Daļiņu fizikas jomā stīgu teorija apvieno kvantu mehāniku un Alberta Einšteina vispārējo relativitātes teoriju.
Pāriet uz sadaļu
- Kas ir stīgu teorija?
- Stīgu teorijas 5 galvenās idejas
- Īsa stīgu teorijas vēsture
- Uzzināt vairāk
- Uzziniet vairāk par Nila deGrasē Taisona MasterClass
Slavenais astrofiziķis Nīls deGrasē Taisons māca, kā atrast objektīvas patiesības, un dalās savos rīkos, lai sazinātos ar atklāto.
Uzzināt vairāk
Kas ir stīgu teorija?
Stīgu teorija sniedz teorētisku ietvaru, kurā visas daļiņas, sākot no fotoniem līdz kvarkiem, ir viendimensionālas virknes pretstatā nulles dimensiju punktiem. Ja tiktu atrasta virkņu teorijas versija, kas izturētos visos kontekstos, tā kalpotu kā vienots matemātiskais modelis Visuma būtības aprakstīšanai - teorija par visu, kas aizstātu fizikas standarta modeli, kas neizskaidro gravitāciju.
Stīgu teorijas 5 galvenās idejas
Stīgu teorijas trūkumu izpratne prasa plašu izpēti, taču, iepazīstoties ar stīgu teorijas galvenajiem elementiem, jūs saņemsiet pamata izpratni par tās pamatjēdzieniem.
- Stīgas un klijas : Stīgas ir viendimensiju pavedieni, kas ir divos veidos: atvērtas virknes un slēgtas virknes. Atvērtai virknei ir gali, kas nesavienojas, savukārt slēgta virkne veido slēgtu cilpu. Klijas (atvasinātas no vārda “membrāna”) ir loksnei līdzīgi priekšmeti, kuriem stīgas var piestiprināt abos galos. Saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem, branes spēj pārvietoties pa telpas laiku.
- Papildu telpiskie izmēri : Fiziķi atzīst, ka mūsu Visumā ir trīs telpiskās dimensijas, bet stīgu teorētiķi iestājas par modeli, kas apraksta telpas papildu dimensijas. Stīgu teorijā vismaz seši papildu izmēri netiek atklāti, jo tie ir cieši saspiesti sarežģītā salocītā formā, ko sauc par Kalabi-Yau kolektoru.
- Kvantu smagums : Stīgu teorija ir kvantu gravitācijas teorija, jo tā mēģina sapludināt kvantu fiziku ar vispārējās relativitātes teoriju. Kvantu fizika pēta Visuma mazākos objektus, piemēram, atomus un subatomiskās daļiņas, savukārt vispārējā relativitāte parasti koncentrējas uz lielāka mēroga objektiem Visumā.
- Supersimetrija : Supersimetrija, kas pazīstama arī kā virves virknes teorija, apraksta attiecības starp divu veidu daļiņām - bozoniem un fermioniem. Supersimetrijas stīgu teorijā bozonam (vai spēka daļiņai) vienmēr ir līdzinieks fermions (vai vielas daļiņa), un otrādi. Supersimetrijas jēdziens joprojām ir teorētisks, jo zinātnieki vēl nav redzējuši nevienu no šīm daļiņām. Daži fiziķi spriež, ka tas ir tāpēc, ka bozonu un fermionu radīšanai būtu nepieciešams neticami augsts enerģijas līmenis. Šīs daļiņas, iespējams, pastāvēja agrīnā Visumā pirms lielā sprādziena, bet pēc tam tās tika sadalītas zemākās enerģijas daļiņās, kuras redzamas šodien. Lielais hadronu kolideris (pasaules lielākās enerģijas daļiņu kolektors) kādā brīdī var radīt pietiekami daudz enerģijas, lai atbalstītu šo teoriju, lai gan līdz šim tas nav parādījis supersimetrijas pierādījumus.
- Vienoti spēki : Stīgu teorētiķi uzskata, ka viņi var izmantot mijiedarbojošās virknes, lai izskaidrotu, kā četri dabas pamatspēki - smaguma spēks, elektromagnētiskais spēks, spēcīgs kodolspēks un vājš kodolspēks - rada vienotu visa teoriju.
Īsa stīgu teorijas vēsture
Šis laika grafiks iezīmē nozīmīgus sasniegumus virkņu teorijas jomā.
- 1968. gads : Itālijas teorētiskais fiziķis Gabriele Veneciano, kas strādā Eiropas Kodolpētniecības organizācijā (CERN), izmantoja datus, kas savākti no dažādiem daļiņu paātrinātājiem, lai formulētu stīgu teorijas pamatus. Viņš izveidoja dubultās rezonanses modeli pēc tam, kad saprata, ka var izmantot 200 gadus veco Euler beta funkcijas formulu, lai izskaidrotu spēcīgi mijiedarbīgo daļiņu fiziskās īpašības.
- 1970. gads : Nosaukums “stīgu teorija” tiek izdomāts, kad trīs fiziķi - Leonards Susskinds, Holgers Nīlsens un Yoichiro Nambu -, kuri izmantoja Veneciano modeli, domādami, ka Visumu veido sīkas vibrējošas stīgas.
- 1971. gads : Teorētiskās fizikas profesors Pjērs Ramonds uzsāka virsstīgu teorijas izstrādi, formulējot supersimetrijas jēdzienu.
- 1974. gads : Japāņu fiziķis Tamiaki Jūnijs atklāja, ka stīgu teorija satur daļiņu ar gravitona īpašībām - kvantu daļiņu, kurai ir gravitācijas spēks - un saprata, ka stīgu teorijas aspekti var būt arī gravitācijas teorija.
- 1984. gads : Angļu fiziķis Maikls Grīns un amerikāņu fiziķis Džons Švarcs atklāja anomāliju atcelšanu I tipa stīgu teorijā, kas kļuva pazīstama kā Grīna-Švarca mehānisms. Šis notikums vēl vairāk saistīja stīgu teorijas idejas ar supersimetriju un uzsāka pirmo virsstīgu revolūciju.
- 1985. gads : 'Prinstonas stīgu kvartets' - Deivids Goss, Džefrijs Hārvijs, Emīls Martinecs un Raiens Rohms - atklāja heterotiskas stīgas, kas ir slēgtas stīgas, kas ir superstīgas un bosoniskas stīgas hibrīdi.
- deviņpadsmit deviņdesmit pieci : Edvards Vitens, teorētiskais fiziķis Progretonā, Ņūdžersijā, Progresīvo pētījumu institūtā, ierosināja, ka piecas dažādās pieņemtās stīgu teorijas versijas patiesībā nav atsevišķas teorijas. Vitens ierosināja, ka tās ir tikai vienas teorijas robežas, ko Vitens nosauca par M-teoriju. M-teorijas ideja uzsāka otro virknējumu revolūciju.
Meistarklase
Ieteikts jums
Tiešsaistes nodarbības, kuras pasniedz pasaules lielākie prāti. Paplašiniet savas zināšanas šajās kategorijās.
Nils deGrasē TaisonsMāca zinātnisko domāšanu un komunikāciju
Uzziniet vairāk Dr Jane GoodallMāca saglabāšanu
Uzziniet vairāk Kriss Hadfīlds
Māca kosmosa izpēti
Uzziniet vairāk Metjū VolkersMāca zinātni par labāku miegu
Uzzināt vairākUzzināt vairāk
Dabūt MasterClass gada dalība par ekskluzīvu piekļuvi video nodarbībām, kuras pasniedz biznesa un zinātnes korporācijas, tostarp Nils deGrasē Taisons, Kriss Hadfīlds, Džeina Gudola un citas.
