Теория струн

В конечном счете все элементарные частицы можно представить в виде микроскопических многомерных струн, в которых возбуждены вибрации различных гармоник.

Внимание, пристегните покрепче ремни — и я попробую описать вам одну из самых странных теорий из числа серьезно обсуждаемых сегодня научных кругах, которая способна дать наконец окончательную разгадку устройства Вселенной. Теория эта выглядит настолько дико, что, вполне возможно, она правильна!

Различные версии теории струн сегодня рассматриваются в качестве главных претендентов на звание всеобъемлющей универсальной теории, объясняющей природу всего сущего. А это — своего рода Священный Грааль физиков-теоретиков, занимающихся теорией элементарных частиц и космологии. Универсальная теория (она же теория всего сущего) содержит всего несколько уравнений, которые объединяют в себе всю совокупность человеческих знаний о характере взаимодействий и свойствах фундаментальных элементов материи, из которых построена Вселенная. Сегодня теорию струн удалось объединить с концепцией суперсимметрии, в результате чего родилась теория суперструн, и на сегодняшний день это максимум того, что удалось добиться в плане объединения теории всех четырех основных взаимодействий (действующих в природе сил). Сама по себе теория суперсимметрии уже построена на основе априорной современной концепции, согласно которой любое дистанционное (полевое) взаимодействие обусловлено обменом частицами-носителями взаимодействия соответствующего рода между взаимодействующими частицами (см. Стандартная модель). Для наглядности взаимодействующие частицы можно считать «кирпичиками» мироздания, а частицы-носители — цементом.

В рамках стандартной модели в роли кирпичиков выступают кварки, а в роли носителей взаимодействия — калибровочные бозоны, которыми эти кварки обмениваются между собой. Теория же суперсимметрии идет еще дальше и утверждает, что и сами кварки и лептоны не фундаментальны: все они состоят из еще более тяжелых и не открытых экспериментально структур (кирпичиков) материи, скрепленных еще более прочным «цементом» сверхэнергетичных частиц-носителей взаимодействий, нежели кварки в составе адронов и бозонов. Естественно, в лабораторных условиях ни одно из предсказаний теории суперсимметрии до сих пор не проверено, однако гипотетические скрытые компоненты материального мира уже имеют названия — например, сэлектрон (суперсимметричный напарник электрона), скварк и т. д. Существование этих частиц, однако, теориями такого рода предсказывается однозначно.

Картину Вселенной, предлагаемую этими теориями, однако, достаточно легко представить себе наглядно. В масштабах порядка 10–35 м, то есть на 20 порядков меньше диаметра того же протона, в состав которого входят три связанных кварка, структура материи отличается от привычной нам даже на уровне элементарных частиц. На столь малых расстояниях (и при столь высоких энергиях взаимодействий, что это и представить немыслимо) материя превращается в серию полевых стоячих волн, подобных тем, что возбуждаются в струнах музыкальных инструментов. Подобно гитарной струне, в такой струне могут возбуждаться, помимо основного тона, множество обертонов или гармоник. Каждой гармонике соответствует собственное энергетическое состояние. Согласно принципу относительности (см. Теория относительности), энергия и масса эквивалентны, а значит, чем выше частота гармонической волновой вибрации струны, тем выше его энергия, и тем выше масса наблюдаемой частицы.

Однако, если стоячую волну в гитарной струне представить себе наглядно достаточно просто, стоячие волны, предлагаемые теорией суперструн наглядному представлению поддаются с трудом — дело в том, что колебания суперструн происходят в пространстве, имеющем 11 измерений. Мы привыкли к четырехмерному пространству, которое содержит три пространственных и одно временное измерение (влево-вправо, вверх-вниз, вперед-назад, прошлое-будущее). В пространстве суперструн всё обстоит гораздо сложнее (см. вставку). Физики-теоретики обходят скользкую проблему «лишних» пространственных измерений, утверждая, что они «скрадываются» (или, научным языком выражаясь, «компактифицируются») и потому не наблюдаются при обычных энергиях.

Совсем уже недавно теория струн получила дальнейшее развитие в виде теории многомерных мембран — по сути, это те же струны, но плоские. Как походя пошутил кто-то из ее авторов, мембраны отличаются от струн примерно тем же, чем лапша отличается от вермишели.

Вот, пожалуй, и всё, что можно вкратце рассказать об одной из теорий, не без основания претендующих на сегодняшний день на звание универсальной теории Великого объединения всех силовых взаимодействий. Увы, и эта теория небезгрешна. Прежде всего, она до сих пор не приведена к строгому математическому виду по причине недостаточности математического аппарата для ее приведения в строгое внутреннее соответствие. Прошло уже 20 лет, как эта теория появилась на свет, а непротиворечиво согласовать одни ее аспекты и версии с другими так никому и не удалось. Еще неприятнее то, что никто из теоретиков, предлагающих теорию струн (и, тем более суперструн) до сих пор не предложил ни одного опыта, на котором эти теории можно было бы проверить лабораторно. Увы, боюсь, что до тех пор, пока они этого не сделают, вся их работа так и останется причудливой игрой фантазии и упражнениями в постижении эзотерических знаний за пределами основного русла естествознания.

См. также:
Квантовая хромодинамика
Сколько же всего измерений?

Нам, простым людям, всегда хватало и трех измерений. С незапамятных времен мы привыкли описывать физический мир в столь скромных рамках (саблезубый тигр в 40 метрах спереди, 11 метрах правее и 4 метрах выше меня — булыжник к бою!). Теория относительности приучила большинство из нас к тому, что время — суть четвертое измерение (саблезубый тигр не просто здесь — он здесь и сейчас угрожает нам!). И вот, начиная с середины ХХ века, теоретики повели разговоры, что на самом деле измерений еще больше — не то 10, не то 11, не то вообще 26. Конечно, без объяснений, почему мы, нормальные люди, их не наблюдаем, тут обойтись не могло. И тогда возникла концепция «компактификации» — слипания или схлопывания измерений.

Представим садовый поливочный шланг. Вблизи он воспринимается как нормальный трехмерный объект. Стоит, однако, отойти от шланга на достаточное расстояние — и он представится нам одномерным линейным объектом: его толщину мы попросту перестанем воспринимать. Именно о таком эффекте и принято говорить, как о компактификации измерения: в данном случае «компактифицированной» оказалась толщина шланга — слишком мала шкала масштаба измерения.

Именно так, по утверждениям теоретиков, исчезают из поля нашего экспериментального восприятия реально существующие дополнительные измерения, необходимые для адекватного объяснения свойств материи на субатомном уровне: они компактифицируются, начиная с шкалы масштабов порядка 10–35 м, и современные методы наблюдения и измерительные приборы просто не в состоянии обнаружить структур столь малого масштаба. Возможно, всё именно так и есть, а возможно, всё обстоит совершенно по-другому. Пока нет таких приборов и методов наблюдения, все вышеприведенные доводы и контрдоводы так и останутся на уровне досужих спекуляций.


30
Показать комментарии (30)
Свернуть комментарии (30)

  • psihoner  | 30.05.2006 | 14:17 Ответить
    Физика рано или поздно подойдет к пределу, когда теории невозможно будет подтвердить экспериментально. От этого никуда не деться, но вовсе не значит, что нужно прекращать задумываться над неизвестным.
    Ответить
    • vlad2006 > psihoner | 15.07.2006 | 23:10 Ответить
      Не верю я в это, человечество всегда идёт вперёд так и технология,
      поэтому я думаю так(я могу ошибатся).
      Ответить
    • msk1147 > psihoner | 31.05.2009 | 17:16 Ответить
      Она (физика) уже не раз это делала, и тем не менее со временем всегда находился способ проверить теорию на практике.
      Ответить
  • kesar  | 13.07.2007 | 06:53 Ответить
    Теоретическая модель, построенная на на матабстракции. Все же Голова кругом, скоро преобразования фурье не будут охватывать всю полноту теоретических изощрений физиков. А струна что будет из себя представлять? =)
    Ответить
  • лёха  | 03.08.2007 | 23:40 Ответить
    Красивая теория уже сама по себе - произведение! В смысле - искусства мыслить! А вот если бы пацаны научились делить на нуль! Представьте себе алгебру в которой деление на ноль допустимо! Скажем, получается некоторая "неопределенность". Вот только свойство этой "неопределенности" зависит от порядка делимого (для тех кто подзабыл: делитель - 0) Назовем это свойство "плотность неопределенности" и численно приравняем к наименьшему значащему разряду делителя. Например, 3:0#1 ; 57:0#2 ; 0,000381:0#-6 и т.д.
    Ладно, заболтался я тут с вами...
    Ответить
    • Рулин > лёха | 09.11.2007 | 18:33 Ответить
      Теория суперструн - банкротство прострнаственной физики. Сначало в их пространстве было 3 измерения, потом 4, потом 5, теперь 11, а некоторые уже хотят сделать суперструнную теорию на 26 измерений. А будет очередная нестыковочка, ещё 2-3 измерения припишут.
      На самом деле никакого пространства не сущевствует , поэтому если не отказаться от контрпродуктивной гипотезы о его сущевствовании, число измерений будет расти лавинообразно -http://rulin.nightmail.ru/anti2.htm
      Ответить
      • msk1147 > Рулин | 31.05.2009 | 16:53 Ответить
        В каком смысле "пространства не существует"?
        И вообще комментарии на сайте не место для доказательств "отсутствия пространства".
        Ответить
        • threesixty > msk1147 | 04.09.2010 | 00:17 Ответить
          пространство не существует, как и цифр и чисел. оно служит для привязки измерений и упрощения представления взаимодействий. приведу пример: буквы являются "объяснением" речи.
          Ответить
    • OWL07 > лёха | 16.08.2009 | 21:54 Ответить
      Вы наверное будете очень удивлены, но в алгебрах нет операции деления. Есть, например операция умножения на обратный элемент группы. А еще больше Вы наверное удивитесь, если узнаете, что "0" это, вообще говоря "1" группы относительно сложения. Ну там много чего еще, но самое главное нет необходимости пацанам учиться делить на "0". Нет возможности создать группу с "плотностью неопределенности" в Вашем понимании, а значит не создать и соответствующую алгебру, а отсюда ее представление и применение для создания моделей каких либо процессов. К сожалению.
      Ответить
  • FilosOFF  | 08.01.2008 | 22:25 Ответить
    Помоему автор сам намекал в своем тексте на то что этой теорией он вешает нам всем лапшу на уши, когда упоминает про лапшу и вермишель(думаю неспроста он про них написал). Мое мнение по этому поводу таково, всякие теории существуют на земле, мало того сколько людей столько и теорий. А помоему весь мир наш состоит из любви, это то из чего состоим мы все живые. А граница между живым и неживым очень тонка, так вот постигая природу неживого(материи), мы так или иначе хотим получить подтверждение своему бессмертию(такой же материи) в этом мире. Хотим знать будет что либо существовать после нашей смерти или нет. Так сказать, найти эликсир бессмертия, хотя многие не отдают себе в этом отчета. Мы заключены во вселенную и вселенная заключена в нас, так как мы являемся частью ее. С нашей смертью вселенная внутри нас распадется, и неважно из чего она сотворена, она смешается с другой вселенной в которой были мы. Этот факт многие называют смертью, насамом деле и та идругая вселенная осталась, а мы перешли в другую форму бытия. И бояться здесь нечего. Наша вселенная заключена в БОГЕ,как мы его называем. Хотя насамом деле он и есть вселенная, во всех ее проявлениях. И все что нас окружает пронизано его любовью, просто мы не хотим его слышать, хотим поставить себя на его место, сами стать богами,и корни всего этого надо искать в нашем детстве как сказал бы дедушка Фрэйд.
    А вообще можно было проанализировать морфологически этот текст может автор хотел другое что сказать(материя от слова мать и т.д. и т.п.).
    Ответить
    • msk1147 > FilosOFF | 31.05.2009 | 16:35 Ответить
      Ага, а ещё мы все умрем. :)
      Ответить
    • 75395146 > FilosOFF | 18.12.2009 | 18:04 Ответить
      Класно сказано. Вот только каждый человек хочет объянить Вселенную: кто чувствами, кто мыслями, а кто-то цифрами или формулами и каждое виденье имеет свое право
      Ответить
  • tor  | 19.11.2009 | 16:30 Ответить
    Чего то объективно верного (истины) узнать никто никогда всё равно не сможет, даже теоретически. Поэтому главная задача любой теории не правду матку показать, а описать рассматриваемый процесс с достаточной точностью и мочь предсказать развитие этого процесса или процессов в дальнейшем при разных исходных данных.
    Поэтому если докажут, что теория струн со своими 11 измерениями более точно описывает рассматриваемые процессы, то почему бы и нет.
    Ответить
  • victor1502  | 04.01.2010 | 15:42 Ответить
    теория струн-всего лишь один из способов познания-объяснения нашего мира в удобном нам образе.
    Ответить
  • zlojmag  | 02.02.2010 | 11:24 Ответить
    Мне эта теория больше нравится, чем рассказы про всякие шкварки (лапшу я больше люблю). С этой теорией например проще объяснить движение света. Ведь как мы знаем свет с одной стороны это движение частиц (фотонов), с другой стороны это волна. А теория струн может объединить эти две теории, например если сказать что световая волна это и есть струна с набором гармоник, которая и соответствует фотону. Может быть частота и амплитуда струн влияют ещё и на скорость частиц. Но для наглядности 11 измерений одной струны лучше заменить 11-ю струнами с разным набором гармоник. Одна струна отвечает за цвет, другая за массу, третья за объём, четвёртая за запах, и т.д. Как вам моя теория?)
    Ответить
  • Свойвзгляд  | 05.02.2010 | 08:26 Ответить
    До какого же предела фантазий может дойти воспалённое идеализмом сознание Математиков. Вот ещё один яркий пример результатов построение теории на ложных математических основаниях практики счёта. Распаясались Математики до нельзя. Этакая каста новоиспечённых жрецов счёта. Зря тратите своё время на этот бред! Эта теория лишь очередной признак заворота мозгов у математиков.
    Ответить
    • egor_razzghivin > Свойвзгляд | 13.02.2011 | 21:34 Ответить
      Я считаю что ваши суждения, профанация - сбивающая людей с пути мечтания. Ибо все о чем думал и мечтал человек рано или поздно становилось реальностью. Говоря о реальностях ну не ужели вас не привлекает пускай и математическая но все же россыпь тех же самых теорий струн каждая из которых граничный случай одной суперструнной теории, так прекрасно описывающей наш мир. Своими примитивными суждениями о " физике фундаментальных выживаний " вы мешайте людям мечтать, и повторяюсь, воплощать все эти математические как вы говорите "замки" в реальность. Что говорит о том что человек склонен находить и видеть ,то о чем думает и мечтает и это сущая правда. Но возвращая все это дело к реальности вам нужно понимать что кварки существуют и это уже доказано. И я не удивлюсь если через несколько лет по телевизору скажут о том что мы живем совсем не в четырехмерном а в 10ти мерном пространстве, и все эти пространства не видны как суть из-за компактизации пространств или еще по какой либо причине, или видны. И я только порадуюсь тому что струны есть и что они колеблются в пределах бран и это раскроет еще большее простор для фантазий, это движет науку и нас, а вы предлагайте отказаться от всего этого и пойти по пути наименьшего сопротивления. Вам стоило бы более серьезно заняться изучением фундаментальных наук, прежде чем делать такие выводы. Вы думайте что все гениальное просто, да конечно просто только это открывается после того как долго долго трудился и думал об этом, вычислял, предполагал. Думаете падающее на голову Ньютону яблоко дало бы ему то что мы имеем в рамках классической физики, если бы он был свинопасом. (пускай она и частный случай более серьезной физики, как и все теории впрочем). И на последок могу сказать мечтайте люди, ибо это и движет науку, и потом когда вы будете измучены различного рода предположениями и теориями вы крикните ЭВРИКА, это просто, это гениально, УРА.
      Ответить
  • alexlotov  | 04.09.2010 | 12:00 Ответить
    «Несколько теорий, различающихся на сверхмалых расстояниях, могут привести к одному и тому же макроскопическому миру. Даже одна и та же суперструнная теория при различном наборе значений параметров может привести к самым разнообразным макроскопическим мирам»

    — По моему, в этом нет ничего необычного. Материя в своем основании так и должна себя вести, чтобы быть самым настоящим строительным материалом единственного реального Мира, из которого легко можно было бы построить что угодно многочисленными способами.
    Ответить
  • psin  | 12.09.2010 | 18:37 Ответить
    Нашу вселенную можно представить как колеблющуюся струну с периодом колебаний в млрд лет что в каком-то мире другого порядка будет бесконечно малым
    Ответить
    • Valentina > psin | 06.11.2010 | 18:52 Ответить
      Материя всех объектов Мироздания, в том числе человека, создается из частиц универсального поля Мироздания? Частицы имеют 11 параметров или измерений?
      Все Мироздание состоит из этого универсального поля?
      Человек сначала проявляет мысленное желание сделать шаг в другую точку пространства, затем перемещается. Как поле универсальных частиц или струн осуществляет это перемещение? На прежнем месте разбирает материю тела, на новом - собирает?
      Ответить
      • kobeykin > Valentina | 28.10.2011 | 13:38 Ответить
        А если у человека нет желания к перемещению, но его тащат?
        Ответить
        • timurakperi > kobeykin | 09.11.2011 | 18:54 Ответить
          Но тот, кто тащит-то имеет желание перемещатся, и тащить этого самого человека...
          Ответить
  • kaktus  | 09.07.2011 | 21:28 Ответить
    а можно мое мнение?

    А поток времени разделен на две линии, точнее струны, первая из прошлого в будущее и вторая из будущего в прошлое. В пересечении их есть момент настоящего или проявленная явь.
    В свою очередь эти две ленты, которые бегут навстречу друг к другу, в месте встречи проявляя видимый мир, делятся на многие информационные полосы. В каждом сегменте этих информационных полос как бы записаны неизменяемые объемы информации. И они эти объемы имеют миллиарды вариаций. И ваша жизнь записана, каждая мелочь все по долям секунд.
    Это схема упрощена, так как временные ленты выглядят как два конуса , соединенные своими вершинами в одной точке которая именуется вселенная, один конус это будущее оно фокусирует все события в одну точку. Второй конус это прошлое оно расфокусирует все произошедшие события. В центре этих конусов есть две оси в виде струн. Струны только в одной точке соприкасаются, это и есть настоящее. Система очень точная и стабильная.
    Ответить
    • НЕПОСТИЖИМЫЙ > kaktus | 26.06.2012 | 01:20 Ответить
      А кто берет аккорды на этих ваших струнах?
      Я думаю,что надо для начала(делая это честно) дать себе определение слова время. И осознав,что в голове пустота,открыть толковый словарь.
      Хотя,там плохое определение,но за неимением лучшего...
      Ничего личного,господин кактус!
      Просто не понятно-каким образом вы определили стабильность описаной вами системы...
      Ответить
      • вал > НЕПОСТИЖИМЫЙ | 10.01.2016 | 00:48 Ответить
        А аккорды берет ВРЕМЯ - оно не останавливается...
        Ответить
  • kobeykin  | 28.10.2011 | 13:36 Ответить
    Всё проще. Стоячие волны в трёхмерном пространстве. Вопрос - почему они возникли.
    Ответить
    • vnsafronov > kobeykin | 30.04.2012 | 16:57 Ответить
      На этот вопрос никто Вам внятно не ответит.

      К вопросу о периодичности любых объектов я пришел с другого конца

      Рукопись задепонирована
      Сафронов В. Н. Всеобщий периодический закон в биологии и других, гомологичных объект-системах в системе объектов эволюции вселенной. Центра "Рослесозащиты" Московская специализированная лесоустроительная экспедиция. – Пушкино, 2001 г, 85с. Деп. в ВНИИТЭИ № 18437 от 16 января 2001 г. и аннотированная в 1.1 выпуске электронного издания БД «Агрос» № 0329600034 «Информрегистр» за 2001 г. http: //www. CNSHB. ru / vniitei/

      Затем рукопись от научно исследовательского института при заводе АКРИХИН опубликована в тезисах и научное общество информировано о наличии депонированной статьи и ее некоторых выводах

      ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ, IX РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ КОНГРЕСС «ЧЕЛОВЕК И ЛЕКАРСТВО» 8-12 апреля 2002 года

      Затем опубликована на Международной конференции «ЦИКЛЫ» 2003 г,
      Сафронов В. Н. Всеобщий периодический закон в биологии и в других гомологичных объект-системах. Международная конференция «ЦИКЛЫ», № 4. Ставрополь, 2003. С. 127-155. www.stavedu.ru раздел «Научные объединения», «Циклы».

      Но у меня есть только эти биглиографические ссылки и поэтому я разместил её на своем сайте с учетом дискуссий на "Dxdy.ru" – научны16й форум и "Наука и жизнь" - научно-популярный портал журнала с дополнениями и разъяснениями её можно посмотреть http://vladimir-safronov.narod2.ru/
      Ответить
  • роткив  | 08.02.2014 | 20:26 Ответить
    чтобы ни кого не задевать,выражу свою точку зрения.лично для меня это натуральная подгонка,подгонка к ответу.что это именно так,на основании эквивалентности и так далее. да красиво и просто, и логично,и можно ползти дальше за струны,калибровочные бозоны,как они возникают, появляются,потом придумаем новые кирпичики,которых высветить вообще будет не возможно,ничего мы еще что-нибудь предположим. хватанули у Эйнштейна непонятную эквивалентность,которую надо еще раскладывать и привязывать к месту в пространстве,в локальной форме которой, гуляют потенциалы синтеза функционального решения в треугольном алгоритме и предельную космологическую постоянную,так надо было идти за ним еще дальше,где он вообще упёрся в понимания движения,а где импульсы и схождения их между собой по резонансам,без которой форма не форма. вы критерий не объедите никогда и будете все равно строить от него- по всем раскладам взаимодействий и построений. для меня ваша физика не интересная и проблемная в базовом состоянии решения.природа ведь возникает и растет,и решает проблемные состояния.она же не механическая конструкция. шутка. надеюсь никого не обидел.
    Ответить
  • edmen  | 07.05.2014 | 08:02 Ответить
    А если представить, что струны - это пространственные или меж пространственные искажения в многомерном пространстве, то получается - материи нет?
    Ответить
  • роткив  | 19.05.2014 | 23:44 Ответить
    не желаю ничего навязывать.чтобы точно понять и высветить ту реальную проявляющуюся для нас сложность взаимодействующих построений возникающие в балансе сторон,а именно в их функциональности,где рождаются для этого данные соответствующие составляющие,мы обязаны понять структурную базовую основу проявляющегося движения,как результата проявления и ощущения,которое по человеческим примитивным меркам связываем это с материальностью,что принципе и держит нас,ее же надо привязать,как индивидуальность и получается четвертая величина не вписывающаяся в треугольник решения. вот так просто,желаю,вам чтобы поняли.
    Ответить
Написать комментарий

1948
1961
1968
Теория струн
XXI в. ?
Если авторы теории струн правы, элементарные частицы состоят из сложного многомерного переплетения тончайших струн
Если авторы теории струн правы, элементарные частицы состоят из сложного многомерного переплетения тончайших струн
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»