Verschillende versies van de snaartheorie worden nu beschouwd als de belangrijkste kanshebbers voor de titel van een alomvattende, universele theorie die de aard van alles verklaart. En dit is een soort heilige graal van theoretische natuurkundigen die betrokken zijn bij de theorie van elementaire deeltjes en kosmologie. De universele theorie (ook de theorie van alles wat bestaat) bevat slechts een paar vergelijkingen die de hele verzameling combineren menselijke kennis over de aard van interacties en eigenschappen van de fundamentele elementen van materie waaruit het heelal is opgebouwd.

Tegenwoordig is de snaartheorie gecombineerd met het concept van supersymmetrie, resulterend in de geboorte van de supersnaartheorie, en vandaag de dag is dit het maximale dat is bereikt in termen van het verenigen van de theorie van alle vier de basisinteracties (krachten die in de natuur werken). De theorie van de supersymmetrie zelf is al opgebouwd op basis van een a priori modern concept, volgens hetwelk elke (veld)interactie op afstand het gevolg is van de uitwisseling van interactiedragerdeeltjes van het overeenkomstige soort tussen op elkaar inwerkende deeltjes (zie Standaardmodel). Voor de duidelijkheid: op elkaar inwerkende deeltjes kunnen worden beschouwd als de ‘stenen’ van het universum, en dragerdeeltjes kunnen worden beschouwd als cement.

Snaartheorie is een tak van de wiskundige natuurkunde die niet de dynamiek van puntdeeltjes bestudeert, zoals de meeste takken van de natuurkunde, maar van eendimensionale uitgebreide objecten, d.w.z. snaren
Binnen het standaardmodel fungeren quarks als bouwstenen en fungeren ijkbosonen, die deze quarks met elkaar uitwisselen, als interactiedragers. De theorie van supersymmetrie gaat zelfs nog verder en stelt dat quarks en leptonen zelf niet fundamenteel zijn: ze bestaan ​​allemaal uit nog zwaardere en niet experimenteel ontdekte structuren (bouwstenen) van materie, bij elkaar gehouden door een nog sterker ‘cement’ van superenergiedeeltjes. -dragers van interacties dan quarks bestaande uit hadronen en bosonen.

Uiteraard is nog geen van de voorspellingen van de supersymmetrietheorie getest in laboratoriumomstandigheden, maar de hypothetische verborgen componenten van de materiële wereld hebben al namen - bijvoorbeeld selektron (supersymmetrische partner van het elektron), squark, enz. Het bestaan ​​van deze deeltjes is echter ondubbelzinnig voorspeld.

Het beeld van het heelal dat deze theorieën bieden, is echter vrij eenvoudig te visualiseren. Op een schaal van ongeveer 10E–35 m, dat wil zeggen twintig ordes van grootte kleiner dan de diameter van hetzelfde proton, dat drie gebonden quarks omvat, verschilt de structuur van materie van wat we gewend zijn, zelfs op het niveau van elementaire deeltjes . Op zulke kleine afstanden (en bij zulke hoge interactie-energieën dat het onvoorstelbaar is) verandert materie in een reeks veldstaande golven, soortgelijke onderwerpen die opgewonden zijn in de snaren muziekinstrumenten. Net als bij een gitaarsnaar kunnen in zo'n snaar naast de hoofdtoon ook veel boventonen of harmonischen worden opgewekt. Elke harmonische heeft zijn eigen energietoestand. Volgens het relativiteitsprincipe (zie Relativiteitstheorie) zijn energie en massa gelijkwaardig, wat betekent dat hoe hoger de frequentie van de harmonische golftrilling van de snaar, hoe hoger de energie ervan, en hoe hoger de massa van het waargenomen deeltje.

Als het echter vrij eenvoudig is om een ​​staande golf in een gitaarsnaar te visualiseren, zijn de staande golven die door de supersnaartheorie worden voorgesteld moeilijk te visualiseren - het feit is dat de trillingen van supersnaren plaatsvinden in een ruimte die 11 dimensies heeft. We zijn gewend aan een vierdimensionale ruimte, die drie ruimtelijke en één temporele dimensie bevat (links-rechts, omhoog-omlaag, voorwaarts-achterwaarts, verleden-toekomst). In de supersnaarruimte zijn de zaken veel ingewikkelder (zie kader). Theoretische natuurkundigen omzeilen het lastige probleem van ‘extra’ ruimtelijke dimensies door te stellen dat deze ‘verborgen’ zijn (of, in wetenschappelijke termen, ‘verdicht’) en daarom niet worden waargenomen bij gewone energieën.

Meer recentelijk is de snaartheorie verder ontwikkeld in de vorm van de theorie van multidimensionale membranen - in essentie zijn dit dezelfde snaren, maar dan plat. Zoals een van de auteurs terloops grapte: membranen verschillen van snaren op ongeveer dezelfde manier als noedels verschillen van vermicelli.

Dit is misschien alles wat in het kort kan worden verteld over een van de theorieën die, niet zonder reden, vandaag de dag beweren de universele theorie te zijn van de Grote Eenwording van alle krachtinteracties. Helaas, deze theorie is niet zonder zonde. In de eerste plaats is het nog niet in een strikte wiskundige vorm gebracht, omdat het wiskundige apparaat niet toereikend is om het in een strikte interne overeenstemming te brengen. Er zijn twintig jaar verstreken sinds deze theorie werd geboren, en niemand is erin geslaagd sommige aspecten en versies ervan consistent met andere te harmoniseren. Wat zelfs nog onaangenamer is, is dat geen van de theoretici die de snaartheorie (en vooral de supersnaren) voorstellen, ooit één enkel experiment heeft voorgesteld waarin deze theorieën in het laboratorium konden worden getest. Helaas ben ik bang dat totdat ze dit doen, al hun werk een bizar spel van fantasie en oefeningen zal blijven in het begrijpen van esoterische kennis buiten de hoofdstroom van de natuurwetenschappen.

Het bestuderen van de eigenschappen van zwarte gaten

In 1996 bouwden snaartheoretici Andrew Strominger en Kumrun Vafa voort op eerdere resultaten van Susskind en Sen om ‘The Microscopic Nature of Bekenstein and Hawking Entropy’ te publiceren. In dit werk konden Strominger en Vafa de snaartheorie gebruiken om de microscopische componenten van een bepaalde klasse zwarte gaten te vinden, en om de entropiebijdragen van deze componenten nauwkeurig te berekenen. Het werk was gebaseerd op een nieuwe methode die deels verder ging dan de perturbatietheorie die in de jaren tachtig en begin jaren negentig werd gebruikt. Het resultaat van het werk viel precies samen met de voorspellingen van Bekenstein en Hawking, ruim twintig jaar eerder gedaan.

Strominger en Vafa verzetten zich met een constructieve benadering tegen de werkelijke processen van de vorming van zwarte gaten. Ze veranderden de kijk op de vorming van zwarte gaten en lieten zien dat ze kunnen worden geconstrueerd door de exacte set branen die tijdens de tweede supersnaarrevolutie werd ontdekt nauwgezet in één mechanisme samen te voegen.

Alle bedieningshendels van de microscopische structuur in handen hebben zwart gat Strominger en Vafa konden het aantal permutaties van de microscopische componenten van een zwart gat berekenen waarbij de algemeen waarneembare kenmerken, zoals massa en lading, onveranderd blijven. Vervolgens vergeleken ze het resulterende getal met het gebied van de waarnemingshorizon van het zwarte gat – de entropie voorspeld door Bekenstein en Hawking – en vonden een perfecte overeenkomst. In ieder geval voor de klasse van extreme zwarte gaten konden Strominger en Vafa een toepassing van de snaartheorie vinden om microscopische componenten te analyseren en de overeenkomstige entropie nauwkeurig te berekenen. Het probleem waarmee natuurkundigen al een kwart eeuw werden geconfronteerd, was opgelost.

Voor veel theoretici was deze ontdekking een belangrijk en overtuigend argument ter ondersteuning van de snaartheorie. De ontwikkeling van de snaartheorie is nog te grof voor een directe en nauwkeurige vergelijking met experimentele resultaten, bijvoorbeeld met metingen van de massa van een quark of elektron. De snaartheorie biedt echter de eerste fundamentele verklaring voor een al lang ontdekte eigenschap van zwarte gaten; de onmogelijkheid om deze te verklaren heeft het onderzoek van natuurkundigen die met traditionele theorieën werken jarenlang tot stilstand gebracht. Zelfs Sheldon Glashow, Nobelprijswinnaar in de natuurkunde en een fervent tegenstander van de snaartheorie in de jaren tachtig, gaf in een interview in 1997 toe dat “wanneer snaartheoretici over zwarte gaten praten, ze het bijna over waarneembare verschijnselen hebben, en dat is indrukwekkend.”

Snaarkosmologie

Er zijn drie belangrijke manieren waarop de snaartheorie het standaard kosmologische model wijzigt. In de eerste plaats in de geest modern onderzoek, waardoor de situatie steeds duidelijker wordt, volgt uit de snaartheorie dat het heelal een minimaal aanvaardbare omvang moet hebben. Deze conclusie verandert het begrip van de structuur van het heelal onmiddellijk op het moment van de oerknal, waarvoor het standaardmodel een nulgrootte van het heelal oplevert. Ten tweede is het concept van T-dualiteit, dat wil zeggen de dualiteit van kleine en grote stralen (in nauw verband met het bestaan ​​van een minimumgrootte) in de snaartheorie, ook belangrijk in de kosmologie. Ten derde is het aantal ruimte-tijddimensies in de snaartheorie meer dan vier, dus moet de kosmologie de evolutie van al deze dimensies beschrijven.

Brandenberg- en Vafa-model

Eind jaren tachtig. Robert Brandenberger en Kumrun Vafa hebben de eerste belangrijke stappen gezet om te begrijpen hoe de snaartheorie de implicaties van het standaardmodel van de kosmologie zal veranderen. Ze kwamen tot twee belangrijke conclusies. Ten eerste, terwijl we teruggaan naar de oerknal, blijft de temperatuur stijgen totdat de grootte van het heelal in alle richtingen gelijk wordt aan de lengte van Planck. Op dit punt zal de temperatuur zijn maximum bereiken en beginnen te dalen. Op intuïtief niveau is het niet moeilijk om de reden voor dit fenomeen te begrijpen. Laten we voor de eenvoud aannemen (in navolging van Brandenberger en Vafa) dat alle ruimtelijke dimensies van het heelal cyclisch zijn. Naarmate we teruggaan in de tijd, wordt de straal van elke cirkel kleiner en neemt de temperatuur van het universum toe. Uit de snaartheorie weten we dat het samentrekken van de stralen eerst tot en dan onder de Planck-lengte fysiek equivalent is aan het verkleinen van de stralen tot de Planck-lengte, gevolgd door hun daaropvolgende toename. Omdat de temperatuur daalt tijdens de uitdijing van het heelal, zullen mislukte pogingen om het heelal te comprimeren tot afmetingen kleiner dan de Planck-lengte leiden tot het stoppen en verder afnemen van de temperatuurgroei.

Als resultaat kwamen Brandenberger en Vafa tot het volgende kosmologische beeld: ten eerste zijn alle ruimtelijke dimensies in de snaartheorie strak opgevouwen tot een minimale grootte in de orde van de Planck-lengte. Temperatuur en energie zijn hoog, maar niet oneindig: de paradoxen van het nulgrootte-uitgangspunt in de snaartheorie zijn opgelost. Op het eerste moment van het bestaan ​​van het heelal zijn alle ruimtelijke dimensies van de snaartheorie volledig gelijk en volledig symmetrisch: ze zijn allemaal opgerold tot een multidimensionale klomp Planck-dimensies. Verder doorloopt het heelal volgens Brandenberger en Vafa de eerste fase van symmetriereductie, wanneer op het Planck-moment drie ruimtelijke afmetingen worden geselecteerd voor latere uitbreiding, terwijl de rest hun oorspronkelijke Planck-grootte behoudt. Deze drie dimensies worden vervolgens geïdentificeerd met de dimensies in het inflatoire kosmologische scenario en nemen, door het evolutieproces, de vorm aan die we nu waarnemen.

Veneziano en Gasperini-model

Sinds het werk van Brandenberger en Vafa hebben natuurkundigen voortdurend vooruitgang geboekt in het begrijpen van de snaarkosmologie. Onder de leiders van dit onderzoek zijn Gabriele Veneziano en zijn collega Maurizio Gasperini van de Universiteit van Turijn. Deze wetenschappers presenteerden hun eigen versie van de snaarkosmologie, die op sommige plaatsen vergelijkbaar is met het hierboven beschreven scenario, maar op andere plaatsen er fundamenteel van verschilt. Om de oneindige temperatuur en energiedichtheid die in de standaard- en inflatiemodellen voorkomen uit te sluiten, vertrouwden ze net als Brandenberger en Vafa op het bestaan ​​van een minimale lengte in de snaartheorie. Maar in plaats van te concluderen dat het heelal vanwege deze eigenschap is geboren uit een brok Planck-dimensies, suggereerden Gasperini en Veneziano dat er een prehistorisch heelal was dat ontstond lang vóór het moment dat het nulpunt wordt genoemd, en waaruit dit ontstaan ​​voortkwam. kosmisch ‘embryo’ van Planck-dimensies.

De begintoestand van het heelal in dit scenario en in het oerknalmodel zijn heel verschillend. Volgens Gasperini en Veneziano was het heelal geen hete en strak gedraaide bal van dimensies, maar koud en oneindig uitgestrekt. Vervolgens drong de instabiliteit het heelal binnen, zoals volgt uit de vergelijkingen van de snaartheorie, en begonnen al zijn punten, zoals in het tijdperk van de inflatie volgens Guth, zich snel naar de zijkanten te verspreiden.

Gasperini en Veneziano toonden aan dat hierdoor de ruimte steeds meer gekromd werd en als gevolg daarvan een scherpe sprong in temperatuur en energiedichtheid plaatsvond. Er ging een tijdje voorbij en het driedimensionale gebied van millimeterafmetingen binnen deze eindeloze uitgestrektheid werd getransformeerd in een hete en dichte plek, identiek aan de plek die volgens Guth wordt gevormd tijdens inflatoire expansie. Toen verliep alles volgens het standaardscenario van de oerknalkosmologie, en de uitdijende vlek veranderde in het waarneembare heelal.

Omdat het tijdperk vóór de oerknal zijn eigen inflatieexpansie onderging, is Guths oplossing voor de horizonparadox automatisch in dit kosmologische scenario ingebouwd. Zoals Veneziano het uitdrukte (in een interview uit 1998): “De snaartheorie geeft ons een versie van de inflatoire kosmologie op een presenteerblaadje.”

De studie van de snaarkosmologie wordt in snel tempo een gebied van actief en productief onderzoek. Het scenario van de evolutie vóór de oerknal is bijvoorbeeld meer dan eens het onderwerp geweest van verhitte debatten, en de plaats ervan in de toekomstige kosmologische formulering is verre van duidelijk. Er bestaat echter geen twijfel over dat deze kosmologische formulering stevig gebaseerd zal zijn op het inzicht van natuurkundigen in de resultaten die tijdens de tweede supersnaarrevolutie zijn ontdekt. De kosmologische gevolgen van het bestaan ​​van multidimensionale membranen zijn bijvoorbeeld nog steeds onduidelijk. Met andere woorden: hoe zal het idee van de eerste momenten van het bestaan ​​van het heelal veranderen als gevolg van de analyse van de voltooide M-theorie? Deze kwestie wordt intensief onderzocht.

Theoretische natuurkunde is voor velen onduidelijk, maar is tegelijkertijd van het allergrootste belang bij de studie van de wereld om ons heen. De taak van elke theoretisch natuurkundige is het bouwen van een wiskundig model, een theorie die bepaalde processen in de natuur kan verklaren.

Behoefte

Zoals je weet verschillen de natuurwetten van de macrokosmos, dat wil zeggen de wereld waarin we bestaan, aanzienlijk van de natuurwetten in de microkosmos - waarbinnen atomen, moleculen en elementaire deeltjes leven. Een voorbeeld hiervan is een moeilijk te begrijpen principe dat carpusculair golfdualisme wordt genoemd, volgens hetwelk micro-objecten (elektronen, protonen en andere) zowel deeltjes als golven kunnen zijn.

Net als wij willen theoretische natuurkundigen de wereld kort en duidelijk beschrijven, wat het hoofddoel van de snaartheorie is. Met zijn hulp is het mogelijk om enkele fysieke processen te verklaren, zowel op het niveau van de macrowereld als op het niveau van de microwereld, waardoor het universeel wordt en andere voorheen niet-gerelateerde theorieën (algemene relativiteitstheorie en kwantummechanica) worden verenigd.

De essentie

Volgens de snaartheorie is de hele wereld niet opgebouwd uit deeltjes, zoals tegenwoordig wordt aangenomen, maar uit oneindig dunne objecten van 10-35 m lang die kunnen trillen, waardoor we een analogie kunnen trekken met snaren. Met behulp van een complex wiskundig mechanisme kunnen deze trillingen in verband worden gebracht met energie, en dus met massa; met andere woorden: elk deeltje ontstaat als gevolg van een of ander type trilling van een kwantumsnaar.

Problemen en functies

Zoals elke onbevestigde theorie heeft de snaartheorie een aantal problemen die erop wijzen dat er verbetering nodig is. Deze problemen omvatten bijvoorbeeld het volgende: als resultaat van berekeningen was er wiskundig gezien nieuw type deeltjes die in de natuur niet kunnen bestaan ​​- tachyonen, waarvan het kwadraat van de massa kleiner is dan nul, en de bewegingssnelheid groter is dan de snelheid van het licht.

Een ander belangrijk probleem, of beter gezegd kenmerk, is het bestaan ​​van snaartheorie alleen in de tiendimensionale ruimte. Waarom nemen we andere dimensies waar? “Wetenschappers hebben geconcludeerd dat deze ruimtes op zeer kleine schaal zich opvouwen en insluiten, waardoor het voor ons onmogelijk wordt ze te identificeren.

Ontwikkeling

Er zijn twee soorten deeltjes: fermionen - materiedeeltjes, en bosonen - dragers van interactie. Een foton is bijvoorbeeld een boson dat elektromagnetische interactie met zich meebrengt, een graviton is zwaartekracht, of hetzelfde Higgs-deeltje dat interactie met het Higgs-veld met zich meebrengt. Dus als de snaartheorie alleen rekening hield met bosonen, dan hield de supersnaartheorie ook rekening met fermionen, wat het mogelijk maakte om van tachyonen af ​​te komen.

De definitieve versie van het supersnaarprincipe is ontwikkeld door Edward Witten en wordt "m-theorie" genoemd, volgens welke een 11e dimensie moet worden geïntroduceerd om alle verschillende versies van de supersnaartheorie te verenigen.

Waarschijnlijk kunnen we hier eindigen. Theoretische natuurkundigen werken ijverig aan het oplossen van problemen en het verfijnen van het bestaande wiskundige model verschillende landen vrede. Misschien zullen we binnenkort eindelijk de structuur van de wereld om ons heen kunnen begrijpen, maar als we terugkijken op de reikwijdte en complexiteit van het bovenstaande, is het duidelijk dat de resulterende beschrijving van de wereld niet begrijpelijk zal zijn zonder een bepaalde basis van kennis in het gebied van natuurkunde en wiskunde.

Belangrijke vragen:

Wat zijn de fundamentele componenten van het heelal – de “eerste stenen van de materie”? Zijn er theorieën die alle fundamentele fysische verschijnselen kunnen verklaren?

Vraag: is dit echt?

Momenteel en in de nabije toekomst is directe observatie op zo’n kleine schaal niet mogelijk. De natuurkunde is op zoek, en lopende experimenten, zoals het ontdekken van supersymmetrische deeltjes of het zoeken naar extra dimensies in versnellers, kunnen erop wijzen dat de snaartheorie op de goede weg is.

Of de snaartheorie nu de theorie van alles is of niet, het geeft ons een unieke set hulpmiddelen om in de diepere structuren van de werkelijkheid te kijken.

Snaartheorie

Macro- en micro-

Bij het beschrijven van het heelal verdeelt de natuurkunde het in twee ogenschijnlijk onverenigbare helften: de kwantummicrowereld en de macrowereld, waarbinnen de zwaartekracht wordt beschreven.

Snaartheorie is een controversiële poging om deze helften te combineren tot een "Theorie van Alles".

Deeltjes en interacties

De wereld bestaat uit twee soorten elementaire deeltjes: fermionen en bosonen. Fermionen zijn allemaal waarneembare materie, en bosonen zijn dragers van de vier bekende fundamentele interacties: zwak, elektromagnetisch, sterk en zwaartekracht. Met behulp van een theorie die het Standaardmodel wordt genoemd, zijn natuurkundigen in staat geweest om op elegante wijze de drie fundamentele interacties te beschrijven en te testen, behalve de zwakste: zwaartekrachten. Tegenwoordig is het standaardmodel het meest nauwkeurige en experimenteel bevestigde model van onze wereld.

Waarom hebben we snaartheorie nodig?

Het Standaardmodel houdt geen rekening met de zwaartekracht, kan het centrum van een zwart gat en de oerknal niet beschrijven en verklaart de resultaten van sommige experimenten niet. De snaartheorie is een poging om deze problemen op te lossen en materie en interacties te verenigen door elementaire deeltjes te vervangen door kleine trillende snaren.

De snaartheorie is gebaseerd op het idee dat alle elementaire deeltjes kunnen worden weergegeven als één elementaire ‘eerste steen’: een string. Snaren kunnen trillen, en verschillende vormen van dergelijke trillingen op grote afstand zullen voor ons op verschillende elementaire deeltjes lijken. De ene trillingsmodus zorgt ervoor dat de snaar op een foton lijkt, terwijl de andere op een elektron lijkt.

Er is zelfs een modus die de drager van zwaartekrachtinteractie beschrijft: het graviton! Varianten van de snaartheorie beschrijven snaren van twee typen: open (1) en gesloten (2). Open snaren hebben twee uiteinden (3) die zich bevinden op membraanachtige structuren die D-branen worden genoemd, en hun dynamiek beschrijft drie van de vier fundamentele interacties - allemaal behalve zwaartekracht.

Gesloten snaren lijken op lussen, ze zijn niet gebonden aan D-branen - het zijn de trillingsmodi van gesloten snaren die worden weergegeven door een massaloos graviton. De uiteinden van een open snaar kunnen samenkomen om een ​​gesloten snaar te vormen, die op zijn beurt kan breken en een open snaar kan worden, of kan convergeren en splitsen in twee gesloten snaren (5) - dus in de snaartheorie wordt zwaartekrachtinteractie gecombineerd met alle andere.

Snaren zijn de kleinste van alle objecten waarmee de natuurkunde werkt. Het bereik van de afmetingen V van de objecten in de afbeelding hierboven strekt zich uit tot 34 ordes van grootte - als het atoom de grootte zou hebben van zonnestelsel, dan zou de omvang van de snaar iets groter kunnen zijn dan die van een atoomkern.

Extra afmetingen

Consistente snaartheorieën zijn alleen mogelijk in een hoger-dimensionale ruimte, waar naast de bekende 4e ruimte-tijddimensies nog zes extra dimensies nodig zijn. Theoretici geloven dat deze extra afmetingen gevouwen in ongrijpbaar kleine vormen - Calabi-Yau-ruimtes. Een van de problemen van de snaartheorie is dat er een vrijwel oneindig aantal varianten is van de Calabi-Yau-convolutie (compactificatie), waardoor we elke wereld kunnen beschrijven, en tot nu toe is er geen manier om die versie van de compactificatie te vinden die zou ons in staat stellen om te beschrijven wat we om ons heen zien.

Supersymmetrie

De meeste versies van de snaartheorie vereisen het concept van supersymmetrie, dat is gebaseerd op het idee dat fermionen (materie) en bosonen (interacties) manifestaties zijn van hetzelfde object en in elkaar kunnen overgaan.

De theorie van alles?

Supersymmetrie kan worden opgenomen in de snaartheorie op verschillende manieren, wat leidt tot 5 verschillende soorten snaartheorie, wat betekent dat de snaartheorie zelf niet kan beweren de ‘theorie van alles’ te zijn. Alle vijf deze typen zijn met elkaar verbonden door wiskundige transformaties die dualiteiten worden genoemd, en dit heeft geleid tot het inzicht dat al deze typen aspecten zijn van iets algemeners. Deze meer algemene theorie wordt M-theorie genoemd.

Er zijn 5 verschillende formuleringen van de snaartheorie, maar bij nader onderzoek blijken ze allemaal manifestaties te zijn van een meer algemene theorie

Op school leerden we dat materie uit atomen bestaat, en atomen uit kernen waar elektronen omheen draaien. De planeten draaien op vrijwel dezelfde manier rond de zon, dus het is voor ons gemakkelijk voor te stellen. Toen werd het atoom opgesplitst in elementaire deeltjes en werd het moeilijker om de structuur van het universum voor te stellen. Op deeltjesschaal gelden andere wetten, en het is niet altijd mogelijk om een ​​analogie met het leven te vinden. De natuurkunde is abstract en verwarrend geworden.

Maar de volgende stap in de theoretische natuurkunde bracht een besef van de werkelijkheid terug. De snaartheorie beschreef de wereld in termen die opnieuw voorstelbaar zijn en daardoor gemakkelijker te begrijpen en te onthouden.

Het onderwerp is nog steeds niet gemakkelijk, dus laten we op volgorde gaan. Laten we eerst eens kijken wat de theorie is, en dan proberen te begrijpen waarom deze is uitgevonden. En als toetje: een beetje geschiedenis De snaartheorie heeft een korte geschiedenis, maar met twee revoluties.

Het universum bestaat uit trillende energiedraden

Vóór de snaartheorie werden elementaire deeltjes beschouwd als punten: dimensieloze vormen met bepaalde eigenschappen. De snaartheorie beschrijft ze als energiedraden die één dimensie hebben: lengte. Deze eendimensionale draden worden genoemd kwantum snaren.

Theoretische natuurkunde

Theoretische natuurkunde
beschrijft de wereld met behulp van wiskunde, in tegenstelling tot experimentele natuurkunde. De eerste theoretisch natuurkundige was Isaac Newton (1642-1727)

De kern van een atoom met elektronen, elementaire deeltjes en kwantumsnaren door de ogen van een kunstenaar. Fragment uit de documentaire "Elegant Universe"

Kwantumsnaren zijn erg klein, hun lengte is ongeveer 10 -33 cm. Dit is honderd miljoen miljard keer kleiner dan de protonen die botsen bij de Large Hadron Collider. Voor dergelijke experimenten met snaren zou een versneller ter grootte van een sterrenstelsel nodig zijn. We hebben nog geen manier gevonden om strings te detecteren, maar dankzij de wiskunde kunnen we enkele van hun eigenschappen raden.

Kwantumsnaren zijn open en gesloten. U open uiteinden vrije, gesloten dicht bij elkaar en vormen lussen. Snaren ‘openen’ en ‘sluiten’ voortdurend, verbinden zich met andere snaren en vallen uiteen in kleinere snaren.

Kwantumsnaren worden uitgerekt. Spanning in de ruimte ontstaat door het verschil in energie: voor gesloten snaren tussen de gesloten uiteinden, voor open snaren - tussen de uiteinden van de snaren en de leegte. Natuurkundigen noemen deze leegte tweedimensionale vlakken, of branen – van het woord membraan.

centimeters - de kleinst mogelijke grootte van een object in het universum. Dit wordt de Plancklengte genoemd

Wij zijn gemaakt van kwantumsnaren

Kwantumsnaren trillen. Dit zijn trillingen die lijken op de trillingen van de snaren van een balalaika, met uniforme golven en een heel aantal minima en maxima. Bij het trillen produceert een kwantumsnaar geen geluid; op de schaal van elementaire deeltjes is er niets om geluidstrillingen naar over te brengen. Het wordt zelf een deeltje: het trilt op de ene frequentie - een quark, op de andere - een gluon, op de derde - een foton. Daarom is een kwantumstring één enkel bouwelement, een ‘steen’ van het universum.

Het universum wordt meestal afgebeeld als ruimte en sterren, maar het is ook onze planeet, en jij en ik, en tekst op het scherm, en bessen in het bos.

Diagram van snaartrillingen. Op elke frequentie zijn alle golven hetzelfde, hun aantal is een geheel getal: één, twee en drie

Regio Moskou, 2016. Er zijn veel aardbeien - alleen meer muggen. Ze zijn ook gemaakt van snaren.

En daar is ergens ruimte. Laten we teruggaan naar de ruimte

In de kern van het universum bevinden zich dus kwantumsnaren, eendimensionale energiedraden die trillen, van grootte en vorm veranderen en energie uitwisselen met andere snaren. Maar dat is niet alles.

Kwantumsnaren bewegen door de ruimte. En de ruimte op de schaal van snaren is het meest interessante deel van de theorie.

Kwantumsnaren bewegen in 11 dimensies

Theodorus Kaluza
(1885-1954)

Het begon allemaal met Albert Einstein. Zijn ontdekkingen toonden aan dat tijd relatief is en verenigde deze met de ruimte in een enkel ruimte-tijd continuüm. Einsteins werk verklaarde de zwaartekracht, de beweging van planeten en de vorming van zwarte gaten. Bovendien inspireerden ze hun tijdgenoten tot nieuwe ontdekkingen.

Einstein publiceerde de vergelijkingen van de Algemene Relativiteitstheorie in 1915-1916, en al in 1919 probeerde de Poolse wiskundige Theodor Kaluza zijn berekeningen toe te passen op de theorie van het elektromagnetische veld. Maar de vraag rees: als de zwaartekracht van Einstein de vier dimensies van de ruimtetijd buigt, wat zijn dan de elektromagnetische krachten die buigen? Het geloof in Einstein was sterk, en Kaluza twijfelde er niet aan dat zijn vergelijkingen het elektromagnetisme zouden beschrijven. In plaats daarvan stelde hij voor dat elektromagnetische krachten een extra, vijfde dimensie zouden verbuigen. Einstein vond het idee leuk, maar de theorie werd niet door experimenten getest en werd tot de jaren zestig vergeten.

Albert Einstein (1879-1955)

Theodorus Kaluza
(1885-1954)

Theodorus Kaluza
(1885-1954)

Albert Einstein
(1879-1955)

De eerste snaartheorievergelijkingen leverden vreemde resultaten op. Er verschenen tachyonen in - deeltjes met een negatieve massa die sneller bewogen dan de snelheid van het licht. Dit is waar Kaluza’s idee van de multidimensionaliteit van het universum goed van pas kwam. Het is waar dat vijf dimensies niet genoeg waren, net zoals zes, zeven of tien niet genoeg waren. De wiskunde van de eerste snaartheorie had alleen zin als ons universum 26 dimensies had! Meer latere theorieën Tien waren genoeg, maar in de moderne tijd zijn er elf van hen: tien in ruimte en tijd.

Maar als dat zo is, waarom zien we dan niet de zeven extra dimensies? Het antwoord is simpel: ze zijn te klein. Van een afstand ziet een driedimensionaal object er plat uit: een waterpijp verschijnt als een lint, en ballon- rondom. Zelfs als we objecten in andere dimensies zouden kunnen zien, zouden we hun multidimensionaliteit niet in overweging nemen. Wetenschappers noemen dit effect verdichting.

De extra dimensies worden opgevouwen tot onmerkbaar kleine vormen van ruimte-tijd - ze worden Calabi-Yau-ruimten genoemd. Van een afstand lijkt het vlak.

We kunnen zeven extra dimensies alleen weergeven in de vorm van wiskundige modellen. Dit zijn fantasieën die zijn gebouwd op de ons bekende eigenschappen van ruimte en tijd. Door een derde dimensie toe te voegen wordt de wereld driedimensionaal en kunnen we het obstakel omzeilen. Misschien is het, als je hetzelfde principe gebruikt, juist om de resterende zeven dimensies toe te voegen - en als je ze vervolgens gebruikt, kun je door de ruimte-tijd reizen en op elk moment naar elk punt in elk universum komen.

metingen in het universum volgens de eerste versie van de snaartheorie - bosonisch. Nu wordt het als irrelevant beschouwd

Een lijn heeft slechts één dimensie: lengte

Een ballon is driedimensionaal en heeft een derde dimensie: hoogte. Maar voor een tweedimensionale man lijkt het op een lijn

Net zoals een tweedimensionale mens zich geen multidimensionaliteit kan voorstellen, kunnen we ons ook niet alle dimensies van het universum voorstellen.

Volgens dit model reizen kwantumsnaren altijd en overal, wat betekent dat dezelfde snaren de eigenschappen van alle mogelijke universums coderen vanaf hun geboorte tot het einde der tijden. Helaas is onze ballon plat. Onze wereld is slechts een vierdimensionale projectie van een elfdimensionaal universum op de zichtbare schalen van ruimte-tijd, en we kunnen de snaren niet volgen.

Op een dag zullen we de oerknal zien

Op een dag zullen we de frequentie van snaartrillingen en de organisatie van extra dimensies in ons universum berekenen. Dan leren we er absoluut alles over en kunnen we de oerknal zien of naar Alpha Centauri vliegen. Maar voorlopig is dit onmogelijk - er zijn geen tips waarop je kunt vertrouwen in de berekeningen, en je kunt de benodigde cijfers alleen met brute kracht vinden. Wiskundigen hebben berekend dat er 10.500 opties zijn om te doorzoeken. De theorie is op een dood spoor beland.

Toch is de snaartheorie nog steeds in staat de aard van het universum te verklaren. Om dit te doen moet het alle andere theorieën met elkaar verbinden en de theorie van alles worden.

De snaartheorie zal de theorie van alles worden. Misschien

In de tweede helft van de 20e eeuw bevestigden natuurkundigen een aantal fundamentele theorieën over de aard van het universum. Het leek erop dat een beetje meer en we alles zouden begrijpen. Het grootste probleem kan echter nog steeds niet worden opgelost: de theorieën werken afzonderlijk prima, maar groot beeld ze geven het niet.

Er zijn twee hoofdtheorieën: de relativiteitstheorie en de kwantumveldentheorie.

opties voor het organiseren van 11 dimensies in Calabi-Yau-ruimtes - genoeg voor alle mogelijke universums. Ter vergelijking: het aantal atomen in het waarneembare deel van het universum bedraagt ​​ongeveer 10 80

Er zijn voldoende mogelijkheden om Calabi-Yau-ruimtes te organiseren voor alle mogelijke universums. Ter vergelijking: het aantal atomen in het waarneembare heelal bedraagt ​​ongeveer 10 80

Relativiteitstheorie
beschreef de zwaartekrachtinteractie tussen planeten en sterren en verklaarde het fenomeen zwarte gaten. Dit is de fysica van een visuele en logische wereld.

Model van zwaartekrachtinteractie van de aarde en de maan in de Einsteiniaanse ruimte-tijd

Kwantumveldentheorie
bepaalde de soorten elementaire deeltjes en beschreef 3 soorten interactie daartussen: sterk, zwak en elektromagnetisch. Dit is de fysica van chaos.

De kwantumwereld door de ogen van een kunstenaar. Video van de MiShorts-website

Kwantumveldentheorie met toegevoegde massa voor neutrino's wordt genoemd Standaardmodel. Dit is de basistheorie van de structuur van het universum op kwantumniveau. De meeste voorspellingen van de theorie worden bevestigd in experimenten.

Het Standaardmodel verdeelt alle deeltjes in fermionen en bosonen. Fermionen vormen materie - deze groep omvat alle waarneembare deeltjes zoals de quark en het elektron. Bosonen zijn de krachten die verantwoordelijk zijn voor de interactie van fermionen, zoals het foton en het gluon. Er zijn al twee dozijn deeltjes bekend en wetenschappers blijven nieuwe ontdekken.

Het is logisch om aan te nemen dat de zwaartekrachtinteractie ook door zijn boson wordt overgedragen. Ze hebben het nog niet gevonden, maar ze hebben de eigenschappen ervan beschreven en een naam bedacht: graviton.

Maar het is onmogelijk om de theorieën te verenigen. Volgens het Standaardmodel zijn elementaire deeltjes dimensieloze punten die op nulafstanden samenwerken. Als deze regel wordt toegepast op graviton, geven de vergelijkingen oneindige resultaten, waardoor ze zinloos zijn. Dit is slechts een van de tegenstrijdigheden, maar het illustreert goed hoe ver de ene natuurkunde van de andere verwijderd is.

Daarom zijn wetenschappers op zoek naar een alternatieve theorie die alle theorieën in één kan combineren. Deze theorie werd de verenigde veldtheorie genoemd, of theorie van alles.

Fermionen
vormen alle soorten materie behalve donkere materie

Bosonen
energie overbrengen tussen fermionen

De snaartheorie zou de wetenschappelijke wereld kunnen verenigen

Snaartheorie lijkt in deze rol aantrekkelijker dan andere, omdat het de belangrijkste tegenstrijdigheid onmiddellijk oplost. Kwantumsnaren trillen zo dat de afstand ertussen groter is dan nul, en onmogelijke rekenresultaten voor het graviton worden vermeden. En de graviton zelf past goed in het concept van snaren.

Maar de snaartheorie is niet door experimenten bewezen; de prestaties ervan blijven op papier staan. Des te verrassender is het feit dat het al veertig jaar niet verlaten is; het potentieel ervan is zo groot. Laten we, om te begrijpen waarom dit gebeurt, terugkijken en kijken hoe het zich heeft ontwikkeld.

De snaartheorie heeft twee revoluties meegemaakt

Gabriele Veneziano
(geboren 1942)

Aanvankelijk werd de snaartheorie helemaal niet beschouwd als een kandidaat voor de eenwording van de natuurkunde. Het werd per ongeluk ontdekt. In 1968 bestudeerde de jonge theoretisch natuurkundige Gabriele Veneziano de sterke interacties in de atoomkern. Onverwacht ontdekte hij dat ze goed beschreven werden door de bètafunctie van Euler - een reeks vergelijkingen die de Zwitserse wiskundige Leonhard Euler 200 jaar eerder had samengesteld. Dit was vreemd: in die tijd werd het atoom als ondeelbaar beschouwd en het werk van Euler loste uitsluitend wiskundige problemen op. Niemand begreep waarom de vergelijkingen werkten, maar ze werden actief gebruikt.

Fysieke betekenis De bètafuncties van Euler werden twee jaar later ontdekt. Drie natuurkundigen, Yoichiro Nambu, Holger Nielsen en Leonard Susskind, suggereerden dat elementaire deeltjes misschien geen punten zijn, maar eendimensionale trillende snaren. De sterke interactie voor dergelijke objecten werd idealiter beschreven door de Euler-vergelijkingen. De eerste versie van de snaartheorie werd bosonisch genoemd, omdat deze de snaaraard van bosonen beschreef die verantwoordelijk zijn voor de interacties van materie, en geen betrekking had op de fermionen waaruit materie bestaat.

De theorie was grof. Het betrof tachyons, en de belangrijkste voorspellingen waren in tegenspraak met de experimentele resultaten. En hoewel het mogelijk was om van tachyons af te komen met behulp van de Kaluza-multidimensionaliteit, heeft de snaartheorie geen wortel geschoten.

• Gabriele Veneziano
• Yoichiro Nambu
• Holger Nielsen
• Leonard Susskind
• Johannes Schwartz
• Michaël Groen
• Eduard Witten

• Gabriele Veneziano
• Yoichiro Nambu
• Holger Nielsen
• Leonard Susskind
• Johannes Schwartz
• Michaël Groen
• Eduard Witten

Maar de theorie heeft nog steeds loyale aanhangers. In 1971 voegde Pierre Ramon fermionen toe aan de snaartheorie, waardoor het aantal dimensies werd teruggebracht van 26 naar tien. Dit markeerde het begin supersymmetrie theorie.

Er werd gezegd dat elk fermion zijn eigen boson heeft, wat betekent dat materie en energie symmetrisch zijn. Het maakt niet uit dat het waarneembare universum asymmetrisch is, zei Ramon, er zijn omstandigheden waaronder symmetrie nog steeds wordt waargenomen. En als fermionen en bosonen volgens de snaartheorie door dezelfde objecten worden gecodeerd, dan kan onder deze omstandigheden materie worden omgezet in energie, en omgekeerd. Deze eigenschap van snaren werd supersymmetrie genoemd, en de snaartheorie zelf werd supersnaartheorie genoemd.

In 1974 ontdekten John Schwartz en Joel Sherk dat sommige eigenschappen van snaren opmerkelijk nauw overeenkwamen met de eigenschappen van de veronderstelde drager van de zwaartekracht, het graviton. Vanaf dat moment begon de theorie serieus te beweren generaliserend te zijn.

dimensies van ruimte-tijd waren aanwezig in de eerste supersnaartheorie

“De wiskundige structuur van de snaartheorie is zo mooi en heeft zoveel verbazingwekkende eigenschappen dat het zeker naar iets diepers moet verwijzen.”

De eerste supersnaarrevolutie gebeurde in 1984. John Schwartz en Michael Green presenteerden een wiskundig model waaruit bleek dat veel van de tegenstrijdigheden tussen de snaartheorie en het standaardmodel konden worden opgelost. De nieuwe vergelijkingen brachten de theorie ook in verband met alle soorten materie en energie. Wetenschappelijke wereld De koorts sloeg toe: natuurkundigen stopten met hun onderzoek en gingen over op het bestuderen van snaren.

Van 1984 tot 1986 werden meer dan duizend artikelen over snaartheorie geschreven. Ze toonden aan dat veel van de bepalingen van het Standaardmodel en de zwaartekrachttheorie, die in de loop der jaren bij elkaar waren gebracht, op natuurlijke wijze voortvloeiden uit de snaarfysica. Het onderzoek heeft wetenschappers ervan overtuigd dat een verenigende theorie om de hoek ligt.

‘Het moment dat je kennis maakt met de snaartheorie en beseft dat bijna alle belangrijke ontwikkelingen in de natuurkunde van de afgelopen eeuw zijn voortgekomen – en met zoveel elegantie – vanuit zo’n eenvoudig uitgangspunt, demonstreert duidelijk de ongelooflijke kracht van deze theorie.’

Maar de snaartheorie had geen haast om haar geheimen prijs te geven. In plaats van opgeloste problemen ontstonden er nieuwe. Wetenschappers hebben ontdekt dat er niet één, maar vijf supersnaartheorieën bestaan. De snaren erin hadden verschillende soorten supersymmetrie, en er was geen manier om te weten welke theorie correct was.

Wiskundige methoden hadden hun grenzen. Natuurkundigen zijn eraan gewend complexe vergelijkingen, die geen exacte resultaten opleveren, maar voor de snaartheorie was het niet mogelijk om zelfs maar exacte vergelijkingen te schrijven. En de geschatte resultaten van benaderende vergelijkingen leverden geen antwoorden op. Het werd duidelijk dat er nieuwe wiskunde nodig was om de theorie te bestuderen, maar niemand wist wat voor soort wiskunde het zou zijn. Het enthousiasme van wetenschappers is verdwenen.

Tweede supersnaarrevolutie donderde in 1995. Aan de patstelling werd een einde gemaakt door de toespraak van Edward Witten op de String Theory Conference in Zuid-Californië. Witten liet zien dat alle vijf theorieën speciale gevallen zijn van één, meer algemene theorie van superstrings, waarin er geen tien dimensies zijn, maar elf. Witten noemde de verenigende theorie M-theorie, oftewel de Moeder van alle theorieën Engels woord Moeder.

Maar iets anders was belangrijker. Witten's M-theorie beschreef het effect van de zwaartekracht in de supersnaartheorie zo goed dat het de supersymmetrische theorie van de zwaartekracht werd genoemd, of superzwaartekracht theorie. Dit inspireerde wetenschappers, en wetenschappelijke tijdschriften publiceerde opnieuw publicaties over snaarfysica.

ruimte-tijdmetingen in moderne theorie supersnaren

“De snaartheorie is een onderdeel van de natuurkunde van de 21e eeuw, dat per ongeluk in de 20e eeuw terecht is gekomen. Het kan decennia of zelfs eeuwen duren voordat het volledig ontwikkeld en begrepen is."

De echo's van deze revolutie zijn vandaag de dag nog steeds te horen. Maar ondanks alle inspanningen van wetenschappers, in de snaartheorie meer vragen dan antwoorden. De moderne wetenschap probeert modellen te bouwen van een multidimensionaal universum en bestudeert dimensies als membranen van de ruimte. Ze worden branes genoemd. Herinner je je de leegte met de open snaren eroverheen? Er wordt aangenomen dat de snaren zelf twee- of driedimensionaal kunnen blijken te zijn. Ze praten zelfs over een nieuwe twaalfdimensionale fundamentele theorie: F-theorie, de vader van alle theorieën, van het woord vader. De geschiedenis van de snaartheorie is nog lang niet voorbij.

De snaartheorie is nog niet bewezen, maar ook niet weerlegd.

Belangrijkste probleem theorieën – bij gebrek aan direct bewijs. Ja, er volgen andere theorieën uit, wetenschappers voegen 2 en 2 toe, en het blijkt 4. Maar dit betekent niet dat de vier uit tweeën bestaat. Experimenten met de Large Hadron Collider hebben nog geen supersymmetrie ontdekt, die de uniforme structurele basis van het universum zou bevestigen en voorstanders van de snaarfysica in de kaart zou spelen. Maar er zijn ook geen ontkenningen. Daarom blijft de elegante wiskunde van de snaartheorie de geesten van wetenschappers prikkelen en oplossingen beloven voor alle mysteries van het universum.

Als we het over de snaartheorie hebben, kunnen we niet anders dan Brian Greene noemen, een professor aan de Columbia University en een onvermoeibaar popularisator van de theorie. Green geeft lezingen en verschijnt op televisie. In 2000 verscheen zijn boek ‘Elegant Universe. Superstrings, Hidden Dimensions, and the Search for the Ultimate Theory" was finalist voor de Pulitzerprijs. In 2011 speelde hij zichzelf in aflevering 83 van The Big Bang Theory. In 2013 bezocht hij het Polytechnisch Instituut van Moskou en gaf een interview aan Lenta-ru.

Als je geen expert in snaartheorie wilt worden, maar wel wilt begrijpen in wat voor wereld je leeft, onthoud dan dit spiekbriefje:

1. Het universum bestaat uit energiedraden – kwantumsnaren – die trillen als de snaren van een muziekinstrument. Verschillende trillingsfrequenties veranderen snaren in verschillende deeltjes.
2. De uiteinden van de snaren kunnen vrij zijn, of ze kunnen elkaar sluiten en lussen vormen. De snaren sluiten, openen en wisselen voortdurend energie uit met andere snaren.
3. Kwantumreeksen bestaan ​​in het 11-dimensionale universum. De extra zeven dimensies zijn opgevouwen tot ongrijpbaar kleine vormen van ruimte-tijd, zodat we ze niet zien. Dit wordt dimensiecompactificatie genoemd.
4. Als we precies wisten hoe de dimensies in ons universum zijn gevouwen, zouden we misschien door de tijd en naar andere sterren kunnen reizen. Maar dit is nog niet mogelijk - er zijn te veel opties om doorheen te gaan. Er zouden er genoeg zijn voor alle mogelijke universums.
5. De snaartheorie kan alle natuurkundige theorieën verenigen en ons de geheimen van het universum onthullen - daar zijn alle voorwaarden voor. Maar er is nog geen bewijs.
6. Andere ontdekkingen volgen logischerwijs uit de snaartheorie moderne wetenschap. Helaas bewijst dit niets.
7. De snaartheorie heeft twee supersnaarrevoluties en vele jaren van vergetelheid overleefd. Sommige wetenschappers beschouwen het als sciencefiction, anderen geloven dat nieuwe technologieën dit zullen helpen bewijzen.
8. Het allerbelangrijkste: als je van plan bent je vrienden over de snaartheorie te vertellen, zorg er dan voor dat er geen natuurkundige onder hen is - je bespaart tijd en zenuwen. En jij zult lijken op Brian Greene op de Polytechnic:

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 verklaren het bestaande universum door 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.