Всем рекомендую. Мне это видео позволило отчасти приблизиться к пониманию некоторыми современными физиками микромира. Видел и читал кое-что, но ничего доступнее для гуманитария чем прикрепленное видео на русском я еще не видел.

В этом видео рассказано про поле, и дополняющее видео

Хочу поинтересоваться у тех кто глубже в теме по такому вопросу. В стандартной модели частицы - это возмущение поля. 

А в теории струн вместо поля - струны, и частицы есть частота колебаний этих струн? Т.е. поля в теории струн нет? Или есть поле, но оно из струн, как червяки шевелятся в клубке?

Расскажите пожалуйста до чего в этой теме досмотрелись (дочитались).

В конце 1990-х физики-теоретики обнаружили примечательную связь между двумя, казалось бы, несвязанными концепциями в теоретической физике. Эта связь имеет принципиально технический характер, но она может иметь далеко идущие последствия для нашего понимания гравитации и даже всей Вселенной.

Чтобы проиллюстрировать эту связь, мы начнем… с черной дыры. Исследователи обнаружили, что при попадании одного бита информации в черную дыру, площадь ее поверхности увеличивается на очень точное значение: квадрат планковской длины (около 1,6 х 10-35 метра).

Поначалу факт увеличения черной дыры при падении в нее вещества или энергии может показаться не особо интересным. Однако удивительно здесь то, что в прямой пропорции с попавшей в черную дыру информацией увеличивается именно площадь ее поверхности, а не объем, что в корне отличается от любого другого из известных объектов во Вселенной. В случае большинства известных нам объектов справедливо утверждать, что при «поглощении» одного бита информации, объем объекта вырастет на единицу, а площадь его поверхности – всего на долю. Но в случае с черными дырами ситуация обстоит иначе. Как будто эта информация попадает не внутрь компактного объекта, а остается на его поверхности.

Голограмма черной дыры

Голограмма – это изображение системы, полученное при помощи меньшего количества измерений, способное вместить в себя всю информацию из оригинальной системы. Например, мы живем в трех (пространственных) измерениях. Когда вы делаете селфи, камера смартфона делает двухмерный снимок вашего лица, но при этом не запечатлевает всю информацию, и когда позже вы рассматриваете ваш снимок и подбираете фильтр, вы не можете, например, увидеть свой затылок, как бы вы ни крутили изображение.

Иллюстрация излучения Хокинга / © Communicate Science

Запись голограммы сохранила бы всю эту информацию. Даже будь она двухмерной, вы все равно смогли бы исследовать ее со всех углов в трех измерениях.

Описание черной дыры как голограммы может предоставить решение так называемому информационному парадоксу черных дыр – проблемы, связанной с тем, куда девается информация при попадании вещества за горизонт событий. Однако, это отдельная тема, статью на которую вы можете прочесть здесь. Концепция черной дыры, как голограммы также является хорошим примером, который стоит помнить при рассмотрении всей Вселенной.

Жизнь на границе

Связь между ответвлениями физики на первый взгляд не связанных между собой, о которой говорилось в начале это статьи – это другое применение голографических приемов, известное как AdS/CFT-соответствие.

AdS означает «антидесситоровское пространство» – частное решение уравнений Общей теории относительности Эйнштейна, описывающее абсолютно пустую вселенную с отрицательной кривизной пространства. Это довольно скучная вселенная: в ней нет вещества или энергии, а параллельные линии в итоге расходятся из-за геометрии, лежащей в ее основе. Пусть оно и не описывает Вселенную, в которой мы живем, для начала это уже какая-то вселенная. И у этой модели есть необходимые математические свойства для осуществления связей, необходимых теоретикам.

Слева: модель антидеситтеровского пространства. Справа: модель нашей Вселенной / © The Physics Mill

Другой стороной этого соответствия является система, известная как конформная теория поля (conformal field theory, CFT). Теоретическая физика не очень аккуратна с теориями полей – это те самые молоты, при помощи которых ученые забивают множество квантовых гвоздей, используемых для описания трех из четырех сил природы. У электромагнетизма, сильного ядерного взаимодействия и слабого ядерного взаимодействия есть описания в теории поля, которые активно использовались в течение последних 50 лет.

Теперь, когда мы разобрались со всеми нужными определениями, давайте рассмотрим, почему эта связь так важна.

Скажем, вы пытаетесь решить очень сложную задачу вроде квантовой гравитации при помощи теории струн, которая в свою очередь является попыткой объяснить все фундаментальные взаимодействия и частицы во Вселенной с точки зрения маленьких вибрирующих струн. На самом деле, это настолько сложная задача, что до сих пор никто не нашел ей решения, несмотря на десятилетия попыток. AdS/CFT-соответствие говорит нам, что для того, чтобы избежать невероятной головной боли, можно использовать голографический прием.

Вместо того, чтобы пытаться решить проблему квантовой гравитации в нашей трехмерной Вселенной, AdS/CFT-соответствие позволяет нам переключиться на эквивалентную проблему на границе вселенной, где:

А) присутствует всего два измерения;

Б) отсутствует гравитация.

Именно, на границе нет гравитации. Умопомрачительно сложная математика теории струн замещается набором просто безумно сложных уравнений теории поля. Далее у вас появляется возможность решить свои задачи без того, чтобы в них вмешивалась гравитация, и перенести полученный результат в нормальную трехмерную Вселенную и сделать предсказания.

Структура оболочки и космологической границы вселенной, расширяющейся в пустоту / © DPons

Не так быстро!

Звучит все это, как чудесная идея: обмануть природу, обойдя гравитационные махинации. Более того, это может оказаться замечательным способом «решить» квантовую гравитацию. Однако тут есть несколько моментов. Во-первых, вы не живете во вселенной с антидесситоровским пространством. Наша Вселенная полна вещества, излучения и темной энергии, и обладает практически идеальной плоской геометрией. Существует ли похожее соответствие, которое работает в нашей реальной Вселенной? Возможно, и теоретики усердно работают над ее поисками.

Модель голографической вселенной в AdS/CFT-соответствии / © Alfred T. Kamajian

Во-вторых, «граница», о которой говорится в AdS/CFT-соответствии, – это космологический горизонт, граница того, что мы можем видеть в нашей наблюдаемой Вселенной. И все бы ничего, но мы живем в динамическом пространстве-времени с постоянно расширяющимся пространством, где граница постоянно смещается. Современные теории пока не очень хорошо справляются с этим моментом.

И в-третьих, когда вы переходите от полностью описанной антидеситтеровской вселенной к более простой пограничной модели, к которой применима конформная теория поля, новые наборы уравнений разрешимы только в принципе. И они вполне могут оставаться такими же невероятно сложными для решения. Так что, если вы срезали угол и обошли гравитацию, это не означает, что вы уже со всем разобрались. А иначе теоретики, работающие в этой области, давно бы уже нашли единое решение этой проблемы.

Жизнь в голограмме?

Итак, живем ли мы в голограмме? Даже, если связь AdS/CFT-соответствия окажется плодотворной для работы с квантовой гравитацией, и если ученые смогут найти способ обойти сложности и сделают эту технику соответствующей Вселенной, в которой мы живем, это не будет значить, что мы действительно живем в голограмме. Другими словами, если AdS/CFT-соответствие предоставляет удобный способ решения проблем с гравитацией, это вовсе не означает, что наша Вселенная с гравитацией и тремя пространственными измерениями – иллюзия, и мы на самом деле живем на двухмерной границе без гравитации.

Математические аппараты, насколько бы полезными они не были, не обязательно точно диктуют то, как нам следует воспринимать фундаментальную природу реальности. Если голографические принципы полезны для решения задач, это не означает, что мы живем в голограмме. И даже, если бы мы действительно жили в голограмме, мы все равно вряд ли смогли бы заметить разницу.

Источник: Naked Science

Читайте также:

– Вернут ли его домой? «Марсианин» в деталях;

– Топ главных детищ Илона Маска;

– Пещеры всех людей.

Теперь сама тема

Совр. физика дает описание, как эволюционировала Вселенная из кварков до наблюдаемых галактик начиная со времени порядка 10^-34 сек. А из чего состоят кварки, и что было до 10^-34 сек - "это науке неизвестно". Кварки для сегодняшней физики - это предел исследований. Дальше возможны только чисто математические извраты. Теория струн и является такой чисто умозрительной теорией, сводящей воедино макро- и микромир.

Еще с первых лет после создания ОТО Эйнштейном было установлено, что свести воедино гравитацию и электромагнетизм, создать единую теорию поля, можно через введение дополнительных измерений к существующим четырем (пр-во и время). Но сколько их?

Наша Вселенная, как это принято Эйнштейном в его уравнении и установлено астрономами, риманова, т.е., с положительной кривизной, описываемой тензором Риччи, а не плоская. Поскольку основным законам сохранения в физике сопоставляется соответствующие симметрии, то выяснилось, что лучшим результатом из соображения симметрии и обращения тензора Риччи в ноль, является шестимерное пространство, носящее имя Калаби-Яу, представляющее собой комплексную функцию.

Теория струн предполагает, что материальной единицей пр-ва является струна и оперирует она в 10-мерном пр-ве, в котором к четырем видимым добавлено шесть измерений Калаби-Яу, которые свернуты в каждой точке пр-ва, поэтому проявляются только когда мы переходим планковскую длину (это 10 в минус хз какой степени метра). Кварки и лептоны, из которых мы состоим, представляют собой частоты и резонансы этих струн. Гравитация - это тоже одна из мод этих струн. Поскольку в этой теории появились некоторые нестыковки, то одномерные струны заменили двумерными мембранами, обволакивающими каждую точку пространства Калаби-Яу, и общее кол-во измерений стало не 10, а 11.

До сегодняшнего дня пределом физики являются ОТО и квантовая механика(КМ), исключительно точно описывающие макро- и микромир по отдельности. Объединение ОТО и КМ требуется для объяснении черных дыр и Большого взрыва - рождении (БВ) и смерти (черная дыра).

Черная дыра по одному из объяснений теории струн - это элементарная частица, точнее, это две стороны одной монеты. И у той и у другой из характеристик только масса, заряд и спин. Считается, что в черной дыре первоначальная информация теряется. А размер не имеет значения.

Теория струн предполагает, что черные дыры не сжимаются в точку сингулярности (абстрактную с бесконечной плотностью материи), а доходит только до характерного размера планковской длины, далее разрыв пространства - конифолдный переход к другой топологии.

При объяснении Большого Взрыва ученые как бы крутят пленку в обратном направлении, нынешнее принимая приблиз. за т.15 млрд лет. Стандартная модель затыкается дойдя до времени 10^ -34 сек., когда началось разделение трех из 4-х взаимодействий, кроме гравитационного.

Теория струн легко преодолевает этот затык, утверждая, что дойдя до радиуса, соответствующего времени 10 в минус 43 степени Вселенная дальше не сжималась в точку (сингулярность), а масса начинала УМЕНЬШАТЬСЯ вплоть до 0 в момент БВ. Но как такое может быть?

Двинувшись от планковского времени к нулю, теория струн обнаружила, что энергетически точки на радиусе r и 1/r, считая от планковской длины, эквивалентны. Это происходит из-за того, что струны колеблются двумя способами: как целое и точками. Эти способы называются топологическим и циклическим вкладами. Циклический вклад и характеризуется намоткой струн-мембран вокруг какого-то измерения. У гравитации основной вклад в энергию - топологический, у струн - циклический. Т.о., огромная масса переходит в огромное натяжение струн.

И тут возвращаемся к нашему предисловию. Получается, что физики теории струн просто применили оператор инверсии, а вся теория струн - чисто математическая конструкция, примененная к нашему миру просто по той причине, что очень красивые решения уравнений получаются, ну, не должна природа пропустить такую возможность по соображениям экономии.

Логичен вопрос: почему из 9 пространственных измерений образовался наш 3-мерный мир. Теория струн объясняет это так. В обернутых струнами пространствах, может случиться так, что какая-то поверхность обернута с двух сторон противоположно закрученными струнами. Образовавшаяся струна неспособна стягивать поверхность и та начинает неограниченно расширяться, а на пространствах высших измерений вероятность встречи струны и антиструны практически 0. Наше 3-мерное пр-во представляет собой сотканную из струн ткань, искривляющуюся под действием масс, фактически 3-мерную струну-мембрану. На днях прошло сообщение, что наконец зарегистрированы колебания этой ткани, которые учтены еще Эйнштейном в его уравнении (константой с (скорость света), но это еще проверять надо, угадал ли Эйнштейн со скоростью гравитационных волн).

Вы спросите: но куда девается вся масса нынешней Вселенной при Большом Коллапсе при переходе планковской длины. Вот в эту свертку, это натяжение струн и уходят. Ведь массы - это частоты струн: по формуле Планка частота эквивалентна энергии, а по формуле Эйнштейна энергия эквивалентна массе.

Далее мои догадки

Свернутая струна может интерпретироваться как ИНФОРМАЦИЯ. Но к ней должен быть КЛЮЧ, т.е. алгоритм, какой громкости должен быть си-бемоль. Да на самих же струнах она и записывается, т.е., есть два рода струн - СЛОВО и ДЕЛО. Вот на днях сообщили, что полностью готов проект Керченского моста и он состоит из 500 тыс. томов. Но ведь всю эту информацию можно хранить и на карте памяти размером с ноготь. А ведь этот образ полностью эквивалентен оригиналу, если затратить необходимую энергию. Но можно подобно Моисею высечь на каменных скрижалях и занимать будет информация не комнату, а весь мост. В теории струн есть термин "инфляция", который говорит, что расширение происходило по экспоненциальному закону, а потом замедлилось, она объясняет противоречия, если, как было в начале после открытия расширения, допустить линейный или степенной характер расширения Вселенной. Но глядя на ракушки, стволы и листья деревьев, у меня есть подозрение, что по ряду Фиббоначчи 1,1,2,3,5,8,13... идет развертывание Вселенной. Т.е. по мере расширения - разворачивания образа - струны как-то объединялись с предыдущим агломератом, а не со всем массивом.

"Что же за всем этим будет?" - "А будет дыра". Черная

Послесловие

Уже давно я называю Пифагора человеком, который принес наибольшую пользу человечества.

1.Про значение его теоремы понятно. Сейчас геометрия стала важнейшей наукой, важнее даже физики.

2. Физика покоится на законах симметрии, а о важности симметрии первый заявил Пифагор, считая идеальными фигурами круг и шар.

3. Изобрел 12-ступенный музыкальный строй и связал его со строением Вселенной - "музыка сфер". Подтверждено орбитами планет и электронов

А самой глубокой его догадкой, которая меня поразила еще на уроках физики в школе, что в отличии от своих современников, он заявил, что всё состоит из чисел, что всем правит число.

А что это, как не информация? Вода, воздух, земля и огонь - это просто агрегатные состояния одного и того же вещества.

Т.о., материя и идея - это оригинал и изображение, результат оператора инверсии. Этим оператором оперирует и мозг, являющийся библиотекой образов