linguagem popular teoria das supercordas for Dummies

teoria das supercordas, em linguagem popular, é o universo como um conjunto de vibração fios de energia – cordas. Eles são a base da natureza. Hipótese descreve os outros elementos – branas. Todas as substâncias em nosso mundo consiste em vibrações de cordas e branas. Uma consequência natural da teoria é a descrição da gravidade. É por isso que os cientistas acreditam que ele contém a chave para a unificação da gravidade com outras interações.

O conceito é desenvolvido

A teoria do campo unificado, a teoria das supercordas – puramente matemático. Como todos os conceitos físicos, é baseado nas equações que podem ser interpretados de uma determinada maneira.

Hoje, ninguém sabe exatamente o que vai ser a versão final desta teoria. Os cientistas têm uma ideia bastante vago dos seus elementos comuns, mas ninguém ainda chegar a uma equação final seria engolido toda a teoria das supercordas e experimento ainda não foi capaz de confirmar isso (embora refutar também). Os físicos têm criado uma versão simplificada da equação, mas até agora ele não chega a descrever nosso universo.

teoria das supercordas para iniciantes

Na hipótese em cinco ideias-chave.

1. teoria das supercordas prevê que todos os objetos do nosso mundo são feitos de vibrando fios de energia e membranas.
2. Ela tenta reconciliar a relatividade geral (gravidade) com a física quântica.
3. teoria das supercordas irá integrar todas as forças fundamentais do universo.
4. Esta hipótese prevê uma nova ligação, a supersimetria, entre dois tipos fundamentalmente diferentes de partículas, bósons e férmions.
5. O conceito descreve um número de dimensões complementares, geralmente não observáveis do universo.

Cordas e branas

Quando a teoria surgiu nos anos 1970, fios de energia em que foram consideradas objetos 1-dimensionais – cordas. A palavra "unidimensional" indica que a cadeia tem apenas uma dimensão, comprimento, em oposição a, por exemplo, um quadrado, que tem um comprimento e altura.

Estes teoria das supercordas divide em dois tipos – fechada e aberta. corda aberta tem dicas que não estão em contacto uns com os outros, enquanto a corda fechada é um loop sem extremidades abertas. Como resultado, verificou-se que essas cordas, chamado o primeiro tipo, exposta 5 tipos básicos de interacções.

Interações são baseados em cordas capacidade de se conectar e compartilhar suas dicas. Desde as extremidades de cordas abertas podem se unir para formar fechado, é impossível construir uma teoria das supercordas, não incluindo uma corda enrolada.

Isto provou importante como cadeias fechadas têm propriedades que se acredita física que poderia descrever gravidade. Em outras palavras, os cientistas perceberam que a teoria das supercordas, em vez de explicar as partículas de matéria podem descrever o seu comportamento e a força da gravidade.

Anos mais tarde, foi descoberto que, além de cordas e outros elementos essenciais da teoria. Eles podem ser considerados como folhas ou brana. Cordas pode ser ligado a eles um ou ambos os lados.

gravidade quântica

A física moderna tem dois principais lei científica: a teoria da relatividade geral (GR) e quântica. Eles representam um campo completamente diferente da ciência. física quântica ofertas com as mais ínfimas partículas de natural e GTR, como regra, descreve a natureza da escala de planetas, galáxias e do universo como um todo. Hipóteses que tentam combiná-los, é chamado a teoria da gravidade quântica. O mais promissor deles é agora a string.

segmento fechado correspondem ao comportamento da gravidade. Em particular, eles possuem propriedades gravitão partícula transporte de gravidade entre objectos.

Unir forças

A teoria das cordas tenta unificar as quatro forças – forças nucleares eletromagnéticas, fortes e fracos, e da gravidade – em um. Em nosso mundo, eles se manifestam como quatro fenómenos diferentes, mas os teóricos das cordas acreditam que no início do universo, quando havia incrivelmente altos níveis de energia, todas essas forças são descritos por cordas, interagindo uns com os outros.

supersimetria

Todas as partículas no universo pode ser dividido em dois tipos: bósons e férmions. A teoria das cordas prevê que há uma relação entre eles, conhecida como supersimetria. Se supersimetria para cada bóson e fermion deve existir para cada fermion – Higgs. Infelizmente experimentalmente existência de tais partículas não é confirmada.

Supersimetria é uma relação matemática entre os elementos de equações físicas. Ela foi encontrada em uma área diferente da física e da sua aplicação levou à mudança de nome da teoria da corda supersimetria (ou teoria das supercordas, na linguagem popular) em meados dos anos 1970.

Uma das vantagens de supersymmetry é que simplifica grandemente a equação, permitindo eliminar algumas variáveis. Sem supersimetria equações levar a contradições físicas, tais como o valor infinito e imaginários níveis de energia.

Desde que os cientistas não observaram uma partícula prevista pela supersimetria, ainda é uma hipótese. Muitos físicos acreditam que a razão para isso – a necessidade de uma quantidade significativa de energia, que é associado com um peso conhecido da equação de Einstein E = mc ^2. Estas partículas podem existir no universo cedo, mas que tenha arrefecido para baixo, e depois o Big Bang, a propagação de energia, estas partículas são movidas para baixos níveis de energia.

Em outras palavras, as cordas vibram como partículas de alta energia de energia perdida, o que fez com elementos de vibração mais baixa.

Os pesquisadores esperavam que a observação astronômica ou experimentar com aceleradores de partículas confirmar a teoria, identificar alguns dos elementos supersimétricas com maior energia.

medições adicionais

Outra conseqüência matemática da teoria das cordas é que faz sentido no mundo, o número de medições é maior do que três. Atualmente, existem duas explicações para isso:

1. Medições adicionais (seis deles) têm dobrado, ou, na terminologia da teoria das cordas compactadas para o tamanho incrivelmente pequeno, de perceber que nunca terá sucesso.
2. Ficamos presos em uma brana 3-dimensional, e outras dimensões estender além dele e não estão disponíveis para nós.

Uma área importante de pesquisa entre os teóricos é a modelagem matemática de como estas posições adicionais podem ser ligados a nossa própria. Resultados recentes prevêem que os cientistas em breve será capaz de detectar essas dimensões extras (se existirem) nos próximos experimentos, como eles podem ser maiores do que o esperado anteriormente.

compreensão do propósito

O objetivo procurado por cientistas que investigam supercordas – "teoria de tudo", ou seja, uma única hipótese física que em um nível fundamental descreve toda a realidade física … Se for bem sucedido, poderia esclarecer muitas questões relativas à estrutura do nosso universo.

Explicação da matéria e da massa

Uma das principais tarefas da pesquisa moderna – a busca de soluções para partículas reais.

A teoria das cordas começou como um conceito que descreve as partículas como hadríons, vários estados de vibração mais elevada das cadeias. Na maioria das formulações modernas, a matéria, observado em nosso universo é o resultado da vibração das cordas e branas com menor energia. As vibrações gerar mais partículas de alta energia, que estão agora em nosso mundo não existe.

A massa destas partículas elementares é uma manifestação de como as cordas e branas compactadas envolto em dimensões adicionais. Por exemplo, em um simplificada quando eles são dobrados na forma de um donut, chamado de matemáticos e físicos toro corda pode quebrar esta forma de duas maneiras:

• laço curto através do centro do toro;
• longo laço em torno de toda a circunferência exterior do toro.

O circuito curto é uma partícula de luz, e mais – grave. Quando você enrolar a corda em torno do toroidal compactadas medir a formação de novos elementos com diferentes massas.

A teoria de supercordas de forma breve e clara, simples e elegantemente explica o comprimento de transição em massa. medição recolhido é toro muito mais difícil, mas, em princípio, eles também trabalham.

É ainda possível, embora seja difícil imaginar que o cabo envolve o toro em duas direcções ao mesmo tempo, o que resultará na outra partícula com uma massa diferente. Branas também pode envolver as dimensões extras, criando ainda mais oportunidades.

Definição de espaço e tempo

Em muitas versões da teoria das supercordas de colapsos de medição, tornando-os não observáveis no nível atual de desenvolvimento de tecnologia.

Actualmente, não está claro se a teoria das cordas poderia explicar a natureza fundamental de espaço e tempo do que Einstein. Ele dimensões são o pano de fundo para a interação de cordas e sentido real independente não.

Oferecemos uma explicação, não está completamente finalizado, relativo à apresentação de espaço-tempo como um derivado do montante total de todas as interações de cordas.

Esta abordagem não satisfaz os pontos de vista de alguns físicos que levou a críticas da hipótese. teoria competitivo de gravidade do quantum do laço como um ponto de partida usando a quantização de espaço e tempo. Alguns acreditam que, eventualmente, será apenas uma abordagem diferente para todos da mesma hipótese básica.

Quantização da gravidade

A principal realização desta hipótese, se confirmada, será uma teoria quântica da gravidade. descrição atual da gravidade na relatividade geral é inconsistente com a física quântica. Última, impondo restrições sobre o comportamento de pequenas partículas, durante a tentativa de explorar o universo em uma escala extremamente pequena leva a contradições.

A unificação das forças

Atualmente, os físicos são conhecidos quatro forças fundamentais: gravidade, eletromagnética, interações nucleares forte e fraca. Da teoria das cordas que implica que todos eles já foram manifestações da mesma.

De acordo com esta hipótese, como o universo inicial resfriado após o Big Bang, é uma única interação foi dividida em diferentes operacional hoje.

Experimentos com alta energia já nos permitem encontrar a união dessas forças, embora essas experiências são muito além do desenvolvimento da tecnologia atual.

cinco opções

Depois de supercordas revolução em 1984, a mesma ocorreu em um ritmo febril. Como resultado, em vez de um conceito completou cinco anos, chamado tipo I, IIA, IIB, HO, HE, cada um dos quais está descreve quase completamente o nosso mundo, mas não até o fim.

Física, tocando versão da teoria das cordas, na esperança de encontrar a verdadeira fórmula universal, criado 5 variantes diferentes de auto-suficiente. Algumas de suas propriedades refletem a realidade física do mundo, outros eram falsas.

H-teoria

Em uma conferência em 1995, o físico Edward Witten propôs uma solução ousada para as cinco hipóteses. Com base na recente descoberta da dualidade, todos eles se tornam casos especiais de um único conceito abrangente chamado Witten M teoria das supercordas. Um dos conceitos chave que se tornaram brana (abreviatura de membrana), objectos básicas com mais do que uma dimensão. Embora o autor não ofereceu a versão completa, que não é tão longe, a teoria das supercordas M brevemente consiste das seguintes características:

• 11-dimensão (10 mais uma dimensão temporal espacial);
• dualidade, que levam a cinco teorias que explicam a mesma realidade física;
• branas – cordas, com mais do que um medição.

investigação

Como resultado, em vez de um que havia 10 ⁵⁰⁰ decisões. Para alguns físicos que era a causa da crise, enquanto outros tomaram o princípio antrópico, o que explica as propriedades do universo com a nossa presença nele. Ele continua a ser esperado, quando os teóricos vai encontrar outra maneira de navegar na teoria das supercordas.

Algumas interpretações dizer que nosso mundo não é o único. As versões mais radicais permitir a existência de um número infinito de universos, alguns dos quais contêm cópias exatas de nossa própria.

A teoria de Einstein prediz a existência de um espaço minimizados, o que é chamado de um buraco de minhoca ou ponte Einstein-Rosen. Neste caso, os dois site remoto associado curta passagem. teoria das supercordas permite não só isso, mas também a conexão de pontos remotos dos mundos paralelos. Você pode até mesmo alternar entre universos com diferentes leis da física. No entanto, a opção provável, quando a teoria quântica da gravidade fará com que sua existência impossível.

Muitos físicos acreditam que o princípio holográfico, quando todas as informações contidas no espaço de volume, corresponde às informações registradas na superfície, permitirá uma compreensão mais profunda do conceito de fios de energia.

Alguns acreditam que a teoria das supercordas permite múltiplas medições de tempo, resultando em pode ser uma viagem através deles.

Além disso, no âmbito da hipótese de que existe uma alternativa ao modelo do Big Bang, segundo a qual o nosso universo foi o resultado de uma colisão entre duas branas e passa por ciclos repetidos de criação e destruição.

O destino final do universo físicos sempre ocupada, e a versão final da teoria das cordas pode ajudar a determinar a densidade da matéria e da constante cosmológica. Conhecendo estes valores, os cosmólogos será capaz de determinar se o universo vai encolher até que, até que explode, tudo começou de novo.

Ninguém sabe as conseqüências da teoria científica, desde que ele não vai ser desenvolvidos e testados. Einstein, escrevendo a equação E = mc ^2, não esperava que ele vai levar ao surgimento de armas nucleares. Os criadores da física quântica não sabia que será a base para o laser e o transistor. E embora ainda não se sabe o que será um conceito tão puramente teórico, a história mostra que certamente irá obter algo extraordinário.

Para mais informações sobre esta hipótese pode ser encontrada no livro Endryu Tsimmermana "Teoria das Cordas Super for Dummies".