Теория суперструн.

ТЕОРИЯ СУПЕРСТРУН

Вселенной управляет два набора законов — общая теория относительности, объясняющая работу гравитации, и квантовая механика, описывающая остальные три взаимодействия вселенной (сильное ядерное, слабое ядерное и электромагнетизм). По крайней мере, так сложилась наша научная картина о мире. Но зачем Вселенной отдельные наборы законов?

Теория суперструн — это попытка ответить на 2 вопроса:

1) Можно ли объединить эти наборы, создав «теорию всего»?

2) Из чего все состоит?

Другой взгляд

Раньше мы считали, что мельчайшие компоненты материи есть атомы. Столкнув атомы, мы обнаружили элементарные частицы, составляющие ещё меньшего порядка. Мы решили рассматривать эти частицы как точки в пространстве, хоть таковыми они и не являются.

Несмотря на все недостатки, идея квантовой механики о том, что силы переносятся частицами, дает нам неплохое представление о Вселенной. Общая теория относительности тоже прошла хорошую проверку временем, объяснив нейтронные звезды и искривления света. Проблема в том, что свести их вместе не получается, потому что гравитация связана с геометрией пространства и временем, когда расстояния измеряются точно, а в квантовом мире измерить что-то нет никакой возможности.

Когда ученые попытались изобрести новую частицу, которая поженила бы гравитацию с квантовой механикой, их математика просто дала сбой.

Ученые предположили, что проблема в самом фундаменте теорий — что если мельчайшие компоненты Вселенной это не точки, а струны? Различные колебания струн создают различные элементарные частицы вроде кварков. Вибрирующие струны могли бы составить всю материю и все четыре силы во Вселенной — в том числе и гравитацию.

Секрет измерений

У теории суперструн есть проблема. Она не работает с нашими четырьмя измерениями — ей их нужно 10

Когда ОТО была впервые задумана, гравитация искажала пространство и время, чтобы описать эту силу. Если бы кому-то захотелось описать другую силу, скажем, электромагнетизм, ему понадобилось бы добавить новое измерение.

Измерения теории струн могут помочь нам объяснить, почему числа в нашей Вселенной настолько выверены, что позволяют существовать всему. Например, почему скорость света именно 299 792 458 метров в секунду? Они также пытаются ответить на вопрос о гравитации — почему эта сила настолько слабая? Она в 1040 раз слабее электромагнитной силы. Теоретически это происходит потому, что гравитация просачивается в более высокие измерения.

Почему мы не видим все эти измерения?

Потому что они существуют на таком малом уровне, что не поддаютсяобнаружению. Они укомплектованы таким образом, что воспроизводят физику нашего мира, складываясь в интересные формы Калаби-Яу. Эти формы позволяют существовать различным вибрациям струн и совершенно разным вселенным.

Мы даже можем протестировать предполагаемые множественные вселенные. Поскольку мы предполагаем, что гравитация просачивается в более высокие измерения, после столкновения двух частиц должно быть меньше времени, чем до столкновения. Но даже в самых благоприятных условиях тестирование чего-то подобного было бы невероятно трудным.

Расчеты теории струн производятся в моделируемых вселенных с 10 или 11 измерениями, где математика работает. Затем ученые пытаются стереть дополнительные измерения, но пока никто не преуспел в описании нашей вселенной или разработке какого-то эксперимента для доказательства теории. Но это не значит, что у нас нет никаких применений для теории струн.

Математический инструмент, разрабатываемый в рамках исследований теории струн, помогает нам понимать части нашей вселенной. Мы можем использовать его для лучшего объяснения информационного парадокса, квантовой гравитации и некоторых проблем чистой математики. Некоторые ученые используют теорию для своих вычислений в физике частиц или при наблюдении экзотических состояний материи.

Теория струн может и не станет теорией всего, но это теория уже хоть чего-то.

По материалам: hi-news.ru