El objetivo de la física como ciencia es el estudio de las leyes clásicas de nuestro mundo. La mayoría de estos modelos se ha estudiado lo suficiente como para aplicarlos en la vida cotidiana. Y los físicos modernos han decidido cambiar la escala de la investigación, tanto en uno como en el otro lado.
Consideramos dos teoría física fundamental. El primero de ellos - que es familiar a toda la teoría general de la relatividad. Teoría de la relatividad responde a las preguntas sobre el origen y evolución del universo y explica bien el comportamiento a gran escala del cosmos. La mecánica cuántica - - En segundo lugar, por el contrario, se ha logrado un gran éxito en la explicación de la física del micromundo. Uniendo estas dos teorías y obtener una imagen casi completa del universo:. De las interacciones internucleares al comportamiento de las galaxias
Sin embargo, para obtener una imagen unificada del mundo, hay un truco: estos teoría escalar, confirmado por el conjunto de cálculos y experimentos, totalmente incompatibles. Toda teoría de sus bases, sus principios matemáticos y físicos. La aplicación de la mecánica cuántica a interacciones galácticos, así como el uso de la teoría de la relatividad para el estudio de las interacciones nucleares conduce a resultados absurdos. Sólo una solución: inventar una nueva teoría, que sería coherente tanto con la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica, y al mismo tiempo los une. Creación de una teoría unificada de todo - la tarea principal de los físicos desde Einstein. Uno de los candidatos a la teoría unificada es la teoría de cuerdas.
Un poco de historia h4>
Todo comenzó, como de costumbre, con las matemáticas. En el siglo 18, el famoso matemático Leonhard Euler estudió las propiedades de las funciones que él mismo había inventado. Una de estas características es la función beta de Euler. Se parece a esto:
No es demasiado difícil para las personas familiarizadas con el cálculo integral. Euler describe las propiedades de la función, y no la búsqueda de aplicaciones prácticas, dos siglos función beta se ha olvidado.
En 1968, un joven físico Gabriel Veneziano, que trabaja en el CERN en Suiza, descubrió accidentalmente que todas las propiedades de las partículas que intervienen en la interacción nuclear, puede ser descrito por la función beta de Euler. La fórmula funciona muy bien para la descripción de las interacciones de partículas, pero nadie sabía por qué. Si tomamos la famosa fórmula de Einstein, su significado físico puede ser expresada por la frase "la energía es proporcional a la masa." Un significado físico de la fórmula de Euler no era - sólo una variable al asignar valores específicos a los que para obtener resultados consistentes con los experimentos. Dos años más tarde, este significado se encontró - los físicos descubrieron que si reemplaza las partículas elementales oscilantes cadena unidimensional, la interacción de las cadenas sólo representa como fórmula de Euler. La unidimensionalidad significa que el espesor de una cadena tal se compara con la longitud de la infinitamente pequeño.
Dado que las cadenas son tan pequeñas que se parecen a las partículas elementales, por lo tanto, no contradice los experimentos ya que llevan a cabo. Ahora, la teoría de cuerdas ha cambiado mucho en comparación a la vista original, pero la idea básica sigue siendo la misma.
Cuerdas como el mecanismo del universo h4>
Esta imagen muestra una buena representación suficiente de un habitante típico de la teoría de cuerdas. En realidad, la situación es exactamente la contraria: de la teoría de cuerdas debe todo, es perfectamente consistente con ambos la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Además de esto, la teoría también encuentra una explicación de la gravedad, que se busca desde Newton. Esta versatilidad es mayor que algunos de la idea absurda de que toda la materia se compone de cadenas pequeñas.
Para explicar la idea básica de cuerdas unidimensionales de la teoría de cuerdas se puede representar como de costumbre para nosotros los instrumentos musicales de cuerda. Tomemos, por ejemplo, una guitarra. Fluctuación de cada cadena tiene dos propiedades importantes:
1. Amplitud, responsable del volumen del sonido.
2. La frecuencia que determina el tono del sonido.
Suena cuyas frecuencias difieren menos de 1 Hz, casi indistinguibles para el oído humano. Cuanto mayor es la frecuencia del sonido, el cambio menos perceptible esta frecuencia. Por lo tanto, la diferencia de frecuencia en la música de las notas adyacentes varía de 1 Hz para sonidos de baja a varios cientos de hertzios a triplicar. En general, para la ejecución de obras musicales que obtenemos sólo una cierta gama limitada de frecuencias correspondientes a las notas tomadas. Podemos jugar con una frecuencia de 330 Hz o una frecuencia de F 349 Hz, pero la frecuencia entre los mismos en la música a nuestra disposición. Este tipo particular de oscilación se llama Modo i>, y el conjunto de todos los modos posibles - gama i> oscilaciones.
A partir del volumen y sus fluctuaciones depende fluctuaciones de energía de la moda. Intuitivamente, uno puede entender que un sonido fuerte y agudo tiene una energía superior a la tranquila y baja. Y ahora le damos nuestra guitarra en las manos de Einstein, que observaron que la energía en general proporcional a la masa. En la teoría de cuerdas, sólo tiene que utilizar esta relación: mucho i> de una partícula elemental está determinada por Energía i> sus vibraciones de las cuerdas
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El uso de un razonamiento más abstracto, los físicos han descubierto que existen otros vínculos entre las cadenas de moda y características de las partículas, tales como la carga de la respuesta de partículas a efectos gravitacionales, etc. Además, el mismo principio se aplica no sólo a las propiedades de las partículas, sino también a las propias partículas. Los fotones, gluones, U-mesones y otras partículas exóticas son sólo diferentes modos de vibración de la misma cadena.
Esto lleva a la siguiente conclusión: conocer todos los posibles modos de vibración de la cuerda, "notas", que se puede jugar en él, podríamos explicar todas las propiedades de las partículas elementales. Oferta seria para una teoría del campo unificado, ¿no es así?
nueve guitarra h4>
Considere nuestra guitarra por el guitarrista. El diseño permite que las cuerdas de la guitarra oscilan sólo en algunas áreas específicas. Usted puede golpear las cuerdas con el de arriba hacia abajo o de abajo hacia arriba o tirar de la cuerda lejos de ti y dejar ir. Si la cadena fue asegurada entre dos puntos en un espacio dimensional tercera libre, el número de posibles direcciones de oscilación para aumentar. Con el acceso a un mayor número de dimensiones que los tres también hemos aumentado el número de posibles direcciones de oscilación. Sin embargo, estamos severamente limitados en tres dimensiones.
Pero no en la teoría de cuerdas. Tras realizar investigaciones adicionales, un nuevo truco: algunos cálculos conduce a esa imposibilidad resulta, como las probabilidades negativas. Los físicos han luchado durante mucho tiempo con este problema y ha encontrado una solución que coordina todos los cálculos:. El universo debe tener diez dimensiones - nueve espacial y una temporal
Si una dimensión de tiempo de alguna manera se puede conciliar, entonces, ¿dónde están las seis dimensiones que aún no podemos imaginar? Estas seis dimensiones se reducen al mínimo - que son tan pequeñas que en la escala convencional, no podemos tenerlos en cuenta. Coches, haciendo un círculo, de nuevo a las mismas coordenadas en el espacio tridimensional. Durante este ciclo incontables veces que cruza seis mediciones cruzados. Sin embargo, por muy pequeña cadena de coordenadas en las dimensiones plegadas están empezando a tomar un valor serio.
¿Qué será lo próximo? H4>
El desarrollo de la teoría de cuerdas es imparable. Teoría con diez dimensiones se llama la teoría de supercuerdas. Cuando la medición no se inicia de nuevo coherente con la esperada, introdujo un nuevo, undécima dimensión. Así es como la teoría-M: la mención de los nombres de las cadenas desapareció porque había análogos bidimensionales de la cadena - membranas, tridimensionales, cadenas de cuatro dimensiones. Teoría de la complejidad se incrementa cada año, pero aún así su desarrollo no se ha detenido, y ella tiene todas las posibilidades de convertirse alguna vez una teoría unificada de todo.
¿Qué leer? H4>
1. Stephen Hawking, "Una breve historia del tiempo", "El Universo en una Cáscara de Nuez", "Teoría del Todo» i> -. Un lenguaje popular nos habla de la imagen moderna del mundo
2. Brian Greene, "El universo elegante. Supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de la teoría final » i> -. Un gran libro sobre la teoría de cuerdas sin mucha física
3. Michio Kaku, "Introducción a la teoría de supercuerdas» i> - un libro de texto importante para los que saben de física, y quiere saber más.
Fuente: habrahabr.ru/post/219657/
