Superstring nazariyasi, ommabop tilda, koinotni tebranuvchi energiya zanjirlari yig'indisi sifatida ifodalaydi. Ular tabiatning asosidir. Gipotezada boshqa elementlar - branes ham tasvirlangan. Bizning dunyomizdagi barcha materiya iplar va iplarning tebranishlaridan iborat. Nazariyaning tabiiy natijasi tortishishning tavsifidir. Shuning uchun olimlar bu tortishish kuchini boshqa kuchlar bilan birlashtirishning kaliti deb hisoblashadi.
Konseptsiya rivojlanmoqda
Birlashtirilgan maydon nazariyasi, oʻta magʻlubiyat nazariyasi sof matematikdir. Barcha fizik tushunchalar singari, u ham maʼlum usullarda talqin qilinishi mumkin boʻlgan tenglamalarga asoslanadi.
Bugungi kunda bu nazariyaning yakuniy versiyasi qanday boʻlishini hech kim aniq bilmaydi. Olimlar uning umumiy elementlari haqida juda noaniq tasavvurga ega, ammo hali hech kim barcha superstring nazariyalarini qamrab oladigan aniq tenglamani ishlab chiqmagan va eksperimental ravishda u hali buni tasdiqlay olmadi (garchi buni rad etmasa ham). Fiziklar tenglamaning soddalashtirilgan versiyalarini yaratdilar, ammo hozircha u bizning koinotimizni toʻliq tasvirlab bera olmaydi.
Yangi boshlanuvchilar uchun Superstring nazariyasi
Gipoteza beshta asosiy gʻoyaga asoslangan.
- Superstring nazariyasi dunyomizdagi barcha jismlar tebranish filamentlari va energiya membranalaridan iborat ekanligini bashorat qiladi.
- U umumiy nisbiylikni (tortishish) kvant fizikasi bilan birlashtirishga harakat qiladi.
- Superstring nazariyasi koinotning barcha asosiy kuchlarini birlashtiradi.
- Bu gipoteza tubdan farq qiluvchi ikki turdagi zarrachalar, bozonlar va fermionlar oʻrtasida yangi bogʻlanish, supersimmetriyani bashorat qiladi.
- Tseptsiya koinotning bir qator qoʻshimcha, odatda kuzatilmaydigan oʻlchamlarini tavsiflaydi.
Stringlar va branes
Nazariya 1970-yillarda paydo boʻlganida undagi energiya iplari 1 oʻlchovli obʼyektlar – torlar hisoblangan. "Bir o'lchovli" so'zi qatorning faqat 1 o'lchamga ega ekanligini anglatadi, masalan, kvadratdan farqli o'laroq, uning uzunligi ham, balandligi ham bor.
Nazariya bu super satrlarni ikki turga ajratadi - yopiq va ochiq. Ochiq ipning bir-biriga tegmaydigan uchlari bor, yopiq ip esa ochiq uchi bo'lmagan halqadir. Natijada, birinchi turdagi satrlar deb ataladigan bu satrlar 5 ta asosiy turdagi oʻzaro taʼsirlarga tobe ekanligi aniqlandi.
Oʻzaro taʼsirlar qatorning uchlarini ulash va ajratish qobiliyatiga asoslanadi. Ochiq satrlarning uchlari birlashib, yopiq satrlarni hosil qilishi mumkinligi sababli, halqali satrlarni o'z ichiga olmaydigan superstring nazariyasini yaratish mumkin emas.
Bu muhim boʻlib chiqdi, chunki fiziklarning fikricha, yopiq simlar tortishish kuchini tavsiflashi mumkin boʻlgan xususiyatlarga ega. Boshqacha aytganda, olimlarSuperstring nazariyasi materiya zarralarini tushuntirish o'rniga, ularning xatti-harakati va tortishishini tasvirlashi mumkinligini tushundi.
Koʻp yillar oʻtib, nazariya uchun simlardan tashqari boshqa elementlar ham zarurligi aniqlandi. Ularni choyshablar yoki choyshablar deb hisoblash mumkin. Iplar bir tomonga yoki har ikki tomonga biriktirilishi mumkin.
Kvant tortishish
Zamonaviy fizikada ikkita asosiy ilmiy qonun mavjud: umumiy nisbiylik (GR) va kvant. Ular fanning mutlaqo boshqa sohalarini ifodalaydi. Kvant fizikasi eng kichik tabiiy zarralarni o'rganadi va GR, qoida tariqasida, tabiatni sayyoralar, galaktikalar va butun koinot miqyosida tasvirlaydi. Ularni birlashtirishga harakat qiladigan gipotezalarga kvant tortishish nazariyalari deyiladi. Ulardan bugungi kunda eng istiqbollisi qatordir.
Yopiq iplar tortishish harakati bilan mos keladi. Xususan, ular jismlar orasida tortishish kuchini tashiydigan graviton zarrasi xossalariga ega.
Kuchlarni birlashtirish
String nazariyasi to'rtta kuchni - elektromagnit, kuchli va kuchsiz yadro kuchlari va tortishish kuchini birlashtirishga harakat qiladi. Bizning dunyomizda ular to'rt xil hodisa sifatida namoyon bo'ladi, ammo tor nazariyotchilarining fikriga ko'ra, dastlabki koinotda, nihoyatda yuqori energiya darajasi mavjud bo'lganida, bu kuchlarning barchasi bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiluvchi torlar orqali tasvirlangan.
Supersimmetriya
Koinotdagi barcha zarralarni ikki turga bo'lish mumkin: bozonlar va fermionlar. String nazariyasiular o'rtasida supersimmetriya deb ataladigan munosabat borligini bashorat qiladi. Supersimmetriyada har bir bozon uchun fermion va har bir fermion uchun bozon bo'lishi kerak. Afsuski, bunday zarrachalarning mavjudligi tajribada tasdiqlanmagan.
Supersimmetriya fizik tenglamalar elementlari orasidagi matematik bogʻlanishdir. U fizikaning boshqa sohasida kashf etilgan va uning qoʻllanilishi 1970-yillarning oʻrtalarida supersimmetrik simlar nazariyasi (yoki mashhur tilda, superstring nazariyasi) nomini oʻzgartirishga olib keldi.
Supersimmetriyaning afzalliklaridan biri shundaki, u ba'zi o'zgaruvchilarni yo'q qilishga imkon berib, tenglamalarni ancha soddalashtiradi. Supersimmetriyasiz tenglamalar cheksiz qiymatlar va xayoliy energiya darajalari kabi jismoniy qarama-qarshiliklarga olib keladi.
Olimlar supersimmetriya tomonidan bashorat qilingan zarrachalarni kuzatmagani uchun bu hali ham faraz. Ko'pgina fiziklarning fikriga ko'ra, buning sababi mashhur Eynshteyn tenglamasi E=mc2 bo'yicha massa bilan bog'liq bo'lgan katta miqdordagi energiyaga bo'lgan ehtiyojdir. Bu zarralar dastlabki koinotda mavjud boʻlishi mumkin edi, lekin u sovib, Katta portlashdan keyin energiya tarqalgach, bu zarralar past energiya darajasiga oʻtdi.
Boshqacha qilib aytganda, yuqori energiyali zarrachalar sifatida tebranuvchi torlar oʻz energiyasini yoʻqotib, ularni pastroq tebranish elementlariga aylantirdi.
Olimlar astronomik kuzatishlar yoki zarracha tezlatkichlari bilan olib borilgan tajribalar nazariyani tasdiqlaydi, deb umid qilmoqdalar.energiya.
Qoʻshimcha oʻlchovlar
String nazariyasining yana bir matematik natijasi shundaki, u uchdan ortiq oʻlchovli dunyoda mantiqiydir. Hozirda buning ikkita izohi bor:
- Qoʻshimcha oʻlchamlar (ulardan oltitasi) qulab tushdi yoki tor nazariyasi terminologiyasida hech qachon sezilmaydigan darajada kichik oʻlchamlarga ixchamlashtirildi.
- Biz 3D-branaga yopishib qoldik, boshqa oʻlchamlar esa undan tashqariga chiqadi va biz uchun mavjud emas.
Teoristlar orasida muhim tadqiqot yoʻnalishi bu qoʻshimcha koordinatalar biznikiga qanday bogʻliq boʻlishi mumkinligini matematik modellashtirishdir. Oxirgi natijalarga ko‘ra, olimlar yaqin orada bu qo‘shimcha o‘lchamlarni (agar mavjud bo‘lsa) kelgusi tajribalarda aniqlay olishadi, chunki ular kutilganidan kattaroq bo‘lishi mumkin.
Maqsadni tushunish
Olimlar supertorlarni tadqiq qilishda intiladigan maqsad "hamma narsa nazariyasi", ya'ni butun jismoniy voqelikni fundamental darajada tavsiflovchi yagona jismoniy gipotezadir. Muvaffaqiyatli bo'lsa, u bizning koinotimiz tuzilishi haqidagi ko'plab savollarga oydinlik kiritadi.
Materiya va massa haqida tushuntirish
Zamonaviy tadqiqotlarning asosiy vazifalaridan biri haqiqiy zarrachalar yechimini topishdir.
String nazariyasi satrning turli yuqori tebranish holatlaridagi adronlar kabi zarrachalarni tavsiflovchi tushuncha sifatida boshlangan. Ko'pgina zamonaviy formulalarda, masala bizda kuzatiladikoinot, eng kam energiyaga ega bo'lgan torlar va to'qimalarning tebranishlari natijasidir. Yuqori tebranishlar hozirda dunyomizda mavjud bo'lmagan yuqori energiyali zarrachalarni hosil qiladi.
Ushbu elementar zarrachalarning massasi ixchamlashtirilgan qoʻshimcha oʻlchamlarda torlar va toʻsiqlar qanday oʻralganligining namoyonidir. Masalan, matematiklar va fiziklar tomonidan torus deb ataladigan donut shakliga buklangan soddalashtirilgan holatda, ip bu shaklni ikki usulda o'rashi mumkin:
- torusning oʻrtasidan qisqa halqa;
- torusning butun tashqi aylanasi boʻylab uzun halqa.
Qisqa halqa engil zarracha, katta halqa esa og'ir bo'ladi. Iplarni toroidal siqilgan oʻlchamlarga oʻrash turli massali yangi elementlarni hosil qiladi.
Superstring nazariyasi uzunlikning massaga oʻtishini qisqa va aniq, sodda va nafis tushuntiradi. Bu yerda buklangan o'lchamlar torusga qaraganda ancha murakkabroq, lekin printsipial jihatdan ular xuddi shunday ishlaydi.
Tasavvur qilish qiyin boʻlsa-da, ip bir vaqtning oʻzida torusni ikki yoʻnalishda oʻrashi, natijada boshqa massaga ega boʻlgan boshqa zarracha paydo boʻlishi mumkin. Branes, shuningdek, qo'shimcha o'lchamlarni o'rab, yanada ko'proq imkoniyatlar yaratishi mumkin.
Makon va vaqtni aniqlash
Superstring nazariyasining koʻp versiyalarida oʻlchamlar yiqilib, texnologiya rivojlanishining hozirgi darajasida ularni kuzatib boʻlmaydi.
Hozirda simlar nazariyasi fazo va vaqtning asosiy mohiyatini tushuntira oladimi yoki yoʻqmi aniq emas. Eynshteyn qilganidan ko'ra ko'proq. Unda o'lchovlar satrlarning o'zaro ta'siri uchun fon bo'lib, mustaqil haqiqiy ma'noga ega emas.
Barcha satr oʻzaro taʼsirining umumiy yigʻindisining hosilasi sifatida fazo-vaqtni koʻrsatishga oid tushuntirishlar toʻliq ishlab chiqilmagan taklif qilingan.
Bu yondashuv ba'zi fiziklarning g'oyalariga to'g'ri kelmaydi, bu esa gipotezani tanqid qilishga olib keldi. Loop kvant tortishishning raqobatbardosh nazariyasi boshlang'ich nuqtasi sifatida fazo va vaqtni kvantlashtirishdan foydalanadi. Ba'zilarning fikricha, bu bir xil asosiy gipotezaga boshqacha yondashuv bo'lib qoladi.
Ogʻirlikni kvantlash
Bu gipotezaning asosiy yutugʻi, agar u tasdiqlansa, tortishishning kvant nazariyasi boʻladi. Umumiy nisbiylikdagi tortishishning hozirgi tavsifi kvant fizikasiga mos kelmaydi. Ikkinchisi, kichik zarrachalarning xatti-harakatlariga cheklovlar qo'yish orqali, olamni juda kichik miqyosda tadqiq qilishga urinishda qarama-qarshiliklarga olib keladi.
Kuchlarning birlashishi
Hozirda fiziklar toʻrtta asosiy kuchni bilishadi: tortishish, elektromagnit, kuchsiz va kuchli yadroviy oʻzaro taʼsirlar. Satrlar nazariyasidan kelib chiqadiki, ularning barchasi bir paytlar bittaning ko'rinishi bo'lgan.
Ushbu gipotezaga koʻra, katta portlashdan keyin ilk koinot sovib ketganligi sababli, bu yagona oʻzaro taʼsir bugungi kunda faol boʻlgan turli-tuman taʼsirlarga ajrala boshlagan.
Yuqori energiya tajribalari bir kun kelib bizga bu kuchlarning birlashishini aniqlash imkonini beradi, garchi bunday tajribalar texnologiyaning hozirgi rivojlanishidan ancha uzoqda.
Beshta tanlov
1984-yildagi supertorli inqilobdan keyin rivojlanish qizg'in sur'atlar bilan amalga oshirildi. Natijada, bitta kontseptsiya o'rniga beshta nomli I, IIA, IIB, HO, HE turlari mavjud bo'lib, ularning har biri bizning dunyomizni deyarli to'liq tasvirlagan, ammo to'liq emas.
Fiziklar universal haqiqiy formulani topish umidida simlar nazariyasi versiyalarini saralab, 5 xil oʻziga yetarli versiyani yaratdilar. Ularning ba'zi xususiyatlari dunyoning jismoniy haqiqatini aks ettirdi, boshqalari esa haqiqatga mos kelmadi.
M-nazariyasi
1995 yilgi konferentsiyada fizik Edvard Vitten beshta faraz muammosiga dadil yechim taklif qildi. Yangi kashf etilgan ikkitomonlamaga asoslanib, ularning barchasi Vittenning M- supertorlar nazariyasi deb ataladigan yagona umumiy kontseptsiyaning maxsus holatlariga aylandi. Uning asosiy tushunchalaridan biri 1 dan ortiq o'lchamli asosiy ob'ektlar bo'lgan branes (membrananing qisqartmasi) edi. Muallif hali mavjud bo'lmagan to'liq versiyani taklif qilmagan bo'lsa-da, superstringlarning M-nazariyasi qisqacha quyidagi xususiyatlardan iborat:
- 11-oʻlchov (10 fazoviy va 1 vaqt oʻlchami);
- bir xil jismoniy haqiqatni tushuntiruvchi beshta nazariyaga olib keladigan ikkilanishlar;
- branalar 1 dan ortiq oʻlchamli satrlardir.
Natijalar
Natijada bitta oʻrniga 10500 ta yechim topildi. Ba'zi fiziklar uchun bu inqirozga sabab bo'ldi, boshqalari esa koinotning xususiyatlarini unda mavjudligimiz bilan izohlovchi antropik printsipni qabul qildilar. Nazariychilar qachon boshqasini topishlarini ko'rish keraksuperstring nazariyasida orientatsiya usuli.
Ba'zi talqinlar bizning dunyomiz yagona emasligini ko'rsatadi. Eng radikal versiyalar cheksiz sonli koinotlarning mavjudligiga imkon beradi, ularning ba'zilarida biznikining aniq nusxalari mavjud.
Eynshteyn nazariyasi qurt teshigi yoki Eynshteyn-Rozen ko'prigi deb ataladigan o'ralgan fazoning mavjudligini bashorat qiladi. Bunday holda, ikkita uzoq sayt qisqa o'tish orqali bog'lanadi. Superstring nazariyasi nafaqat bunga, balki parallel olamlarning uzoq nuqtalarini ulashga ham imkon beradi. Hatto turli xil fizika qonunlariga ega bo'lgan olamlar o'rtasida o'tish mumkin. Biroq, tortishishning kvant nazariyasi ularning mavjudligini imkonsiz qiladi.
Ko'pgina fiziklarning fikricha, gologramma printsipi, fazo hajmidagi barcha ma'lumotlar uning yuzasida qayd etilgan ma'lumotlarga to'g'ri kelganda, energiya iplari tushunchasini chuqurroq tushunishga imkon beradi.
Ba'zilar superstring nazariyasi vaqtning ko'p o'lchovlariga imkon beradi, deb hisoblashadi, bu esa ular orqali sayohat qilishga olib kelishi mumkin.
Bundan tashqari, gipoteza doirasida katta portlash modeliga muqobil variant ham mavjud boʻlib, unga koʻra bizning koinotimiz ikki brananing toʻqnashuvi natijasida paydo boʻlgan va takroriy yaratilish va yoʻq qilish davrlarini bosib oʻtadi.
Koinotning yakuniy taqdiri doimo fiziklarni band qilgan va simlar nazariyasining yakuniy versiyasi materiyaning zichligi va kosmologik doimiylikni aniqlashga yordam beradi. Ushbu qadriyatlarni bilib, kosmologlar koinot bo'ladimi yoki yo'qligini aniqlashlari mumkinHammasini qaytadan boshlash uchun portlaguncha kichraytiring.
Ilmiy nazariya ishlab chiqilmaguncha va sinovdan oʻtmaguncha uni qayerga olib borishini hech kim bilmaydi. Eynshteyn E=mc2 tenglamasini yozar ekan, bu yadro qurolining paydo boʻlishiga olib kelishini kutmagan edi. Kvant fizikasini yaratuvchilar uning lazer va tranzistor yaratish uchun asos bo'lishini bilishmagan. Garchi bunday sof nazariy kontseptsiya nimaga olib kelishi hali noma'lum bo'lsa-da, tarix shuni ko'rsatadiki, ajoyib narsa albatta yuz beradi.
Ushbu taxmin haqida koʻproq maʼlumot olish uchun Endryu Zimmermanning qoʻgʻirchoqlar uchun Superstring nazariyasiga qarang.
