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La teoría de supercuerdas lenguaje popular para los maniquíes

La teoría de supercuerdas, en el lenguaje popular, es el universo como un conjunto de vibrantes hebras de energía – cuerdas. Son la base de la naturaleza. Hipótesis describe los otros elementos – branas. Todas las sustancias de nuestro mundo está formado por vibraciones de las cuerdas y branas. Una consecuencia natural de la teoría es la descripción de la gravedad. Es por eso que los científicos creen que contiene la clave para la unificación de la gravedad con otras interacciones.

El concepto se desarrolla

La teoría del campo unificado, la teoría de supercuerdas – puramente matemática. Como todos los conceptos físicos, que se basa en las ecuaciones que pueden ser interpretadas de una manera determinada.

Hoy en día, nadie sabe exactamente lo que será la versión final de esta teoría. Los científicos tienen una idea bastante vaga de sus elementos comunes, pero sin embargo, nadie ha llegado con una ecuación final sería engullido toda la teoría de supercuerdas y el experimento no ha podido confirmar que (aunque refutar también). Los físicos han creado una versión simplificada de la ecuación, pero hasta ahora no acaba de describir nuestro universo.

La teoría de supercuerdas para principiantes

En la hipótesis en cinco ideas clave.

  1. La teoría de supercuerdas predice que todos los objetos de nuestro mundo se componen de hebras de vibración energética y las membranas.
  2. Se trata de conciliar la relatividad general (gravedad) con la física cuántica.
  3. La teoría de supercuerdas integrará todas las fuerzas fundamentales del universo.
  4. Esta hipótesis predice una nueva conexión, la supersimetría, entre dos tipos fundamentalmente diferentes de partículas, los bosones y fermiones.
  5. El concepto describe una serie de dimensiones adicionales, por lo general no observables del universo.

Cuerdas y branas

Cuando la teoría surgió en la década de 1970, las hebras de energía en que se consideraron 1-dimensionales objetos – cuerdas. La palabra "unidimensional" indica que la cadena tiene sólo una dimensión, la longitud, en oposición a, por ejemplo, un cuadrado, que tiene una longitud y altura.

Estos teoría de supercuerdas se divide en dos tipos – cerrado y abierto. secuencia abierta tiene consejos que no están en contacto entre sí, mientras que la cuerda cerrada es un bucle sin extremos abiertos. Como resultado, se encontró que estas cadenas, cuerdas llamadas del primer tipo, expuestos 5 tipos básicos de interacciones.

Las interacciones se basan en cadenas capacidad de conectar y compartir sus consejos. Desde los extremos de las cuerdas al aire pueden unirse para formar cerrado, es imposible construir una teoría de las supercuerdas, sin incluir una cadena en bucle.

Este resultado importante como cuerdas cerradas tienen propiedades que se cree que la física que podrían describir la gravedad. En otras palabras, los científicos se dieron cuenta de que la teoría de las supercuerdas, en lugar de explicar las partículas de materia se puede describir su comportamiento y la fuerza de la gravedad.

Años más tarde se descubrió que, además de cadenas y otros elementos esenciales de la teoría. Pueden ser considerados como hojas o brana. Las cadenas pueden estar unidos a ellos uno o ambos lados.

la gravedad cuántica

La física moderna tiene dos ley científica principal: la teoría general de la relatividad (GR) y la cuántica. Representan un campo completamente diferente de la ciencia. La física cuántica con las partículas más pequeñas de GTR natural y, por regla general, se describe la naturaleza de la escala de los planetas, las galaxias y el universo en su conjunto. Hipótesis que tratan de combinarlos, se llama la teoría de la gravedad cuántica. El más prometedor de ellos es ahora la cadena.

Tema cerrado corresponde con el comportamiento de la gravedad. En particular, poseen propiedades de las partículas graviton transporte de gravedad entre los objetos.

La unión de fuerzas

La teoría de cuerdas trata de unificar las cuatro fuerzas – fuerzas nucleares electromagnéticas, fuertes y débiles, y la gravedad – en una sola. En nuestro mundo, que se manifiestan como cuatro fenómenos diferentes, pero los teóricos de cuerdas creen que en los inicios del universo, cuando no eran increíblemente altos niveles de energía, todas estas fuerzas son descritos por cadenas, que interactúan entre sí.

supersimetría

Todas las partículas en el universo se pueden dividir en dos tipos: bosones y fermiones. La teoría de cuerdas predice que existe una relación entre ellos, conocido como la supersimetría. Si la supersimetría para cada uno de Higgs y fermiones debe existir para cada fermión – Higgs. Desafortunadamente experimentalmente la existencia de tales partículas no está confirmado.

Supersymmetry es una relación matemática entre los elementos de ecuaciones físicas. Ella fue encontrada en un área diferente de la física y su aplicación dio lugar a la nueva denominación de la teoría de la cadena de la supersimetría (o teoría de las supercuerdas, en el lenguaje popular) a mediados de 1970.

Una de las ventajas de la supersimetría es que simplifica en gran medida la ecuación, lo que permite eliminar algunas variables. Sin supersimetría ecuaciones conducen a contradicciones físicas, tales como el valor infinito e imaginaria niveles de energía.

Dado que los científicos no han observado una partícula predicha por la supersimetría, todavía es una hipótesis. Muchos físicos creen que la razón de esto – la necesidad de una cantidad significativa de energía, que se asocia con un peso conocido de la ecuación de Einstein E = mc 2. Estas partículas pueden existir en el universo temprano, pero a medida que se haya enfriado, y después del Big Bang, la dispersión de energía, estas partículas se mueven a bajos niveles de energía.

En otras palabras, las cuerdas vibran como partículas de alta energía perdidas de energía, lo que les hizo elementos con baja vibración.

Los investigadores esperaban que la observación astronómica o experimentar con los aceleradores de partículas confirman la teoría, la identificación de algunos de los elementos supersimétricas con mayor energía.

mediciones adicionales

Otra consecuencia matemática de la teoría de cuerdas es que tiene sentido en el mundo, el número de mediciones es mayor que tres. Actualmente, hay dos explicaciones para esto:

  1. mediciones adicionales (seis de ellos) se han retirado, o, en la terminología de la teoría de cuerdas compactificada al tamaño increíblemente pequeño, para percibir que nunca tendrá éxito.
  2. Nos quedamos atrapados en una brana de 3 dimensiones, y otras dimensiones se extienden más allá y no están disponibles para nosotros.

Un área importante de la investigación entre los teóricos es la modelización matemática de cómo estas posiciones adicionales pueden estar vinculados a los nuestros. Resultados recientes predicen que los científicos pronto serán capaces de detectar estas dimensiones extra (si es que existen) en los próximos experimentos, ya que pueden ser mayores de lo esperado.

comprensión del propósito

El objetivo buscado por los científicos que investigan las supercuerdas – "teoría del todo", es decir, una sola hipótesis física que en un nivel fundamental describe toda la realidad física … Si tiene éxito, podría aclarar muchas cuestiones relativas a la estructura de nuestro universo.

Explicación de la materia y la masa

Una de las principales tareas de la investigación moderna – la búsqueda de soluciones a partículas reales.

La teoría de cuerdas comenzó como un concepto que describe las partículas tales como los hadrones, varios estados vibratorios más altos de las cuerdas. En la mayoría de las formulaciones modernas, la materia, observada en nuestro universo es el resultado de la vibración de las cuerdas y branas con la energía más baja. Las vibraciones generan más partículas de alta energía, que ahora están en nuestro mundo no existe.

La masa de estas partículas elementales es una manifestación de cómo las cuerdas y branas compactificada envueltos en dimensiones adicionales. Por ejemplo, en una simplificada cuando se doblan en forma de una rosquilla, llamados matemáticos y físicos toro cadena puede envolver este formulario de dos maneras:

  • bucle corto a través del centro del toro;
  • bucle largo alrededor de toda la circunferencia exterior del toroide.

El bucle corto es una partícula de luz, y la mayoría – severa. Cuando se coloca la cuerda alrededor del toroidal compactificada midiendo la formación de nuevos elementos con diferentes masas.

La teoría de supercuerdas breve y clara, sencilla y elegante explica la longitud de transición de la masa. medición colapsada es toro mucho más difícil, pero en principio también funciona.

Incluso es posible, aunque es difícil imaginar que el cable envuelve el toroide en dos direcciones al mismo tiempo, lo que resultará en la otra partícula con una masa diferente. Branas también puede envolver las dimensiones extra, la creación de más oportunidades.

Definición del espacio y el tiempo

En muchas versiones de la teoría de supercuerdas de colapsos de medición, por lo que no observable en el nivel actual de desarrollo de la tecnología.

En la actualidad no está claro si la teoría de cuerdas podría explicar la naturaleza fundamental del espacio y tiempo que hizo Einstein. It dimensiones son el telón de fondo de la interacción de cuerdas y sentido real independiente no.

Ofrecemos una explicación, no está completamente finalizado, relativas a la presentación del espacio-tiempo como un derivado de la cantidad total de todas las interacciones de cadena.

Este enfoque no cumple con los puntos de vista de algunos físicos que ha llevado a la crítica de la hipótesis. teoría competitiva de la gravedad cuántica de bucles como punto de partida utilizando la cuantización de espacio y tiempo. Algunos creen que con el tiempo no será más que un enfoque diferente a todos de la misma hipótesis básica.

Cuantificación de gravedad

El principal logro de esta hipótesis, si se confirma, será una teoría cuántica de la gravedad. Descripción actual de la gravedad en la relatividad general es incompatible con la física cuántica. Por último, la imposición de restricciones en el comportamiento de las partículas pequeñas, al intentar explorar el universo en una escala extremadamente pequeña conduce a contradicciones.

La unificación de las fuerzas

Actualmente, los físicos se conocen cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad, electromagnéticas, débiles y fuertes interacciones nucleares. A partir de la teoría de cuerdas que implica que todo lo que eran manifestaciones de la misma.

De acuerdo con esta hipótesis, ya que el universo temprano enfría después del big bang, es una sola interacción se dividió en diferentes operativo actual.

Los experimentos con alta energía jamás nos permiten encontrar la unión de estas fuerzas, a pesar de estos experimentos son mucho más allá de desarrollo de la tecnología actual.

cinco opciones

Después de la revolución de supercuerdas en 1984, el desarrollo se llevó a cabo a un ritmo febril. Como resultado, en lugar de un concepto de cumplir cinco años, llamado tipo I, IIA, IIB, HO, HE, cada uno de los cuales se describe casi por completo nuestro mundo, pero no hasta el final.

La física, tocando versión de la teoría de cuerdas con la esperanza de encontrar la verdadera fórmula universal creado 5 variantes diferentes de auto-suficiente. Algunas de sus propiedades reflejan la realidad física del mundo, los demás eran falsas.

M-teoría

En una conferencia en 1995, el físico Edward Witten propone una solución atrevida a las cinco hipótesis. Basado en el reciente descubrimiento de la dualidad, todos se convierten en casos especiales de un solo concepto global denominado Witten M teoría de supercuerdas. Uno de los conceptos clave que se convirtió en brana (abreviatura de membrana), objetos básicos que tienen más de una dimensión. Aunque el autor no ha ofrecido la versión completa, que no está tan lejos, la teoría M de supercuerdas brevemente consiste de las siguientes características:

  • 11-dimensión (10 más 1 dimensión temporal espacial);
  • dualidad, que conducen a cinco teorías que explican la misma realidad física;
  • branas – cuerdas, con más de 1 medición.

investigación

Como resultado, en lugar de un solo hubo 10 500 decisiones. Para algunos físicos que era la causa de la crisis, mientras que otros tomaron el principio antrópico, lo que explica las propiedades del universo con nuestra presencia en él. Queda por esperar, cuando los teóricos encontrarán otra forma de navegar la teoría de supercuerdas.

Algunas interpretaciones dicen que nuestro mundo no es el único. Las versiones más radicales permiten la existencia de un número infinito de universos, algunos de los cuales contienen copias exactas de los nuestros.

La teoría de Einstein predice la existencia de un espacio reducido al mínimo, lo que se llama un agujero de gusano o un puente de Einstein-Rosen. En este caso los dos sitio remoto asociado pasaje corto. La teoría de supercuerdas permite no sólo eso, sino también la conexión de los puntos remotos de los mundos paralelos. Incluso se puede cambiar entre universos con diferentes leyes de la física. Sin embargo, la posible opción, cuando la teoría cuántica de la gravedad hará que su existencia imposible.

Muchos físicos creen que el principio holográfico, cuando toda la información contenida en el espacio volumétrico, se corresponde con la información registrada en la superficie, permitirá una comprensión más profunda del concepto de hebras de energía.

Algunos creen que la teoría de las supercuerdas permite múltiples mediciones de tiempo, dando como resultado puede ser un viaje a través de ellos.

Además, en el marco de la hipótesis de que existe una alternativa al modelo del Big Bang, según la cual nuestro universo fue el resultado de una colisión entre dos membranas y pasa a través de repetidos ciclos de creación y destrucción.

El destino final del universo siempre ha ocupado los físicos, y la versión final de la teoría de cuerdas puede ayudar a determinar la densidad de la materia y la constante cosmológica. Conociendo estos valores, los cosmólogos serán capaces de determinar si el universo se contraerá hasta que, hasta que explota, todo empezó de nuevo.

No se conocen las consecuencias de la teoría científica, con tal de que no se ha desarrollado y probado. Einstein, escribiendo la ecuación E = mc 2, no esperaba que dará lugar a la aparición de las armas nucleares. Los creadores de la física cuántica no sabían que será la base para el láser y el transistor. Y aunque todavía no se sabe cuál será tal concepto puramente teórico, la historia demuestra que seguramente va a conseguir algo extraordinario.

Para obtener más información sobre esta hipótesis se puede encontrar en el libro Endryu Tsimmermana "Teoría secuencia estupenda para los maniquíes."