartekracht wordt als de belangrijkste beschouwd;

De gesloten draden erin werken in overeenstemming met de zwaartekracht en hebben de eigenschappen van een graviton: een deeltje dat eigenschappen tussen deeltjes overdraagt.

Krachten bundelen. De theorie omvat de gecombineerde krachten in één: elektromagnetisch, nucleair, zwaartekracht. Wetenschappers geloven dat dit precies is hoe het vroeger was, voordat de krachten verdeeld waren.

Supersymmetrie. Volgens het concept van supersymmetrie bestaat er een verband tussen bosonen en fermionen (structurele eenheden van het universum). Voor elk boson is er een fermion, en het omgekeerde geldt ook: voor een fermion is er een boson. Dit werd berekend op basis van vergelijkingen, maar niet experimenteel bevestigd. Het voordeel van supersymmetrie is de mogelijkheid om bepaalde variabelen (oneindige, denkbeeldige energieniveaus) te elimineren.

Volgens natuurkundigen is de reden voor het onvermogen om supersymmetrie te bewijzen de reden voor de grote energie die nodig is in verband met massa. Het bestond al eerder, vóór de periode van temperatuurdaling in het heelal. Na de oerknal verdween de energie en gingen deeltjes naar lagere energieniveaus.

Simpel gezegd: snaren die konden trillen met de eigenschappen van deeltjes geweldige energie Omdat ze het kwijt waren, werden ze laag vibrerend.

Bij het maken van deeltjesversnellers willen wetenschappers supersymmetrische elementen identificeren met het vereiste energieniveau.

Extra dimensies van snaartheorie

Een uitvloeisel van de snaartheorie is wiskundige representatie, volgens welke er meer dan 3 dimensies moeten zijn. De eerste verklaring hiervoor is dat de extra dimensies compact en klein zijn geworden, waardoor ze niet zichtbaar of waarneembaar zijn.

We bestaan ​​in een driedimensionale braan, afgesneden van andere dimensies. Alleen het vermogen om wiskundige modellen te gebruiken gaf hoop op het verkrijgen van coördinaten die ze met elkaar zouden verbinden. Laatste onderzoek op dit gebied kan worden uitgegaan van de opkomst van nieuwe optimistische gegevens.

Eenvoudig begrip van het doel

Wetenschappers over de hele wereld die supersnaren bestuderen, proberen de theorie over de hele fysieke realiteit te onderbouwen. Eén enkele hypothese zou alles op een fundamenteel niveau kunnen karakteriseren en de structuur van de planeet kunnen verklaren.

De snaartheorie is voortgekomen uit de beschrijving van hadronen, deeltjes met hogere trillingstoestanden van een snaar. Kortom, het verklaart gemakkelijk de overgang van lengte naar massa.

Er zijn veel supersnaartheorieën. Tegenwoordig is het niet met zekerheid bekend of het mogelijk is om het te gebruiken om de theorie van ruimte-tijd nauwkeuriger uit te leggen dan Einstein. De uitgevoerde metingen leveren geen nauwkeurige gegevens op. Sommige ervan, die betrekking hadden op ruimte-tijd, waren een gevolg van de interacties van snaren, maar waren uiteindelijk onderhevig aan kritiek.

De zwaartekrachttheorie zal het belangrijkste gevolg zijn van de beschreven theorie als deze wordt bevestigd.

Snaren en branen werden de aanzet voor de opkomst van meer dan 10.000 varianten van oordelen over het universum. Boeken over snaartheorie zijn openbaar beschikbaar op internet en worden gedetailleerd en duidelijk beschreven door de auteurs:

• Yau Shintan;
• Steve Nadis "Snaartheorie en de verborgen dimensies van het heelal";
• Brian Greene vertelt hierover in The Elegant Universe.

Meningen, bewijzen, redeneringen en de kleinste details kun je vinden door te kijken naar een van de vele boeken die op een toegankelijke en interessante manier informatie over de wereld bieden. Natuurkundigen leggen het uit bestaande universum onze aanwezigheid, het bestaan ​​van andere universums (zelfs vergelijkbaar met de onze). Volgens Einstein bestaat er een gevouwen versie van de ruimte.

In de supersnaartheorie kunnen punten met elkaar verbonden worden parallelle werelden. Gevestigde wetten in de natuurkunde geven hoop op de mogelijkheid van overgang tussen universums. Tegelijkertijd elimineert de kwantumtheorie van de zwaartekracht dit.

Natuurkundigen praten ook over holografische registratie van gegevens, wanneer deze op een oppervlak worden vastgelegd. In de toekomst zal dit een impuls geven aan het begrip van het oordeel over energiedraden. Er zijn oordelen over de veelheid aan dimensies van tijd en de mogelijkheid van beweging daarin. De oerknalhypothese als gevolg van de botsing van twee branen suggereert de mogelijkheid van herhaling van cycli.

Het universum, de opkomst van alles en de geleidelijke transformatie van alles hebben altijd de uitmuntende geesten van de mensheid beziggehouden. Er zijn, zijn en zullen nieuwe ontdekkingen zijn. De uiteindelijke interpretatie van de snaartheorie zal het mogelijk maken de dichtheid van materie, de kosmologische constante, te bepalen.

Dankzij dit zullen ze het vermogen van het universum bepalen om te krimpen tot het daaropvolgende moment van explosie en een nieuw begin van alles. Theorieën worden ontwikkeld, bewezen en leiden tot iets. Zo werd de vergelijking van Einstein, die de afhankelijkheid van energie van massa en het kwadraat van de lichtsnelheid E=mc^2 beschrijft, vervolgens de aanzet voor de opkomst van kernwapens. Hierna werden de laser en de transistor uitgevonden. Vandaag weten we niet wat we kunnen verwachten, maar het zal zeker tot iets leiden.

Aan het begin van de 20e eeuw twee dragende steunen van de moderne wetenschappelijke kennis. Eén daarvan is Einsteins algemene relativiteitstheorie, die het fenomeen zwaartekracht en de structuur van ruimte-tijd verklaart. De andere is de kwantummechanica, die fysieke processen beschrijft door het prisma van waarschijnlijkheid. De snaartheorie is bedoeld om deze twee benaderingen te combineren. Het kan kort en duidelijk worden uitgelegd met behulp van analogieën uit het dagelijks leven.

Snaartheorie in eenvoudige bewoordingen

De belangrijkste bepalingen van een van de beroemdste ‘theorieën van alles’ zijn als volgt:

1. De basis van het universum bestaat uit uitgebreide objecten die de vorm hebben van snaren;
2. Deze objecten hebben de neiging verschillende trillingen uit te voeren, alsof ze op een muziekinstrument zitten;
3. Als gevolg van deze trillingen worden verschillende elementaire deeltjes (quarks, elektronen etc.) gevormd.
4. De massa van het resulterende object is recht evenredig met de amplitude van de perfecte trilling;
5. De theorie helpt bij het verschaffen van nieuw inzicht in zwarte gaten;
6. Met behulp van de nieuwe leer was het ook mogelijk om de zwaartekracht in de interacties tussen fundamentele deeltjes te onthullen;
7. In tegenstelling tot de momenteel dominante ideeën over de vierdimensionale wereld introduceert de nieuwe theorie extra dimensies;
8. Momenteel is het concept nog niet officieel breed geaccepteerd wetenschappelijke gemeenschap. Er is geen enkel experiment bekend dat deze harmonieuze en geverifieerde theorie op papier zou bevestigen.

Historische achtergrond

De geschiedenis van dit paradigma omvat tientallen jaren van intensief onderzoek. Dankzij de gezamenlijke inspanningen van natuurkundigen over de hele wereld werd een samenhangende theorie ontwikkeld die de concepten van gecondenseerde materie, kosmologie en theoretische wiskunde omvatte.

De belangrijkste fasen van zijn ontwikkeling:

1. 1943-1959 Werner Heisenbergs doctrine van de s-matrix verscheen, waarin werd voorgesteld om de concepten van ruimte en tijd voor kwantumverschijnselen terzijde te schuiven. Heisenberg was de eerste die ontdekte dat deelnemers aan sterke interacties uitgebreide objecten zijn en geen punten;
2. 1959-1968 Er werden deeltjes met hoge spins (rotatiemomenten) ontdekt. De Italiaanse natuurkundige Tullio Regge zal voorstellen om kwantumtoestanden te groeperen in trajecten (die naar hem zijn vernoemd);
3. 1968-1974 Garibral Veneziano stelde een dubbel resonantiemodel voor om sterke interacties te beschrijven. Yoshiro Nambu ontwikkelde dit idee en beschreef het nucleaire krachten zoals trillende eendimensionale snaren;
4. 1974-1994 De ontdekking van supersnaren, grotendeels dankzij het werk van de Russische wetenschapper Alexander Polyakov;
5. 1994-2003 De opkomst van de M-theorie maakte meer dan 11 dimensies mogelijk;
6. 2003 - heden V. Michael Douglas ontwikkelde met dit concept de landschapssnaartheorie vals vacuüm.

Kwantumsnaartheorie

De sleutelobjecten in het nieuwe wetenschappelijke paradigma zijn: de mooiste voorwerpen, die met hun oscillerende bewegingen massa en lading geven aan elk elementair deeltje.

De belangrijkste eigenschappen van snaren volgens moderne ideeën:

• Hun lengte is extreem klein - ongeveer 10 -35 meter. Op deze schaal worden kwantuminteracties waarneembaar;
• Onder gewone laboratoriumomstandigheden, waarbij niet met zulke kleine objecten wordt gewerkt, is een string echter absoluut niet te onderscheiden van een dimensieloos puntobject;
• Een belangrijk kenmerk van een stringobject is oriëntatie. Snaren die dit hebben, hebben een paar met de tegenovergestelde richting. Er zijn ook ongerichte instanties.

Strings kunnen bestaan ​​in de vorm van een aan beide uiteinden begrensd segment, of in de vorm van een gesloten lus. Bovendien zijn de volgende transformaties mogelijk:

• Een segment of lus kan zich "vermenigvuldigen" en aanleiding geven tot een paar overeenkomstige objecten;
• Een segment geeft aanleiding tot een lus als een deel ervan “een lus maakt”;
• De lus breekt en wordt een open string;
• Twee segmenten wisselen segmenten uit.

Andere fundamentele objecten

In 1995 bleek dat niet alleen eendimensionale objecten de bouwstenen van ons universum zijn. Het bestaan ​​van ongebruikelijke formaties werd voorspeld - branen- in de vorm van een cilinder of volumetrische ring, die de volgende kenmerken heeft:

• Ze zijn enkele miljarden keren kleiner dan atomen;
• Kan zich voortplanten door ruimte en tijd, heeft massa en lading;
• In ons universum zijn het driedimensionale objecten. Er wordt echter gesuggereerd dat hun vorm veel mysterieuzer is, aangezien een aanzienlijk deel ervan zich naar andere dimensies kan uitstrekken;
• De multidimensionale ruimte die onder de branen ligt, is hyperruimte;
• Deze structuren worden geassocieerd met het bestaan ​​​​van deeltjes die zwaartekracht dragen - gravitonen. Ze scheiden zich vrijelijk af van de branen en vloeien soepel naar andere dimensies;
• Elektromagnetische, nucleaire en zwakke interacties zijn ook gelokaliseerd op branen;
• Het belangrijkste type zijn D-branen. Ze zijn gehecht aan hun oppervlakken eindpunten open string op het moment dat deze door de ruimte gaat.

Kritiek

Zoals ieder ander wetenschappelijke revolutie, deze doorbreekt de doornen van misverstanden en kritiek van aanhangers van traditionele opvattingen.

Een van de meest geuite opmerkingen:

• De introductie van extra dimensies van ruimte-tijd creëert de hypothetische mogelijkheid van het bestaan ​​van een groot aantal universums. Volgens wiskundige Peter Volt leidt dit tot de onmogelijkheid om processen of verschijnselen te voorspellen. Elk experiment begint groot aantal verschillende scenario’s die op verschillende manieren geïnterpreteerd kunnen worden;
• Er is geen bevestigingsoptie. State-of-the-art de technologische ontwikkelingen maken het niet mogelijk dat deskresearch experimenteel wordt bevestigd of weerlegd;
• Recente waarnemingen van astronomische objecten passen niet in de theorie, wat wetenschappers dwingt sommige van hun conclusies te heroverwegen;
• Een aantal natuurkundigen is van mening dat het concept speculatief is en de ontwikkeling van andere fundamentele concepten belemmert.

Het is misschien gemakkelijker om de stelling van Fermat te bewijzen dan in eenvoudige woorden leg de bepalingen van de snaartheorie uit. Het wiskundige apparaat is zo uitgebreid dat alleen doorgewinterde wetenschappers van de grootste onderzoeksinstituten het kunnen begrijpen.

Het is nog steeds niet duidelijk of de ontdekkingen die de afgelopen decennia met het puntje van een pen zijn gedaan, echte toepassing zullen vinden. Zo ja, dan staat ons iets geweldigs te wachten. nieuwe wereld met anti-zwaartekracht, meerdere universums en aanwijzingen voor de aard van zwarte gaten.

Video: snaartheorie in een notendop

In deze video vertelt natuurkundige Stanislav Efremov je in eenvoudige woorden wat snaartheorie is:

De snaartheorie is een dunne draad die de relativiteitstheorie (of algemene relativiteitstheorie - GTR) en de kwantumfysica verbindt. Beide velden zijn vrij recentelijk op wetenschappelijke schaal verschenen, dus gelijkmatig wetenschappelijke literatuur er zijn er nog niet zoveel in deze industrieën. En als de relativiteitstheorie nog steeds een beproefde basis heeft, dan is de kwantumtak van de natuurkunde in dit opzicht nog erg jong. Laten we eerst deze twee industrieën begrijpen.

Velen van jullie hebben vast wel eens gehoord van de relativiteitstheorie, en zijn zelfs een beetje bekend met enkele van de postulaten ervan, maar de vraag is: waarom kan deze niet in verband worden gebracht met de kwantumfysica, die op microniveau werkt?

Ze delen de gemeenschappelijke en Speciale theorie relativiteitstheorie (afgekort als GTR en SRT; voortaan zullen ze als afkortingen worden gebruikt). Kortom, GTR postuleert over de ruimte en zijn kromming, en STR over de relativiteit van ruimte-tijd vanuit de menselijke kant. Als we het over de snaartheorie hebben, hebben we het specifiek over de algemene relativiteitstheorie. De Algemene Relativiteitstheorie zegt dat in de ruimte, onder invloed van massieve objecten, de ruimte eromheen buigt (en daarmee de tijd, omdat ruimte en tijd volkomen onafscheidelijke concepten zijn). Een voorbeeld uit het leven van wetenschappers zal u helpen begrijpen hoe dit gebeurt. Een soortgelijk geval is onlangs geregistreerd, dus alles wat wordt verteld, kan worden beschouwd als ‘gebaseerd op echte gebeurtenissen’. Een wetenschapper kijkt door een telescoop en ziet twee sterren: één voor haar en de andere achter haar. Hoe hebben wij dit kunnen begrijpen? Het is heel eenvoudig, omdat de ster waarvan we het midden niet zien, maar waarvan alleen de randen zichtbaar zijn, de grootste van deze twee is, en de andere ster, die in zijn volledige vorm zichtbaar is, de kleinere is. Dankzij de algemene relativiteitstheorie kan het echter zijn dat de ster ervoor groter is dan de ster erachter. Maar is dit mogelijk?

Het blijkt ja. Als de voorste ster een superzwaar object blijkt te zijn dat de ruimte eromheen zeer sterk zal buigen, dan zal het beeld van de ster die erachter staat eenvoudigweg in kromming om de superzware ster heen gaan en zullen we het beeld zien dat werd genoemd bij de heel begin. Wat er werd gezegd, kunt u in meer detail zien in Fig. 1.

Kwantumfysica is veel moeilijker voor gewoon mens, in plaats van DAT. Als we alle bepalingen ervan veralgemenen, krijgen we het volgende: micro-objecten bestaan ​​alleen als we ernaar kijken. Bovendien zegt de kwantumfysica ook dat als een microdeeltje in twee delen wordt gebroken, deze twee delen in dezelfde richting langs hun as zullen blijven roteren. En elke impact op het eerste deeltje zal ongetwijfeld worden doorgegeven aan het tweede deeltje, en wel onmiddellijk en volledig, ongeacht de afstand van deze deeltjes.

Dus wat is de moeilijkheid bij het combineren van de concepten van deze twee theorieën? Feit is dat GTR objecten in de macrowereld in beschouwing neemt, en als we het hebben over de vervorming/kromming van de ruimte, bedoelen we een idealiter gladde ruimte, wat volkomen inconsistent is met de bepalingen van de microwereld. Volgens de theorie van de kwantumfysica is de microwereld volkomen ongelijk en heeft deze een alomtegenwoordige ruwheid. Dit is spreken in alledaagse taal. En wiskundigen en natuurkundigen vertaalden hun theorieën in formules. En dus, toen ze probeerden de formules van de kwantumfysica en de algemene relativiteitstheorie te combineren, bleek het antwoord oneindig te zijn. Oneindigheid in de natuurkunde komt neer op het zeggen dat de vergelijking verkeerd is opgebouwd. De resulterende gelijkheid werd vele malen opnieuw gecontroleerd, maar het antwoord was nog steeds oneindig.

De snaartheorie heeft fundamentele veranderingen teweeggebracht in de alledaagse wereld van de wetenschap. Het vertegenwoordigt een decreet dat alle microdeeltjes niet bolvormig zijn, maar in de vorm van langwerpige snaren die ons hele universum doordringen. Door de trillingen van deze snaren worden grootheden als massa, deeltjessnelheid enz. bepaald. Elke dergelijke string bevindt zich theoretisch in een Calabi-Yau-verdeelstuk. Deze spruitstukken vertegenwoordigen een zeer gebogen ruimte. Volgens de diversiteitstheorie zijn ze door niets in de ruimte met elkaar verbonden en worden ze afzonderlijk in kleine balletjes aangetroffen. De snaartheorie wist letterlijk de duidelijke grenzen van het proces van het verbinden van twee microdeeltjes. Wanneer microdeeltjes worden weergegeven door ballen, kunnen we duidelijk de grens in de ruimte-tijd volgen wanneer ze verbinding maken. Als er echter twee snaren zijn verbonden, kan de plaats waar ze "lijmen" vanuit verschillende hoeken worden bekeken. En onder verschillende hoeken zullen we totaal verschillende resultaten krijgen van de grens van hun verbinding, dat wil zeggen, er is simpelweg geen exact concept van zo'n grens!

In de eerste fase van de studie lijkt de snaartheorie, zelfs in eenvoudige bewoordingen verteld, mysterieus, vreemd en zelfs eenvoudigweg fictief. het bestaan ​​van snaardeeltjes.

En tot slot nog een video waarin de snaartheorie wordt uitgelegd in eenvoudige taal uit het internetmagazine QWRT.

De prachtige poëtische uitdrukking ‘snaartheorie’ noemt een van de richtingen in de theoretische natuurkunde, waarbij de ideeën van de relativiteitstheorie en de kwantummechanica worden gecombineerd. Deze richting natuurkundige bestudeert kwantumsnaren - dat wil zeggen eendimensionale uitgebreide objecten. Dit is het belangrijkste verschil met veel andere takken van de natuurkunde waarin de dynamiek van puntdeeltjes wordt bestudeerd.

In de kern ontkent en beweert de snaartheorie dat het heelal altijd heeft bestaan. Dat wil zeggen dat het heelal geen oneindig klein punt was, maar een snaar met een oneindig kleine lengte, terwijl de snaartheorie stelt dat we in een tiendimensionale ruimte leven, ook al voelen we ons slechts 3-4. De rest bestaat in een ingestorte staat, en als je besluit de vraag te stellen: “Wanneer zullen ze zich ontvouwen, en zal dit ooit gebeuren?”, dan krijg je geen antwoord.

Wiskunde heeft het simpelweg niet gevonden - snaartheorie experimenteel niet te bewijzen. Het is waar dat er pogingen zijn ondernomen om een ​​universele theorie te ontwikkelen, zodat deze in de praktijk kon worden getest. Maar om dit te laten gebeuren, moet het zo vereenvoudigd worden dat het ons niveau van perceptie van de werkelijkheid bereikt. Dan wordt het idee van verificatie volkomen zinloos.

Basiscriteria en concepten van de snaartheorie

De relativiteitstheorie zegt dat ons heelal een vlak is, en de kwantummechanica stelt dat er op microniveau wat gebeurt eindeloze beweging, waardoor de ruimte gekromd is. En de snaartheorie probeert deze twee aannames te combineren, en in overeenstemming daarmee worden elementaire deeltjes weergegeven als speciale componenten in de samenstelling van elk atoom - originele snaren, die een soort ultramicroscopische vezels zijn. In dit geval hebben elementaire deeltjes eigenschappen die de resonante trilling verklaren van de vezels waaruit deze deeltjes bestaan. Dit soort vezels produceren trillingen in oneindige hoeveelheden.

Voor een nauwkeuriger begrip van de essentie kan een eenvoudige leek zich de snaren van het gewone voorstellen muziekinstrumenten, wat kan verschillende tijden strekken, succesvol krullen, constant trillen. Draden die onder bepaalde trillingen met elkaar interageren, hebben dezelfde eigenschappen.

Door zich in standaardlussen te vouwen, vormen de draden grotere variëteiten van deeltjes - quarks, elektronen, waarvan de massa rechtstreeks afhangt van het spanningsniveau en de trillingsfrequentie van de vezels. De energie van de snaren is dus precies gecorreleerd met deze criteria. De massa van elementaire deeltjes zal hoger zijn naarmate er meer energie wordt uitgezonden.

Actuele problemen in de snaartheorie

Tijdens hun studie van de snaartheorie kwamen wetenschappers uit vele landen periodiek een aantal problemen en onoplosbare vragen tegen. Het meest belangrijk punt kan worden beschouwd als een gebrek aan wiskundige formules, waardoor specialisten de theorie nog niet volledig vorm hebben kunnen geven.

Het tweede belangrijke probleem is het bevestigen van de essentie van de theorie van de aanwezigheid van tien dimensies, terwijl we er in feite maar vier kunnen voelen. Vermoedelijk bestaan ​​de overige zes ervan in een verwrongen staat en is het niet mogelijk om ze in realtime waar te nemen. Hoewel het volledig onmogelijk is om de theorie te weerleggen, lijkt experimentele bevestiging daarom ook behoorlijk moeilijk.

Tegelijkertijd werd de studie van de snaartheorie een duidelijke impuls voor de ontwikkeling van originele wiskundige constructies en topologie. De natuurkunde met haar theoretische richtingen is behoorlijk stevig geworteld in de wiskunde, ook met behulp van de theorie die wordt bestudeerd. Bovendien kon de essentie van de moderne kwantumzwaartekracht en materie grondig worden begrepen, omdat er veel diepgaander onderzoek naar werd gedaan dan voorheen mogelijk was.

Daarom gaat het onderzoek naar de snaartheorie voortdurend door, en het resultaat van talloze experimenten, waaronder tests bij de Large Hadron Collider, zou de ontbrekende concepten en elementen kunnen opleveren. In dit geval zal de fysische theorie een absoluut bewezen en algemeen aanvaard fenomeen zijn.

Ecologie van kennis: het meest groot probleem voor theoretische natuurkundigen - hoe alle fundamentele interacties (zwaartekracht, elektromagnetisch, zwak en sterk) in één theorie kunnen worden gecombineerd. De supersnaartheorie beweert de theorie van alles te zijn

Tellen van drie tot tien

Het grootste probleem voor theoretische natuurkundigen is hoe alle fundamentele interacties (zwaartekracht, elektromagnetisch, zwak en sterk) in één theorie kunnen worden gecombineerd. De supersnaartheorie beweert de theorie van alles te zijn.

Maar het bleek dat het handigste aantal dimensies dat nodig is om deze theorie te laten werken maar liefst tien is (waarvan negen ruimtelijk en één tijdelijk)! Als er meer of minder dimensies zijn, geven wiskundige vergelijkingen irrationele resultaten die tot in het oneindige reiken: een singulariteit.

De volgende fase in de ontwikkeling van de supersnaartheorie – de M-theorie – telt al elf dimensies. En een andere versie ervan – F-theorie – alle twaalf. En dit is helemaal geen complicatie. De F-theorie beschrijft een 12-dimensionale ruimte van meer dan eenvoudige vergelijkingen dan M-theorie - 11-dimensionaal.

Natuurlijk wordt theoretische natuurkunde niet voor niets theoretisch genoemd. Al haar prestaties bestaan ​​tot nu toe alleen op papier. Om uit te leggen waarom we ons alleen in de driedimensionale ruimte kunnen bewegen, begonnen wetenschappers te praten over hoe de ongelukkige overgebleven dimensies moesten krimpen tot compacte bollen op kwantumniveau. Om precies te zijn, niet in bollen, maar in Calabi-Yau-ruimtes. Dit zijn driedimensionale figuren, waarbinnen zich een eigen wereld met een eigen dimensie. Een tweedimensionale projectie van zo’n verdeelstuk ziet er ongeveer zo uit:

Er zijn ruim 470 miljoen van dergelijke cijfers bekend. Welke van hen komt overeen met onze realiteit, in op dit moment wordt berekend. Het is niet eenvoudig om een ​​theoretisch natuurkundige te zijn.

Ja, dit lijkt een beetje vergezocht. Maar misschien is dit precies wat verklaart waarom de kwantumwereld zo anders is dan de wereld die wij waarnemen.

Punt, punt, komma

Laten we beginnen vanaf het begin. De nuldimensie is een punt. Ze heeft geen maat. Je kunt nergens heen, er zijn geen coördinaten nodig om de locatie in een dergelijke dimensie aan te geven.

Laten we een tweede naast het eerste punt plaatsen en er een lijn doorheen trekken. Hier is de eerste dimensie. Een eendimensionaal object heeft een afmeting - lengte, maar geen breedte of diepte. Beweging binnen eendimensionale ruimte is zeer beperkt, omdat een obstakel dat onderweg ontstaat niet kan worden vermeden. Om de locatie op dit segment te bepalen, heeft u slechts één coördinaat nodig.

Laten we een punt naast het segment plaatsen. Om beide objecten te laten passen, hebben we een tweedimensionale ruimte nodig met lengte en breedte, dat wil zeggen oppervlakte, maar zonder diepte, dat wil zeggen volume. De locatie van elk punt op dit veld wordt bepaald door twee coördinaten.

De derde dimensie ontstaat wanneer we een derde coördinatenas aan dit systeem toevoegen. Voor ons, bewoners van het driedimensionale universum, is het heel gemakkelijk om ons dit voor te stellen.

Laten we ons proberen voor te stellen hoe de bewoners van de tweedimensionale ruimte de wereld zien. Deze twee mannen bijvoorbeeld:

Elk van hen zal zijn kameraad als volgt zien:

En in deze situatie:

Onze helden zullen elkaar zo zien:

Het is de verandering van gezichtspunt die onze helden in staat stelt elkaar te beoordelen als tweedimensionale objecten, en niet als eendimensionale segmenten.

Laten we ons nu voorstellen dat een bepaald volumetrisch object beweegt in de derde dimensie, die deze tweedimensionale wereld doorsnijdt. Voor een waarnemer van buitenaf zal deze beweging worden uitgedrukt in een verandering in tweedimensionale projecties van het object op het vlak, zoals broccoli in een MRI-machine:

Maar voor een bewoner van ons Platland is zo'n beeld onbegrijpelijk! Hij kan zich haar niet eens voorstellen. Voor hem zal elk van de tweedimensionale projecties worden gezien als een eendimensionaal segment met een mysterieus variabele lengte, dat op een onvoorspelbare plaats verschijnt en ook op onvoorspelbare wijze verdwijnt. Pogingen om de lengte en plaats van herkomst van dergelijke objecten te berekenen met behulp van de natuurkundige wetten van de tweedimensionale ruimte zijn gedoemd te mislukken.

Wij, bewoners van de driedimensionale wereld, zien alles als tweedimensionaal. Alleen de beweging van een object in de ruimte stelt ons in staat het volume ervan te voelen. We zullen elk multidimensionaal object als tweedimensionaal beschouwen, maar dat zal ook zo zijn verbazingwekkend veranderen afhankelijk van onze relatie met hem of de tijd.

Vanuit dit oogpunt is het interessant om bijvoorbeeld na te denken over de zwaartekracht. Iedereen heeft waarschijnlijk wel eens zulke plaatjes gezien:

Ze laten meestal zien hoe de zwaartekracht de ruimte-tijd buigt. Het buigt... waar? Precies niet in de ons bekende dimensies. En hoe zit het met kwantumtunneling, dat wil zeggen het vermogen van een deeltje om op de ene plek te verdwijnen en op een heel andere plek te verschijnen, en achter een obstakel waar het in onze realiteit niet doorheen zou kunnen dringen zonder er een gat in te maken? Hoe zit het met zwarte gaten? Wat als al deze en andere mysteries moderne wetenschap Worden ze verklaard door het feit dat de geometrie van de ruimte helemaal niet hetzelfde is als we gewend zijn waar te nemen?

De klok tikt

De tijd voegt nog een coördinaat toe aan ons universum. Om een ​​feest te laten plaatsvinden, moet je niet alleen weten in welke bar het plaatsvindt, maar ook het exacte tijdstip van dit evenement.

Op basis van onze perceptie is tijd niet zozeer een rechte lijn als wel een straal. Dat wil zeggen, het heeft een startpunt en de beweging wordt slechts in één richting uitgevoerd: van het verleden naar de toekomst. Bovendien is alleen het heden echt. Noch het verleden, noch de toekomst bestaat, net zoals ontbijt en diner niet bestaan ​​vanuit het standpunt van een kantoorbediende tijdens de lunch.

Maar de relativiteitstheorie is het hier niet mee eens. Vanuit haar standpunt is tijd een volwaardige dimensie. Alle gebeurtenissen die hebben bestaan, bestaan ​​en zullen bestaan, zijn even reëel, net zoals het zeestrand echt is, ongeacht waar de dromen over het geluid van de branding ons precies verrasten. Onze waarneming is zoiets als een spotlight die een bepaald segment in een rechte lijn van de tijd belicht. De mensheid in haar vierde dimensie ziet er ongeveer zo uit:

Maar we zien slechts een projectie, een stukje van deze dimensie op elk individueel moment in de tijd. Ja, ja, zoals broccoli in een MRI-machine.

Tot nu toe hebben alle theorieën met een groot aantal gewerkt ruimtelijke afmetingen, en het tijdelijke was altijd de enige. Maar waarom laat de ruimte meerdere dimensies van de ruimte toe, maar slechts één keer? Totdat wetenschappers deze vraag kunnen beantwoorden, zal de hypothese van twee of meer tijdsruimten zeer aantrekkelijk lijken voor alle filosofen en sciencefictionschrijvers. En natuurkundigen ook, en dan nog? De Amerikaanse astrofysicus Itzhak Bars ziet bijvoorbeeld de oorzaak van alle problemen met de Theory of Everything als de over het hoofd geziene tweede tijdsdimensie. Laten we ons als mentale oefening proberen een wereld voor te stellen met twee tijden.

Elke dimensie bestaat afzonderlijk. Dit komt tot uiting in het feit dat als we de coördinaten van een object in één dimensie veranderen, de coördinaten in andere dimensies ongewijzigd kunnen blijven. Dus als je langs een tijdas beweegt die een andere in een rechte hoek snijdt, dan stopt de tijd op het snijpunt. In de praktijk zal het er ongeveer zo uitzien:

Het enige dat Neo hoefde te doen was zijn eendimensionale tijdas loodrecht op de tijdas van de kogels plaatsen. Een kleinigheidje, daar zult u het mee eens zijn. In werkelijkheid is alles veel ingewikkelder.

De exacte tijd in een universum met twee tijdsdimensies wordt bepaald door twee waarden. Is het moeilijk om je een tweedimensionale gebeurtenis voor te stellen? Dat wil zeggen, een die zich tegelijkertijd langs twee tijdassen uitstrekt? Het is waarschijnlijk dat voor een dergelijke wereld specialisten nodig zijn die de tijd in kaart brengen, net zoals cartografen het tweedimensionale oppervlak van de aardbol in kaart brengen.

Wat onderscheidt tweedimensionale ruimte nog meer van eendimensionale ruimte? De mogelijkheid om een ​​obstakel te omzeilen bijvoorbeeld. Dit ligt volledig buiten de grenzen van onze geest. Een bewoner van een eendimensionale wereld kan zich niet voorstellen hoe het is om een ​​hoek om te gaan. En wat is dit: een hoek in de tijd? Bovendien kun je in de tweedimensionale ruimte vooruit, achteruit of zelfs diagonaal reizen. Ik heb geen idee hoe het is om diagonaal door de tijd te gaan. Om nog maar te zwijgen van het feit dat tijd ten grondslag ligt aan veel natuurkundige wetten, en dat het onmogelijk is je voor te stellen hoe de natuurkunde van het heelal zal veranderen met de komst van een andere tijdsdimensie. Maar het is zo spannend om erover na te denken!

Zeer grote encyclopedie

Andere dimensies zijn nog niet ontdekt en bestaan ​​alleen in wiskundige modellen. Maar je kunt proberen je ze zo voor te stellen.

Zoals we eerder ontdekten, zien we een driedimensionale projectie van de vierde (tijds)dimensie van het heelal. Met andere woorden: elk moment van het bestaan ​​van onze wereld is een punt (vergelijkbaar met de nuldimensie) in de tijdsperiode vanaf de oerknal tot het einde van de wereld.

Degenen onder jullie die over tijdreizen hebben gelezen, weten wat belangrijke rol de kromming van het ruimte-tijd continuüm speelt daarin een rol. Dit is de vijfde dimensie - daarin 'buigt' de vierdimensionale ruimte-tijd om twee punten op deze lijn dichter bij elkaar te brengen. Zonder dit zou het reizen tussen deze punten te lang of zelfs onmogelijk zijn. Grofweg gesproken is de vijfde dimensie vergelijkbaar met de tweede: het verplaatst de ‘eendimensionale’ lijn van ruimte-tijd naar een ‘tweedimensionaal’ vlak met alles wat het inhoudt in de vorm van het vermogen om een ​​hoek om te slaan.

Iets eerder hebben onze bijzonder filosofisch ingestelde lezers waarschijnlijk nagedacht over de mogelijkheid van vrije wil in omstandigheden waarin de toekomst al bestaat, maar nog niet bekend is. De wetenschap beantwoordt deze vraag op deze manier: waarschijnlijkheden. De toekomst is geen stok, maar een hele bezem mogelijke opties ontwikkelingen van evenementen. Welke werkelijkheid zal worden, zullen we ontdekken als we daar aankomen.

Elk van de waarschijnlijkheden bestaat in de vorm van een “eendimensionaal” segment op het “vlak” van de vijfde dimensie. Wat is de snelste manier om van het ene segment naar het andere te springen? Dat klopt: buig dit vlak als een vel papier. Waar moet ik het buigen? En nogmaals correct - in de zesde dimensie, die dit allemaal geeft complexe structuur"volume". En maakt het daardoor, net als de driedimensionale ruimte, ‘af’, een nieuw punt.

De zevende dimensie is een nieuwe rechte lijn, die bestaat uit zesdimensionale “punten”. Wat is een ander punt op deze lijn? De hele oneindige reeks opties voor de ontwikkeling van gebeurtenissen in een ander universum, niet gevormd als resultaat van de oerknal, maar onder andere omstandigheden, en opererend volgens andere wetten. Dat wil zeggen, de zevende dimensie bestaat uit kralen uit parallelle werelden. De achtste dimensie verzamelt deze ‘rechte lijnen’ in één ‘vlak’. En de negende kan worden vergeleken met een boek dat alle ‘bladen’ van de achtste dimensie bevat. Dit is de totaliteit van alle geschiedenissen van alle universums, met alle wetten van de natuurkunde en alle beginvoorwaarden. Nog een keer.

Hier hebben we de limiet bereikt. Om de tiende dimensie voor te stellen, hebben we een rechte lijn nodig. En welk ander punt kan er op deze lijn zijn, als de negende dimensie al alles omvat wat men zich kan voorstellen, en zelfs dat wat onmogelijk is zich voor te stellen? Het blijkt dat de negende dimensie niet zomaar een startpunt is, maar het laatste – althans voor onze verbeelding.

De snaartheorie stelt dat snaren in de tiende dimensie trillen: de basisdeeltjes waaruit alles bestaat. Als de tiende dimensie alle universums en alle mogelijkheden bevat, dan bestaan ​​er altijd en overal snaren. Ik bedoel, elke snaar bestaat zowel in ons universum als in elk ander universum. Op elk moment. Meteen. Cool, toch? gepubliceerd