Superstringtheorie Volkssprache für Dummies

Superstringtheorie, in der Umgangssprache, ist das Universum als ein Satz von vibrierenden Stränge von Energie – Saiten. Sie sind die Grundlage der Natur. Hypothese beschreibt die anderen Elemente – branes. Alle Substanzen, die in unserer Welt besteht aus Schwingungen der Saiten und branes. Eine natürliche Folge der Theorie ist die Beschreibung der Schwerkraft. Deshalb haben die Wissenschaftler glauben, dass es den Schlüssel zur Vereinheitlichung der Schwerkraft mit anderen Wechselwirkungen enthält.

Das Konzept wird entwickelt

Die Theorie des Einheitlichen Feldes, Superstringtheorie – rein mathematisch. Wie alle physikalischen Konzepte, wird es auf den Gleichungen basiert, die in einer bestimmten Art und Weise interpretiert werden können.

Heute weiß niemand genau das, was die endgültige Fassung dieser Theorie. Die Wissenschaftler haben eine eher vage Vorstellung von den gemeinsamen Elementen, aber niemand hat noch mit einer letzten Gleichung kommen würde, all Superstring-Theorie und Experiment verschlungen werden sie noch nicht in der Lage zu bestätigen (wenn auch zu widerlegen). Die Physiker haben eine vereinfachte Version der Gleichung erstellt, aber bisher ist es nicht ganz unser Universum beschreiben.

Superstringtheorie für Anfänger

In der Hypothese auf fünf Schlüsselideen.

1. Superstring-Theorie sagt voraus, dass alle Objekte unserer Welt aus schwingenden Stränge von Energie und Membranen hergestellt werden.
2. Sie versucht zu versöhnen allgemeine Relativitäts (Schwerkraft) mit der Quantenphysik.
3. Superstringtheorie werden alle grundlegenden Kräfte des Universums integrieren.
4. Diese Hypothese sagt voraus, eine neue Verbindung, die Super, zwischen zwei grundsätzlich verschiedenen Arten von Partikeln, Bosonen und Fermionen.
5. Das Konzept beschreibt eine Reihe von zusätzlichen, in der Regel nicht beobachtbaren Dimensionen des Universums.

Streicher und branes

Wenn die Theorie in den 1970er Jahren entstand, Energiestränge in es wurden 1-dimensionale Objekte betrachtet – Saiten. Das Wort „eindimensional“ zeigt an, dass die Zeichenkette nur eine Dimension hat, die Länge, im Gegensatz zu, beispielsweise ein Quadrat, das eine Länge und Höhe aufweist.

Diese Superstringtheorie teilt sich in zwei Arten – geschlossen und offen. Offenes String hat Tipps, die nicht in Kontakt miteinander sind, während die geschlossene Zeichenfolge eine Schleife ohne offenes Enden ist. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass diese Strings, die so genannte Strings der erste Typ, 5 grundlegende Arten von Wechselwirkungen ausgesetzt.

Interaktionen basieren auf Strings Fähigkeit zu verbinden und ihre Spitzen zu teilen. Da die Enden der offenen Saiten kommen zusammen geschlossen zu bilden, ist es unmöglich, eine Theorie der Superstrings zu konstruieren, nicht eine Schleife Zeichenfolge enthält.

Dies erwies sich als wichtig als geschlossene Strings haben Eigenschaften, die für die Physik angenommen wird, dass die Schwerkraft beschreiben. Mit anderen Worten, erkannten die Wissenschaftler, dass die Superstringtheorie, sondern die Materieteilchen erklären kann, ihr Verhalten und die Schwerkraft beschreiben.

Jahre später wurde entdeckt, dass, zusätzlich zu den Strings und andere wesentliche Elemente der Theorie. Sie können als Platten oder Brane angesehen werden. Strings können, um sie ein- oder beidseitig angebracht werden.

Quantengravitation

Die moderne Physik hat zwei wissenschaftliches Gesetz: die allgemeine Relativitätstheorie (GR) und Quanten. Sie stellen einen ganz anderen Bereich der Wissenschaft. Die Quantenphysik beschäftigt sich mit den kleinsten Teilchen von natürlichen und GTR in der Regel beschreibt die Art der Skala von Planeten, Galaxien und das Universum als Ganzes. Hypothesen, die versuchen, sie zu kombinieren, ist die Theorie der Quantengravitation genannt. Die vielversprechendsten davon ist jetzt die Zeichenfolge.

Geschlossenes Gewinde entspricht das Verhalten der Schwerkraft. Insbesondere besitzen sie Eigenschaften graviton Partikelschwerkraft zwischen den Objekten zu transportieren.

Mit vereinten Kräften

String Theorie versucht, die vier Kräfte zu vereinigen – elektromagnetische, starke und schwache Kernkraft und Schwerkraft – in eine. In unserer Welt, sie manifestieren sich als vier verschiedene Phänomene, aber Stringtheoretiker glauben, dass im frühen Universum, wenn es unglaublich hohen Energie waren, sind alle diese Kräfte, die durch Zeichenketten beschrieben, die miteinander interagieren.

Supersymmetrie

Bosonen und Fermionen: Alle Teilchen im Universum lassen sich in zwei Typen unterteilt werden. Die String-Theorie sagt voraus, dass es eine Beziehung zwischen ihnen, bekannt als Supersymmetrie. Wenn die Super für jedes Boson und Fermionen muss für jeden Fermion existieren – Boson. Leider experimentell Existenz solcher Teilchen ist nicht bestätigt.

Supersymmetry ist eine mathematische Beziehung zwischen den Elementen der physikalischen Gleichungen. Sie wurde in einem anderen Bereich der Physik und ihrer Anwendung führte zur Umbenennung der Theorie der Supersymmetrie-String (oder Superstringtheorie, in der Umgangssprache) in der Mitte der 1970er Jahre gefunden.

Einer der Vorteile der Supersymmetrie ist, dass es erheblich die Gleichung vereinfacht, so dass einige Variablen zu eliminieren. Ohne die Super führen zu physikalischen Gleichungen Widersprüche, wie der unendlichen Wert und imaginäre Energieniveaus.

Da Wissenschaftler ein Teilchen nicht durch die Supervorhergesagt beobachtet haben, ist es immer noch eine Hypothese. Viele Physiker glauben , dass der Grund dafür – die Notwendigkeit für eine erhebliche Menge an Energie, die mit einem bekannten Gewicht von Einstein-Gleichung E = mc ² zugeordnet ^ist. Diese Partikel können im frühen Universum existieren, aber als es abgekühlt ist, und nach dem Urknall, die Energieverteilung werden diese Partikel zu niedrigen Energieniveaus bewegen.

Mit anderen Worten, vibrieren die Saiten als hochenergetischer Teilchen verlorene Energie, die sie Elemente mit geringer Vibration gemacht.

Forscher zu hoffen , dass die astronomische Beobachtung oder Experiment mit Teilchenbeschleunigern Theorie zu bestätigen, mit höherer Energie einig supersymmetrischer Elemente zu identifizieren.

zusätzliche Messungen

Andere mathematische Konsequenz der String-Theorie ist, dass es Sinn in der Welt, die Anzahl der Messungen macht, ist größer als drei. Derzeit gibt es zwei Erklärungen:

1. Zusätzliche Messungen (sechs von ihnen) haben gefaltet, oder, in der Terminologie der Stringtheorie auf die unglaublich geringe Größe kompaktifiziert, zu erkennen, wer nie gelingen wird.
2. Wir waren in einem 3-dimensionalen Brane stecken und andere Dimensionen erstrecken sich über sie und sind uns nicht zur Verfügung.

Ein wichtiger Bereich der Forschung unter Theoretikern ist die mathematische Modellierung, wie diese zusätzlichen Positionen können in unsere eigenen verknüpft werden. Jüngste Ergebnisse sagen voraus, dass Wissenschaftler bald in der Lage sein werden, diese Extra-Dimensionen zu erfassen (falls vorhanden) in den nächsten Experimenten, wie sie größer sein können als bisher erwartet.

Verständnis für den Zweck

Das Ziel von Wissenschaftlern gesucht Superstrings zu untersuchen – „Theorie von Allem“, dh eine einzige physikalische Hypothese, dass auf einer grundlegenden Ebene beschreibt alle physische Realität … Wenn dies gelingt, könnte es viele Fragen über die Struktur unseres Universums klären.

Erklärung der Materie und Masse

Eine der wichtigsten Aufgaben der modernen Forschung – die Suche nach Lösungen für reale Teilchen.

Die String-Theorie begann als Konzept beschreibt die Partikel wie Hadronen, verschiedene höhere Schwingungszustände der Saiten. In den meisten modernen Formulierungen, Materie in unserem Universum zu beobachten ist das Ergebnis der Schwingung der Saiten und branes mit der niedrigsten Energie. Die Schwingungen erzeugen mehr hochenergetischer Teilchen, die jetzt in unserer Welt nicht existieren.

Die Masse dieser Elementarteilchen ist eine Manifestation , wie die Saiten und branes kompaktifiziert in zusätzlichen Dimensionen gewickelt. Zum Beispiel in einer vereinfachten, wenn sie in der Form eines Donut gefaltet, genannt Mathematiker und Physiker Torus String kann diese Form auf zwei Arten wickeln:

• kurze Schleife durch den Mittelpunkt des Torus;
• lange Schleife um den gesamten äußeren Umfang des Torus.

Die kurze Schleife ist ein Lichtteilchen, und die meisten – streng. Wenn Sie die Schnur um den Ring wickeln kompaktifiziert die Bildung neuer Elemente mit unterschiedlichen Massen zu messen.

Superstringtheorie kurz und klar, einfach und elegant erklärt die Übergangslänge in Masse. Kollabierten Messung ist viel schwieriger Torus, aber sie prinzipiell auch arbeiten.

Es ist sogar möglich, obwohl es schwierig ist, sich vorzustellen, dass die Schnur den Torus in zwei Richtungen gleichzeitig wickelt, die in der anderen Teilchen mit einer anderen Masse führen. Branes kann auch die zusätzliche Dimensionen wickeln, wodurch noch mehr Möglichkeiten.

Definition von Raum und Zeit

In vielen Versionen der Theorie der Messung kollabiert Superstring, so dass sie nicht beobachtbar auf dem derzeitigen Niveau der technologischen Entwicklung zu machen.

Derzeit ist es nicht klar, ob die String-Theorie die grundsätzliche Natur des Raumes erklären konnte und Zeit als Einstein tat. Es Dimensionen sind die Kulisse für das Zusammenspiel von Streichern und unabhängigen wirklichen Sinne nicht.

Wir bieten eine Erklärung, nicht vollständig abgeschlossen, im Zusammenhang mit der Einreichung der Raumzeit als Ableitung der Gesamtmenge aller String-Interaktionen.

Dieser Ansatz erfüllt nicht die Ansichten einiger Physiker, die Kritik an der Hypothese geführt hat. Competitive Theorie der Schleifenquantenschwerkraft als Ausgangspunkt für die Quantisierung von Raum und Zeit verwendet wird. Einige glauben, dass irgendwann werden sie alle von der gleichen Grundhypothese nur ein anderer Ansatz sein.

Quantisierung der Schwerkraft

Das wichtigste Ergebnis dieser Hypothese, wenn bestätigt wird, eine Quantentheorie der Gravitation sein. Aktuelle Beschreibung der Schwerkraft in der allgemeinen Relativitätstheorie ist mit der Quantenphysik inkonsistent. Zuletzt, auf dem Verhalten von kleinen Partikeln Beschränkungen auferlegt, bei dem Versuch, das Universum in einem extrem kleinen Maßstab zu erkunden führt zu Widersprüchen.

Die Vereinigung der Kräfte

Derzeit sind die Physiker vier Grundkräfte bekannt: Schwere, elektromagnetische, schwache und starke Kern Wechselwirkungen. Aus der Stringtheorie impliziert es, dass alle, wenn sie Manifestationen derselben waren.

Nach dieser Hypothese, wie das frühe Universum nach dem Urknall abgekühlt, ist es eine einzelne Interaktion wurde in verschiedenen Betrieb heute geteilt.

Experimente mit hohen Energie jemals erlauben uns, die Vereinigung dieser Kräfte zu finden, obwohl diese Experimente weit über die derzeitige technologische Entwicklung sind.

fünf Optionen

Nach dem Superstring Revolution im Jahr 1984 hatte die Entwicklung bei einem fiebrigen Tempo. Als Ergebnis stellte sich statt einem Konzept fünf, genannt Typ I, IIA, IIB, HO, HE, von denen jeder fast beschreibt vollständig unsere Welt, aber nicht bis zum Ende.

Physik, berührende Version der Stringtheorie in der Hoffnung, echte universelle Formel zu finden, erstellt 5 verschiedene Varianten von autarken. Einige ihrer Eigenschaften spiegeln die physische Realität der Welt, andere waren unwahr.

M-Theorie

Auf einer Konferenz im Jahr 1995 schlug der Physiker Edward Witten eine mutige Lösung für die fünf Hypothesen. Basierend auf der jüngsten Entdeckung der Dualität, werden sie alle Spezialfälle eines einzigen umfassenden Konzepts Witten M Theorie des Superstrings genannt. Eines der wichtigsten Konzepte es wurde Brane (Abkürzung der Membran), mehr als eine Dimension, die Basisobjekte. Obwohl der Autor der Vollversion nicht angeboten hat, die nicht so weit ist, besteht die M Theorie des Superstrings kurz der folgenden Merkmale:

• 11-Dimension (10 plus 1 räumliche zeitliche Dimension);
• Dualität, die bis zu fünf Theorien erklären die gleiche physikalische Realität führen;
• branes – Saiten, mit mehr als 1 Messung.

Untersuchung

Als Ergebnis wurde anstelle eines dort 10 ⁵⁰⁰ Entscheidungen. Für einige Physiker war es die Ursache der Krise, während andere das anthropische Prinzip nahmen, die die Eigenschaften des Universums mit unserer Präsenz in ihm erklärt. Es bleibt zu erwarten, wenn Theoretiker einen anderen Weg finden die Superstringtheorie zu navigieren.

Einige Interpretationen sagen, dass unsere Welt nicht die einzige ist. Die radikalsten Versionen erlauben die Existenz einer unendlichen Anzahl von Universen, von denen einige exakte Kopien der eigenen enthalten.

Einsteinsche Theorie sagt voraus, die Existenz eines minimierten Raumes, der ein Wurmloch oder Einstein-Rosen-Brücke genannt wird. In diesem Fall die beiden entfernten Standort kurze Passage verbunden. Superstringtheorie erlaubt nicht nur das, sondern auch die Verbindung von entfernten Punkten der parallelen Welten. Sie können sogar zwischen Universen mit unterschiedlichen Gesetzen der Physik verschieben. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit Option, wenn die Quantentheorie der Gravitation ihrer Existenz unmöglich machen.

Viele Physiker glauben, dass das holographische Prinzip, wenn alle Informationen in dem Volumenbereich enthalten sind, auf die auf der Oberfläche aufgezeichneten Informationen entspricht, wird ein tieferes Verständnis des Begriffs der Leistungssträngen ermöglichen.

Einige glauben, dass die Superstringtheorie mehr Messungen der Zeit ermöglicht, was zu einer Reise durch sie sein kann.

Darüber hinaus gibt es im Rahmen der Hypothese ist eine Alternative zu dem Modell Big Bang, nach denen unser Universum das Ergebnis einer Kollision zwischen zwei branes war und gehe durch wiederholte Zyklen der Schöpfung und Zerstörung.

Das endgültige Schicksal des Universums hat immer Physiker besetzt, und die endgültige Version der String-Theorie kann die Dichte der Materie und kosmologische Konstante zu ermitteln. Die Kenntnis dieser Werte wird Kosmologen der Lage sein, zu bestimmen, ob das Universum bis schrumpfen, bis sie explodiert, begann alles wieder.

Niemand kennt die Folgen der wissenschaftlichen Theorie, solange es nicht entwickelt und getestet werden. Einstein, schreibt die Gleichung E = mc ^2, nicht erwarten , dass es zur Entstehung von Atomwaffen führen wird. Die Schöpfer der Quantenphysik wussten nicht, dass sie die Grundlage für den Laser und den Transistor sein werden. Und obwohl es noch nicht bekannt ist, was wird so ein rein theoretisches Konzept, die Geschichte zeigt, die sicherlich etwas Besonderes bekommen.

Weitere Informationen zu dieser Hypothese kann in dem Buch Endryu Tsimmermana finden „Super-String Theory for Dummies“.