Теория струн – это математическая теория, которая пытается объяснить определенные явления, которые в настоящее время невозможно объяснить в рамках стандартной модели квантовой физики.
Основы теории струн
По своей сути теория струн использует модель одномерных струн вместо частиц квантовой физики. Эти струны размером с планковскую длину (10 -35 м) вибрируют на определенных резонансных частотах. Некоторые недавние версии теории струн предсказывают, что струны могут иметь большую длину, почти до миллиметра в размере, что означает, что они находятся в той области, в которой эксперименты могут их обнаружить. Формулы, полученные из теории струн, предсказывают более четырех измерений (10 или 11 в наиболее распространенных вариантах, хотя для одной версии требуется 26 измерений), но дополнительные измерения «свернуты» в пределах планковской длины.
Помимо струн, теория струн содержит еще один тип фундаментального объекта, называемого браной, который может иметь гораздо больше измерений. В некоторых «сценариях мира бран» наша Вселенная фактически «застревает» внутри трехмерной браны (называемой 3-браной).
Теория струн была первоначально был разработан в 1970-х годах в попытке объяснить некоторые несоответствия с энергетическим поведением адронов и других фундаментальных частиц физики.
Как и в большинстве случаев квантовой физики, математика, применимая к теории струн, не может быть решена однозначно. Физики должны применять теорию возмущений, чтобы получить серию приближенных решений. Такие решения, конечно, включают предположения, которые могут быть, а могут и не быть.
Основная надежда, лежащая в основе этой работы, заключается в том, что она приведет к “теории все », включая решение проблемы квантовой гравитации, и согласование квантовой физики с общей теорией относительности, таким образом согласовывая фундаментальные силы физики.
Варианты Теория струн
Первоначальная теория струн фокусировалась только на бозонных частицах.
Теория суперструн (сокращение от «суперсимметричная теория струн») включает бозоны с другой частицей, фермионы, а также суперсимметрию для моделирования гравитации. Существует пять независимых теорий суперструн:
- Тип 1
- Тип IIA
- Тип IIB
- Тип HO
- Тип HE
M-Theory : теория суперструн, предложенная в 1995 году, которая пытается объединить модели типа I, типа IIA, типа IIB, типа HO и типа HE в качестве вариантов одной и той же фундаментальной физической модели.
Одним из следствий исследований в области теории струн является осознание того, что существует огромное количество возможных теорий, которые могут быть построены, что заставляет некоторых сомневаться в том, будет ли такой подход когда-либо действительно развить “теорию всего”, на которую многие исследователи первоначально надеялись. Вместо этого многие исследователи приняли точку зрения, согласно которой они описывают обширный ландшафт теории струн возможных теоретических структур, многие из которых на самом деле не описывают нашу Вселенную.
Исследования в области теории струн
В настоящее время теория струн не сделала успешных предсказаний, которые также не объяснялись бы с помощью альтернативной теории. Он не является ни специально доказанным, ни фальсифицированным, хотя он имеет математические особенности, которые делают его очень привлекательным для многих физиков.
Ряд предложенных экспериментов может иметь возможность отображение «струнных эффектов». Энергия, необходимая для многих таких экспериментов, в настоящее время недоступна, хотя некоторые из них вполне возможны в ближайшем будущем, например, возможные наблюдения из черных дыр.
Только время покажет, сможет ли теория струн занять доминирующее место в науке, помимо вдохновения в сердцах и умах многих физиков.