strengteori er en påstået teori om alt, hvad fysikere håber, en dag vil forklare … alt.
alle kræfter, alle partikler, alle konstanter, alle ting under et enkelt teoretisk tag, hvor alt, hvad vi ser, er resultatet af små, vibrerende strenge. Teoretikere har arbejdet på ideen siden 1960 ‘ erne, og en af de første ting, de indså, er, at for at teorien skal fungere, skal der være flere dimensioner end de fire, vi er vant til.,
men den id.er ikke så skør, som den lyder.
Relateret: Alternativer til Big Bang-Teorien forklares (infografik)
Dimensionelle katastrofe
I strengteori, lidt sløjfer af vibrerende stringiness (i teorien, de er grundlæggende objekt af virkeligheden) manifest, som de forskellige partikler (elektroner, kvarker, neutrinoer osv. kraft-bærere af naturen (fotoner, gluoner, gravitoner, etc.). Den måde, de gør dette på, er gennem deres vibrationer., Hver streng er så lille, at den forekommer os som intet andet end en punktlignende partikel, men hver streng kan vibrere med forskellige tilstande, på samme måde som du kan få forskellige toner ud af en guitarstreng.
hver vibrationstilstand menes at relatere til en anden slags partikel. Så alle strengene, der vibrerer en måde, ligner elektroner, alle strengene, der vibrerer en anden måde, ligner fotoner og så videre. Hvad vi ser som partikelkollisioner er i strengteorivisningen en flok strenge, der smelter sammen og splitter fra hinanden.,
men for at matematikken skal fungere, skal der være mere end fire dimensioner i vores univers. Dette skyldes, at vores sædvanlige rumtid ikke giver strengene nok “plads” til at vibrere på alle de måder, de har brug for for fuldt ud at udtrykke sig som alle sorter af partikler i verden. De er bare for begrænsede.
med andre ord, strengene ikke bare vrikke, de vrikke hyperdimensionelt.nuværende versioner af strengteori kræver 10 dimensioner i alt, mens en endnu mere hypotetisk über-strengteori kendt som M-teori kræver 11., Men når vi ser os omkring i universet, ser vi kun de sædvanlige tre rumlige dimensioner plus tidens dimension. Vi er temmelig sikre på, at hvis universet havde mere end fire dimensioner, ville vi have bemærket det nu.
hvordan kan strengteoriens krav til ekstra dimensioner muligvis forenes med vores daglige oplevelser i universet?
krøllet op og kompakt
heldigvis kunne strengteoretikere pege på en historisk antecedent for denne tilsyneladende radikale opfattelse.,tilbage i 1919, kort efter at Albert Einstein offentliggjorde sin teori om generel relativitet, spillede matematikeren og fysikeren Theodor Kalu .a rundt med ligningerne, bare for sjov. Og han fandt noget særligt interessant, da han tilføjede en femte dimension til ligningerne-intet skete. Relativitetsligningerne bryder sig ikke rigtig om antallet af dimensioner; det er noget, du skal tilføje for at gøre teorien anvendelig for vores univers.,
men så tilføjede Kalu .a et specielt t .ist til den femte dimension, hvilket fik den til at vikle sig rundt i det, han kaldte “cylindertilstanden.”Dette krav fik noget nyt til at springe ud: Kalu .a gendannede de sædvanlige ligninger af generel relativitet i de sædvanlige fire dimensioner plus en ny ligning, der replikerede elektromagnetismens udtryk.
det så ud som at tilføje dimensioner potentielt kunne forene fysik.
i eftertid var dette lidt af en rød sild., et par årtier senere forsøgte en anden fysiker, Oskar Klein, at give Kalu .as ID.en fortolkning med hensyn til kvantemekanik. Han fandt, at hvis denne femte dimension har eksisteret, og var ansvarlig på nogen måde for elektromagnetisme, at dimension var nødt til at være scrunched ned, indpakning tilbage rundt om sig selv (ligesom i Kaluza ‘ s oprindelige idé), men langt mindre, ned til en længde på bare 10^-35 meter.
de mange manifolds af strengteori
Hvis en ekstra dimension (eller dimensioner) virkelig er så lille, ville vi ikke have bemærket det nu., Det er så lille, at vi umuligt kunne håbe på at undersøge det direkte med vores højenergieksperimenter. Og hvis disse dimensioner er pakket ind i sig selv, så hver gang du bevæger dig rundt i fire-dimensionelle rum, du virkelig circumnavigating disse ekstra dimensioner milliarder på milliarder af gange.
og det er de dimensioner, hvor strengene af strengteori lever.,
med yderligere matematisk indsigt blev det konstateret, at de ekstra seks rumlige dimensioner, der er nødvendige i strengteori, skal indpakkes i et bestemt sæt konfigurationer, kendt som Calabi-Yao manifolds efter to fremtrædende fysikere. Men der er ikke en unik manifold, der er tilladt af sting theory.
Der er omkring 10^200.000.
det viser sig, at når du har brug for seks dimensioner til at krølle op på sig selv, og give dem næsten enhver mulig måde at gøre det, det … tilføjer op.
det er mange forskellige måder at pakke de ekstra dimensioner ind på sig selv., Og hver mulig konfiguration vil påvirke de måder strengene inde i dem vibrere. Da måderne, som strengene vibrerer, bestemmer, hvordan de opfører sig her i den makroskopiske verden, fører hvert valg af manifold til et særskilt univers med sit eget sæt fysik.
så kun en manifold kan give anledning til verden, som vi oplever det. Men hvilken en?
desværre kan strengteori ikke give os et svar, i det mindste ikke endnu., Problemet er, at strengteori ikke er færdig — vi har kun forskellige tilnærmelsesmetoder, som vi håber at komme tæt på den rigtige ting, men lige nu har vi ingen ID.om, hvor rigtige vi er. Så vi har ingen matematisk teknologi til at følge kæden, fra specifik manifold til specifik strengvibration til universets fysik.
svaret fra strengteoretikere er noget, der hedder landskabet, en multiverse af alle mulige universer forudsagt af de forskellige manifolds, med vores univers som kun et punkt blandt mange.,
og det er her strengteori sidder i dag, et sted på landskabet.
- Einsteins relativitetsteori forklaret (infografik)
- Billeder: Peering tilbage til Big Bang & det tidlige univers
- Hvad er det næste for kosmologi efter vartegn gravitationel bølge opdagelse?Paul M. Sutter er astrofysiker ved SUNY Stony Brook og Flatiron Institute, vært for Ask a Spaceman and Space Radio og forfatter af dit sted i universet.
Følg os på T .itter @Spacedotcom og på Facebook.,
TILBUD: Spar mindst 56% med vores seneste magasin deal!
All About Space Maga .ine tager dig med på en ærefrygtindgydende rejse gennem vores solsystem og videre, fra den fantastiske teknologi og rumfartøjer, der gør det muligt for menneskeheden at vove sig i kredsløb til rumvidenskabens kompleksiteter.Vis Deal
seneste nyheder
{{ articleName }}