Я туды зашел...., http://nouveau.lurkmore.net/Теория_струн, ....только что оттуда.....
Мдя..... Теперь в мозгах крутится такая картинка - бесконечно выворачивающийся бублик, у которого в серединке - сингулярность, а по краю - бесконечность.
В этом случае становится понятно, почему мы в нашем измерении наблюдаем расширение Вселенной с ускорением. Просто мы не достигли еще края бублика...)))
Збс картинка, мне нравится...)))
Подслушано в метро, разговаривают папа с сыном (сыну лет 14 на вид):
- пап, теория струн о чем?
- это сложно, но ты можешь почитать статью на лурке, там вообще много интересных статей по физике и математике,
- лукр это что?
- лукоморье, сайт такой, типа википедии (улыбается)
Минут через пять:
- что притих, неужели не смешно?
- что-то я половину слов не понимаю,
- там почти по каждому пояснения есть,
- что такое сабж?
- ну это от английского сабжект, тема или объект, о котором идёт речь,
- двач, фидо, баш, лепра.., что такое лепра?
- лепры не существует, сынок.
Похоже вечер у пацана будет интересным и полным открытий. Будет потом одноклассников троллить непонятными словечками.
В теории струн крошечные объекты струны заменяют традиционные субатомные частицы. Авторы и права: Michael Taylor.
Спустя 60 лет существования, теория не принесла существенных результатов.
Автор статьи – Пол Саттер, астрофизик из Университета Стоуни-Брук штата Нью-Йорк и Института Флатирон, ведущий программ “Ask a Spaceman” и “Space Radio”, и автор книги “Your Place in the Universe”. Благодаря этой статье Саттер внёс вклад в программу портала SpaceCom – “Expert Voices: Op-Ed & Insights”.
Теория струн имеет долгую и почётную карьеру. Беря начало в 1960-х, как попытка объяснить сильное ядерное взаимодействие, теперь она разрослась и стала кандидатом на теорию Всего, – единственной объединяющей структурой для понимания всего, что происходит во Вселенной. Квантовая гравитация? Теория струн. Масса электрона? Теория струн. Сила гравитации? Теория струн. Тёмная энергия? Теория струн. Скорость света? Теория струн.
Это весьма привлекательная, красивая идея, которая остаётся безрезультатной уже на протяжении шестидесяти лет, без окончательной теории и без предположений, которые можно было бы экспериментально проверить в реальной Вселенной. Стоит ли нам продолжать цепляться за неё?
Охота за единством
Есть причина, по которой теория струн захватывает сердца и умы стольких физиков и математиков на протяжении десятилетий, и связана она с гравитацией. Оказалось, что включить гравитацию в наше понимание квантовой механики – чертовски трудно, даже сам Альберт Эйнштейн не смог. И, несмотря на все наши попытки, мы не смогли создать успешное описание квантовой гравитации. Каждая попытка сопровождается тем, что математики запутываются в узлах бесконечности, делая предположения невозможными.
Но в 1970-х теоретики обнаружили кое-что удивительное. Внутри математики теории струн было спрятано общее предположение чего-то под названием гравитон, который является переносчиком силы гравитации. А поскольку теория струн, по своей конструкции, квантовая теория – это значит, что она автоматически представляется квантовой теорией гравитации.
Это должно быть довольно дразняще. Это единственная теория в фундаментальной физике, которая включает только гравитацию, а оригинальная теория струн даже не пытается!
На этом изображении телескопа “Хаббл” показана массивная группа галактик, связанных гравитацией – скопление галактик, известное как SDSS J1050 + 0017. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble / Judy Schmidt.
И сейчас, спустя десятилетия, никто не смог составить полное описание теории струн. Все, что у нас есть, – это различные варианты аппроксимации, которые, мы надеемся, опишут конечную теорию (и намёки на всеобъемлющую структуру, известную как “М-теория”), но ни одна из этих аппроксимаций не способна дать реальных предположений о том, что мы могли бы увидеть в наших экспериментах на коллайдере или во Вселенной.
Но теория струн всё ещё не закончена даже спустя десятилетия, и приманка в виде единой теории для всей физики не дала своих результатов.
Ландшафт
Одной из многих проблем теории струн является то, что она предполагает существование дополнительных измерений в нашей Вселенной, которые закручены в узлы сами по себе в чрезвычайно малых масштабах. Достаточно сказать, что существует множество способов, с помощью которых эти измерения могут пересекаться, – где-то в 10100,000 бейсбольных стадионах друг от друга. И поскольку конкретное расположение дополнительных измерений определяет вибрацию в теории струн, и то, как они вибрируют, определяет их поведение (ведут к разнообразию сил и частиц в мире), и только одна из этих почти бесчисленных систем дополнительных измерений может соответствовать нашей Вселенной.
Но какая именно?
Прямо сейчас невозможно сказать, опираясь на саму теорию струн, – нам не хватает изощрённости и понимания, чтобы выбрать один из вариантов, определить, как вибрируют струны и, следовательно, разновидность Вселенной, соответствующей этому варианту.
Поскольку всё ведёт к тому, что теория струн не может назвать нам, какую Вселенную она предпочитает, в последнее время некоторые теоретики утверждают, что, возможно, теория струн склоняется ко всем Вселенным, апеллируя к чему-то, называемому ландшафтом.
Ландшафт – это мультивселенная, представляющая собой все возможные 10100,000 микроскопические измерения, и отсюда же все 10100,000 вариаций физической реальности. Это, так сказать, Вселенные. И мы находимся в одной из почти бесчисленного множества.
Так как же мы оказались здесь, а не где-то ещё? Отсюда вытекает аргумент, называемый “антропным принципом”, который рассуждает о том, что наша Вселенная такая, какая она есть, потому что если бы она была какой-то другой (скажем, с другой скоростью света или большей массой электрона), то жизнь — по крайней мере, как мы ее понимаем, — была бы невозможна, и мы не были бы здесь, чтобы задавать эти большие и важные вопросы.
Если вы насытились этим, но всё ещё чувствуете голод, как бывает, когда съедаешь пачку чипсов, то вы не одиноки. В конечном счёте, обращение к философским аргументам, как к окончательному результату, который является результатом работы над теорией струн на протяжении десятилетий, оставляет у многих физиков чувство опустошённости.
AdS/CFT-соответствия
Правда в том, что большинство теоретиков более не работают над унификацией всего этого. Вместо этого внимание обращено на то, что захватило интерес сообщества, – это интригующая связь, называемая AdS/CFT-соответствия. Нет, это не новая техника расчёта, – это связь между версией теории струн, живущей в 5-мерной Вселенной с отрицательной космологической постоянной и 4-мерной конформной теорией поля на границе этой Вселенной.
Конечным результатом всей этой массы терминов является то, что некоторые острые проблемы физики могут быть решены с помощью математики, разработанной в течение десятилетий изучения теории струн. Поэтому, хоть это само по себе не решает никаких проблем теории струн, это, по крайней мере, заставляет все эти механизмы работать на пользу, помогая исследовать многие проблемы от загадок чёрных дыр до экзотической физики кварк-глюонной плазмы.
И это определённо что-то, где можно предположить, что соответствия будут доказаны и результаты теории струн принесут свои плоды.
Но если всё, что мы получаем после десятилетий работы над теорией струн – это приближение к тому, что находится там по нашим предположениям, ландшафт Вселенной и инструмент для исследований в области решения других проблем, то не стоит ли нам поработать над чем-то другим?
Больше информации: https://www.space.com/
Источник: universetoday.ru
Одним из главных кандидатов в теорию всего считается теория струн или ее более обобщенный вариант — М-теория. Но она делает одно предсказание, которое нам вряд ли когда-нибудь удастся проверить, — скрытые, компактифицированные измерения.
Теория струн пытается не только объединить квантовую механику с Общей теорией относительности, но и объяснить спектр частиц и сил, наблюдаемых в природе. В самой последней формулировке теории — матричной теории — 11 измерений. Ее сторонники столкнулись с одной из самых больших проблем струнных теорий — объяснением того, как именно «компактифицированы» дополнительные измерения, из-за чего их невозможно наблюдать в нашем четырехмерном мире. Компактификация также уточняет самые интересные свойства теории.
Теория струн утверждает, что мир состоит из невероятно маленьких вибрирующих струн в десятимерном пространстве-времени. В 1995 году, во время второй суперструнной революции, Эдвард Виттен предложил М-теорию, объединявшую все пять разных типов теории струн. Это 11-мерная теория, включающая супергравитацию. Среди ученых нет единого ответа на то, что означает «М» в названии, но многие теоретики сходятся во мнении, что эта буква означает «мембраны», так как в теории содержатся вибрирующие поверхности нескольких разных размерностей. В М-теории отсутствуют точные уравнения движения, но в 1996 году Том Бэнкс из Ратгерского университета и его коллеги предложили ее описание как «матричной теории», чьи основные переменные — матрицы.
Компактифицировать эту 11-мерную теорию до четырех изменений было отнюдь нелегко. Компактифицировать буквально означает «сворачивать» дополнительные измерения теории до очень малых размеров. Например, чтобы свернуть два измерения, возьмем бублик — или тор (это двумерная поверхность) — и будем сжимать его до круга или петли с маленьким поперечным сечением, а затем эту петлю сожмем до точки. Без достаточно чувствительного зонда, который смог бы зарегистрировать «сжатые» измерения, эта петля выглядит одномерной, в то время как точка — нульмерной. В М-теории предполагается, что речь идет о размерах порядка 10-33 сантиметров, что, в свою очередь, никоим образом не может быть зарегистрировано современным оборудованием. Получается, после компактификации семи измерений мир вокруг нас выглядит четырехмерным.
Но что же такое измерение само по себе? Интуитивно может показаться, что каждое измерение — это независимое направление, в котором мы (или какой-либо объект) можем двигаться. Так и получается, что мы живем в трех пространственных измерениях — «вперед-назад», «влево-вправо» и «вверх-вниз» — и одном временном — «прошлое-будущее». В целом это четыре измерения. Но наше восприятие измерений намертво завязано на масштабах.
Представьте, что вы наблюдаете за кораблем, издали плывущим в порт. Сначала он похож на нульмерную точку на горизонте. Через какое-то время вы понимаете, что у него есть мачта, указывающая в небо: теперь он выглядит как одномерная линия. Затем вы замечаете его паруса — и объект выглядит уже двумерным. Когда корабль еще больше приближается к причалу, вы наконец-то замечаете, что у него есть длинная палуба — третье измерение.
В этом нет ничего странного, как и в том, что бублик, уменьшенный до невероятных размеров, представляется нульмерной точкой. Дело в том, что мы не способны определять измерения с далеких расстояний. Это логически приводит к тому, что было описано выше: могут существовать другие измерения, но они настолько малы, что мы их не воспринимаем.
Вернемся к компактификации измерений. Вообразите, что вы — белка, живущая на бесконечно длинном стволе дерева. В той или иной мере древесный ствол — это цилиндр. Вы можете двигаться в двух независимых направлениях — «вдоль» и «вокруг». Однажды вам становится скучно, вы переселяетесь на дерево с более тонким стволом, окружность которого значительно меньше. Теперь ваше измерение «вокруг» стало намного меньше, чем раньше. Вам хватает всего двух шагов, чтобы полностью обойти ствол. Вы перепрыгиваете на еще более тонкое дерево. Теперь за один шаг вы оборачиваете ствол целых сто раз! Измерение «вокруг» стало слишком маленьким, чтобы вы его могли заметить. Чем тоньше становятся стволы деревьев, тем сильнее измерения вашего мира уменьшаются до одного.
Чем меньше дерево, на которое перепрыгивает белка, тем меньше и измерение «вокруг», в котором она может двигаться и которое может воспринимать / © WhyStringTheory.com
Именно это в теории струн происходит с шестью (с семью — для М-теории) дополнительными измерениями. Каждый раз, двигая рукой через пространство, вы оборачиваетесь вокруг скрытых измерений невероятное количество раз.
Как было сказано выше, размеры компактифицированных измерений составляют порядка 10-33 сантиметров, что сопоставимо с планковской длиной (1,6×10-33 сантиметров). Следует отметить, что у нас вряд ли в ближайшее время появится возможность напрямую зарегистрировать их экспериментально. Тем не менее ученые надеются на некоторые испытания, результаты которых, однако, в немалой степени зависят от удачного стечения обстоятельств.
Форма и размер струн крайне важны для моделирования их вибраций и взаимодействий. Нужно понимать, как они закручиваются вокруг шести свернутых измерений. Точная структура поверхности, образованной в результате компактификации, изменяет физику, обусловленную струнами.
Существует несколько способов того, каким образом дополнительные измерения могут свернуться в столь маленькое пространство. Однако пока не известно, какой именно из этих способов в итоге приводит к традиционной физике.
Ранее было предпринято множество попыток компактифицировать матричную теорию при помощи шестерного тороида, но ничего не вышло. Никто и не думал, что предположительно более сложная задача компактификации при помощи многообразий Калаби — Яу предоставит действенные решения для рабочей теории. Компактификация измерений при помощи многообразий Калаби — Яу помогает избежать некоторых осложнений матричной теории.
Современные исследования в области теории струн в большей степени связаны с многообразиями Калаби — Яу. Это, безусловно, многообещающая группа компактификаций, но ясного ответа еще нет, а количество обнаруженных многообразий уже возросло до 10500, как недавно отметил один из струнных теоретиков Брайан Грин в подкасте у Шона Кэррола.
Струнные теоретики пока далеки от ясного и однозначного понимания того, описывает ли М-теория мир на самых малых масштабах в действительности. Однако, как отметил Эдвард Виттен: «Удивительно, как можно построить теорию, включающую в себя гравитацию, но которая изначально базировалась только на калибровочной теории».
Теория струн — сложный математический аппарат. Как отмечали Клиффорд Джонсон и Брайан Грин в интервью для нашего журнала, трудно сказать, что эта теория в действительности описывает реальность. Но даже если окажется, что она не имеет ничего общего с реальностью, то она определенно станет важным шагом к чему-то большему — к теории, описывающей Вселенную точнее и элегантней, чем все, что мы знали до этого.
Квантовая механика и Общая теория относительности - две триумфальные
физические теории, возникшие в начале ХХ века, - как оказалось, не согласованы друг с
другом. Трудность возникает при применении метода, получившего название
перенормировка. Я расскажу о перенормировке на примере фотонов и гравитонов, о которых
мы уже говорили в предыдущих главах. Суть несогласованности состоит в том, что фотоны
приводят нас к перенормируемой теории (что означает: «хорошая теория»), тогда как
гравитоны приводят к неперенормируемой теории, и это фактически означает, что у нас нет
общей теории, описывающей фотоны и гравитоны.
Фотоны взаимодействуют с электрическими зарядами, но при этом сами по себе
электрически нейтральны. Например, имеющий электрический заряд электрон в атоме
водорода, перескакивая с одного энергетического уровня на другой, излучает фотон. Именно
это я имею в виду, когда говорю, что фотоны взаимодействуют с зарядами. Утверждение,
что сам фотон не имеет электрического заряда, равносильно утверждению, что свет не
проводит электричество. Если бы это было не так, то вы каждый раз получали бы удар током,
схватившись за какой-нибудь предмет, который достаточно долго пролежал на солнечном
свету. Фотоны не взаимодействуют друг с другом; они взаимодействуют только с
электрическими зарядами.
Гравитоны реагируют не на заряды, а на массу, энергию и импульс. А поскольку они
переносят энергию, то взаимодействуют и друг с другом. Может показаться, что это не
представляет особой проблемы, однако именно из-за этого мы и сталкиваемся с
трудностями. Квантовая механика учит нас, что гравитоны ведут себя и как волны, и как
частицы. Частицы гипотетически являются точечными объектами. А точечный гравитон
будет притягивать вас тем сильнее, чем ближе к нему вы окажетесь. Его гравитационное поле
может быть описано как испускание других гравитонов. Мы будем называть пробный
гравитон материнским, а испускаемые им гравитоны - дочерними. Гравитационное поле
вблизи материнского гравитона является очень сильным. А значит, его дочерние гравитоны
обладают огромными энергиями и импульсами. Это непосредственно следует из принципа
неопределенности: дочерние гравитоны наблюдаются на очень небольшом расстоянии Dх от
материнского гравитона, и поэтому, согласно соотношению неопределенностей, Dp* Dx>=h*2pi,
неопределенность их импульса, Dp, очень велика. Беда в том, что гравитоны также
чувствительны и к импульсу. Дочерние гравитоны сами будут испускать гравитоны. Весь
процесс ветвится и невероятно быстро расходится: вы не можете учесть все последствия вза-
имодействия всех гравитонов.
На самом деле нечто подобное происходит и возле электрона. Если вы попытаетесь
измерить электрическое поле очень близко к электрону, то спровоцируете его испустить
фотон с очень большим импульсом. Это кажется безобидным, потому что, как мы знаем,
фотоны не испускают другие фотоны. Беда в том, что фотон может родить электрон-
позитронную пару, которая затем испустит еще больше фотонов, которые породят новые
электроны и позитроны ... Полный бардак! Самое удивительное, что в случае с электронами и
фотонами вы, тем не менее, можете полностью описать всё множество частиц, каскадно
рождаемых друг от друга. Иногда говорят об одежде, или «шубе», из потомства, в которую
укутан электрон. Физики употребляют для описания электронного потомства термин
«виртуальные частицы». Перенормировка - это математический метод, позволяющий
отследить всю эту кашу.
Идея перенормировки состоит в том, что «голый» электрон предполагается имеющим
бесконечный заряд и бесконечную массу, но как только мы «одели» электрон, его заряд и
масса приобретают конечные значения.
Проблема с гравитонами состоит в том, что мы не в состоянии перенормировать
облако окружающих его виртуальных гравитонов. Общая теория относительности - теория
гравитации - является неперенормируемой. Это может показаться просто запутанной.
технической проблемой: остается слабый шанс, что мы просто смотрим на проблему с
неправильной стороны. Также существует еще более слабый шанс, что теория, называемая
Максимальной теориеи супергравитации, окажется перенормируемой. Однако я и
большинство струнных теоретиков уверены, что существуют фундаментальные трудности в
объединении квантовой механики и гравитации.
Теперь возьмем теорию струн. Исходное предположение, лежащее в ее основе,
заключается в том, что частицы не являются точечными. Вместо этого частицы
представляются в виде колебательных мод струны. Согласно общепринятой идее теории
.
струн, струны - это бесконечно тонкие, но имеющие конечную длину (порядка 10^-34 метра)
объекты, взаимодействующие друг с другом на манер гравитонов. «Стоп-стоп!
запротестуете вы. - Но разве в этом случае общие проблемы с облаком виртуальных частиц
- в данном случае виртуальных струн - не приведут нас к такой же невозможности
отследить весь процесс взаимодействия, как и в случае с гравитонами?» Нет. Тот факт, что
струны не являются точечными объектами, убивает описанную проблему в зародыше.
Источником трудности в случае с гравитонами является предположение, что они, в
соответствии с термином «точечная частица», имеют бесконечно малые размеры. Замена
гравитонов колеблющимися струнами сглаживает «острые углы» их взаимодействия друг с
другом. «На пальцах» это можно пояснить так: когда гравитон порождает другой
виртуальный гравитон, вы можете точно указать место и время, где это произошло. Но когда
разветвляется струна, это выглядит как ответвление водопроводной трубы.
В месте ветвления нет точки, в которой происходит излом, У -образная фигура,
иллюстрирующая этот процесс, выглядит гладким непрерывным отрезком трубы, только
необычной формы. Все это приводит к тому, что деление струны оказывается более
«нежным» процессом, нежели деление частицы. Физики говорят, что струны
взаимодействуют по своей природе «мягко», в то время как частицы взаимодействуют по
своей природе «жестко». Именно эта мягкость и обеспечивает лучшее поведение теории
струн, чем общей теории относительности, в отношении применимости квантово-
механического описания.
Подписываемся на ютуб канал, скоро будет видео о виртуальных частицах, и, теории струн : https://www.youtube.com/channel/UCc4n-yzBspchaU35WjrL1jw?vie...
Читаю статью про физическое устройство Вселенной. Конкретнее, про теорию струн. И натыкаюсь на фразу — "Абстрактно говоря, это значит, что материя может преобразовываться в излучение и обратно."
О_о
У меня сразу мысль — Магия существует?!
Если кому интересно, то вот ссылка ➡ https://m.vk.com/@sci_one-teoriya-strun-na-palcah — Теория струн на пальцах.
Давным-давно, когда я нарисовала предыдущий пост на тему теоретической физики, большинство комментаторов выразило желание прочитать нечто похожее и про теорию струн (М-теорию). Что ж, данный пост будет как раз про это: что такое теория струн, с чем её едят, зачем она вообще нужна, кто придумал и к чему привела. Здесь не будут рассматриваться все достоинства и недостатки, обоснования и глубокая математика (хотя, скорее, геометрия), только самое основное.
Итак, поехали.
Для начала парочка замечаний:
1) «Теория струн» в первоначальном виде сама по себе уже устарела и сейчас это название закрепилось не за первоначальной теорией, а за целым семейством – собственно теория струн, теория суперструн и М-теория. Так что да, правильнее называть «семейство струнных теорий». Но всем пофиг.
2) Теория струн хоть и имеет отношение к физике, но в основном пока что это больше абстрактная математическая теория, серьёзно продвинувшая математический и геометрический (топологический) анализ. Не ждите значительных результатов в именно физике. По крайней мере, пока.
Прежде всего, надо сказать немного о том, как наши (и не только наши) шибкомозговитые физики вообще додумались до «подобного бреда» и почему всё пришло именно к нему. Дело в так называемой Стандартной модели элементарных частиц. В физике сие есть давно и всеми принятая классификация элементарных частиц, их видов и правил взаимодействий. Если у кого-то возникает вопрос о том, как в атомном ядре нейтрон «превращается» в протон и обратно, или, например, как распадается омега-гиперон, то этот кто-то смотрит в Стандартную модель и получает ответ. Если кто-то решает посмотреть кварковый состав К-мезона, он опять идёт туда же в Википедию к Стандартной модели и высматривает необходимые сведения.
Проблема Стандартной модели в основном состоит в двух связанных аспектах:
1) В ней слишком дохрена (20) так называемых «свободных параметров», то есть чисел, которые физики обосновать могут только фразами а-ля «так решил Ктулху». Никто не может сказать, например, почему у постоянной Планка именно такое значение.
2) Далеко не все частицы, описанные в модели, не являются «элементарными» (то есть не состоящими из чего-то ещё) вплоть до кварков/глюонов и не ведут себя как «элементарные». То есть, например, протон/нейтрон/прочие барионы состоят из кварков+глюонов, а сами кварки/глюоны внутри более сложных частиц ведут себя так, как будто либо имеют сложную внутреннюю структуру, либо являются «состояниями»/разновидностями чего-то ещё (например, превращаются друг в друга).
Таким образом, Стандартная модель элементарных частиц хоть и работает, но в качестве теории, объясняющей внутреннюю природу частиц, не подходит. А количество видов самих частиц и правил их взаимодействий столько, что требовалась хоть какая-то теория, объясняющая кто виноват и что делать.
Второй предпосылкой появления новой теории являлась функция, описывающая взаимодействия частиц при столкновениях. Вот такая:
А график её для действительных чисел в качестве аргументов:
Функция сама по себе довольно примечательная, описана была в своё время математиком Эйлером и названа в его честь бета-функцией Эйлера. Или просто бета-функцией.
Цимес в том, что функция сия была изначально применена для описания колебания гитарных струн и ни о каких взаимодействиях элементарных частиц на тот момент Эйлер не задумывался. По факту получалось, что частицы взаимодействую так, как будто они и не частицы вовсе, а лишь «пакеты» колебаний, волны, распространяющиеся по неким одномерным объектам «струнам», которые «на самом деле» и являются той элементарной, основной формой материи, столь долго искомой физиками.
Физики ухватились за новую идею как изголодавшаяся собака за сахарную косточку. Ведь это сулило прорыв покруче того, что в своё время устроила теория относительности вместе со своим автором: если «струны» являются основой, а частицы – лишь «колебания», то разнообразные свойства частиц можно было бы объяснить просто разными характеристиками колебаний одного и того же объекта – струны. Ведь колебания могут выглядеть очень-очень по-разному («создавать» разные виды частиц) и иметь очень много характерных свойств (осуществлять разные виды взаимодействий). Естественно, это всё предстояло проверить…
Понятное дело, что для проверки у физиков есть столетиями отработанный механизм: создаём мат. модель в рамках теории, чтобы описывала наблюдаемое и предполагаемое. Потом пытаемся найти что-то новое, что эта модель предсказывает.
Вот тут вылезла проблемка: математическое моделирование струнных теорий упёрлось в неразвитость математики как науки. Да, представьте себе, аналитических методов математики оказалось недостаточно. Пришлось подключать соответствующих головастых мужиков. Не только чисто математиков, но и геометров. Последних – в большей гораздо части. А уж они-то такого напридумывали…
Что имеем на сегодняшний день: струнные теории отлично способны описать происхождение всех элементарных частиц, полей и взаимодействий. Причём делают они это геометрическим способом: введение дополнительных измерений (ещё 6) позволило «свести» все виды взаимодействий (электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное) в один вид. Мало того, теории могли «снять» проблему сингулярности и «потери информации» в чёрных дырах, с которой не справилась теория относительности, они до кучи объяснили все виды наблюдающихся симметрий в элементарных частицах и нарушения этих симметрий.
Самое главное достижение – струнные теории действительно способны объяснить константы микромира (например, значение элементарного заряда) с точки зрения геометрии, то есть без «свободных параметров». Но тут косяк.
Огроменный такой косячище.
Нет, не такой. Ещё больше. Всё та же математика. Дело в том, что струнные теории (М-теория, если точнее) могут всё вышеперечисленное. Могут, но пока не делают. А вот для того, чтобы сделали, надо... ни много ни мало, а найти вид конкретной свёртки дополнительных 6 измерений, соответствующий нашей вселенной.
«Мы ведь почему не наблюдаем эти дополнительные 6 измерений? – спрашивают сами себя физики. - Потому что они свёрнуты на очень-очень малом масштабе!»
Ещё меньше!
Не, ну серьёзно. 10^(-35) метров!
Что значит свёрнуты? Это несложно. Представьте себе бесконечный лист бумаги. Простой плоский, скучный. Вы можете по нему ходить вправо-влево, взад-вперёд сколько угодно.
А теперь тот же лист обрежем, свернём бубликом и склеим края, вот так:
Допустим, Вы всё ещё можете ходить по его поверхности. Хоть весь день, хоть всю жизнь, хоть дольше. В любом случае, как бы долго вы не ходили, с одной стороны Вы останетесь в пределах довольно ограниченной области пространства, а с другой – намотаете ровно столько километров, сколько решили намотать. В данном случае бублик – свёрнутое измерение.
Другой пример – сфера, поверхность нашей матушки-Земли. Ходите/плавайте сколь угодно долго, но Вы всё равно останетесь на её поверхности. Правда, устанете.
Фигня в том, что свёртка измерений, предсказываемая в рамках М-теории, далеко не так проста и выглядит не как сфера или бублик, а как один из вариантов так называемых конфигураций Калаби-Яу. Так:
Или так:
Или…
Вариантов – 10^500. И каждый соответствует своей возможной вселенной. Какой именно наш – пока что хрен знает.
А может и не знает. Но для дальнейшего использования всего семейства теорий струн конкретный вариант всё-таки надо найти.
Над этим и трудятся наши мозговитые геометры с математиками уже которое десятилетие. Не сказать, чтобы они стали близки к итогу, но продвинулись весьма значительно, попутно изобретя и накопав столько всего, что хватило аж на несколько отдельных отраслей науки: собственно геометрия высших пространств, топологический анализ, теория алгоритмов и кое-чего ещё, покруче. Основная проблема, правда, всё ещё остаётся: заумность выбранной области науки такова, что даже исследование подходов для её исследования далеко не простое. А уж придуманные даже на данный момент инструменты порой бьют по мозгам не хуже хорошего паровоза. Одно пространственное расслоение чего стоит.
Подводя итог:
Семейство струнных теорий замахнулось на примерно то же, что в своё время сделала теория относительности с гравитацией и релятивизмом – геометрическое обоснование природы элементарных частиц. Без свободных параметров (или с очень малым их количеством).
Струнные теории способны объяснить все виды наблюдаемых частиц и взаимодействий. Фактически может получиться теория вообще всего.
Так же они (возможно) способны объяснить природу и структуру пространства-времени как такового (что, собственно, проистекает из геометрического подхода).
Сама по себе разработка этих теорий очень сильно подтолкнула сопряжённые науки. Как ни странно, огромная сложность так же способствовала развитию альтернативных теорий, как не опирающихся на геометрию вообще, так и использующих совершенно иные подходы, но в рамках той же геометрии.
Благодаря этому пресловутому семейству появились даже такие теории, которые рассматривают вселенную как фрактальную структуру бесконечной вложенности (можно найти сколь угодно малые «частицы», которые тоже делятся на что-то).
Это главные достижения всего семейства. Естественно, у каждой теории есть недочёты и недостатки, а большую часть из них я тут вообще не упомянула. Но в данном посте такая задача и не ставилась.На этом всё.
В связи с некоторыми обстоятельствами, это последний мой пост по теоретической физике на данном ресурсе. Спасибо, что прочитали.
