snaartheorie is een vermeende theorie van alles waarvan natuurkundigen hopen dat het op een dag … alles zal verklaren.
alle krachten, alle deeltjes, alle constanten, alle dingen onder één theoretisch dak, waar alles wat we zien het resultaat is van kleine, trillende snaren. Theoretici werken al sinds de jaren 1960 aan het idee, en een van de eerste dingen die ze zich realiseerden is dat de theorie alleen kan werken als er meer dimensies zijn dan de vier die we gewend zijn.,
maar dat idee is niet zo gek als het klinkt.
gerelateerd: alternatieven voor de Big Bang-Theorie uitgelegd (infographic)
dimensionale ramp
in de snaartheorie manifesteren zich kleine lussen van trillende stringiness (in de theorie zijn ze het fundamentele object van de werkelijkheid) als de verschillende deeltjes (elektronen, quarks, neutrino ‘ s, enz.) en als de krachtdragers van de natuur (fotonen, gluonen, gravitonen, enz.). De manier waarop ze dit doen is door hun vibraties., Elke snaar is zo klein dat het voor ons lijkt op niets meer dan een punt-achtig deeltje, maar elke snaar kan trillen met verschillende modi, op dezelfde manier waarop je verschillende noten uit een gitaarsnaar kunt krijgen.
elke trillingsmodus wordt geacht betrekking te hebben op een ander soort deeltje. Dus alle snaren die de ene kant op vibreren, zien eruit als elektronen, alle snaren die de andere kant op vibreren, zien eruit als fotonen, enzovoort. Wat we zien als deeltjesbotsingen zijn, in de snaartheorie, een stel snaren die samengaan en Uit elkaar splitsen.,
maar om de wiskunde te laten werken, moeten er meer dan vier dimensies in ons universum zijn. Dit komt omdat onze gebruikelijke ruimte-tijd de snaren niet genoeg “ruimte” geeft om te trillen op alle manieren die ze nodig hebben om zich volledig uit te drukken als alle variëteiten van deeltjes in de wereld. Ze zijn gewoon te beperkt.
met andere woorden, de strings wiebelen niet alleen, ze wiebelen hyperdimensioneel.
huidige versies van de snaartheorie vereisen 10 dimensies totaal, terwijl een nog meer hypothetische über-snaartheorie bekend als de M-theorie 11 vereist., Maar als we rond het universum kijken, zien we alleen de gebruikelijke drie ruimtelijke dimensies plus de dimensie van de tijd. We zijn er vrij zeker van dat als het universum meer dan vier dimensies had, we het nu al zouden hebben gemerkt.
Hoe kan de eis van de snaartheorie voor extra dimensies mogelijk worden verzoend met onze dagelijkse ervaringen in het universum?
opgerold en compact
gelukkig konden snaartheoretici wijzen op een historische antecedent voor deze schijnbaar radicale notie.,in 1919, kort nadat Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie publiceerde, speelde de wis-en natuurkundige Theodor Kaluza voor de lol met de vergelijkingen. En hij vond iets interessants toen hij een vijfde dimensie aan de vergelijkingen toevoegde-er gebeurde niets. De relativiteitsvergelijkingen geven niet echt om het aantal dimensies; het is iets wat je moet toevoegen om de theorie toepasbaar te maken op ons universum.,
maar toen voegde Kaluza een speciale twist toe aan die vijfde dimensie, waardoor het zich om zichzelf wikkelde in wat hij de “cilinder conditie” noemde.”Deze eis maakte iets nieuws pop out: Kaluza herstelde de gebruikelijke vergelijkingen van algemene relativiteit in de gebruikelijke vier dimensies, plus een nieuwe vergelijking die de uitdrukkingen van elektromagnetisme repliceerde.
Het leek erop dat het toevoegen van dimensies de fysica zou kunnen verenigen.
achteraf gezien was dit een beetje een afleidingsmanoeuvre., toch probeerde een paar decennia later een andere natuurkundige, Oskar Klein, Kaluza ‘ s idee een interpretatie te geven in termen van kwantummechanica. Hij ontdekte dat als deze vijfde dimensie bestond en op de een of andere manier verantwoordelijk was voor elektromagnetisme, die dimensie naar beneden moest worden gekrunderd, Terug om zich heen gewikkeld (net als in Kaluza ‘ s oorspronkelijke idee), maar veel kleiner, tot op een kale 10^-35 meter.
de vele variëteiten van de snaartheorie
als een extra dimensie (of dimensies) echt zo klein is, zouden we het nu nog niet gemerkt hebben., Het is zo klein dat we het onmogelijk direct kunnen onderzoeken met onze high-energy experimenten. En als die dimensies op zichzelf zijn gewikkeld, dan elke keer als je rondbeweegt in de vierdimensionale ruimte, omzeil je die extra dimensies miljarden en miljarden keren.
en dat zijn de dimensies waar de snaren van de snaartheorie leven.,
Met verder wiskundig inzicht werd ontdekt dat de extra zes ruimtelijke dimensies die nodig zijn in de snaartheorie moeten worden verpakt in een bepaalde set configuraties, bekend als Calabi-Yao variëteiten na twee prominente natuurkundigen. Maar er is niet één unieke variëteit die toegestaan wordt door de sting theorie.
Er is ongeveer 10^200.000.
Het blijkt dat wanneer je zes dimensies nodig hebt om op zichzelf te krullen, en ze bijna elke mogelijke manier geeft om het te doen, het … optelt.
dat zijn veel verschillende manieren om die extra dimensies op zichzelf in te wikkelen., En elke mogelijke configuratie zal invloed hebben op de manier waarop de snaren erin trillen. Omdat de manier waarop snaren trillen bepalen hoe ze zich gedragen hier in de macroscopische wereld, leidt elke keuze van variëteit naar een verschillend universum met zijn eigen set van fysica.
dus slechts één variëteit kan aanleiding geven tot de wereld zoals we die ervaren. Maar welke?
helaas kan de snaartheorie ons geen antwoord geven, althans nog niet., Het probleem is dat snaartheorie niet klaar is – we hebben alleen verschillende benaderingsmethoden waarvan we hopen dat ze dicht bij het echte werk komen, maar op dit moment hebben we geen idee hoe gelijk we hebben. We hebben dus geen wiskundige technologie om de keten te volgen, van specifieke variëteit tot specifieke stringtrilling tot de fysica van het universum.
de reactie van snaartheoretici is iets dat het landschap wordt genoemd, een multiversum van alle mogelijke universa voorspeld door de verschillende variëteiten, met ons universum als slechts één punt onder de vele.,
en daar zit de snaartheorie vandaag, ergens in het landschap.
- Einstein ‘ s relativiteitstheorie explained (infographic)
- Images: Peering back to The Big Bang& early universe
- What ‘ s next for cosmology after landmark gravitational wave discovery?Paul M. Sutter is een astrofysicus bij SUNY Stony Brook en het Flatiron Institute, host van Ask a Spaceman and Space Radio, en auteur van Your Place in The Universe.
Volg ons op Twitter @Spacedotcom en op Facebook.,
Articlesaanbieding: bespaar ten minste 56% met onze nieuwste magazine deal!All About Space magazine neemt je mee op een ontzagwekkende reis door ons zonnestelsel en daarbuiten, van de verbazingwekkende technologie en ruimtevaartuigen die de mensheid in staat stellen zich in een baan om de aarde te begeven, tot de complexiteit van de ruimtewetenschap.Deal bekijken
Recent nieuws
{{ artikelnaam }}