В областта на физиката на частиците теорията на струните обединява квантовата механика и общата теория на относителността на Алберт Айнщайн.
Преминаване към раздел
- Какво е теория на струните?
- 5-те централни идеи на теорията на струните
- Кратка история на теорията на струните
- Научете повече
- Научете повече за MasterClass на Нийл деГрас Тайсън
Известният астрофизик Нийл деГрас Тайсън ви учи как да намирате обективни истини и споделя своите инструменти за предаване на това, което откривате.
Научете повече
Какво е теория на струните?
Теорията на струните осигурява теоретична рамка, в която всички частици, от фотони до кварки, са едномерни струни, за разлика от нулевите точки. Ако се намери версия на теорията на струните, която се задържа във всички контексти, тя би послужила като единен математически модел за описание на природата на Вселената - теория на всичко, което би заменило Стандартния модел на физиката, който не обяснява гравитацията.
кое от следните е характерно за филмите на новата вълна
5-те централни идеи на теорията на струните
Разбирането на тънкостите на теорията на струните изисква задълбочено проучване, но запознаването с основните елементи на теорията на струните ще ви даде основно разбиране за основните й концепции.
- Струни и брани : Струните са едномерни нишки, които се предлагат в две форми: отворени струни и затворени струни. Отвореният низ има краища, които не се свързват, докато затворен низ образува затворен цикъл. Branes (получени от думата „мембрана“) са подобни на листове обекти, към които низовете могат да се прикрепят в двата края. Бранес е способен да се движи през пространството-времето според правилата на квантовата механика.
- Допълнителни пространствени размери : Физиците приемат, че нашата Вселена съдържа три пространствени измерения, но теоретиците на низовете твърдят за модел, който описва допълнителни измерения на пространството. В теорията на струните поне шест допълнителни измерения остават неоткрити, тъй като са плътно компактифицирани в сложна сгъната форма, наречена колектор на Калаби-Яу.
- Квантова гравитация : Теорията на струните е теория на квантовата гравитация, защото се опитва да слее квантовата физика с теорията на общата теория на относителността. Квантовата физика изучава най-малките обекти във Вселената - като атоми и субатомни частици - докато общата теория на относителността обикновено се фокусира върху по-мащабни обекти във Вселената.
- Суперсиметрия : Известна също като теория на суперструните, суперсиметрията описва връзката между два вида частици, бозони и фермиони. В теорията на суперсиметрията на струните бозонът (или частицата със сила) винаги има аналог фермион (или материя частица) и обратно. Концепцията за суперсиметрия все още е теоретична, тъй като учените все още не са виждали нито една от тези частици. Някои физици предполагат, че това е така, защото за генериране на бозони и фермиони ще са необходими невероятно високи енергийни нива. Тези частици може да са съществували в ранната Вселена преди Големия взрив, но след това са били разделени на частиците с по-ниска енергия, наблюдавани днес. Големият адронен колайдер (най-високоенергийният ускорител на частици в света) в даден момент може да генерира достатъчно енергия, за да подкрепи тази теория - макар че все още не е открил доказателства за суперсиметрия.
- Обединени сили : Теоретиците на струните вярват, че могат да използват взаимодействащи струни, за да обяснят как четирите основни природни сили - силата на гравитацията, електромагнитната сила, силната ядрена сила и слабата ядрена сила - създават единна теория за всичко.
Кратка история на теорията на струните
Следващият график отбелязва значителни постижения в областта на струнната теория.
- 1968 г. : Габриеле Венециано, италиански физик-теоретик, работещ в Европейската организация за ядрени изследвания (CERN), използва данни, събрани от различни ускорители на частици, за да формулира основите на теорията на струните. Той конструира двойно-резонансния модел, след като осъзна, че може да използва 200-годишната формула за бета функция на Euler, за да обясни физическите характеристики на силно взаимодействащите частици.
- 1970 г. : Името „теория на струните“ е измислено, когато трима физици - Леонард Сускинд, Холгер Нилсен и Йойчиро Намбу - които са използвали модела на Венециано, за да предположат, че Вселената е съставена от малки вибрационни струни.
- 1971 г. : Професорът по теоретична физика Пиер Рамън инициира развитието на теорията на суперструните, като формулира концепцията за суперсиметрия.
- 1974 г. : Японският физик Тамиаки Йонея откри, че теорията на струните съдържа частица със свойствата на гравитон - квантова частица, която носи гравитационна сила - и осъзна, че аспектите на теорията на струните също могат да бъдат теория на гравитацията.
- 1984 г. : Английският физик Майкъл Грийн и американският физик Джон Шварц откриха отмяната на аномалията в теория на струните тип I, която стана известна като механизма на Грийн-Шварц. Това събитие допълнително свърза идеите за теория на струните със суперсиметрията и стартира първата революция на суперструните.
- 1985 г. : „Принстънският струнен квартет“ - Дейвид Гос, Джефри Харви, Емил Мартинец и Райън Ром - откри хетеротични струни, които са затворени струни, които са хибриди на суперструна и бозонна струна.
- деветнадесет и деветдесет и пет : Едуард Витен, теоретичен физик от Института за напреднали изследвания в Принстън, Ню Джърси, предполага, че петте различни приети версии на теорията на струните всъщност не са отделни теории. Витен предлага, че те са просто различни граници на една единствена теория, която Витен нарича М-теория. Идеята за М-теорията стартира втората революция на суперструните.
MasterClass
Предложено за вас
Онлайн класове, преподавани от най-големите умове в света. Разширете знанията си в тези категории.
Нийл деГрас ТайсънПреподава научно мислене и комуникация
Научете повече Д-р Джейн ГудолПреподава на консервация
Научете повече Крис Хадфийлд
Преподава космически изследвания
Научете повече Матю УокърПреподава науката за по-добър сън
Научете повечеНаучете повече
Вземи Годишно членство в MasterClass за ексклузивен достъп до видео уроци, преподавани от светила на бизнеса и науката, включително Нийл деГрас Тайсън, Крис Хадфийлд, Джейн Гудол и др.
Интересни Статии
