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La teoría de cuerdas: ¿qué piensa Dios?
Por Stephen Hawking accesible
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A principios de 1980. Física ahogó literalmente en un mar de partículas elementales. Cada vez, rompiéndose átomo por un poderoso acelerador de partículas, que, ante el asombro, encontró que de la división del átomo volar docenas de nuevas partículas.
Esta situación es tan desalentador que Robert Oppenheimer dijo que el Premio Nobel de Física se debe dar a la física, que durante el año no se abrirá ninguna partícula nuevas!
Enrico Fermi, horrorizado por cómo salvajemente partículas elementales se multiplican con letras griegas en los nombres, dijo:
"Si yo fuera capaz de recordar los nombres de todas estas partículas, me gustaría ser un botánico».
Sólo después de décadas de duro trabajo este zoológico densamente poblada logró organizar al menos en algún sistema llamado Modelo Estándar. Miles de millones de dólares, el arduo trabajo de miles de ingenieros y físicos, y 20 premios Nobel permitido establecer un mosaico del Modelo Estándar está literalmente en pedazos.
Construcción teórica de un modelo estándar de la física de partículas, que describe la interacción electromagnética, débil y fuerte de las partículas elementales. No es el modelo estándar de una teoría del todo, ya que no describe la materia oscura, la energía oscura, y no incluye la gravedad.
Esto es realmente una teoría notable que, en la medida en que pueda juzgarse, todos los datos experimentales de la física subatómica.
Pero el modelo estándar, a pesar del éxito de la prueba piloto, tiene un inconveniente muy serio. Como dice Stephen Hawking, "ella es fea y bastante arbitraria».
Por lo menos 19 parámetros libres (incluyendo la masa de la partícula y la fuerza de su interacción con otras partículas), 36 quarks y antiquarks, tres partículas subatómicas importantes y sus antipartículas, y muchas otras partículas subatómicas con nombres extraños como gluones Yang Mills, los bosones de Higgs, bosones W y Z-partículas.
Peor aún, el Modelo Estándar no dice nada acerca de la gravedad. Es difícil de creer que la naturaleza a nivel primario, nivel básico puede ser tan confuso y muy poco elegante. Esta teoría podría amar sólo a las personas que invirtieron en su propia alma. La falta de belleza en el Modelo Estándar fue suficiente como para querer volver a analizar la física de sus ideas sobre la naturaleza. Algo estaba mal.
Si usted mira de cerca el desarrollo de la física en los últimos siglos, resulta que uno de los principales logros de la última de ellas fue la reducción de todas las leyes físicas fundamentales en las dos grandes teorías:. La teoría cuántica (representado por el modelo estándar) y la teoría de Einstein de la relatividad general (que describe la gravedad) < br />
Es notable que estas dos teorías en conjunto representan el importe total de los conocimientos físicos a nivel fundamental.
La primera teoría describe el mundo de lo muy pequeño -. Subatómica mundo cuántico, donde las partículas realizan una danza fantástica, surgen de la nada y luego desaparecen de nuevo y también se las arreglan para estar en dos lugares a la vez
La segunda teoría describe el mundo es muy grande; su interés en artículos como los agujeros negros y el Big Bang; que utiliza el lenguaje de superficies lisas, lona estirada y el espacio distorsionado.
Estas teorías alrededor opuesta entre sí, utilizan diferentes matemáticas, diferentes axiomas y diferente imagen física del mundo. Cuando nos fijamos en ellos, parece que la naturaleza tiene dos brazos, que no tienen relación entre sí. Por otra parte, todos los intentos de combinar la teoría no conduce a ningún resultado razonables. Durante medio siglo, todos los físicos que intentó a punta de pistola a casarse con la teoría cuántica y la relatividad general, bastante inesperadamente encontró que cualquier intento de lograr su teoría se rompe en pedazos y le da en respuesta a infinito, carente de todo sentido.
Todo eso cambió con la entrada en escena de la teoría de cuerdas, que establece que los electrones y otras partículas subatómicas no son más que diferentes vibraciones de una cuerda a correr como una banda de goma pequeña.
Si usted tira de la banda de goma estirada, vibrará de diferentes maneras - con cada nota corresponde a una partícula subatómica en particular. Por lo tanto, la teoría de supercuerdas explica la existencia de cientos de partículas subatómicas descubiertas por los científicos que utilizan aceleradores. Por otra parte, la teoría de Einstein también encaja en esta teoría como una manifestación de una de las oscilaciones de baja frecuencia.
La teoría de cuerdas incluso promociona como la famosa "teoría del todo", eludió Einstein los últimos 30 años de su vida.
Einstein necesitaba una sola teoría claro que uniría en sí mismo todas las leyes de la física y le permitió "conocer lo que Dios piensa." Si la teoría de cuerdas es correcto para unir a la gravedad y la teoría cuántica, puede ser un gran logro de la ciencia en los últimos 2000 años - desde el momento en que los griegos primero hizo la pregunta: ¿Qué es la materia
?
Pero la teoría de cuerdas no es una característica muy extraña: la mayor parte de estas cadenas puede fluctuar solamente en una cierta dimensión espacio-tiempo - es decir, en diez. Si tratamos de formular una teoría de cuerdas a otra dimensión, no pasa nada; aparato matemático simplemente desmoronarse.
Por supuesto, nuestro universo de cuatro dimensiones (en la que las tres dimensiones espaciales y una vez). Esto significa que las seis mediciones restantes deben ser de alguna manera a derrumbarse, o doblado como una quinta dimensión Kaluza.
En los últimos años, los físicos comenzaron a pensar seriamente acerca de cómo probar o, por el contrario, de negar la existencia de estas dimensiones superiores.
Tal vez la forma más sencilla de garantizar su existencia - es encontrar desviaciones de la ley de la gravitación universal de Newton. De la escuela, sabemos que la fuerza de gravedad de la Tierra disminuye con la distancia. Más precisamente, la fuerza de atracción disminuye con el cuadrado de la distancia que separa los objetos.
Pero esto es cierto sólo porque vivimos en un mundo tridimensional. (Imagine una esfera alrededor de la Tierra. La fuerza de gravedad de la Tierra se distribuye uniformemente sobre la superficie de la esfera, así que cuanto más alcance, más débil es la fuerza de atracción. Sin embargo, el área de la superficie de la esfera es proporcional al cuadrado de su radio, y por lo tanto la fuerza de atracción, distribuidos sobre la superficie de la esfera, debe disminuir proporcionalmente al cuadrado radio.)
Pero si el universo tenía cuatro dimensiones espaciales, la fuerza de gravedad tendría que disminuir en proporción al cubo de la distancia. En general, si el universo tenía dimensiones n espaciales, la gravedad que se reduciría de forma proporcional a (n-1) ésima potencia de la distancia.
La famosa ley de Newton de que la fuerza de atracción es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, el control sobre las distancias astronómicas con alta precisión; es por eso que podemos enviar sondas espaciales con una precisión increíble a través de las grietas en los anillos de Saturno. Pero hasta hace poco, nadie nos registramos esta ley en el laboratorio, a distancias muy pequeñas.
El primer experimento fue diseñado para probar la ley de la inversa del cuadrado de la distancia que la fuerza de atracción, se llevó a cabo en 2003 en la Universidad de Colorado. El resultado experimental fue negativa: al parecer universo paralelo no existe, al menos en Colorado no. Sin embargo, un resultado negativo sólo alentó los deseos de otros físicos que ahora esperan repetir este experimento con una precisión aún mayor.
Kip Thorne dice:
"En 2020, los físicos tendrán que comprender las leyes de la gravedad cuántica, y resulta que son una variante de la teoría de cuerdas».
Brian Greene, físico teórico, profesor en la Universidad de Columbia, uno de los expertos más reconocidos en el campo de la teoría de cuerdas.
En 1999 publicó un libro "El universo elegante. Supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de la teoría final ". Es un promotor principal de la ciencia y la organizadora del Festival anual del Festival Mundial de la Ciencia.
La tesis principal del científico:
La teoría de cuerdas fue desarrollado con el fin de responder a la pregunta de lo que hizo al respecto. La molécula está formada por átomos, los átomos - de electrones, protones y neutrones, protones - de quarks. Como muñecas rusas. Sin embargo, todo esto significa que cuando una partícula es ser indivisible, el punto final, que ya no tiene la estructura. La teoría de cuerdas sugiere que tal vez no es una partícula. Dentro del punto más pequeño puede ser la estructura de la energía, que vibra como una cadena, pero no produce sonido, y la partícula. Dependiendo de la frecuencia, las partículas obtenidas son diferentes.
La cadena es tan pequeña que si un átomo fuera del tamaño del universo, sería del tamaño de un árbol. Es por eso que la teoría de cuerdas empíricamente aún no se puede confirmar. Para tridimensional teoría de cuerdas espacio no encaja. Pero si la medición es mayor que 10, se convierte en consistente. Tal vez, estas mediciones son muy pequeñas y no se pueden ver a simple vista.
Hay números que describen completamente nuestro universo. Este constantes físicas fundamentales: las masas de las partículas elementales, los coeficientes de la interacción electromagnética, y otros. Si cambia alguno de estos números, el mundo sería simplemente dejar de existir. Tal vez estas constantes dependen de la forma de mediciones adicionales. Interacción medición determina la interacción de los planetas.
Las observaciones han demostrado que el universo se expande y se acelera, en lugar de desaceleración. Ello amplia la galaxia? El hecho de que todo el espacio está lleno de combustible, la energía oscura que las separa. Y esto lo demuestra. ¿Cuánta energía oscura necesita para vencer la gravedad? Su volumen numéricamente de la siguiente manera: 128 ceros después de la coma, y al final del número 138. Hoy en día es la cuestión fundamental de la física. ¿De dónde salió ese número? Si más explosiones eran muchos, y cada universo tiene su propia cantidad de energía oscura, sólo significa que nuestro universo es que su volumen.
Nuestro universo se volverá más tenue e inhabitable. Vida? -? que es generalmente muy pasando fenómeno. Puede desaparecer en el vacío del espacio y el tiempo. Pero si hay otros universos, entonces tienen una vida. La vida aquí se puede perder, pero hay de nuevo en otro universo.
Universos pueden encontrar, y esto provoca oscilaciones. Si los encontramos, será el momento más importante en la historia, lo que demuestra que no estamos solos. Pero no se puede pasar de un universo a otro. Nos gustaría conseguir en el momento del Big Bang.
En la física de Newton no que usted llevó a cabo en la mano. Hoy en día, estamos muy lejos de esto. Una vez que somos capaces de enfrentar el hecho de que algo es, en principio, no puede entender. Tal vez estamos bastante simplemente no inteligente. Perro puede aprender mucho, pero nunca será capaz de explicarle la teoría de la relatividad. Aunque, tal vez ahora algún perro sentado y riéndose de mí.
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A principios de 1980. Física ahogó literalmente en un mar de partículas elementales. Cada vez, rompiéndose átomo por un poderoso acelerador de partículas, que, ante el asombro, encontró que de la división del átomo volar docenas de nuevas partículas.
Esta situación es tan desalentador que Robert Oppenheimer dijo que el Premio Nobel de Física se debe dar a la física, que durante el año no se abrirá ninguna partícula nuevas!
Enrico Fermi, horrorizado por cómo salvajemente partículas elementales se multiplican con letras griegas en los nombres, dijo:
"Si yo fuera capaz de recordar los nombres de todas estas partículas, me gustaría ser un botánico».
Sólo después de décadas de duro trabajo este zoológico densamente poblada logró organizar al menos en algún sistema llamado Modelo Estándar. Miles de millones de dólares, el arduo trabajo de miles de ingenieros y físicos, y 20 premios Nobel permitido establecer un mosaico del Modelo Estándar está literalmente en pedazos.
Construcción teórica de un modelo estándar de la física de partículas, que describe la interacción electromagnética, débil y fuerte de las partículas elementales. No es el modelo estándar de una teoría del todo, ya que no describe la materia oscura, la energía oscura, y no incluye la gravedad.
Esto es realmente una teoría notable que, en la medida en que pueda juzgarse, todos los datos experimentales de la física subatómica.
Pero el modelo estándar, a pesar del éxito de la prueba piloto, tiene un inconveniente muy serio. Como dice Stephen Hawking, "ella es fea y bastante arbitraria».
Por lo menos 19 parámetros libres (incluyendo la masa de la partícula y la fuerza de su interacción con otras partículas), 36 quarks y antiquarks, tres partículas subatómicas importantes y sus antipartículas, y muchas otras partículas subatómicas con nombres extraños como gluones Yang Mills, los bosones de Higgs, bosones W y Z-partículas.
Peor aún, el Modelo Estándar no dice nada acerca de la gravedad. Es difícil de creer que la naturaleza a nivel primario, nivel básico puede ser tan confuso y muy poco elegante. Esta teoría podría amar sólo a las personas que invirtieron en su propia alma. La falta de belleza en el Modelo Estándar fue suficiente como para querer volver a analizar la física de sus ideas sobre la naturaleza. Algo estaba mal.
Si usted mira de cerca el desarrollo de la física en los últimos siglos, resulta que uno de los principales logros de la última de ellas fue la reducción de todas las leyes físicas fundamentales en las dos grandes teorías:. La teoría cuántica (representado por el modelo estándar) y la teoría de Einstein de la relatividad general (que describe la gravedad) < br />
Es notable que estas dos teorías en conjunto representan el importe total de los conocimientos físicos a nivel fundamental.
La primera teoría describe el mundo de lo muy pequeño -. Subatómica mundo cuántico, donde las partículas realizan una danza fantástica, surgen de la nada y luego desaparecen de nuevo y también se las arreglan para estar en dos lugares a la vez
La segunda teoría describe el mundo es muy grande; su interés en artículos como los agujeros negros y el Big Bang; que utiliza el lenguaje de superficies lisas, lona estirada y el espacio distorsionado.
Estas teorías alrededor opuesta entre sí, utilizan diferentes matemáticas, diferentes axiomas y diferente imagen física del mundo. Cuando nos fijamos en ellos, parece que la naturaleza tiene dos brazos, que no tienen relación entre sí. Por otra parte, todos los intentos de combinar la teoría no conduce a ningún resultado razonables. Durante medio siglo, todos los físicos que intentó a punta de pistola a casarse con la teoría cuántica y la relatividad general, bastante inesperadamente encontró que cualquier intento de lograr su teoría se rompe en pedazos y le da en respuesta a infinito, carente de todo sentido.
Todo eso cambió con la entrada en escena de la teoría de cuerdas, que establece que los electrones y otras partículas subatómicas no son más que diferentes vibraciones de una cuerda a correr como una banda de goma pequeña.
Si usted tira de la banda de goma estirada, vibrará de diferentes maneras - con cada nota corresponde a una partícula subatómica en particular. Por lo tanto, la teoría de supercuerdas explica la existencia de cientos de partículas subatómicas descubiertas por los científicos que utilizan aceleradores. Por otra parte, la teoría de Einstein también encaja en esta teoría como una manifestación de una de las oscilaciones de baja frecuencia.
La teoría de cuerdas incluso promociona como la famosa "teoría del todo", eludió Einstein los últimos 30 años de su vida.
Einstein necesitaba una sola teoría claro que uniría en sí mismo todas las leyes de la física y le permitió "conocer lo que Dios piensa." Si la teoría de cuerdas es correcto para unir a la gravedad y la teoría cuántica, puede ser un gran logro de la ciencia en los últimos 2000 años - desde el momento en que los griegos primero hizo la pregunta: ¿Qué es la materia
?
Pero la teoría de cuerdas no es una característica muy extraña: la mayor parte de estas cadenas puede fluctuar solamente en una cierta dimensión espacio-tiempo - es decir, en diez. Si tratamos de formular una teoría de cuerdas a otra dimensión, no pasa nada; aparato matemático simplemente desmoronarse.
Por supuesto, nuestro universo de cuatro dimensiones (en la que las tres dimensiones espaciales y una vez). Esto significa que las seis mediciones restantes deben ser de alguna manera a derrumbarse, o doblado como una quinta dimensión Kaluza.
En los últimos años, los físicos comenzaron a pensar seriamente acerca de cómo probar o, por el contrario, de negar la existencia de estas dimensiones superiores.
Tal vez la forma más sencilla de garantizar su existencia - es encontrar desviaciones de la ley de la gravitación universal de Newton. De la escuela, sabemos que la fuerza de gravedad de la Tierra disminuye con la distancia. Más precisamente, la fuerza de atracción disminuye con el cuadrado de la distancia que separa los objetos.
Pero esto es cierto sólo porque vivimos en un mundo tridimensional. (Imagine una esfera alrededor de la Tierra. La fuerza de gravedad de la Tierra se distribuye uniformemente sobre la superficie de la esfera, así que cuanto más alcance, más débil es la fuerza de atracción. Sin embargo, el área de la superficie de la esfera es proporcional al cuadrado de su radio, y por lo tanto la fuerza de atracción, distribuidos sobre la superficie de la esfera, debe disminuir proporcionalmente al cuadrado radio.)
Pero si el universo tenía cuatro dimensiones espaciales, la fuerza de gravedad tendría que disminuir en proporción al cubo de la distancia. En general, si el universo tenía dimensiones n espaciales, la gravedad que se reduciría de forma proporcional a (n-1) ésima potencia de la distancia.
La famosa ley de Newton de que la fuerza de atracción es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, el control sobre las distancias astronómicas con alta precisión; es por eso que podemos enviar sondas espaciales con una precisión increíble a través de las grietas en los anillos de Saturno. Pero hasta hace poco, nadie nos registramos esta ley en el laboratorio, a distancias muy pequeñas.
El primer experimento fue diseñado para probar la ley de la inversa del cuadrado de la distancia que la fuerza de atracción, se llevó a cabo en 2003 en la Universidad de Colorado. El resultado experimental fue negativa: al parecer universo paralelo no existe, al menos en Colorado no. Sin embargo, un resultado negativo sólo alentó los deseos de otros físicos que ahora esperan repetir este experimento con una precisión aún mayor.
Kip Thorne dice:
"En 2020, los físicos tendrán que comprender las leyes de la gravedad cuántica, y resulta que son una variante de la teoría de cuerdas».
Brian Greene, físico teórico, profesor en la Universidad de Columbia, uno de los expertos más reconocidos en el campo de la teoría de cuerdas.
En 1999 publicó un libro "El universo elegante. Supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de la teoría final ". Es un promotor principal de la ciencia y la organizadora del Festival anual del Festival Mundial de la Ciencia.
La tesis principal del científico:
La teoría de cuerdas fue desarrollado con el fin de responder a la pregunta de lo que hizo al respecto. La molécula está formada por átomos, los átomos - de electrones, protones y neutrones, protones - de quarks. Como muñecas rusas. Sin embargo, todo esto significa que cuando una partícula es ser indivisible, el punto final, que ya no tiene la estructura. La teoría de cuerdas sugiere que tal vez no es una partícula. Dentro del punto más pequeño puede ser la estructura de la energía, que vibra como una cadena, pero no produce sonido, y la partícula. Dependiendo de la frecuencia, las partículas obtenidas son diferentes.
La cadena es tan pequeña que si un átomo fuera del tamaño del universo, sería del tamaño de un árbol. Es por eso que la teoría de cuerdas empíricamente aún no se puede confirmar. Para tridimensional teoría de cuerdas espacio no encaja. Pero si la medición es mayor que 10, se convierte en consistente. Tal vez, estas mediciones son muy pequeñas y no se pueden ver a simple vista.
Hay números que describen completamente nuestro universo. Este constantes físicas fundamentales: las masas de las partículas elementales, los coeficientes de la interacción electromagnética, y otros. Si cambia alguno de estos números, el mundo sería simplemente dejar de existir. Tal vez estas constantes dependen de la forma de mediciones adicionales. Interacción medición determina la interacción de los planetas.
Las observaciones han demostrado que el universo se expande y se acelera, en lugar de desaceleración. Ello amplia la galaxia? El hecho de que todo el espacio está lleno de combustible, la energía oscura que las separa. Y esto lo demuestra. ¿Cuánta energía oscura necesita para vencer la gravedad? Su volumen numéricamente de la siguiente manera: 128 ceros después de la coma, y al final del número 138. Hoy en día es la cuestión fundamental de la física. ¿De dónde salió ese número? Si más explosiones eran muchos, y cada universo tiene su propia cantidad de energía oscura, sólo significa que nuestro universo es que su volumen.
Nuestro universo se volverá más tenue e inhabitable. Vida? -? que es generalmente muy pasando fenómeno. Puede desaparecer en el vacío del espacio y el tiempo. Pero si hay otros universos, entonces tienen una vida. La vida aquí se puede perder, pero hay de nuevo en otro universo.
Universos pueden encontrar, y esto provoca oscilaciones. Si los encontramos, será el momento más importante en la historia, lo que demuestra que no estamos solos. Pero no se puede pasar de un universo a otro. Nos gustaría conseguir en el momento del Big Bang.
En la física de Newton no que usted llevó a cabo en la mano. Hoy en día, estamos muy lejos de esto. Una vez que somos capaces de enfrentar el hecho de que algo es, en principio, no puede entender. Tal vez estamos bastante simplemente no inteligente. Perro puede aprender mucho, pero nunca será capaz de explicarle la teoría de la relatividad. Aunque, tal vez ahora algún perro sentado y riéndose de mí.
