Snaar

Een string is een sub-atomaire hypothetisch, het hoofddoel van de studie van de snaartheorie in de theoretische natuurkunde.

Er zijn verschillende snaartheorieën, waarvan vele zijn verenigd via de M-theorie. Een string is een object met een ruimtelijke uitbreiding, anders dan een elementair deeltje dat nuldimensionale puntbronnen. Postuleren deze een-dimensionale structuur, vele functies van een natuurkundige theorie meest elementaire model van de standaard naar voren automatisch; in het bijzonder bijna elke snaartheorie is in overeenstemming met de kwantummechanica en ook quantum zwaartekracht.

De karakteristieke lengteschaal van de snaren ligt in de orde van de Planck lengte, dat wil zeggen de schaal waarop de effecten kwantumgravitatie worden verondersteld belangrijk te worden:

Op lengteschalen veel groter, zoals die zichtbaar natuurkunde laboratoria, zouden deze objecten te onderscheiden van deeltjes van het type point of zero-dimensionaal zijn. De verschillende wijzen van trilling van de snaar en de structuur manifesteren zich als verschillende elementaire deeltjes van het standaard model, zoals een foton of kwark.

Snaartheorie

Snaartheorie, soms koord theorie is gebaseerd op het principe dat materie, energie, en, onder bepaalde veronderstellingen, ruimte en tijd zijn eigenlijk een uiting van onderliggende fysieke entiteiten, die afhankelijk van het aantal dimensies waarin ze zich ontwikkelen zijn "strings" of "branen" genoemd.

Bij twijfel over de indeling worden toegewezen aan deze theorie: want na meer dan veertig jaar van de geschiedenis is nog niet in zicht is de kans om het te bewijzen in de praktijk dat sommigen geloven heeft echte wetenschappelijke waarde. Zie de paragraaf over.

De fundamentele bestanddelen van de theorie voorwerpen een afmeting dan de lengte nul, kenmerkend voor de fysieke front. Daarom snaartheorieën kunnen de problemen geassocieerd met de aanwezigheid van puntdeeltjes voorkomen.

Een diepere studie van snaartheorie bleek dat de door de theorie voorwerpen van verschillende afmetingen kunnen zijn en dan punten, koorden, membranen en bovenste D-formaat objecten.

De term 'snaartheorie' goed verwijst naar zowel de bosonische theorie in 26 dimensies die de supersymmetrische theorie in 10 dimensies. Echter, de algemeen gangbare term verwijst naar de supersymmetrisch variant, terwijl de vorige theorie gaat onder de naam "theorie bosonische strings".

Het belang van de theorie is dat ze hopen dat een theorie van alles, een theorie die de fundamentele krachten omvat zijn. Het zou een oplossing voor de quantum zwaartekracht kunnen natuurlijk andere fundamentele interacties te beschrijven. Terwijl waaronder ook fermionen, de "bouwstenen" die deel uitmaken van de zaak, het is nog onbekend of de snaartheorie in staat is om een ​​universum te beschrijven met dezelfde kenmerken van de krachten en materie die tot dusver nageleefd.

Op een meer concreet niveau, heeft snaartheorie geleid tot vooruitgang in de wiskunde van knopen, Calabi-Yau ruimtes en vele andere gebieden gegeven. De snaartheorie is ook meer licht geworpen op supersymmetrische ijktheorieën, een onderwerp dat mogelijke uitbreidingen van het Standaard Model bevat.

Soorten strings

Open en gesloten snaren

Strings kunnen open of gesloten. Een gesloten string is een string die geen eindpunten heeft en daarom is topologisch equivalent aan een cirkel. Een string openen, anderzijds, twee eindpunten en topologisch equivalent aan een lineair bereik. Niet alle snaartheorieën bevatten open snaren, maar elke theorie moet gesloten snaren bevatten, zoals interacties tussen open snaren altijd kan hebben als gevolg van gesloten snaren.

De oudste supersnaartheorie met open snaren is snaartheorie het type I. Echter, de ontwikkelingen in de theorie in de jaren 1990 bleek dat de open snaren moet altijd worden gezien als genoemd in de vorige paragraaf als uitgangspunt voor een nieuw type van objecten genaamd D-branen, en het bereik van de mogelijkheden voor de open snaren is sterk toegenomen.

Open en gesloten snaren zijn meestal verbonden aan trilstand kenmerken. Eén van de wijzen van trilling van een string geopend kan worden geïdentificeerd als de graviton. In sommige snaartrilling theorieën laagste energie van een open string is een tachyon en kan tachyon condensatie ondergaan. Andere trillingsmodes van open snaren vertonen de eigenschappen van fotonen en gluonen.

Oriëntering

Strings kunnen ook beschikken over een oriëntatie, die kan worden beschouwd als een "pijl" interne onderscheidt de letters van degene met de tegengestelde oriëntatie. Daarentegen kan een string die niet gericht zonder geen arrow van dit type.

Belangrijke eigenschappen

Terwijl het begrijpen van de details van snaartheorieën en supersnaartheorie vereist kennis van een vrij geavanceerde wiskunde, kan een aantal kwalitatieve eigenschappen van quantum strings worden begrepen in een vrij intuïtief. Bijvoorbeeld, de snaren zijn onderhevig aan spanning, meer of minder als de traditionele snaren van de instrumenten; Deze spanning wordt beschouwd als een fundamentele parameter van de theorie. De spanning van de snaar is nauw verbonden met de omvang ervan. Overweeg een reeks afgesloten in een lus, vrij om te bewegen in de ruimte, zonder onderworpen te zijn aan externe krachten. De spanning zal de neiging om het ooit beter samentrekken in een ring. De klassieke intuïtie suggereert dat het zou kunnen worden teruggebracht tot een punt, maar dat het principe van Heisenberg onzekerheid zou tegenspreken. De karakteristieke grootte van de snaar wordt dan bepaald door het evenwicht tussen de kracht van de spanning, die de neiging heeft verkleind, en het effect van onbepaaldheid, die de neiging heeft om het "vergrote" houden.

Bijgevolg moet de minimale grootte van de string worden aangesloten op de spanning.

Tweevoudigheid

Vóór de jaren negentig, snaartheoretici geloofde er waren vijf verschillende supersnaartheorie: type I, het type IIA en het type IIB, en de twee theorieën van strijkers en heterotische E8 × E8). Men dacht dat onder deze vijf kandidaat-theorieën, maar één was de juiste theorie van alles, en die theorie was de theorie, waarvan een laag energieverbruik te beperken, tien-dimensionale ruimte verdicht tot vier, die betrokken zijn de physics waargenomen in onze wereld. Maar nu weten we dat dit verkeerd is en naïef vertegenwoordiging dat de vijf supersnaartheorie theorieën met elkaar verbonden zijn een ander als waren zij een speciaal geval van wat meer fundamentele theorie. Deze theorieën zijn verbonden door transformaties die dualiteit genoemd. Als twee theorieën zijn gerelateerd door een transformatie van dualiteit, betekent dit dat de eerste theorie kunnen worden omgezet op een bepaalde manier om uiteindelijk gelijk is aan de tweede theorie. De twee theorieën zijn naar verluidt duals tegen een andere onder dat soort transformatie.

Extra Dimensions

Een interessante eigenschap van de snaartheorie is dat het voorspelt het aantal dimensies dat het universum zou moeten hebben. Noch de theorie van het elektromagnetisme Maxwell of Einstein's relativiteitstheorie niets zeggen over het onderwerp: beide theorieën vereisen dat de fysieke fit "hand" van het aantal dimensies.

In plaats daarvan wordt snaartheorie gebruikt om het aantal dimensies van ruimte-tijd berekenen van de basisprincipes. Technisch gezien gebeurt omdat het principe van de Lorentz-invariantie kan worden voldaan slechts een bepaald aantal dimensies. Min of meer is te zeggen dat als we de afstand tussen twee punten te meten en vervolgens onze waarnemer roteren we onder een bepaalde hoek en meet opnieuw de waargenomen afstand blijft hetzelfde indien het universum een ​​welbepaald aantal dimensies.

Het enige probleem is dat wanneer je deze berekening doet, het aantal dimensies van het universum is geen vier, zoals men zou verwachten, maar zesentwintig of tien. Meer in het bijzonder, de theorieën betrekken 26 bosonische afmetingen terwijl superstrings en M-theorie is te nemen 10 of 11 dimensies. In de bosonische snaartheorieën, de 26 afmetingen zijn vergelijking Polyakov

Echter, deze modellen lijken de waargenomen verschijnselen tegenspreken. Natuurkundigen meestal lost dit probleem op twee verschillende manieren. De eerste is om de extra dimensies krimpen; dat is, wordt aangenomen dat de 6 of 7 extra dimensies produceren fysieke effecten op zo'n kleine radius dat het niet kan worden gedetecteerd in onze experimentele waarnemingen. Zonder toevoeging van stromen, krijgen we de resolutie van het model tot 6 dimensies met Calabi-Yau. In 7 afmetingen, worden ze genoemd variëteiten G2 en 8 variëteiten Spin. In wezen zijn deze extra dimensies mathematisch succes samengeperst waardoor ze terugvallen op zichzelf.

Een veel gebruikte analogie hiervoor is om multidimensionale ruimte beschouwen als een rubberen slang voor de tuin. Als we kijken naar de buis van een afstand lijkt het slechts één dimensie, de lengte hebben. Dit komt overeen met de vier macroscopische afmetingen we gewoonlijk gebruikt. Als we benaderen de buis, vinden we dat het ook een tweede dimensie, zijn omtrek. Deze extra dimensie is alleen zichtbaar als we dicht bij de metro, net als de extra dimensies van de Calabi-Yau zijn alleen toegankelijk op zeer klein, en zijn daarom niet gemakkelijk waarneembaar.

.

Een andere mogelijkheid is dat we vastzitten in een deelruimte in "3 + 1" grootte van het gehele universum, waar de 3 + 1 herinnert ons eraan dat de tijd is een dimensie van de verschillende types van de ruimte. Aangezien dit idee gaat om wiskundige objecten genaamd D-branen, is het bekend als Theory braneworld.

In beide gevallen de zwaarte optreedt in de verborgen afmetingen, produceert andere niet-zwaartekracht, zoals elektromagnetisme. In principe is het dus mogelijk om de aard van deze extra dimensies af te leiden door te eisen samenhang met het standaardmodel, maar dit is nog geen praktische mogelijkheid.

Kwesties

Controleerbaarheid

Tot op heden kan de snaartheorie niet worden geverifieerd, maar er zijn verwachtingen die nieuwe en meer nauwkeurige metingen van de anisotropie van de kosmische achtergrondstraling, kan de eerste indirecte bevestigingen geven. Ongetwijfeld is niet de enige theorie ontwikkeling te lijden aan dit probleem; alle nieuwe ontwikkelingen kan gaan door een fase van niet-verifieerbaarheid voordat ze uiteindelijk geaccepteerd of afgewezen.

Zoals Richard Feynman schreef in het karakter van de natuurkundige wet, de belangrijkste test van een wetenschappelijke theorie is om te bepalen of de gevolgen ervan zijn in overeenstemming met de metingen experimenteel verkregen. Ongeacht wie de theorie, de uitvinder van 'wat zijn naam ", en zelfs als de theorie kan esthetisch aantrekkelijk zijn," als het niet in overeenstemming met de experimentele werkelijkheid is het verkeerde ".. Geen versie van de snaartheorie Het heeft geavanceerde een voorspelling die verschillen van die van andere theorieën - althans niet op een manier die we experimenteel kunnen controleren. In die zin koordtheorie nog in een "larvale stadium": het heeft veel kenmerken van wiskundige interesse en kunnen erg groot belang voor ons begrip van het universum, maar vereist verdere ontwikkeling voordat het kan worden geverifieerd. Deze ontwikkelingen kunnen de theorie zelf als nieuwe methoden voor berekeningen en voorspellingen afkomstig, of kan bestaan ​​uit vooruitgang proefondervindelijke wetenschappen, meetbare hoeveelheid kan maken op het moment niet.

Falsifieerbaarheid

Beschouw de theorie uitsluitend vanuit de controleerbaarheid, is het nog steeds zeer reductieve en opent het veld om een ​​reeks problemen. Het is niet genoeg de overeenkomst met de experimentele data om de status van de wetenschappelijke theorie toe te kennen. Alle enkele beschrijvingen van een fenomeen in overeenstemming zijn met de experimentele gegevens, en ook toetsbare voorspellingen, maar zonder dat zij in aanmerking komen voor deze wetenschappelijke theorieën.

Één van de fundamentele kenmerken van een wetenschappelijke theorie is in strijd met het vereiste van falsifieerbaarheid Popper gevoel van de mogelijkheid om in ieder geval een verklaring van die afhankelijk is van de hele theorie en dit kan problematisch zijn als je de snaartheorie beschouwen alleen als een Grand Unified Theory produceren. Snaartheorie in plaats daarvan gaf nauwkeurige voorspellingen via de AdS / CFT op de viscositeit van de vloeistoffen die sterk gekoppeld zijn in grote overeenkomst met de experimentele data waargenomen bij RHIC.

Een eindeloze lijst van mogelijke universa

Vanuit wiskundig oogpunt, een ander probleem is dat de meeste snaartheorie nog te formuleren door middel van wiskundige methoden perturbatieve.
Het zou een probleem zoals zelfs de behandelbaarheid van vele problemen van theorie succesvol als het quantumveldtheorie heeft betrekking op het gebruik van perturbatiemethoden vinden.

Maar in de snaartheorie de storing betreffen onder een hoge mate van aanpassing dat de theorie niet in staat is om te bepalen welke van de Calabi-Yau kandidaten om ons universum te beschrijven zijn. Het gevolg is dat het geen enkele universe wordt beschreven, maar iets 10 universes, die elk verschillende fysische wetten en constanten.
Hoewel de technieken niet-perturbatieve ver gevorderd, maar het mist een volledige bespreking van de niet-perturbatietheorie.

Eigenlijk toegeven 10 verschillende gaten niet alleen geen probleem, maar laat het enige mechanisme bekend op het moment van de contante waarde van de kosmologische constante te leggen na een idee van Steven Weinberg. Bovendien, een zeer grote waarde van verscheidene holten is typisch voor elk type materiaal gekoppeld met de zwaartekracht en wordt eveneens verkregen bij het koppelen van het standaard model.


(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen reacties

Voeg een Commentaar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha