Sim nəzəriyyəsi hər şeyin nəzəriyyəsidir. Sadə dildə sim nəzəriyyəsi

Nəzəri fizika çoxları üçün qaranlıq olsa da, eyni zamanda bizi əhatə edən dünyanın öyrənilməsində böyük əhəmiyyət kəsb edir. İstənilən nəzəri fizikin vəzifəsi təbiətdəki müəyyən prosesləri izah etməyə qadir olan riyazi model, nəzəriyyə qurmaqdır.

Ehtiyac

Bildiyiniz kimi, makrokosmosun, yəni bizim mövcud olduğumuz dünyanın fiziki qanunları atomların, molekulların və elementar hissəciklərin yaşadığı mikrokosmosdakı təbiət qanunlarından əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Buna misal olaraq, karpuskulyar-dalğa dualizmi adlanan çətin başa düşülən prinsip ola bilər ki, ona görə də mikro-cisimlər (elektron, proton və başqaları) həm hissəciklər, həm də dalğalar ola bilər.

Bizim kimi nəzəri fiziklər də dünyanı yığcam və başa düşülən şəkildə təsvir etmək istəyirlər ki, bu da sim nəzəriyyəsinin əsas çağırışıdır. Onun köməyi ilə həm makrokosmos səviyyəsində, həm də mikrokosmos səviyyəsində bəzi fiziki prosesləri izah etmək mümkündür ki, bu da onu universal edir, əvvəllər bir-biri ilə əlaqəsi olmayan digər nəzəriyyələri (ümumi nisbilik və kvant mexanikası) birləşdirir.

mahiyyəti

Sim nəzəriyyəsinə görə, bütün dünya bu gün güman edildiyi kimi hissəciklərdən deyil, 10-35 m uzunluğunda sonsuz nazik, salınma qabiliyyətinə malik olan cisimlərdən qurulmuşdur ki, bu da simlərlə bənzətmə aparmağa imkan verir. Mürəkkəb riyazi mexanizmin köməyi ilə bu titrəmələri enerji ilə, deməli, kütlə ilə əlaqələndirmək olar, başqa sözlə, hər hansı bir hissəcik kvant siminin bu və ya digər növ titrəməsi nəticəsində yaranır.

Problemlər və xüsusiyyətlər

Hər hansı təsdiqlənməmiş nəzəriyyə kimi, sim nəzəriyyəsi də onun təkmilləşdirilməsi lazım olduğunu göstərən bir sıra problemlərə malikdir. Bu problemlərə, məsələn, aşağıdakılar daxildir - hesablamalar nəticəsində riyazi olaraq təbiətdə mövcud ola bilməyən yeni növ hissəciklər - kütləsi sıfırdan kiçik, hərəkət sürəti isə sürəti üstələyən takyonlar meydana çıxdı. işıqdan.

Digər mühüm problem, daha doğrusu xüsusiyyət sim nəzəriyyəsinin yalnız 10 ölçülü fəzada mövcud olmasıdır. Niyə biz başqa ölçüləri dərk edirik? “Alimlər belə qənaətə gəliblər ki, çox kiçik miqyasda bu boşluqlar öz-özünə çöküb bağlanır, nəticədə biz onları müəyyən edə bilmirik.

İnkişaf

İki növ hissəcik var: fermionlar - maddə hissəcikləri və bozonlar - qarşılıqlı təsirin daşıyıcıları. Məsələn, foton elektromaqnit qarşılıqlı təsirini daşıyan bozon, qravitasiya cazibə qüvvəsidir və ya Hiqqs sahəsi ilə qarşılıqlı təsirləri yayan eyni Hiqqs bozonudur. Beləliklə, əgər sim nəzəriyyəsi yalnız bozonları nəzərə alırdısa, super sim nəzəriyyəsi də taxionlardan xilas olmağa imkan verən fermionları nəzərə alırdı.

Edward Witten tərəfindən hazırlanmış superstring prinsipinin son versiyası "m-nəzəriyyə" adlanır, ona görə superstring nəzəriyyəsinin bütün müxtəlif versiyalarını birləşdirmək üçün 11-ci ölçü təqdim edilməlidir.

Bununla bağlı, bəlkə də, bitirə bilərik. Məsələlərin həlli və mövcud riyazi modelin təkmilləşdirilməsi üzrə işlər bütün dünyadan olan nəzəri fiziklər tərəfindən səylə aparılır. Ola bilsin ki, tezliklə biz nəhayət ətrafımızdakı dünyanın quruluşunu başa düşə biləcəyik, lakin yuxarıda qeyd olunanların həcminə və mürəkkəbliyinə nəzər salsaq, məlum olur ki, dünyanın ortaya çıxan təsviri, müəyyən bilik bazası olmadan başa düşülməyəcəkdir. fizika və riyaziyyat sahəsi.

superstring nəzəriyyəsi

Superstring nəzəriyyəsi haqqında qısaca

Bu nəzəriyyə o qədər vəhşi görünür ki, çox güman ki, doğrudur!

Müxtəlif versiyalar sim nəzəriyyələri bu gün hər şeyin təbiətini izah edən hərtərəfli universal nəzəriyyə adı üçün əsas iddiaçılar kimi görünür. Bu, elementar hissəciklər və kosmologiya nəzəriyyəsi ilə məşğul olan nəzəri fiziklərin bir növ Müqəddəs Grailidir. Universal nəzəriyyə (aka hər şeyin nəzəriyyəsi) Kainatın qurulduğu maddənin əsas elementlərinin qarşılıqlı təsirlərinin təbiəti və xassələri haqqında insan biliklərinin bütün dəstini birləşdirən yalnız bir neçə tənliyi ehtiva edir. Bu gün sim nəzəriyyəsi konsepsiya ilə birləşdirilib supersimmetriya, doğumla nəticələnir superstring nəzəriyyəsi, və bu gün bu, bütün dörd əsas qarşılıqlı təsir (təbiətdə fəaliyyət göstərən qüvvələr) nəzəriyyəsinin birləşdirilməsi baxımından əldə edilmiş maksimumdur. Supersimmetriya nəzəriyyəsinin özü artıq apriori əsasında qurulmuşdur müasir konsepsiya, buna görə hər hansı bir uzaq (sahə) qarşılıqlı təsir qarşılıqlı təsir göstərən hissəciklər arasında müvafiq növ qarşılıqlı təsir daşıyıcıları-hissəciklərin mübadiləsi ilə bağlıdır (Standart Model). Aydınlıq üçün qarşılıqlı təsir göstərən hissəciklər kainatın "kərpicləri", daşıyıcı hissəciklər isə sement hesab edilə bilər.

Standart model çərçivəsində kvarklar tikinti blokları, qarşılıqlı təsir daşıyıcıları kimi çıxış edirlər ölçü bozonları, bu kvarkların bir-biri ilə mübadilə etdiyi. Supersimmetriya nəzəriyyəsi daha da irəli gedir və kvarkların və leptonların özlərinin əsas olmadığını bildirir: onların hamısı maddənin daha ağır və eksperimental olaraq kəşf edilməmiş strukturlarından (kərpiclərindən) ibarətdir və onları superenergetik hissəciklərin daha güclü “sementi” ilə birləşdirir. adronlar və bozonlardakı kvarklardan fərqli olaraq qarşılıqlı təsirlər. Təbii ki, laboratoriya şəraitində supersimmetriya nəzəriyyəsinin proqnozlarının heç biri indiyədək təsdiqlənməmişdir, lakin maddi dünyanın hipotetik gizli komponentlərinin artıq adları var - məsələn, selektron(elektronun supersimmetrik tərəfdaşı), cızıltı Bu zərrəciklərin mövcudluğu bu tip nəzəriyyələr tərəfindən birmənalı şəkildə proqnozlaşdırılır.

Bununla belə, bu nəzəriyyələrin təklif etdiyi Kainatın mənzərəsini təsəvvür etmək olduqca asandır. 10-35 m miqyasda, yəni üç bağlı kvarkı özündə birləşdirən eyni protonun diametrindən 20 böyüklük sırası kiçik olan miqyaslarda maddənin quruluşu bizim öyrəşdiyimizdən hətta elementar səviyyədə də fərqlənir. hissəciklər. Bu qədər kiçik məsafələrdə (və o qədər yüksək qarşılıqlı təsir enerjilərində ki, ağlasığmazdır) maddə bir sıra sahə dalğalarına çevrilir, oxşar mövzular musiqi alətlərinin simlərində həyəcanlananlar. Gitara simi kimi, belə bir simdə, əsas tondan əlavə, çoxları ifrat tonlar və ya harmoniklər. Hər bir harmonik öz enerji vəziyyətinə malikdir. görə nisbilik prinsipi(Nisbilik nəzəriyyəsi), enerji və kütlə ekvivalentdir, bu o deməkdir ki, simin harmonik dalğa titrəyişinin tezliyi nə qədər yüksəkdirsə, onun enerjisi bir o qədər yüksəkdir və müşahidə olunan hissəciyin kütləsi bir o qədər yüksəkdir.

Bununla belə, gitara simində dayanan dalğa olduqca sadə şəkildə vizuallaşdırılarsa, superstring nəzəriyyəsinin təklif etdiyi dayanıqlı dalğaları vizuallaşdırmaq çətindir - fakt budur ki, super simlər 11 ölçüyə malik məkanda titrəyir. Biz dördölçülü məkana öyrəşmişik, bu məkanda üç məkan və bir zaman ölçüsü (sol-sağ, yuxarı-aşağı, irəli-geri, keçmiş-gələcək). Superstrings məkanında işlər daha mürəkkəbdir (bax: daxil). Nəzəri fiziklər "əlavə" məkan ölçüləri ilə bağlı sürüşkən problemi onların "gizli" (yaxud, elmi dil başqa sözlə, "sıxlaşdırmaq") və buna görə də adi enerjilərdə müşahidə olunmur.

Son zamanlarda sim nəzəriyyəsi formada daha da inkişaf etdirildi çoxölçülü membranlar nəzəriyyəsi- əslində bunlar eyni simlərdir, amma düzdür. Müəlliflərindən birinin təsadüfən zarafat etdiyi kimi, membranlar əriştə vermicellidən fərqləndiyi kimi simlərdən fərqlənir.

Nəzəriyyələrdən biri haqqında qısaca danışmaq olar, bəlkə də, bu gün bütün qüvvələrin qarşılıqlı təsirlərinin Böyük Birləşdirilməsinin universal nəzəriyyəsi adını iddia etmədən səbəbsiz deyil. Təəssüf ki, bu nəzəriyyə günahsız deyil. Əvvəla, riyazi aparatın onu ciddi daxili yazışmalara gətirmək üçün kifayət qədər olmaması səbəbindən hələ də ciddi riyazi formaya gətirilməmişdir. Bu nəzəriyyənin yaranmasından 20 il keçib və heç kim onun bəzi cəhətlərini və versiyalarını digərləri ilə ardıcıl uyğunlaşdıra bilməyib. Daha da xoşagəlməz hal odur ki, simlər (və xüsusən də super simlər) nəzəriyyəsini irəli sürən nəzəriyyəçilərdən heç biri indiyə qədər bu nəzəriyyələrin laboratoriyada sınaqdan keçirilə biləcəyi tək bir təcrübə təklif etməyib. Təəssüf ki, qorxuram ki, onlar bunu edənə qədər onların bütün işləri qəribə bir fantaziya oyunu və təbiət elminin əsas axınından kənarda ezoterik bilikləri dərk etmək üçün məşq olaraq qalacaq.

Superstrings ilə tanışlıq

Sergey Pavlyuchenko tərəfindən tərcümə

Simlər nəzəriyyəsi müasir nəzəri fizikada ən maraqlı və dərin nəzəriyyələrdən biridir. Təəssüf ki, bunu başa düşmək hələ də olduqca çətin bir şeydir, bunu yalnız kvant sahə nəzəriyyəsi nöqteyi-nəzərindən başa düşmək olar. Qrup nəzəriyyəsi, diferensial həndəsə və s. kimi riyaziyyat bilikləri anlayışa zərər verməyəcək. Beləliklə, əksəriyyət üçün "özlüyündə bir şey" olaraq qalır.

Bu giriş maraqlananlar üçün sim nəzəriyyəsinin əsas anlayışlarına "oxuya bilən" qısa giriş kimi nəzərdə tutulub. Təəssüf ki, ekspozisiyanın mövcudluğu üçün ciddilik və tamlıq ilə ödəməli olacağıq. Ümid edirik ki, bu, sim nəzəriyyəsi ilə bağlı ən sadə suallara cavab verəcək və siz bu elm sahəsinin gözəlliyini hiss edəcəksiniz.

Sim nəzəriyyəsi bu günə qədər dinamik inkişaf edən bilik sahəsidir; hər gün onun haqqında yeni bir şey gətirir. İndiyə qədər sim nəzəriyyəsinin Kainatımızı təsvir edib-etmədiyini və nə dərəcədə olduğunu dəqiq bilmirik. Ancaq bu baxışdan göründüyü kimi o, bunu yaxşı təsvir edə bilər.

Orijinal versiya http://www.sukidog.com/jpierre/strings/index.html ünvanındadır.

Niyə məhz sim nəzəriyyəsi?

Standart Model müasir sürətləndiricilərdən istifadə edərək müşahidə edə biləcəyimiz hadisələrin əksəriyyətini təsvir etsə də, Təbiətlə bağlı bir çox suallar hələ də cavabsız qalır. Müasir nəzəri fizikanın məqsədi kainatın təsvirlərini birləşdirməkdir. Tarixən bu yol kifayət qədər uğurludur. Məsələn, Eynşteynin Xüsusi Nisbilik Nəzəriyyəsi elektrik və maqnetizmi birləşdirərək elektromaqnit qüvvəyə çevirdi. Qlashow, Weinberg və Salamın 1979-cu ildə Nobel mükafatı qazanmış işi göstərir ki, elektromaqnit və zəif qüvvələrin elektrozəifliyə birləşdirilə bilər. Bundan əlavə, Standart Modeldəki bütün qüvvələrin nəticədə bir araya gəldiyinə inanmaq üçün hər cür əsas var. Güclü və elektrozəif qarşılıqlı təsirləri müqayisə etməyə başlasaq, onda GeV bölgəsində bərabər gücə çatana qədər daha yüksək enerjili bölgələrə getməli olacağıq. Cazibə qüvvəsi sıradakı enerjilərə qoşulacaq.

Sim nəzəriyyəsinin məqsədi işarəni dəqiq izah etməkdir " ? "yuxarıdakı diaqramda.

Kvant çəkisi üçün xarakterik enerji şkalası deyilir Plank kütləsi və Plank sabiti, işıq sürəti və qravitasiya sabiti ilə aşağıdakı kimi ifadə edilir:


Güman etmək olar ki, son formada sim nəzəriyyəsi aşağıdakı suallara cavab verəcəkdir:

  • Təbiətin bizə məlum olan 4 qüvvəsinin mənşəyi nədir?
  • Niyə hissəciklərin kütlələri və yükləri tam olaraq olduğu kimidir?
  • Niyə biz 4 məkan ölçüsü olan bir məkanda yaşayırıq?
  • Məkan-zaman və cazibə qüvvəsinin təbiəti nədir?

    Simlər nəzəriyyəsinin əsasları

    Biz elementar hissəcikləri (məsələn, elektron) 0-ölçülü cisimlər kimi düşünməyə adət etmişik. Bir az daha ümumi anlayışdır əsas sətirlər 1 ölçülü obyektlər kimi. Onlar sonsuz dərəcədə nazikdirlər və uzunluğu . Ancaq bu, adətən məşğul olduğumuz uzunluqlarla müqayisədə sadəcə əhəmiyyətsizdir, ona görə də onların demək olar ki, nöqtə kimi olduğunu güman edə bilərik. Ancaq görəcəyimiz kimi, onların simli təbiəti olduqca vacibdir.

    Simlərdir açıq və Bağlı. Onlar məkan-zamanda hərəkət edərkən adlanan səthi əhatə edirlər dünya vərəqi.

    Bu sətirlərdə kütlə, spin və s. kimi hissəciklərə xas olan kvant ədədlərini müəyyən edən müəyyən vibrasiya rejimləri var. Əsas ideya ondan ibarətdir ki, hər bir rejim müəyyən növ hissəciklərə uyğun gələn kvant ədədləri toplusunu daşıyır. Bu, son birləşmədir - bütün hissəciklər bir obyekt - simli vasitəsilə təsvir edilə bilər!

    Nümunə olaraq, belə görünən qapalı sətri nəzərdən keçirək:

    Belə bir simli kütləsizə uyğundur qraviton spin 2 ilə - qravitasiya qarşılıqlı təsirini daşıyan hissəcikə. Yeri gəlmişkən, bu, sim nəzəriyyəsinin xüsusiyyətlərindən biridir - o, təbii və qaçılmaz olaraq cazibə qüvvəsini əsas qarşılıqlı təsirlərdən biri kimi ehtiva edir.

    Sətirlər bölünərək və birləşərək qarşılıqlı təsir göstərir. Məsələn, iki qapalı simin bir qapalı sətirdə məhv edilməsi belə görünür:


    Qeyd edək ki, dünya vərəqinin səthi hamar bir səthdir. Sim nəzəriyyəsinin daha bir “yaxşı” xüsusiyyəti bundan irəli gəlir - o, nöqtə hissəcikləri ilə kvant sahə nəzəriyyəsinə xas olan bir sıra fərqlilikləri ehtiva etmir. Eyni proses üçün Feynman diaqramı

    qarşılıqlı təsir nöqtəsində topoloji təkliyi ehtiva edir.

    İki ən sadə simli qarşılıqlı əlaqəni bir-birinə "yapışdırsaq", iki qapalı simin birləşmə yolu ilə aralıq qapalı simə çevrildiyi və sonra yenidən ikiyə bölündüyü bir proses əldə edirik:

    Qarşılıqlı təsir prosesinə bu əsas töhfə deyilir ağacın yaxınlaşması. Proseslərin kvant mexaniki amplitüdlərini hesablamaq üçün istifadə olunur təlaş nəzəriyyəsi, daha yüksək səviyyəli kvant proseslərindən töhfələr əlavə edin. Təhlükə nəzəriyyəsi yaxşı nəticələr verir, çünki biz daha yüksək və daha yüksək sifarişlərdən istifadə etdikcə töhfələr kiçik və kiçik olur. Yalnız ilk bir neçə diaqramı hesablasanız belə, kifayət qədər dəqiq nəticələr əldə edə bilərsiniz. Simlər nəzəriyyəsində daha yüksək sıralar dünya vərəqlərində daha çox deşiklərə (və ya "tutacaqlara") uyğun gəlir.

    Bu yanaşmanın yaxşı tərəfi ondan ibarətdir ki, təlaş nəzəriyyəsinin hər bir sırası yalnız bir diaqrama uyğun gəlir (məsələn, nöqtə hissəcikləri olan sahə nəzəriyyəsində diaqramların sayı daha yüksək sıralarda eksponent olaraq artır). Pis xəbər odur ki, ikidən çox deşikli diaqramların dəqiq hesablamaları belə səthlərlə işləyərkən istifadə olunan riyazi aparatın mürəkkəbliyi səbəbindən çox çətindir. Təhlükə nəzəriyyəsi zəif birləşməli proseslərin öyrənilməsində çox faydalıdır və elementar hissəciklər fizikası və simlər nəzəriyyəsi sahəsində kəşflərin əksəriyyəti onunla bağlıdır. Ancaq bütün bunlar hələ bitməkdən çox uzaqdır. Nəzəriyyənin ən dərin suallarına cavablar yalnız bu nəzəriyyənin dəqiq təsviri tamamlandıqdan sonra əldə edilə bilər.

    D-branes

    Sətirlər tamamilə ixtiyari sərhəd şərtlərinə malik ola bilər. Məsələn, qapalı sətir dövri sərhəd şərtlərinə malikdir (sətir “özünə gedir”). Açıq sətirlərin iki növ sərhəd şərtləri ola bilər - şərtlər Neumann və şərtlər Dirixlet. Birinci halda, simin ucu hərəkət etmək üçün sərbəstdir, lakin sürəti götürmədən. İkinci halda, simin ucu bəzi manifold boyunca hərəkət edə bilər. Bu müxtəliflik adlanır D-brane və ya Dp-brane(ikinci qeyddən istifadə edərkən "p" manifoldun məkan ölçülərinin sayını xarakterizə edən tam ədəddir). Nümunə olaraq, bir və ya hər iki ucu 2 ölçülü D-brane və ya D2-brane ilə birləşdirilən iki simdir:

    D-branes -1-dən kosmik zamanımızın məkan ölçülərinin sayına qədər bir sıra məkan ölçülərinə malik ola bilər. Məsələn, super simlər nəzəriyyəsində 10 ölçü var - 9 məkan və bir müvəqqəti. Beləliklə, superstringlərdə mövcud ola biləcək maksimum D9-branedir. Nəzərə alın ki, bu halda simlərin ucları bütün məkanı əhatə edən manifoldda bərkidilir, ona görə də onlar hər yerdə hərəkət edə bilirlər, buna görə də Neumann şərti əslində qoyulur! p=-1 olduqda, bütün məkan və zaman koordinatları sabitdir və belə bir konfiqurasiya adlanır. instanton və ya D-instanton. Əgər p=0 olarsa, onda bütün məkan koordinatları sabitdir və sətrin ucu fəzada yalnız bir nöqtədə mövcud ola bilər, ona görə də D0-branalar çox vaxt adlanır. D-hissəciklər. Eyni şəkildə, D1-branalara D-sətirləri deyilir. Yeri gəlmişkən, "brane" sözünün özü "membran" sözündəndir, buna 2 ölçülü branes və ya 2-branes deyilir.

    Əslində, D-branes dinamikdir, dalğalana və hərəkət edə bilər. Məsələn, onlar qravitasiya ilə qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Aşağıdakı diaqramda bir qapalı simin (bizim vəziyyətimizdə qraviton) D2-brane ilə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu görə bilərsiniz. Xüsusilə qeyd etmək lazımdır ki, qarşılıqlı əlaqə zamanı qapalı sim D-branda hər iki ucu ilə açıq olur.


    Beləliklə, sim nəzəriyyəsi sadəcə sim nəzəriyyəsindən daha çox şeydir!

    Əlavə ölçmələr

    Superstrings 10 ölçülü məkan-zamanda mövcuddur, biz isə 4 ölçülü yaşayırıq. Əgər super sətirlər Kainatımızı təsvir edirsə, biz bu iki məkanı bir şəkildə birləşdirməliyik. Bunu etmək üçün 6 ölçməni çox kiçik bir ölçüyə çökdürəcəyik. Əgər bu halda yığcam ölçünün ölçüsü sətirlərin ölçüsünə uyğundursa (), onda bu ölçüsün kiçikliyinə görə biz onu heç bir şəkildə birbaşa görə bilmirik. Nəhayət, 4 ölçülü Kainatımızın hər bir nöqtəsinin kiçik 6 ölçülü fəzaya uyğun gəldiyi (3 + 1) ölçülü məkanımızı əldə edəcəyik. Bu, aşağıdakı şəkildə çox sxematik şəkildə göstərilmişdir:

    Əslində olduqca köhnə fikir 1920-ci illərdə Kaluza və Klein işlərinə qayıdır. Yuxarıda təsvir edilən mexanizm adlanır Kaluza-Klein nəzəriyyəsi və ya sıxlaşma. Kaluzanın işinin özü göstərir ki, əgər biz 5 ölçülü fəza zamanda nisbiliyi götürsək, sonra bir ölçüsü çevrəyə büksək, nisbilik və elektromaqnetizmlə 4 ölçülü fəza vaxtı əldə edirik! Və bu, elektromaqnetizmin olması səbəbindən baş verir U(1) ölçü nəzəriyyəsi. U(1) müstəvidə bir nöqtə ətrafında fırlanmalar qrupudur. Kaluza-Klein mexanizmi bu dairənin sadə həndəsi şərhini verir - bu eyni qatlanmış beşinci ölçüdür. Bükülmüş ölçmələr birbaşa aşkar etmək üçün kiçik olsa da, buna baxmayaraq, dərin fiziki məna daşıya bilər. [Tamamilə təsadüfən mətbuata sızdı, Kaluza və Klein işi beşinci ölçü haqqında çox danışmağa səbəb oldu.]

    Həqiqətən əlavə ölçülərin olub-olmadığını necə bilə bilərik və kifayət qədər yüksək enerjiyə malik sürətləndiricilərə malik olaraq onları necə “hiss edə bilərik”? Kvant mexanikasından məlumdur ki, fəza dövri olarsa, impuls kvantlaşdırılır: , fəza sərhədsizdirsə, impuls dəyərlərinin diapazonu davamlıdır. Sıxlaşma radiusu (əlavə ölçülərin ölçüsü) azalarsa, icazə verilən impuls dəyərlərinin diapazonu artacaqdır. Sürətli vəziyyətlərin qülləsini - Kaluza Klein qülləsini belə əldə edirsiniz.

    Və dairənin radiusu çox böyük götürülərsə (ölçməni "biz yığırıq"), onda mümkün impuls dəyərlərinin diapazonu olduqca dar olacaq, lakin "demək olar ki, davamlı" olacaqdır. Belə bir spektr kompaktlaşdırmalar olmadan dünyanın kütlə spektrinə bənzəyəcəkdir. Məsələn, daha çox ölçüdə kütləsiz olan dövlətlər, daha az sayda ölçüdə, yuxarıda təsvir edilən dövlətlər qülləsi kimi görünəcəklər. Sonra kütlələri bir-birindən bərabər məsafədə olan hissəciklərin "dəsti" müşahidə edilməlidir. Düzdür, ən kütləvi hissəcikləri "görmək" üçün hazırda malik olduğumuzdan daha yaxşı sürətləndiricilər lazımdır.

    Simlərin başqa bir əlamətdar xüsusiyyəti var - onlar sıxlaşdırılmış ölçü ətrafında "küləyə" bilər, bu da görünüşə səbəb olur. fırlanan modlar kütləvi spektrdə. Qapalı sətir, sıxlaşdırılmış ölçü ətrafında tam sayda dəfə sarıla bilər. Kaluza-Klein işinə bənzər şəkildə, onlar da sürətə töhfə verirlər . Əhəmiyyətli fərq tam olaraq sıxılma radiusu ilə başqa bir əlaqədədir. Bu halda, kiçik əlavə ölçülər üçün geri çevirmə rejimləri çox asan olur!

    İndi 4 ölçülü məkanımıza keçməliyik. Bunun üçün bizə 6 ölçülü kompakt manifoldda 10 ölçülü superstring nəzəriyyəsi lazımdır. Təbii ki, bu halda yuxarıda təsvir edilən şəkil daha mürəkkəbləşir. Ən asan yol, bütün bu 6 ölçüsün 6 dairə olduğunu düşünməkdir, buna görə də hamısı 6 ölçülü bir torusdur. Üstəlik, belə bir sxem supersimmetriyanı qorumağa imkan verir. Güman edilir ki, bəzi supersimmetriya bizim 4 ölçülü məkanımızda 1 TeV dərəcəli enerji miqyasında da mövcuddur (müasir sürətləndiricilərdə supersimmetriya məhz bu enerjilərdə axtarılır). 4 ölçüdə N=1 olan minimal supersimmetriyanı qorumaq üçün xüsusi 6-manifoldda sıxlaşdırmaq lazımdır. Calabi-Yau manifoldu.

    Calabi-Yo manifoldlarının xassələri aşağı enerji fizikasında - müşahidə etdiyimiz hissəciklərə, onların kütlələrinə və kvant nömrələrinə və hissəciklərin nəsillərinin sayına dair mühüm tətbiqlərə malik ola bilər. Buradakı problem, ümumiyyətlə, Calabi-Yo sortlarının böyük bir çeşidinin olmasıdır və hansından istifadə edəcəyimizi bilmirik. Bu mənada, əslində bir 10-ölçülü sim nəzəriyyəsinə malik olmaqla, biz əldə edirik ki, 4-ölçülü nəzəriyyə, heç olmasa, bizim (hələ də natamam) dərketmə səviyyəmizdə heç vaxt yeganə mümkün ola bilməz. "Simli insanlar" (simli nəzəriyyələr sahəsində çalışan elm adamları) ümid edirlər ki, tam qeyri-təsirsiz sim nəzəriyyəsi (bir az yuxarıda təsvir edilən təlaşlara əsaslanmayan nəzəriyyə) ilə kainatın 10 ölçülü fizikadan necə getdiyini izah edə bilərik. , Böyük Partlayışdan dərhal sonra yüksək enerji dövründə baş vermiş ola biləcək 4-ölçülü fizikaya, indi baxdığımız. [Başqa sözlə, biz tək bir Calabi-Yo manifoldu tapacağıq.] Endryu Strominqer Calabi-Yo manifoldlarının bir-biri ilə davamlı olaraq əlaqəli ola biləcəyini göstərdi. iynəyarpaqlı keçidlər və beləliklə, nəzəriyyənin parametrlərini dəyişdirməklə müxtəlif Calabi-Yo manifoldları arasında hərəkət etmək mümkündür. Lakin bu, müxtəlif Calabi-Yo manifoldlarından yaranan müxtəlif 4D nəzəriyyələrinin eyni nəzəriyyənin müxtəlif fazaları olması ehtimalını göstərir.

    İkilik

    Yuxarıda təsvir edilən beş superstring nəzəriyyəsi zəif birləşmiş təhrikedici nəzəriyyə (yuxarıda işlənmiş təlaş nəzəriyyəsi) baxımından çox fərqlidir. Ancaq əslində, son bir neçə ildə məlum olduğu kimi, onların hamısı müxtəlif simli ikiliklərlə bağlıdır. Gəlin nəzəriyyəni çağıraq ikili təsvir etsələr eyni fizika.

    Burada müzakirə edəcəyimiz ilk ikililik növüdür T-ikilik. Bu ikilik növü radius dairəsi üzərində sıxlaşdırılmış nəzəriyyə ilə radius dairəsi üzərində sıxlaşdırılmış nəzəriyyəni birləşdirir. Beləliklə, bir nəzəriyyədə boşluq kiçik radiuslu bir dairəyə bükülürsə, digərində böyük radiuslu bir dairəyə büküləcək, lakin hər ikisi eyni fizikanı təsvir edəcəkdir! IIA tipli və IIB tipli superstring nəzəriyyələri T-ikilik vasitəsilə, SO(32) və E8 x E8 heterotik nəzəriyyələr də onun vasitəsilə əlaqələndirilir.

    Nəzərə alacağımız başqa bir ikilik - S-ikilik. Sadə dillə desək, bu ikilik bir nəzəriyyənin güclü birləşmə həddini digər nəzəriyyənin zəif birləşmə həddi ilə əlaqələndirir. (Qeyd edək ki, iki nəzəriyyənin bir-birinə bağlı təsvirləri o zaman çox fərqli ola bilər.) Məsələn, SO(32) Heterotik simlər nəzəriyyəsi və I Tip nəzəriyyəsi 10 ölçüdə S-ikilidir. Bu o deməkdir ki, SO(32) güclü birləşmə limitində Heterotik nəzəriyyə zəif birləşmə həddində I Tip nəzəriyyəsinə çevrilir və əksinə. Güclü və zəif hədlər arasında ikililiyin sübutunu tapmaq, hər bir naxışda işıq hallarının spektrlərini müqayisə etməklə və onların bir-biri ilə razılaşdığını tapmaqla həyata keçirilə bilər. Məsələn, Tip I sim nəzəriyyəsi zəif bağlandıqda ağır, güclü olduqda isə yüngül olan D siminə malikdir. Bu D-sətir SO(32) Heterotik String dünya vərəqi ilə eyni işıq sahələrini daşıyır, buna görə də I Tip nəzəriyyəsi çox güclü birləşdirildikdə, D-sətri çox yüngülləşir və biz sadəcə olaraq təsvirin eyni dərəcədə yaxşı olduğunu görəcəyik. zəif birləşmiş Heterotik sim vasitəsilə. 10 ölçüdə başqa bir S-ikilik IIB sətirlərinin öz-özünə ikililiyidir: güclü birləşdirilmiş IIB simli həddi sadəcə olaraq başqa bir IIB nəzəriyyəsidir, lakin sərbəst birləşdirilmişdir. IIB nəzəriyyəsi də güclü birləşdikdə yüngülləşən D-sətrinə (I Tip D-sətirlərindən daha supersimmetrik olsa da, buna görə də burada fizika fərqlidir) malikdir, lakin bu D-simli həm də nəzəriyyənin digər əsas sətridir. və Tip IIB.

    Müxtəlif simli nəzəriyyələr arasındakı ikiliklər onların hamısının eyni nəzəriyyənin sadəcə fərqli sərhədləri olduğuna sübutdur. Məhdudiyyətlərin hər birinin öz tətbiqi qabiliyyəti və fərqli məhdudiyyətləri var müxtəlif təsvirlər kəsişmək. Bu nədir M-nəzəriyyəşəkildə göstərilib? Oxumağa davam edin!

    M-nəzəriyyə

    Aşağı enerjilərdə M-nəzəriyyə adlı nəzəriyyə ilə təsvir edilir 11 ölçülü superqravitasiya. Bu nəzəriyyədə solitonlar kimi bir membran və beş brane var, lakin simlər yoxdur. Onsuz da sevdiyimiz simləri burada necə əldə edə bilərik? 10 ölçülü nəzəriyyəni əldə etmək üçün 11 ölçülü M nəzəriyyəsini kiçik radiuslu çevrə üzərində sıxlaşdırmaq mümkündür. Əgər membranımız torusun topologiyasına malik idisə, onda bu dairələrdən birini qatlayaraq qapalı bir sim alırıq! Radiusun çox kiçik olduğu limitdə biz Tip IIA superstring alırıq.

    Bəs biz haradan bilirik ki, dairə üzrə M-nəzəriyyə IIB və ya heterotik super sətirlər deyil, Tip IIA superstring istehsal edəcək? Bu sualın cavabını çevrə üzərində 11 ölçülü superqravitasiyanın sıxlaşması nəticəsində əldə etdiyimiz kütləsiz sahələri hərtərəfli təhlil etdikdən sonra almaq olar. Başqa bir sadə test M-nəzəriyyəsindən D-branenin IIA nəzəriyyəsinə xas olduğunu tapmaq ola bilər. Xatırladaq ki, IIA nəzəriyyəsi D0, D2, D4, D6, D8-branes və NS beş brane ehtiva edir. Aşağıdakı cədvəl yuxarıda göstərilənlərin hamısını ümumiləşdirir:

    Burada D6 və D8 branes buraxılmışdır. D6-brane "Kaluza-Klein monopolu" kimi şərh edilə bilər ki, bu da bir dairəyə sıxlaşdırıldıqda 11 ölçülü superqravitasiya üçün xüsusi bir həlldir. D8-brane M-nəzəriyyə baxımından aydın şərhə malik deyil və bu hələ də açıq sualdır.

    u-nun ardıcıl 10 ölçülü nəzəriyyəsini əldə etməyin başqa bir yolu u-nun M-nəzəriyyəsinin kiçik bir seqmentə sıxlaşdırılmasıdır. Bu o deməkdir ki, biz ölçülərdən birinin (11-ci) sonlu uzunluğa malik olduğunu qəbul edirik. Bu halda, seqmentin ucları 9 məkan ölçüsünün sərhədlərini müəyyən edir. Bu sərhədlərdə açıq membran qurmaq mümkündür. Membranın sərhədlə kəsişməsi simli olduğundan görünmək olar ki, (9+1) ölçülü "dünya həcmi" (dünya həcmi) membrandan "çıxıb çıxan" telləri ehtiva edə bilər. Bütün bunlardan sonra anomaliyaların qarşısını almaq üçün sərhədlərin hər birinin E8 ölçmə qrupunu daşıması lazımdır. Buna görə də, sərhədlər arasındakı boşluğu çox kiçik etsək, simli 10 ölçülü nəzəriyyə və E8 x E8 ölçmə qrupu əldə edirik. Və bu E8 x E8 heterotik simidir!

    Beləliklə, nəzərə alaraq müxtəlif şərtlər və simli nəzəriyyələr arasındakı müxtəlif ikiliklərdən belə nəticəyə gələcəyik ki, bütün bunların əsasında bir nəzəriyyə dayanır - M-nəzəriyyə. Eyni zamanda, beş superstring nəzəriyyəsi və 11 ölçülü superqravitasiya onun klassik həddidir. Başlanğıcda biz təhrikedici nəzəriyyədən (perturbasiya nəzəriyyəsi) istifadə etməklə klassik hədləri “genişlətməklə” müvafiq kvant nəzəriyyələrini əldə etməyə çalışdıq. Bununla belə, təhrikedici nəzəriyyənin tətbiq olunma hüdudları var, ona görə də bu nəzəriyyələrin qeyri-perturbativ aspektlərini öyrənməklə, ikiliklərdən, supersimmetriyadan və s. belə nəticəyə gəlirik ki, onların hamısını vahid kvant nəzəriyyəsi birləşdirir. Bu unikallıq çox cəlbedicidir, ona görə də tam kvant M-nəzəriyyəsinin qurulması üzərində iş gedir. tam yelləncək.

    Qara dəliklər

    Qravitasiyanın klassik təsviri - Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi (GR) - "qara dəliklər" (BHs) adlanan həllər ehtiva edir. Qara dəliklərin bir neçə növü var, lakin onların hamısı oxşar ümumi xüsusiyyətlərə malikdir. Hadisə üfüqü, sadə dillə desək, qara dəliyin içindəki bölgəni onun xaricindəki bölgədən ayıran kosmik zaman səthidir. Qara dəliklərin cazibə qüvvəsi o qədər güclüdür ki, heç bir şey, hətta üfüqün altına nüfuz edən işıq belə geri qaça bilməz. Beləliklə, klassik qara dəlikləri yalnız kütlə, yük və bucaq momentumu kimi parametrlərdən istifadə etməklə təsvir etmək olar.

    (Penroz diaqramının izahı a)

    Qara dəliklər simli nəzəriyyələri öyrənmək üçün yaxşı laboratoriyalardır, çünki kvant cazibəsinin təsiri hətta kifayət qədər böyük qara dəliklər üçün də vacibdir. Qara dəliklər əslində "qara" deyillər, çünki onlar şüalanırlar! Stiven Hokinq yarı klassik arqumentlərdən istifadə edərək qara dəliklərin öz üfüqündən termal radiasiya yaydığını göstərdi. Sim nəzəriyyəsi, digər şeylərlə yanaşı, həm də kvant cazibə nəzəriyyəsi olduğundan, o, ardıcıl olaraq qara dəlikləri təsvir edə bilir. Və sonra simlər üçün hərəkət tənliyini təmin edən qara dəliklər var. Bu tənliklər GR-dən olanlara bənzəyir, lakin onların sətirlərdən gələn bəzi əlavə sahələri var. Superstring nəzəriyyələrində BH tipli xüsusi həllər var ki, onlar da özlüyündə supersimmetrikdir.

    Simlər nəzəriyyəsində ən dramatik nəticələrdən biri formulun əldə edilməsi idi bekenstein-hawking entropiyası Mikroskopik simli nəzərə alınmaqla əldə edilən qara dəlik, qara dəliyi meydana gətirən dövlətlərdir. Bekenstein qeyd etdi ki, qara dəliklər "sahə qanununa" tabe olurlar, dM = K dA, burada "A" üfüqün sahəsi, "K" isə mütənasiblik sabitidir. Qara dəliyin ümumi kütləsi onun istirahət enerjisi olduğu üçün vəziyyət termodinamikaya çox oxşardır: dE = T dS, bunu Bekenstein göstərmişdir. Daha sonra Hawking yarımklassik təxminində göstərdi ki, qara dəliyin temperaturu T = 4k-dir, burada "k" sabitdir, "səthi cazibə". Beləliklə, qara dəliyin entropiyası kimi yenidən yazmaq olar. Üstəlik, Strominqer və Vəfa bu yaxınlarda göstərdilər ki, bu entropiya düsturunu sim nəzəriyyəsində ii-də müəyyən supersimmetrik BH-lərə uyğun gələn simlərin və D-branaların kvant vəziyyətlərinin degenerasiyasından istifadə etməklə mikroskopik (1/4 faktoruna qədər) əldə etmək olar. Yeri gəlmişkən, D-branes zəif əlaqə vəziyyətində olduğu kimi kiçik məsafələrdə təsviri verir. Məsələn, Strominger və Vəfa tərəfindən nəzərdən keçirilən BH-lər 1-branda "yaşayan" 5-bran, 1-branes və açıq simlər ilə təsvir edilir, hamısı 5-ölçülü torusa qatlanmış və effektiv şəkildə 1-ölçülü obyekt verir, qara dəlik.

    Bu halda, Hawking şüalanması eyni struktur çərçivəsində təsvir edilə bilər, lakin açıq simlər hər iki istiqamətdə "səyahət" edə bilər. Açıq simlər bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və radiasiya qapalı simlər şəklində yayılır.

    Dəqiq hesablamalar göstərir ki, eyni tipli qara dəliklər üçün sim nəzəriyyəsi yarımklassik superqravitasiya ilə eyni proqnozları verir, o cümlədən “bozluq parametri” adlanan qeyri-trivial tezlikdən asılı korreksiya ( boz bədən faktoru).

    Yerdə kvant cazibə qüvvəsi kəşf edildi?

    << Вчера Sabah >>

    İzahat: Cazibə qüvvəsinin ayrı hissələri varmı? Kvant mexanikası kimi tanınan nəzəriyyə kiçik məsafələrdə kainatı idarə edən qanunları təsvir edir, Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi isə cazibə qüvvəsinin təbiətini və kainatı geniş miqyasda izah edir. İndiyə qədər onları birləşdirə biləcək heç bir nəzəriyyə yaradılmamışdır. Fransada bu yaxınlarda aparılan araşdırmalar cazibə qüvvəsinin kvant sahəsi olduğunu göstərə bilər. İddia olunur ki Yerin qravitasiya sahəsi kvant xarakterini göstərdi. Valeri Nezvijevski və həmkarları tərəfindən aparılan təcrübədə qravitasiya sahəsində hərəkət edən super soyuq neytronların yalnız diskret hündürlüklərdə aşkar edildiyi göstərildi. Bütün dünya alimləri bu nəticələrin müstəqil təsdiqini gözləyirlər. Şəkil, yalançı rənglərlə, bir ölçülü simin təkamülü zamanı əmələ gələ biləcək səthi göstərir. Elementar hissəcikləri kiçik simlər kimi təsvir edərək, bir çox fiziklər cazibənin həqiqətən kvant nəzəriyyəsi üzərində işləyirlər.

    (red. qeyd: Fransız və rus fiziklərinin təcrübələri bu qeyddə dərc edilmişdir təbiət, 415 , 297 (2002) ilə heç bir əlaqəsi yoxdur kvant cazibə qüvvəsi. Onların izahı(hər ikisi təcrübə müəllifləri tərəfindən verilmiş, həm də New Scientist və Physicsweb.org-da dərc edilmişdir) tamamilə fərqli.

    Təcrübəçilər superstring nəzəriyyələri ilə proqnozlaşdırılan yeni qüvvələr axtarırlar

    Boulderdəki Kolorado Universitetinin tədqiqatçıları insan saçının cəmi iki qat qalınlığı ilə ayrılmış kütlələr arasında qravitasiya qarşılıqlı təsirini qiymətləndirərək bu günə qədər ən həssas eksperiment aparmağa müvəffəq oldular, lakin proqnozlaşdırılan yeni qüvvələrin heç birini müşahidə etmədilər.

    Əldə edilən nəticələr, yeni qüvvələrin "qatlanmış" ölçmələrdən təsirinin müvafiq parametrinin 0,1 ilə 0,01 mm aralığında olduğu superstring nəzəriyyəsinin bəzi versiyalarını istisna etməyə imkan verir.

    Çoxdan gözlənilən möhtəşəm birləşməyə ən perspektivli yanaşma hesab edilən sim nəzəriyyəsində və ya super simlərdə, sim nəzəriyyəsində - bütün məlum qüvvələrin və materiyanın vahid təsviri, kainatdakı hər şeyin titrəyən simlərin kiçik ilmələrindən ibarət olduğu güman edilir. Superstring nəzəriyyəsinin müxtəlif versiyalarına görə, bizim üçün mövcud olan üç ölçüdən əlavə ən azı altı və ya yeddi əlavə məkan ölçüsü olmalıdır və nəzəriyyəçilər bu əlavə ölçülərin kiçik boşluqlara büküldüyünə inanırlar. Bu "sıxlaşma" məkan-zamanın hər bir nöqtəsində qatlanmış ölçülərin ölçüsünü və formasını təsvir edən modul sahələri adlanan şeylərə səbəb olur.

    Modul bölgələri güc baxımından adi cazibə qüvvəsi ilə müqayisə edilə bilən təsirlərə malikdir və son proqnozlara görə, onlar artıq 0,1 mm-lik məsafələrdə aşkar edilə bilər. Əvvəlki eksperimentlərdə əldə edilən həssaslıq həddi cəmi 0,2 mm ilə ayrılmış iki kütlə arasında cazibə qüvvəsini sınamağa imkan verdi, buna görə də sual açıq qaldı. Bununla belə, bu günə qədər açıq qalır.

    Laboratoriyanın rəhbəri, Kolorado Universitetinin professoru Con Prays (Con Prays) “Bu qüvvələr həqiqətən mövcuddursa, onda biz indi bilirik ki, onlar sınaqdan keçirdiyimizdən daha kiçik məsafələrdə təzahür etməlidirlər”. özləri də nəzəriyyəni təkzib etmirlər ii. Yalnız nəzərə almaq lazımdır ki, effekti daha qısa məsafələrdə axtarmaq və daha yüksək həssaslıqla parametrlərdən istifadə etmək lazımdır”. Bundan əlavə, tədqiqatçılar iddia edirlər ki, bu cür təcrübələr özlüyündə super simlər nəzəriyyəsini təsdiq və ya təkzib etmək məqsədi daşımır. Con Prays Space.com-a deyib: “Sınaq etdiyimiz ideyalar simdən ilhamlanmış mümkün ssenarilərdən sadəcə bəziləridir, nəzəriyyənin özünün dəqiq proqnozları deyil. və deyərdim ki, sim nəzəriyyəsinin nə vaxtsa bunu edə biləcəyini heç kim bilmir”. Bununla belə, daha qısa məsafələrdə aparılan təcrübələr hələ də "fizikanın yorğanına daha çox yamaq əlavə edə bilər" və buna görə də bu cür araşdırmaları davam etdirmək çox vacibdir, çünki "yeni və "çox fundamental" bir şey kəşf edilə bilər".

    Kolorado Universitetinin tədqiqatçılarının yüksək tezlikli rezonator (yüksək tezlikli rezonator) adlanan eksperimental qurğusu iki nazik volfram lövhədən (uzunluğu 20 mm və qalınlığı 0,3 mm) ibarət idi. Bu qeydlərdən biri 1000 Hz tezliyində salınmaq üçün hazırlanmışdır. Birincinin təsirindən yaranan ikinci boşqabın hərəkətləri çox həssas elektronika ilə ölçüldü. Söhbət femtonewtonlarla (10-15 N) və ya bir qum dənəsinin çəkisinin milyonda biri qədər ölçülən qüvvələrdən gedir. Belə kiçik məsafələrdə hərəkət edən cazibə qüvvəsi Nyutonun məşhur qanunu ilə təsvir edilən olduqca ənənəvi hala gəldi.

    Professor Prays daha da qısa məsafələrdə qüvvələri ölçməyə çalışmaq üçün təcrübələri davam etdirməyi təklif edir. Növbəti addımı atmaq üçün Kolorado təcrübəçiləri bloklanan volfram zolaqları arasında qızılla örtülmüş sapfir ekranı çıxarırlar. elektromaqnit qüvvələr, və kütlələrin bir-birinə yaxınlaşmasına imkan verən daha nazik berilyum-mis folqa ilə əvəz edin. Onlar həmçinin istilik dalğalanmalarından müdaxiləni azaltmaq üçün eksperimental qurğunu soyutmağı planlaşdırırlar.

    Superstring nəzəriyyəsinin taleyindən asılı olmayaraq, demək olar ki, yüz il əvvəl təqdim edilmiş əlavə ölçülər ideyaları (o dövrdə bir çox fizik onlara gülürdü) yeni müşahidələri izah edə bilməyən standart fiziki modellərin böhranı səbəbindən son dərəcə populyarlaşır. . Ən dəhşətli faktlar arasında bir çox təsdiqi olan Kainatın sürətlənmiş genişlənməsi var. İndiyə qədər qaranlıq enerji adlanan sirli yeni qüvvə kosmosumuzu bir-birindən ayırır, bir növ cazibə qüvvəsi kimi fəaliyyət göstərir. Bunun əsasında hansı fiziki hadisənin dayandığını heç kim bilmir. Kosmoloqların bildiyi budur ki, cazibə qüvvəsi qalaktikaları “yerli” səviyyədə bir arada saxlasa da, sirli qüvvələr onları bir-birindən itələyir. haqqında daha böyük miqyasda.

    Qaranlıq enerji ölçülər, gördüyümüz və hələ də bizdən gizli qalanlar arasındakı qarşılıqlı təsirlərlə izah edilə bilər, bəzi nəzəriyyəçilər hesab edirlər. Bu ayın əvvəlində Denverdə keçirilən AAAS-ın (Amerika Elmin İnkişafı Assosiasiyası) illik toplantısında ən hörmətli kosmoloqlar və fiziklər bu barədə ehtiyatlı optimizm ifadə etdilər.

    Çikaqo Universitetinin dosenti, fizik Sean Carroll deyir: "Yeni yanaşmanın bütün problemləri bir anda həll edəcəyinə dair qeyri-müəyyən bir ümid var".

    Bütün bu problemlər istər-istəməz cazibə qüvvəsi ətrafında qruplaşdırılır, onun qüvvəsi üç əsrdən çox əvvəl Nyuton tərəfindən hesablanır. Cazibə qüvvəsi riyazi olaraq təsvir edilən əsas qüvvələrdən birincisi idi, lakin hələ də ən zəif başa düşülən qüvvədir. Keçən əsrin 20-ci illərində hazırlanmış kvant mexanikası cisimlərin atom səviyyəsində davranışını yaxşı təsvir edir, lakin cazibə qüvvəsi ilə o qədər də dost deyil. Məsələ burasındadır ki, cazibə qüvvəsi böyük məsafələrə təsir etsə də, digər üç əsas qüvvə ilə (mikrokosmosda hökmranlıq edən elektromaqnit, güclü və zəif qarşılıqlı təsirlər) ilə müqayisədə hələ də çox zəifdir. Kvant səviyyəsində cazibə qüvvəsini başa düşmək kvant mexanikasını digər qüvvələrin tam təsviri ilə əlaqələndirəcəyi gözlənilir.

    Xüsusilə, alimlər Nyuton qanununun (qüvvənin məsafənin kvadratına tərs mütənasibliyi) çox kiçik məsafələrdə, kvant dünyası deyilən yerdə keçərli olub-olmadığını uzun müddət müəyyən edə bilmədilər. Nyuton Günəşin planetlərlə qarşılıqlı əlaqəsi kimi astronomik məsafələr üçün nəzəriyyəsini inkişaf etdirdi, lakin indi məlum oldu ki, o, mikrokosmosda da keçərlidir.

    Çikaqo Universitetinin tədqiqatçısı, ekstra-ölçülü fizika (fizika) üzrə AAAS seminarının təşkilatçısı Maria Spiropulu deyir: "Hazırda hissəciklər fizikası, qravitasiya fizikası və kosmologiyada baş verənlər kvant mexanikasının birləşməyə başladığı dövrü çox xatırladır" əlavə ölçülər).

    İlk dəfə olaraq cazibə sürətini ölçmək mümkün oldu

    Kolumbiyadakı Missuri Universitetində çalışan rus fizik Sergey Kopeikin və Virciniya ştatının Charlottesville şəhərindəki Milli Radio Astronomiya Rəsədxanasından amerikalı Edvard Fomalont ilk dəfə olaraq cazibə sürətini məqbul dəqiqliklə ölçə bildiklərini bildiriblər. Onların təcrübəsi əksər fiziklərin fikrini təsdiqləyir: cazibə sürəti işığın sürətinə bərabərdir. Bu fikir müasir nəzəriyyələrin, o cümlədən Eynşteynin Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsinin əsasını təşkil edir, lakin indiyədək heç kim bu kəmiyyəti təcrübədə birbaşa ölçə bilməyib. Tədqiqat çərşənbə axşamı Amerika Astronomiya Cəmiyyətinin Sietldə keçirilən 201-ci iclasında açıqlanıb. Nəticələr əvvəllər elmi jurnalda dərc olunmaq üçün təqdim edilib, lakin bəzi ekspertlər tərəfindən tənqid edilib. Kopeykin özü də tənqidi əsassız hesab edir.

    Nyutonun cazibə nəzəriyyəsi cazibə qüvvəsinin ani olaraq ötürüldüyünü fərz edir, lakin Eynşteyn cazibə qüvvəsinin işıq sürəti ilə hərəkət etdiyini irəli sürdü. Bu postulat 1915-ci ildə onun Nisbilik Nəzəriyyəsinin əsaslarından biri oldu.

    Cazibə sürəti ilə işığın sürətinin bərabərliyi o deməkdir ki, əgər Günəş qəfildən mərkəzdən itibsə günəş sistemi, Yer öz orbitində təxminən 8,3 dəqiqə daha çox qalacaq - işığın Günəşdən Yerə keçməsi üçün lazım olan vaxt. Həmin bir neçə dəqiqədən sonra Yer Günəşin cazibə qüvvəsindən azad olduğunu hiss edərək orbitini tərk edərək düz bir xətt üzrə kosmosa uçacaqdı.

    "Qravitasiya sürətini" necə ölçmək olar? Bu problemi həll etməyin yollarından biri qravitasiya dalğalarını - istənilən sürətlənmiş kütlələrdən ayrılan məkan-zaman kontinuumunda kiçik "dalğaları" aşkar etməyə çalışmaqdır. Artıq bir çoxlarında qravitasiya dalğalarını tutmaq üçün müxtəlif qurğular tikilib, lakin onların heç biri müstəsna zəifliyinə görə indiyədək belə effekti qeydə ala bilməyib.

    Kopeikin başqa yolla getdi. O, ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin tənliklərini elə bir şəkildə yenidən yazdı ki, hərəkət edən cismin qravitasiya sahəsini onun kütləsi, sürəti və cazibə qüvvəsinin sürəti ilə ifadə etsin. Yupiterin nəhəng bir cisim kimi istifadə edilməsi qərara alındı. Kifayət qədər nadir bir hal 2002-ci ilin sentyabrında, Yupiterin güclü radio dalğaları yayan kvazarın (belə hadisələr təxminən 10 ildə bir dəfə baş verir) qarşısından keçməsi zamanı özünü göstərdi. Kopeikin və Fomalont müxtəlif hissələrdə onlarla radio teleskopun müşahidələrinin nəticələrini birləşdirdi. Qlobus, Havaydan Almaniyaya (həm Milli Radio Astronomiya Rəsədxanasının 25 metrlik radio teleskoplarından, həm də Effelsberg-dəki 100 metrlik Alman alətindən istifadə etməklə) radiodalğaların əyilməsi nəticəsində kvazarın mövqeyində ən kiçik görünən dəyişikliyi ölçmək üçün. bu mənbə Yupiterin qravitasiya sahəsindədir. Yupiterin qravitasiya sahəsinin keçən radiodalğalara təsirinin xarakterini araşdıraraq, onun kütləsini və sürətini bilməklə, cazibə sürətini hesablamaq olar.

    Yer radio teleskoplarının birgə işi Hubble Kosmik Teleskopundan istifadə etməklə əldə edilə biləndən 100 dəfə çox dəqiqliyə nail olmağa imkan verdi. Təcrübədə ölçülən yerdəyişmələr çox kiçik idi - kvazarın mövqeyində dəyişikliklər (onunla istinad kvazarı arasındakı bucaq məsafəsi ölçüldü) qövs saniyəsinin 50 milyonda biri daxilində idi. Bu cür ölçmələrin ekvivalenti Aydakı bir gümüş dolların ölçüsü və ya 250 mil məsafədən insan saçının qalınlığı ola bilər, astronomlar deyirlər (Qərb mənbələri, görünür, rus dilinin mənasına diqqət yetirməyi düşünməyiblər. tədqiqat müəlliflərindən birinin soyadı, əks halda ölçüləri bir dollarla deyil, bizim pul vahidimizlə müqayisə edərdilər ...).

    Alınan nəticə: qravitasiya işığın sürətinin 0,95-dən ötürülür, təcrübənin mümkün səhvi artı və ya mənfi 0,25-dir. "Biz indi bilirik ki, cazibə sürəti yəqin ki, işıq sürətinə bərabərdir" dedi Fomalont. "Və biz bundan iki dəfə yüksək olan istənilən nəticəni təhlükəsiz şəkildə istisna edə bilərik."

    Kaliforniya Universitetinin fizika professoru Steven Carlip deyir ki, bu təcrübə Eynşteynin prinsipinin "yaxşı nümayişidir". O deyir ki, təcrübədən əvvəl işığın günəş tərəfindən əyilməsinin ölçülməsi aparılıb, lakin onlar daha az dəqiq olub. Üstəlik, çox yaxın gələcəkdə qravitasiya sürətinin yeni ölçüləri bu dəyəri də dəqiqləşdirməli olacaq. Son aylarda bir çox qravitasiya dalğası interferometrləri istifadəyə verilmişdir, onlardan biri nəhayət qravitasiya dalğalarını birbaşa aşkar etməli və bununla da onların sürətini ölçməlidir - Kainatımızın mühüm fundamental sabiti.

    Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, təcrübənin özü Eynşteynin cazibə nəzəriyyəsinin birmənalı təsdiqi deyil. Eyni müvəffəqiyyətlə, mövcud alternativ nəzəriyyələrin təsdiqi hesab edilə bilər. Məsələn, akademik Logunovun (RTG) on il əvvəl geniş ictimaiyyətə məlum olan relativistik cazibə nəzəriyyəsi bu baxımdan GR-dən ayrılmır. RTG-də qravitasiya dalğaları da var, baxmayaraq ki, məlum olduğu kimi, qara dəliklər yoxdur. Və Nyutonun cazibə nəzəriyyəsinin başqa bir “təkzibi” xüsusi dəyər daşımır. Buna baxmayaraq, nəticə müasir nəzəriyyələrin bəzi variantlarını "bağlamaq" və digərlərini dəstəkləmək baxımından vacibdir - bu, çoxsaylı kainatların kosmoloji nəzəriyyələri və sözdə simli və ya superstring nəzəriyyəsi ilə əlaqələndirilir, lakin yekun nəticə çıxarmaq hələ tezdir, tədqiqatçılar deyirlər. Superstrings nəzəriyyəsinin inkişafı olan ən yeni sözdə vahid M-nəzəriyyəsində "sətirlər" ("strings" - strings) ilə yanaşı, yeni çoxölçülü obyektlər - branes (brane) meydana çıxdı. Superstring nəzəriyyələri mahiyyətcə cazibə qüvvəsini ehtiva edir, çünki onların hesablamaları həmişə qravitonun, spin 2 olan çəkisiz hipotetik hissəciyin mövcudluğunu proqnozlaşdırır. Güman edilir ki, əlavə məkan ölçüləri var, yalnız "yuvarlanmış". Və cazibə qüvvəsi bu əlavə ölçülər vasitəsilə "qısayol" rolunu oynaya bilər, zahirən işıq sürətindən daha sürətli hərəkət edir, lakin ümumi nisbilik tənliklərini pozmadan.

    İki relativistik fizik kainat haqqında fikirlərini təqdim edir,
    onun təkamülü və kvant nəzəriyyəsinin rolu

    AT Elmi amerikalı bu mühazirələr ixtisarla dərc olunub, mətndə müvafiq yerlər nöqtələrlə qeyd olunub

    Giriş

    1994-cü ildə Stiven Hokinq və Rocer Penrouz Kembric Universitetinin İsaak Nyuton adına Riyaziyyat Elmləri İnstitutunda ümumi nisbi nəzəriyyə haqqında bir sıra ictimai mühazirələr oxudular. Jurnalımız bu il nəşr olunan bu mühazirələrdən fraqmentləri sizə təqdim edir Prinston Universiteti Bu iki alimin fikirlərini müqayisə etməyə imkan verən “Kosmosun və Zamanın Təbiəti” başlıqlı mətbuat. Onların hər ikisi eyni fizika məktəbinə mənsub olsalar da (Hawking-in Kembricdə doktorluq dissertasiyasına Penrose kömək etdi), kainatın təkamülündə kvant mexanikasının roluna dair baxışları bir-birindən çox fərqlidir. Xüsusilə, Hawking və Penrose qara dəlikdə saxlanılan məlumatın nə baş verdiyi və kainatın başlanğıcının onun sonundan niyə fərqli olduğu barədə fərqli fikirlərə malikdir.

    Hawking-in 1973-cü ildə etdiyi ən böyük kəşflərindən biri, kvant effektləri səbəbindən qara dəliklərin hissəciklər buraxa biləcəyi proqnozu idi. Belə bir proses nəticəsində qara dəlik buxarlanır və son nəticədə onun ilkin kütləsindən heç bir şey qalmaması mümkündür. Lakin qara dəliklər əmələ gələrkən onun üzərinə düşən müxtəlif növ, xassə və konfiqurasiyalı çoxlu hissəcikləri udurlar. Kvant nəzəriyyəsi bu cür məlumatların saxlanmasını tələb etsə də, sonrakı hadisələrin təfərrüatları qızğın müzakirə mövzusu olaraq qalır. Hawking və Penrose hər ikisi hesab edirlər ki, radiasiya zamanı qara dəlik özündə olan məlumatı itirir. Lakin Hawking bu itkinin əvəzedilməz olduğunu israr edir, Penrose isə bunun, məlumatı qara dəliyə qaytaran kvant vəziyyətlərinin kortəbii ölçülməsi ilə balanslaşdırıldığını iddia edir.

    Hər iki alim təbiəti təsvir etmək üçün gələcək kvant cazibə nəzəriyyəsinin lazım olduğu qənaətindədir. Lakin onların bu nəzəriyyənin bəzi aspektləri ilə bağlı fikirləri fərqlidir. Penrose hesab edir ki, elementar hissəciklərin fundamental qarşılıqlı təsirləri zamanın dəyişməsinə görə simmetrik olsa belə, kvant cazibəsi belə simmetriyanı pozmalıdır. Müvəqqəti asimmetriya kainatın başlanğıcda niyə belə homojen olduğunu (böyük partlayışın yaratdığı mikrodalğalı fon radiasiyasında göstərildiyi kimi) izah etməlidir, sonda isə kainat heterojen olmalıdır.

    Penrose belə asimmetriyanı Weyl əyrilik fərziyyəsinə daxil etməyə çalışır. Kosmos-zaman, Albert Eynşteynə görə, maddənin mövcudluğu ilə əyilmişdir. Lakin kosmos zamanı da Weyl əyriliyi adlanan bəzi xas deformasiya ola bilər. Qravitasiya dalğaları və qara dəliklər, məsələn, boş ərazilərdə belə kosmos-zamanın əyilməsinə imkan verir. Erkən kainatda Weyl əyriliyi çox güman ki, sıfır idi, lakin sönən kainatda, Penrose-un iddia etdiyi kimi, çoxlu sayda qara dəliklər Veyl əyriliyinin artmasına səbəb olacaq. Bu, kainatın başlanğıcı ilə sonu arasındakı fərq olacaq.

    Hokinq böyük partlayış və son çöküşün (“Böyük böhran”) fərqli olacağı ilə razılaşır, lakin zamanın asimmetriyasını təbiət qanunu hesab etmir. Onun fikrincə, bu fərqliliyin əsas səbəbi kainatın inkişafının proqramlaşdırılma üsuludur. O, bir növ demokratiya postulatını irəli sürür, kainatda tək bir məkan nöqtəsinin ola bilməyəcəyini bildirir; və buna görə də kainatın sərhədi ola bilməz. Hawking-in iddia etdiyi bu sərhədsiz təklif mikrodalğalı fon radiasiyasının homojenliyini izah edir.

    Kvant mexanikasının şərhi ilə bağlı hər iki fizikin fikirləri də kökündən fərqlidir. Hokinq hesab edir ki, süni intellekt nəzəriyyəsinin yeganə məqsədi eksperimental məlumatlara uyğun gələn proqnozlar verməkdir. Penrose isə hesab edir ki, proqnozların təcrübələrlə sadə müqayisəsi reallığı izah etmək üçün kifayət deyil. O qeyd edir ki, dalğa funksiyalarının superpozisiyasını tələb edən kvant nəzəriyyəsi absurdlara səbəb ola biləcək bir anlayışdır. Beləliklə, bu elm adamları Eynşteyn və Bor arasında kvant nəzəriyyəsinin qəribə nəticələri haqqında məşhur müzakirəni yeni səviyyəyə qaldırırlar.

    Stephen Hawking kvant qara dəlikləri haqqında:

    Qara dəliklərin kvant nəzəriyyəsi... adi kvant mexaniki qeyri-müəyyənliyindən kənarda fizikada gözlənilməzliyin yeni səviyyəsinə gətirib çıxarır. Bunun səbəbi, qara dəliklərin daxili entropiyaya sahib olması və kainat bölgəmizdən məlumatları itirməsidir. Deməliyəm ki, bu iddialar olduqca mübahisəlidir: kvant cazibəsi sahəsində çalışan bir çox elm adamı, o cümlədən hissəciklər fizikasından ona gələnlərin demək olar ki, hamısı kvant sisteminin vəziyyəti haqqında məlumatın itirilə biləcəyi fikrini instinktiv olaraq rədd edir. Bununla belə, bu baxış informasiyanın qara dəliyi necə tərk edə biləcəyini izah etməkdə böyük uğur qazandırmadı. Nəhayət, inanıram ki, onlar qara dəliklərin şüalanmasını qəbul etməyə məcbur olduqları kimi, informasiyanın geri qaytarıla bilməyəcək şəkildə itirilməsi ilə bağlı təklifimi qəbul etməyə məcbur olacaqlar ki, bu da onların bütün ön mülahizələrinə ziddir...

    Cazibə qüvvəsinin cəlbedici olması o deməkdir ki, kainatda maddənin bir yerdə bir yerə yığılması, ulduzlar və qalaktikalar kimi cisimlərin əmələ gəlməsi meyli var. Bu cisimlərin sonrakı büzülməsi ulduzlar vəziyyətində istilik təzyiqi və ya qalaktikalar vəziyyətində fırlanma və daxili hərəkətlərlə bir müddət saxlana bilər. Bununla belə, nəhayət, istilik və ya bucaq momentumu daşınacaq və obyekt yenidən büzülməyə başlayacaq. Kütləsi təxminən bir yarım günəş kütləsindən azdırsa, büzülmə elektronların və ya neytronların degenerativ qazının təzyiqi ilə dayandırıla bilər. Obyekt müvafiq olaraq ağ cırtdan və ya neytron ulduzuna çevrilmək üçün stabilləşir. Bununla belə, kütlə bu hədddən böyükdürsə, sabit daralmanı dayandıracaq heç bir şey yoxdur. Bir cismin büzülməsi müəyyən kritik ölçüyə yaxınlaşan kimi onun səthindəki qravitasiya sahəsi o qədər güclü olacaq ki, işıq konusları içəriyə doğru əyiləcək.... Hətta çıxan işıq şüalarının da bir-birinə doğru əyildiyini görə bilərik. beləliklə, onlar ayrılmaq əvəzinə yaxınlaşırlar. Bu o deməkdir ki, bəzi qapalı səth var....

    Beləliklə, məkan-zaman bölgəsi olmalıdır ki, ondan sonsuz məsafəyə qaçmaq mümkün deyil. Bu sahə qara dəlik adlanır. Onun sərhəddi hadisə üfüqü adlanır, sonsuzluğa qaça bilməyən işıq şüalarının yaratdığı səthdir....

    Kosmos cismi qara dəlik əmələ gətirmək üçün çökdükdə böyük miqdarda məlumat itirilir. Dağılan obyekt çox sayda parametrlə təsvir olunur. Onun vəziyyəti maddənin növləri və kütlələrinin paylanmasının çoxqütblü anları ilə müəyyən edilir. Buna baxmayaraq, meydana çıxan qara dəlik maddənin növündən tamamilə müstəqildir və ilk ikisi istisna olmaqla, bütün çoxqütblü anları tez itirir: kütlə olan monopol və bucaq momentumu olan dipol.

    Bu məlumat itkisinin klassik nəzəriyyədə heç bir əhəmiyyəti yox idi. Deyə bilərik ki, çökən obyektlə bağlı bütün məlumatlar qara dəliyin içərisindədir. Qara dəliyin xaricindəki bir müşahidəçi üçün çökən obyektin necə göründüyünü müəyyən etmək çox çətin olardı. Lakin klassik nəzəriyyədə hələ də prinsipcə mümkün idi. Müşahidəçi heç vaxt çökən obyekti gözdən qaçırmazdı. Əvəzində ona elə gəlir ki, hadisə üfüqünə yaxınlaşdıqca cismin büzülməsi ləngiyir və getdikcə sönükləşir. Bu müşahidəçi hələ də çökən obyektin nədən ibarət olduğunu və orada kütlənin necə paylandığını görə bilirdi.

    Lakin kvant nəzəriyyəsi baxımından hər şey tamamilə dəyişir. Çökmə zamanı obyekt hadisə üfüqünü keçməzdən əvvəl yalnız məhdud sayda foton buraxacaqdı. Bu fotonlar bizə çökən cisim haqqında bütün məlumatları vermək üçün tamamilə kifayət etməyəcək. Bu o deməkdir ki, kvant nəzəriyyəsində kənar müşahidəçinin belə bir obyektin vəziyyətini müəyyən edə bilməsi üçün heç bir yol yoxdur. İnsan düşünə bilər ki, bunun çox da əhəmiyyəti yoxdur, çünki kənardan ölçülə bilməsə belə, məlumat hələ də qara dəliyin içində olacaq. Ancaq qara dəliklərin kvant nəzəriyyəsinin ikinci effektinin özünü göstərdiyi vəziyyət məhz belədir....

    Kvant nəzəriyyəsi qara dəlikləri şüalandırır və kütlə itirir. Və yəqin ki, onlar sonda tamamilə yox olurlar - içindəki məlumatlarla birlikdə. Mən bir arqument gətirmək istəyirəm ki, bu məlumat həqiqətən də itirilib və heç bir formada geri qaytarılmayıb. Daha sonra göstərəcəyim kimi, bu məlumat itkisi ilə kvant nəzəriyyəsi ilə əlaqəli adi qeyri-müəyyənlikdən daha yüksək qeyri-müəyyənlik fizikaya daxil olur. Təəssüf ki, Heisenberg qeyri-müəyyənlik münasibətindən fərqli olaraq, bu yeni qeyri-müəyyənlik səviyyəsini qara dəliklər vəziyyətində eksperimental olaraq təsdiqləmək olduqca çətin olacaq.

    Rocer Penrose kvant nəzəriyyəsi və məkan-zaman haqqında:

    Kvant nəzəriyyəsi, xüsusi nisbilik, ümumi nisbilik və kvant sahə nəzəriyyəsi 20-ci əsrin ən böyük fiziki nəzəriyyələridir. Bu nəzəriyyələr bir-birindən müstəqil deyillər: ümumi nisbilik xüsusi nisbilik üzərində qurulmuşdur və kvant sahə nəzəriyyəsinin əsası xüsusi nisbilik və kvant nəzəriyyəsidir.

    Kvant sahə nəzəriyyəsinin indiyə qədər mövcud olan bütün fiziki nəzəriyyələr arasında ən doğrusu olduğu, 11 onluq yerlərə qədər dəqiqlik verdiyi deyilir. Bununla belə, qeyd etmək istərdim ki, ümumi nisbilik indi 14 onluq yer üçün sınaqdan keçirilib (və bu dəqiqlik, görünür, yalnız Yerdə işləyən saatların dəqiqliyi ilə məhdudlaşır). Mən Hulse-Taylor PSR 1913+16 ikili pulsarı, biri pulsar olan bir-birinə nisbətən fırlanan bir cüt neytron ulduzunu nəzərdə tuturam. Ümumi nisbi nəzəriyyə belə bir orbitin yavaş-yavaş büzüldüyünü (və onun dövrünün azaldığını) proqnozlaşdırır, çünki qravitasiya dalğalarının emissiyası səbəbindən enerji itirilir. Bu proses həqiqətən də eksperimental olaraq qeydə alınmışdır və onun 20 il ərzində müşahidə edilən hərəkətinin tam təsviri... yuxarıda qeyd olunan diqqətəlayiq dəqiqliklə ümumi nisbilik nəzəriyyəsi (buraya Nyuton nəzəriyyəsi daxildir) uyğun gəlir. Bu ulduz sisteminin tədqiqatçıları haqlı olaraq qəbul etdilər Nobel Mükafatları işiniz üçün. Kvant nəzəriyyəçiləri həmişə öz nəzəriyyələrinin düzgünlüyünə istinad edərək ümumi nisbi nəzəriyyənin ondan nümunə götürməli olduğunu iddia edirdilər, amma indi düşünürəm ki, kvant sahəsi nəzəriyyəsi öz işarəsini almalıdır.

    Bu dörd nəzəriyyə böyük uğur əldə etsə də, problemlərdən azad deyillər.... Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi məkan-zaman təkliklərinin mövcudluğunu proqnozlaşdırır. Kvant nəzəriyyəsində bir “ölçmə problemi” var ki, onu daha sonra təsvir edəcəyəm. Belə çıxa bilər ki, bu nəzəriyyələrin problemlərinin həlli onların natamam nəzəriyyələr olduğunun etirafındadır. Məsələn, bir çox insanlar kvant sahə nəzəriyyəsinin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin təkliklərini bir şəkildə "yaxalaya" biləcəyini gözləyirlər...

    İndi isə qara dəliklərdəki məlumatların itirilməsi ilə bağlı bir neçə kəlmə demək istərdim ki, bu da son bəyanata uyğundur. Stivenin bu barədə dediyi demək olar ki, hər şeylə razıyam. Lakin Stiven qara dəliklərdə məlumat itkisini fizikada yeni qeyri-müəyyənlik, kvant-mexaniki qeyri-müəyyənlikdən daha yüksək səviyyə hesab etsə də, mən bunu sadəcə olaraq “əlavə” qeyri-müəyyənlik kimi görürəm.... Ola bilsin ki, az miqdarda məlumat qara dəliyin buxarlanma müddətində itirilmiş... lakin bu təsir çökmə zamanı məlumat itkisindən çox kiçik olacaq (bunun üçün qara dəliyin son yoxa çıxmasının hər hansı ağlabatan mənzərəsini qəbul edirəm).

    Düşüncə təcrübəsi olaraq, böyük bir qutuda qapalı sistemi nəzərdən keçirin və faza fəzasında qutunun içərisində maddənin hərəkətini nəzərdən keçirin. Qara dəliklərin yerləşdiyi yerlərə uyğun gələn faza məkanı bölgələrində sistemin fiziki təkamülünü təsvir edən trayektoriyalar yaxınlaşacaq və bu trayektoriyaların doldurduğu faza həcmləri daralacaq. Bu, qara dəliyin sinqulyarlığında məlumatın itirilməsi nəticəsində baş verir. Bu azalma faza trayektoriyalarının daşıdığı faza həcmlərinin sabit qaldığını bildirən Liouvil teoremi kimi tanınan klassik mexanika qanunu ilə birbaşa ziddiyyət təşkil edir... Beləliklə, qara dəliyin məkan-zamanı belə həcmlərin saxlanmasını pozur. Bununla belə, mənim şəklimdə faza sahəsinin həcminin bu itkisi informasiyanın bərpası və faza məkanının həcminin artması ilə nəticələnən kortəbii kvant ölçmələri prosesi ilə balanslaşdırılır. Mən başa düşdüyüm kimi, bu, qara dəliklərdə məlumatın itirilməsi ilə bağlı qeyri-müəyyənliyin, sanki, kvant mexaniki qeyri-müəyyənliyinə “əlavə” olduğu üçün baş verir: onların hər biri eyni sikkənin yalnız bir tərəfidir ....

    İndi Şrödingerin pişiyi ilə düşüncə təcrübəsini nəzərdən keçirək. Buraxılan fotonun yarı şəffaf güzgüyə düşdüyü və onun dalğa funksiyasının ötürülən hissəsinin sensor tərəfindən qeydə alındığı qutudakı pişiyin qeyri-rəsmi vəziyyətini təsvir edir. Sensor bir foton aşkar edərsə, silah sönür və pişiyi öldürür. Sensor fotonu aşkar etmirsə, o zaman pişik sağ və sağlam qalır. (Mən bilirəm ki, Stiven hətta düşüncə təcrübələrində belə pişiklərə qarşı pis rəftarı qəbul etmir!) Belə bir sistemin dalğa funksiyası bu iki ehtimalın superpozisiyasıdır... Bəs niyə biz yalnız “pişik ölü” və “makroskopik alternativləri dərk edə bilirik. belə vəziyyətlərin makroskopik superpozisiyalarından daha çox, canlı pişik"? ...

    Güman edirəm ki, ümumi nisbi nəzəriyyənin iştirakı ilə alternativ məkan-zaman həndəsələrinin superpozisiyalarından istifadə ciddi çətinliklərlə üzləşir. Ola bilsin ki, iki müxtəlif həndəsənin üst-üstə düşməsi qeyri-sabitdir və bu iki alternativdən birinə parçalanır. Belə həndəsələr, məsələn, yaşayış yeri və vaxtı və ya ola bilər ölü pişik. Alternativ vəziyyətlərdən birinə superpozisiyanın bu çöküşünə istinad etmək üçün mən obyektiv reduksiya terminindən istifadə edirəm, çünki onun yaxşı qısaltması (OR) var. Plankın 10-33 santimetr uzunluğunun bununla nə əlaqəsi var? Bu uzunluq həndəsələrin həqiqətən də fərqli dünyalar olub-olmadığını müəyyən etmək üçün təbii meyardır. Plank şkalası həmçinin müxtəlif alternativlərə endirilmənin baş verdiyi zaman şkalasını müəyyən edir.

    Hokinq kvant kosmologiyası haqqında:

    Bu mühazirəni Rocerlə mənim fərqli baxışlarımız olan bir məqamı - zamanın oxunu müzakirə etməklə bitirirəm. Kainatın bizim hissəsində zamanın irəli və tərs istiqamətləri arasında çox aydın bir fərq var. Bu fərqi görmək üçün istənilən filmi geriyə çevirmək kifayətdir. Stəkanlar masadan düşüb xırda-xırda parçalanmaq əvəzinə, biz bu parçaların yenidən bir araya gəlib masaya sıçradığını görürdük. Real həyat belə bir şey deyilmi?

    Fiziki sahələrin yerli qanunları zamana görə simmetriya tələbini, daha dəqiq desək, CPT invariantlığını (Şarj-Parite-Vaxt - Şarj-Parite-Vaxt) ödəyir. Beləliklə, keçmişlə gələcək arasında müşahidə olunan fərq kainatın sərhəd şərtlərindən irəli gəlir. Məkan olaraq qapalı bir kainatın maksimum ölçüsünə qədər genişləndiyi, sonra yenidən çökdüyü bir modeli nəzərdən keçirək. Rocerin vurğuladığı kimi, bu hekayənin son nöqtələrində kainat çox fərqli olacaq. Başlanğıcda kainat, indi düşündüyümüz kimi, kifayət qədər hamar və nizamlı olacaq. Ancaq yenidən çökməyə başlayanda onun son dərəcə qeyri-müntəzəm və nizamsız olmasını gözləyirik. Sifariş edilmiş konfiqurasiyalardan daha çox nizamsız konfiqurasiyalar olduğundan, bu, ilkin şərtlərin son dərəcə dəqiq seçilməsini nəzərdə tutur.

    Nəticədə, bu zaman anlarında sərhəd şərtləri fərqli olmalıdır. Rocerin təklifi ondan ibarətdir ki, Weyl tensoru yalnız zamanın sonlarından birində yox olmalıdır. Veyl tensoru, Eynşteyn tənlikləri vasitəsilə maddənin yerli paylanması ilə müəyyən edilməyən məkan-zaman əyriliyinin hissəsidir. Bu əyrilik nizamlı ilkin mərhələdə olduqca kiçik, dağılan kainatda isə çox böyükdür. Beləliklə, bu təklif bizə zamanın hər iki sonunu bir-birindən ayırmağa və zaman oxunun varlığını izah etməyə imkan verəcəkdi.

    Hesab edirəm ki, Rocerin təklifi sözün iki mənasında Veylin təklifidir. Birincisi, o, CPT-invariant deyil. Rocer bu xassəni bir fəzilət olaraq görür, lakin mən hiss edirəm ki, simmetriyaları kifayət qədər əsaslı səbəb olmadan tərk etmək olmaz. İkincisi, əgər Veyl tensoru kainatın ilkin mərhələsində tam olaraq sıfır olsaydı, o zaman sonrakı dövr ərzində homojen və izotrop olaraq qalardı. Rogerin Veyl hipotezi nə mikrodalğalı fondakı dalğalanmaları, nə də bizim kimi qalaktikaların və cisimlərin yaratdığı təlaşları izah edə bilməz.

    Bütün bunlara baxmayaraq, düşünürəm ki, Rocer bu iki vaxt məhdudiyyəti arasında çox mühüm fərqə işarə etdi. Lakin Weyl tensorunun sərhədlərdən birində kiçik olması bizim tərəfimizdən ad hoc qəbul edilməməli, daha fundamental “sərhədsiz” prinsipindən irəli gəlməlidir....

    İki vaxt məhdudiyyəti necə fərqli ola bilər? Nə üçün onların birində təlaşlar kiçik olmalıdır, digərində isə yox? Bunun səbəbi sahə tənliklərinin iki mümkün kompleks həlli olmasıdır.... Aydındır ki, bir həll bir zaman sərhədinə, digəri isə digərinə uyğundur.... Zamanın bir sonunda kainat çox hamar idi və Weyl tensoru kiçikdir. Lakin, əlbəttə ki, sıfıra bərabər ola bilməz, çünki bu, qeyri-müəyyənlik əlaqəsinin pozulmasına gətirib çıxarır. Əvəzində kiçik dalğalanmalar baş verməlidir ki, sonradan bizim kimi qalaktikalara və cisimlərə çevrilə bilər. Başlanğıcdan fərqli olaraq, son kainat çox nizamsız və xaotik olmalıdır və Weyl tensoru çox böyük olmalıdır. Bu, nə üçün vaxt oxunun olduğunu və stəkanların niyə masadan düşdüyünü və sağalıb yuxarı sıçramaqdan daha tez qırıldığını izah edəcək.

    Penrose kvant kosmologiyası haqqında:

    Stevenin konsepsiyasından başa düşdüyümdən belə nəticəyə gəlirəm ki, bizim fikir ayrılıqlarımız üzərindədir bu məsələ(Veylin əyriliyi fərziyyələri) son dərəcə böyükdür... İlkin təklik üçün Veyl əyriliyi təqribən sıfırdır.... Stiven iddia edirdi ki, ilkin vəziyyətdə kiçik kvant dalğalanmaları baş verməlidir və buna görə də sıfır Weyl əyriliyi hipotezi a klassikdir. və qəbuledilməzdir. Amma məncə, bu fərziyyənin dəqiq formalaşdırılmasında müəyyən qədər sərbəstlik var. Kvant rejimində mənim nöqteyi-nəzərdən kiçik təlaşlar əlbəttə məqbuldur. Bizə yalnız sıfır ətrafında bu dalğalanmaları əhəmiyyətli dərəcədə məhdudlaşdırmalıyıq...

    Mümkündür ki, Ceyms-Hartli-Hokinqin “sərhədsiz” prinsipi ilkin vəziyyətin strukturunu təsvir etmək üçün yaxşı namizəddir. Bununla belə, mənə elə gəlir ki, son vəziyyəti izah etmək üçün başqa bir şey lazımdır. Xüsusilə, təkliklərin strukturunu izah edən bir nəzəriyyə Weyl əyrilik fərziyyəsinə uyğun olmaq üçün CPT və digər simmetriyaların pozulmasını ehtiva etməlidir. Belə zaman simmetriyasının pozulması olduqca kiçik ola bilər; və dolayısı ilə kvant mexanikasından kənara çıxan yeni bir nəzəriyyədə yer ala bilər.

    Hawking fiziki reallıq haqqında:

    Bu mühazirələr Rocerlə mənim aramdakı fərqi çox aydın göstərdi. O, Platonçudur, mən isə pozitivistəm. O, Şrödingerin pişiyinin yarı diri yarı ölü olduğu kvant vəziyyətində olmasından ciddi narahatdır. O, reallıqla bu uyğunsuzluğu qabaqcadan görür. Amma bu şeylər məni narahat etmir. Mən nəzəriyyənin reallığa uyğun olmasını tələb etmirəm, çünki reallığın nə olduğunu bilmirəm. Reallıq lakmus kağızı ilə yoxlaya biləcəyin keyfiyyət deyil. Məni maraqlandıran tək şey nəzəriyyənin ölçmələrin nəticələrini proqnozlaşdırmasıdır. Kvant nəzəriyyəsi bunu çox yaxşı edir...

    Rocer hiss edir ki... dalğa funksiyasının çökməsi CPT simmetriyasını fizikaya daxil edir. O, fizikanın ən azı iki sahəsində belə pozulmaları görür: kosmologiya və qara dəliklər. Razıyam ki, müşahidələr haqqında suallar verərkən zaman asimmetriyasından istifadə edə bilərik. Ancaq mən dalğa funksiyasının azalmasına səbəb olan bəzi fiziki proseslərin olması və ya bunun kvant cazibə və ya şüurla əlaqəsi olması fikrini tamamilə rədd edirəm. Bütün bunlar sehr və sehrbazlarla əlaqəlidir, lakin elmlə deyil.

    Penrose fiziki reallıq haqqında:

    Kvant mexanikası cəmi 75 ildir mövcuddur. Xüsusilə, məsələn, Nyutonun cazibə nəzəriyyəsi ilə müqayisə edildikdə, bu çox deyil. Buna görə də, kvant mexanikası çox böyük obyektlər üçün dəyişdirilsə, təəccüblənmərəm.

    Bu mübahisənin başlanğıcında Stiven özünün pozitivist, mənim isə Platonçu olduğumu irəli sürdü. Onun pozitivist olmasına şadam, amma özümlə bağlı deyə bilərəm ki, mən daha çox realistəm. Həmçinin, bu mübahisəni təxminən 70 il əvvəl məşhur Bor-Einstein mübahisəsi ilə müqayisə etsəniz, düşünürəm ki, Stiven Boru oynayır, mən isə Eynşteynəm! Eynşteyn üçün mütləq dalğa funksiyası ilə təsvir olunmayan real dünyaya bənzər bir şeyin olması zəruri idi, Bohr isə dalğa funksiyasının real dünyanı təsvir etmədiyini, yalnız bir dalğa funksiyasının nəticələrini proqnozlaşdırmaq üçün lazım olan biliyi vurğuladı. təcrübə.

    İndi güman edilir ki, Borun arqumentləri daha ciddi idi və Eynşteyn (Abraham Pais tərəfindən yazılmış tərcümeyi-halına görə) 1925-ci ildən balıq tuta bilərdi. Həqiqətən, o, kvant mexanikasına çox da böyük töhfə vermədi, baxmayaraq ki, onun dərin tənqidi ikincisi üçün çox faydalı oldu. İnanıram ki, bunun səbəbi kvant nəzəriyyəsində bəzi mühüm komponentlərin çatışmaması idi. Belə komponentlərdən biri Stiven tərəfindən 50 il sonra kəşf edilən qara dəliklərdən gələn radiasiya idi. Qara dəliyin radiasiyası ilə bağlı məlumatların sızması kvant nəzəriyyəsini yeni səviyyəyə qaldıra biləcək hadisədir.

    Stiven Hokinq hesab edir ki, kainatın son nəzəriyyəsi mövcud olmaya bilər

    Məşhur ingilis fizik Stiven Hokinqin Massaçusets Texnologiya İnstitutunda (MIT) bir neçə auditoriyaya verdiyi televiziya mühazirəsi elm adamlarının kainatın tam nəzəriyyəsi üçün davam edən axtarışlarını təsvir etdi. Nəhayət, “Zamanın qısa tarixi” və “Hər şeyin nəzəriyyəsi” elmi bestsellerlərinin müəllifi, Kembric Universitetinin riyaziyyat professoru “bəlkə də [belə bir nəzəriyyə] mümkün deyil” fikrini irəli sürdü.

    "Bəzi insanlar qəti bir nəzəriyyənin olmadığını öyrəndikdə çox məyus olacaqlar" dedi Hokinq. "Mən də bu düşərgəyə aid idim, amma indi fikrimi dəyişdim. Biz həmişə yeni elmi kəşflərin problemi ilə məşğul olacağıq. Bu olmadan. , sivilizasiya durğunlaşacaq.” .Axtarışları çox uzun müddət davam etdirmək olar”.

    Görüntü və səsdə müəyyən texniki çətinliklərin yaşandığı teletamaşa internet üzərindən də yayımlanıb. İngiltərədəki Kembric Universiteti və Massaçusets Texnologiya İnstitutu arasında üç illik strateji ittifaq olan Cambridge-MIT İnstitutu (CMI) tərəfindən təşkil edilmişdir.

    Hawking, Aristoteldən tutmuş Stiven Vaynberqə (1933-cü il təvəllüdlü Nobel mükafatı laureatı) qədər bu sahədə əsas fiqurlara və nəzəriyyələrə diqqət yetirərək, hissəciklər fizikasının tarixini mahiyyətcə ümumiləşdirdi.

    Məsələn, Maksvell və Dirak tənlikləri "demək olar ki, bütün fizikanı və bütün kimya və biologiyanı idarə edir" deyə Hokinq əsaslandırırdı. Dava böyük bir müvəffəqiyyətdir" deyə, tamaşaçıların gülüşünə sözünü tamamladı.

    İnsan beynində birinin davranışını proqnozlaşdırmaq üçün lazım olan bütün tənlikləri həll etmək üçün çoxlu hissəciklər var. Biz yalnız yaxın gələcəkdə nematod qurdunun davranışını təxmin etməyi öyrənəcəyik.

    Kainatı izah etmək üçün indiyə qədər inkişaf etdirilən bütün nəzəriyyələr "ya uyğunsuzdur, ya da natamamdır" dedi Hawking. Və o təklif etdi ki, hansı şəraitə görə Kainatın bir tam nəzəriyyəsini inkişaf etdirmək prinsipcə mümkün deyil. O, öz mülahizəsini çex riyaziyyatçısı, məşhur teorem müəllifi Kurt Gödelin işinə əsaslandırdı, ona görə riyaziyyatın heç bir sahəsində müəyyən müddəaları nə sübut etmək, nə də təkzib etmək mümkün deyil.

    Bilik ekologiyası: Ən çox böyük problem nəzəri fiziklər - bütün fundamental qarşılıqlı təsirləri (qravitasiya, elektromaqnit, zəif və güclü) vahid nəzəriyyədə necə birləşdirməyi. Superstring nəzəriyyəsi sadəcə olaraq hər şeyin nəzəriyyəsi olduğunu iddia edir

    Üçdən ona qədər saymaq

    Nəzəri fiziklərin ən böyük problemi bütün fundamental qarşılıqlı təsirlərin (qravitasiya, elektromaqnit, zəif və güclü) vahid nəzəriyyədə necə birləşdirilməsidir. Superstring nəzəriyyəsi sadəcə olaraq hər şeyin nəzəriyyəsi olduğunu iddia edir.

    Ancaq məlum oldu ki, bu nəzəriyyənin işləməsi üçün lazım olan ölçülərin ən əlverişli sayı ondur (onlardan doqquzu məkan, biri isə müvəqqəti)! Əgər ölçülər az və ya çox olarsa, riyazi tənliklər sonsuzluğa gedən irrasional nəticələr verir - təklik.

    Superstring nəzəriyyəsinin inkişafının növbəti mərhələsi - M-nəzəriyyə - artıq on bir ölçü hesablanmışdır. Və onun başqa bir versiyası - F-nəzəriyyə - hamısı on iki. Və bu heç də mürəkkəb deyil. F-nəzəriyyəsi, M-nəzəriyyəsinin 11-ölçülü fəzanı təsvir etdiyindən daha sadə tənliklərlə 12 ölçülü fəzanı təsvir edir.

    Təbii ki, nəzəri fizikaya bir səbəbə görə nəzəri fizika deyilir. Onun bütün nailiyyətləri indiyə qədər yalnız kağız üzərində mövcuddur. Beləliklə, niyə yalnız üç ölçülü kosmosda hərəkət edə biləcəyimizi izah etmək üçün elm adamları uğursuz digər ölçülərin kvant səviyyəsində kompakt sferalara necə büzülməsi barədə danışmağa başladılar. Dəqiq desək, kürələrə deyil, Calabi-Yau fəzalarına. Bunlar elə üçölçülü fiqurlardır ki, onların içində öz ölçüsü olan öz dünyası var. Oxşar manifoldların ikiölçülü proyeksiyası belə görünür:

    470 milyondan çox belə heykəlcik məlumdur. Onlardan hansı bizim reallığımıza uyğundur, in Bu an hesablanır. Nəzəri fizik olmaq asan deyil.

    Bəli, bir az uzaqgörən görünür. Ancaq bəlkə də bu, kvant dünyasının bizim qəbul etdiyimizdən niyə bu qədər fərqli olduğunu izah edir.

    Nöqtə, nöqtə, vergül

    Yenidən başlamaq. Sıfır ölçü nöqtədir. Onun ölçüsü yoxdur. Hərəkət etmək üçün heç bir yer yoxdur, belə bir ölçüdə yeri göstərmək üçün koordinatlara ehtiyac yoxdur.

    Birincinin yanına ikinci nöqtə qoyub, onların arasından xətt çəkək. Budur birinci ölçü. Bir ölçülü obyektin ölçüsü var - uzunluğu, lakin eni və dərinliyi yoxdur. Birölçülü məkan çərçivəsində hərəkət çox məhduddur, çünki yolda yaranan maneədən yan keçmək mümkün deyil. Bu seqmentdə yeri müəyyən etmək üçün yalnız bir koordinat lazımdır.

    Seqmentin yanında bir nöqtə qoyaq. Bu obyektlərin hər ikisini sığdırmaq üçün bizə artıq uzunluğu və eni, yəni sahəsi olan, lakin dərinliyi olmayan, yəni həcmi olan iki ölçülü fəza lazımdır. Bu sahədə hər hansı bir nöqtənin yeri iki koordinatla müəyyən edilir.

    Üçüncü ölçü bu sistemə üçüncü koordinat oxu əlavə etdikdə yaranır. Biz üçölçülü kainatın sakinləri üçün bunu təsəvvür etmək çox asandır.

    Gəlin iki ölçülü kosmosun sakinlərinin dünyanı necə gördüklərini təsəvvür etməyə çalışaq. Məsələn, bu iki nəfər:

    Onların hər biri öz dostunu belə görəcək:

    Və bu layout ilə:

    Qəhrəmanlarımız bir-birlərini belə görəcəklər:


    Məhz baxış bucağının dəyişməsi qəhrəmanlarımıza bir-birini bir ölçülü seqmentlər kimi deyil, iki ölçülü obyektlər kimi mühakimə etməyə imkan verir.

    İndi isə təsəvvür edək ki, müəyyən üç ölçülü obyekt bu iki ölçülü dünyanı keçən üçüncü ölçüdə hərəkət edir. Kənar bir müşahidəçi üçün bu hərəkət MRT aparatında brokoli kimi bir təyyarədə obyektin ikiölçülü proyeksiyalarında dəyişikliklə ifadə olunacaq:

    Ancaq bizim Düzənlik sakini üçün belə bir mənzərə anlaşılmazdır! Onu təsəvvür belə edə bilməz. Onun üçün iki ölçülü proyeksiyaların hər biri, gözlənilməz yerdə görünən və eyni zamanda gözlənilməz şəkildə yoxa çıxan sirli şəkildə dəyişən uzunluğa malik bir ölçülü seqment kimi görünəcək. İki ölçülü fəzanın fizika qanunlarından istifadə edərək bu cür obyektlərin uzunluğunu və yaranma yerini hesablamaq cəhdləri uğursuzluğa məhkumdur.

    Biz üçölçülü dünyanın sakinləri hər şeyi iki ölçüdə görürük. Yalnız kosmosda obyektin hərəkəti onun həcmini hiss etməyə imkan verir. Biz həmçinin hər hansı çoxölçülü obyekti ikiölçülü görəcəyik, lakin onunla olan nisbi mövqeyimizdən və ya vaxtımızdan asılı olaraq heyrətamiz şəkildə dəyişəcək.

    Bu baxımdan, məsələn, cazibə qüvvəsi haqqında düşünmək maraqlıdır. Yəqin ki, hər kəs belə şəkillər görüb:


    Cazibə qüvvəsinin məkan-zamanı necə əydiyini təsvir etmək adətdir. Döngələr... harada? Bizə tanış olan ölçülərin heç birində dəqiq deyil. Bəs kvant tunelinə, yəni zərrəciyin bir yerdə yoxa çıxması və tamam başqa yerdə görünməsi, üstəlik bizim reallıqlarımızda onun içindən dəlik açmadan keçə bilmədiyi bir maneənin arxasında görünməsi necədir? Bəs qara dəliklər? Bəs müasir elmin bütün bu və digər sirləri kosmosun həndəsəsinin bizim dərk etdiyimiz kimi heç də eyni olmaması ilə izah edilərsə, necə?

    Saat tıklanır

    Zaman Kainatımıza daha bir koordinat əlavə edir. Ziyafətin baş tutması üçün onun nəinki hansı barda keçiriləcəyini, həm də bilməlisiniz dəqiq vaxt bu hadisə.

    Bizim qavrayışımıza əsasən, zaman şüa kimi düz xətt deyil. Yəni onun başlanğıc nöqtəsi var və hərəkət yalnız bir istiqamətdə - keçmişdən gələcəyə doğru həyata keçirilir. Və yalnız indiki realdır. Nahar vaxtı ofis işçisi nöqteyi-nəzərindən səhər yeməyi və şam yeməyi olmadığı kimi, nə keçmiş, nə də gələcək var.

    Lakin nisbilik nəzəriyyəsi bununla razılaşmır. Onun nöqteyi-nəzərindən zaman dəyərli ölçüdür. Mövcud olan, mövcud olan və davam edəcək bütün hadisələr dəniz çimərliyi qədər realdır, sörfün səsi xəyallarının tam olaraq harada bizi təəccübləndirməsindən asılı olmayaraq. Bizim qavrayışımız sadəcə olaraq zaman xəttində müəyyən bir seqmenti işıqlandıran projektor kimi bir şeydir. Dördüncü ölçüsündə insanlıq belə görünür:


    Ancaq biz hər bir fərdi zaman anında bu ölçüsün yalnız bir proyeksiyasını, bir dilimini görürük. Bəli, bəli, MRT aparatındakı brokoli kimi.

    İndiyə qədər bütün nəzəriyyələr çoxlu sayda fəza ölçüləri ilə işləmişdir və zaman həmişə yeganə olmuşdur. Bəs niyə kosmos məkan üçün bir neçə ölçüyə icazə verir, ancaq bir dəfə? Alimlər bu suala cavab tapana qədər, iki və ya daha çox müvəqqəti məkan fərziyyəsi bütün filosoflar və fantastika yazıçıları üçün çox cəlbedici görünəcək. Bəli və fiziklər, artıq nə var. Məsələn, amerikalı astrofizik İtzhak Bars Hər Şeyin Nəzəriyyəsi ilə bağlı bütün problemlərin kökünü nəzərdən qaçırılmış ikinci zaman ölçüsü olaraq görür. Zehni bir məşq olaraq, iki dəfə dünyanı təsəvvür etməyə çalışaq.

    Hər ölçü ayrıca mövcuddur. Bu, bir ölçüdə obyektin koordinatlarını dəyişdirsək, digərlərindəki koordinatların dəyişməz qala biləcəyi ilə ifadə edilir. Beləliklə, əgər siz digərini düzgün bucaq altında kəsən bir zaman oxu boyunca hərəkət etsəniz, kəsişmə nöqtəsində ətrafdakı vaxt dayanacaq. Praktikada bu belə görünəcək:


    Neonun etməli olduğu tək şey bir ölçülü zaman oxunu güllələrin zaman oxuna perpendikulyar yerləşdirmək idi. Əsl xırdalıq, razıyam. Əslində hər şey daha mürəkkəbdir.

    İki zaman ölçüsü olan bir kainatdakı dəqiq vaxt iki dəyərlə müəyyən ediləcək. İki ölçülü bir hadisəni təsəvvür etmək çətindir? Yəni, iki zaman oxu boyunca eyni vaxtda uzadılan biri? Çox güman ki, kartoqraflar yer kürəsinin ikiölçülü səthinin xəritəsini tərtib etdikləri kimi, belə bir dünyanın zaman xəritəsini tərtib edən mütəxəssislərə ehtiyacı olacaq.

    İki ölçülü məkanı bir ölçülü məkandan başqa nə fərqləndirir? Məsələn, bir maneəni keçmək bacarığı. Bu, ağlımızın hüdudlarından tamamilə kənardır. Bir ölçülü dünyanın sakini küncdən dönməyin necə olduğunu təsəvvür edə bilməz. Və bu nədir - zaman bucağı? Bundan əlavə, iki ölçülü məkanda siz irəli, geri və hətta diaqonal olaraq səyahət edə bilərsiniz. Zamanla çapraz şəkildə getməyin necə olduğunu bilmirəm. Mən bir çox fiziki qanunların əsasında zamanın dayanmasından danışmıram və başqa bir zaman ölçüsünün meydana gəlməsi ilə Kainatın fizikasının necə dəyişəcəyini təsəvvür etmək mümkün deyil. Ancaq bu barədə düşünmək çox həyəcanlıdır!

    Çox böyük ensiklopediya

    Digər ölçülər hələ kəşf edilməmişdir və yalnız riyazi modellərdə mövcuddur. Ancaq onları belə təsəvvür etməyə cəhd edə bilərsiniz.

    Daha əvvəl öyrəndiyimiz kimi, biz Kainatın dördüncü (müvəqqəti) ölçüsünün üçölçülü proyeksiyasını görürük. Başqa sözlə, dünyamızın mövcudluğunun hər anı Böyük Partlayışdan Dünyanın Sonuna qədər olan zaman intervalında bir nöqtədir (sıfır ölçüsünə bənzər).

    Zaman səyahəti haqqında oxuyanlarınız kosmos-zaman kontinuumunun əyriliyinin nə qədər vacib olduğunu bilirlər. Bu, beşinci ölçüdür - dördölçülü məkan-zaman bu düz xəttdəki iki nöqtəni bir-birinə yaxınlaşdırmaq üçün "əyilir". Bu olmasaydı, bu nöqtələr arasındakı səyahət çox uzun, hətta qeyri-mümkün olardı. Kobud desək, beşinci ölçü ikinciyə bənzəyir - o, "bir ölçülü" məkan-zaman xəttini küncü döndərmək qabiliyyəti şəklində bütün nəticələri ilə "iki ölçülü" müstəviyə keçir.

    Bir az əvvəl, xüsusilə fəlsəfi düşüncəli oxucularımız, yəqin ki, gələcəyin artıq mövcud olduğu, lakin hələ məlum olmayan şəraitdə iradə azadlığının mümkünlüyü haqqında düşünürdülər. Elm bu suala belə cavab verir: ehtimallar. Gələcək bir çubuq deyil, mümkün ssenarilərin bütöv bir süpürgəsidir. Onlardan hansı gerçəkləşəcək - ora çatanda öyrənəcəyik.

    Ehtimalların hər biri beşinci ölçüsün “müstəvisində” “bir ölçülü” seqment kimi mövcuddur. Bir seqmentdən digərinə keçməyin ən sürətli yolu nədir? Doğrudur - bu təyyarəni bir vərəq kimi bükün. Harada əyilmək lazımdır? Və yenə də düzgün olaraq - bütün mürəkkəb quruluşa "həcm" verən altıncı ölçüdə. Və beləliklə onu bəyənir üçölçülü məkan, "bitdi", yeni bir nöqtə.

    Yeddinci ölçü altı ölçülü “nöqtələrdən” ibarət yeni düz xəttdir. Bu xəttin başqa hansı nöqtəsi var? Başqa bir kainatda hadisələrin inkişafı üçün Böyük Partlayış nəticəsində deyil, başqa şərtlərdə formalaşan və başqa qanunlara uyğun hərəkət edən bütün sonsuz seçimlər toplusu. Yəni yeddinci ölçü paralel dünyalardan muncuqlardır. Səkkizinci ölçü bu “düz xətləri” bir “müstəvidə” toplayır. Doqquzuncu isə səkkizinci ölçüsün bütün “vərəqlərini” özündə cəmləşdirən kitabla müqayisə oluna bilər. Bu, bütün fizikanın qanunları ilə bütün kainatların bütün tarixlərinin məcmusudur ilkin şərtlər. Yenidən işarə edin.

    Burada limitə çatdıq. Onuncu ölçüsü təsəvvür etmək üçün bizə düz xətt lazımdır. Doqquzuncu ölçü artıq təsəvvür edilə bilən, hətta təsəvvür edilə bilməyən hər şeyi əhatə edirsə, bu düz xəttin başqa hansı nöqtəsi ola bilər? Belə çıxır ki, doqquzuncu ölçü başqa bir başlanğıc nöqtəsi deyil, sondur - hər halda bizim təsəvvürümüz üçün.

    Sim nəzəriyyəsi iddia edir ki, onuncu ölçüdə tellər, hər şeyi təşkil edən əsas hissəciklər öz titrəyişlərini edir. Əgər onuncu ölçü bütün kainatları və bütün imkanları ehtiva edirsə, onda simlər hər yerdə və hər zaman mövcuddur. Demək istədiyim odur ki, bizim kainatda hər bir sim var, digəri də. Zamanın istənilən nöqtəsində. Dərhal. Əla, hə? nəşr edilmişdir

    Superstring nəzəriyyəsi, məşhur dillə desək, kainatı enerjinin titrəyici filamentləri - simlər toplusu kimi təmsil edir. Onlar təbiətin əsasını təşkil edir. Fərziyyə digər elementləri də təsvir edir - branes. Dünyamızdakı bütün maddələr simlərin və branların titrəyişlərindən ibarətdir. Nəzəriyyənin təbii nəticəsi cazibə qüvvəsinin təsviridir. Buna görə də elm adamları hesab edirlər ki, cazibə qüvvəsini digər qüvvələrlə birləşdirən açardır.

    Konsepsiya inkişaf edir

    Vahid sahə nəzəriyyəsi, superstring nəzəriyyəsi sırf riyazidir. Bütün fiziki anlayışlar kimi, o da müəyyən şəkildə şərh edilə bilən tənliklərə əsaslanır.

    Bu gün heç kim bu nəzəriyyənin son versiyasının nə olacağını dəqiq bilmir. Elm adamları onun ümumi elementləri haqqında kifayət qədər qeyri-müəyyən bir təsəvvürə malikdirlər, lakin hələ heç kim bütün supersimli nəzəriyyələri əhatə edəcək qəti bir tənlik ilə çıxış etməyib və eksperimental olaraq hələ də təsdiq edə bilməyib (baxmayaraq ki, onu da təkzib etmir). . Fiziklər tənliyin sadələşdirilmiş versiyalarını yaratdılar, lakin indiyə qədər bu, kainatımızı tam təsvir etmir.

    Başlayanlar üçün Superstring nəzəriyyəsi

    Hipotez beş əsas fikrə əsaslanır.

    1. Superstring nəzəriyyəsi, dünyamızdakı bütün obyektlərin titrəyici filamentlərdən və enerji membranlarından ibarət olduğunu proqnozlaşdırır.
    2. Ümumi nisbilik nəzəriyyəsini (qravitasiya) kvant fizikası ilə birləşdirməyə çalışır.
    3. Superstring nəzəriyyəsi kainatın bütün əsas qüvvələrini birləşdirəcək.
    4. Bu fərziyyə prinsipcə ikisi arasında yeni bir əlaqəni, supersimmetriyanı proqnozlaşdırır müxtəlif növlər hissəciklər, bozonlar və fermionlar.
    5. Konsepsiya Kainatın bir sıra əlavə, adətən müşahidə olunmayan ölçülərini təsvir edir.

    Simlər və branes

    Nəzəriyyə 1970-ci illərdə ortaya çıxanda onun içindəki enerji telləri 1 ölçülü obyektlər - simlər hesab olunurdu. "Bir ölçülü" sözü deyir ki, simin yalnız 1 ölçüsü var, məsələn, kvadratdan fərqli olaraq uzunluğu və hündürlüyü var.

    Nəzəriyyə bu super simləri iki növə ayırır - qapalı və açıq. Açıq simin bir-birinə toxunmayan ucları var, qapalı sim isə açıq ucları olmayan bir ilgəkdir. Nəticədə məlum olmuşdur ki, birinci tip sətirlər adlanan bu sətirlər 5 əsas növ qarşılıqlı təsirə məruz qalır.

    Qarşılıqlı təsirlər simin uclarını birləşdirmək və ayırmaq qabiliyyətinə əsaslanır. Açıq sətirlərin ucları birləşərək qapalı sətirlər əmələ gətirə bildiyi üçün ilmələnmiş sətirləri ehtiva etməyən super sim nəzəriyyəsi qurmaq mümkün deyil.

    Fiziklərin fikrincə, qapalı simlərin cazibə qüvvəsini təsvir edə biləcəyi xüsusiyyətlərə malik olduğu üçün bu vacib idi. Başqa sözlə, alimlər başa düşdülər ki, maddə hissəciklərini izah etmək əvəzinə, superstring nəzəriyyəsi onların davranışını və cazibəsini təsvir edə bilər.

    Uzun illər sonra məlum oldu ki, nəzəriyyə üçün simlərdən başqa başqa elementlər də lazımdır. Onlar çarşaflar və ya branes kimi düşünülə bilər. Simlər onların bir və ya hər iki tərəfinə yapışdırıla bilər.

    kvant cazibə qüvvəsi

    Müasir fizikanın iki əsas elmi qanunu var: ümumi nisbilik (GR) və kvant. Onlar tamamilə fərqli elm sahələrini təmsil edirlər. Kvant fizikası ən kiçik təbii hissəcikləri öyrənir, ümumi nisbilik isə, bir qayda olaraq, təbiəti planetlər, qalaktikalar və bütövlükdə kainat miqyasında təsvir edir. Onları birləşdirməyə çalışan fərziyyələrə kvant cazibə nəzəriyyələri deyilir. Bu gün onlardan ən perspektivlisi simdir.

    Qapalı iplər cazibə qüvvəsinin davranışına uyğundur. Xüsusilə, onlar cisimlər arasında cazibə qüvvəsini daşıyan bir hissəcik olan qraviton xüsusiyyətlərinə malikdirlər.

    Qüvvələrin birləşdirilməsi

    Sim nəzəriyyəsi dörd qüvvəni - elektromaqnit, güclü və zəif nüvə qüvvələri və cazibə qüvvəsini birləşdirməyə çalışır. Bizim dünyamızda onlar dörd fərqli fenomen kimi təzahür edir, lakin simli nəzəriyyəçilər inanırlar ki, ilk kainatda onlar inanılmaz dərəcədə yüksək səviyyələr enerji, bütün bu qüvvələr bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan tellərlə təsvir olunur.

    supersimmetriya

    Kainatdakı bütün hissəcikləri iki növə bölmək olar: bozonlar və fermionlar. Simlər nəzəriyyəsi ikisi arasında supersimmetriya adlanan əlaqənin olduğunu proqnozlaşdırır. Supersimmetriyada hər bozon üçün bir fermion, hər fermion üçün isə bir bozon olmalıdır. Təəssüf ki, belə hissəciklərin mövcudluğu eksperimental olaraq təsdiqlənməmişdir.

    Supersimmetriya fiziki tənliklərin elementləri arasındakı riyazi əlaqədir. O, fizikanın başqa bir sahəsində kəşf edildi və onun tətbiqi 1970-ci illərin ortalarında supersimmetrik simlər nəzəriyyəsinin (və ya məşhur dillə desək, superstring nəzəriyyəsinin) adının dəyişdirilməsinə səbəb oldu.

    Supersimmetriyanın üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, bəzi dəyişənlərin aradan qaldırılmasına imkan verməklə tənlikləri xeyli sadələşdirir. Supersimmetriya olmadan, tənliklər sonsuz dəyərlər və xəyali kimi fiziki ziddiyyətlərə səbəb olur.

    Alimlər supersimmetriya ilə proqnozlaşdırılan hissəcikləri müşahidə etmədikləri üçün bu, hələ də fərziyyə olaraq qalır. Bir çox fiziklər hesab edirlər ki, bunun səbəbi məşhur Eynşteynin E = mc 2 tənliyi ilə kütlə ilə əlaqəli olan əhəmiyyətli miqdarda enerji ehtiyacıdır. Bu hissəciklər ilk kainatda mövcud ola bilərdi, lakin Böyük Partlayışdan sonra soyuduqca və enerji genişləndikcə, bu hissəciklər aşağı enerji səviyyələrinə keçdi.

    Başqa sözlə desək, yüksək enerjili hissəciklər kimi titrəyən simlər enerjisini itirmiş, bu da onları daha az titrəyişli elementlərə çevirmişdir.

    Alimlər ümid edirlər ki, astronomik müşahidələr və ya hissəcik sürətləndiriciləri ilə aparılan təcrübələr bəzi yüksək enerjili supersimmetrik elementləri aşkar etməklə nəzəriyyəni təsdiq edəcək.

    Əlavə ölçmələr

    Simlər nəzəriyyəsinin digər riyazi nəticəsi ondan ibarətdir ki, o, üç ölçüdən çox olan dünyada məna kəsb edir. Hazırda bunun iki izahı var:

    1. Əlavə ölçülər (onlardan altısı) çökdü və ya sim nəzəriyyəsi terminologiyası ilə desək, heç vaxt qəbul edilməyəcək dərəcədə kiçik ölçülərə qədər sıxlaşdırıldı.
    2. Biz 3D əyləcində ilişib qalmışıq və digər ölçülər ondan kənara çıxır və bizim üçün əlçatmazdır.

    Nəzəriyyəçilər arasında mühüm tədqiqat xətti bu əlavə koordinatların bizimkinə necə aid ola biləcəyinin riyazi modelləşdirilməsidir. Ən son Nəticələr alimlərin tezliklə bu əlavə ölçüləri (əgər onlar varsa) qarşıdakı təcrübələrdə aşkar edə biləcəklərini proqnozlaşdırırlar, çünki onlar əvvəlcədən gözləniləndən daha böyük ola bilər.

    Məqsəd Anlaması

    Alimlərin super simləri araşdırarkən can atdıqları məqsəd “hər şeyin nəzəriyyəsi”, yəni bütün fiziki reallığı fundamental səviyyədə təsvir edən vahid fiziki fərziyyədir. Uğurlu olarsa, kainatımızın quruluşu ilə bağlı bir çox suala aydınlıq gətirə bilər.

    Maddənin və kütlənin izahı

    Əsas vəzifələrdən biri müasir tədqiqat- real hissəciklər üçün həll yolları axtarın.

    Sim nəzəriyyəsi, simin müxtəlif yüksək vibrasiya vəziyyətlərində olan hadronlar kimi hissəcikləri təsvir edən bir konsepsiya kimi başladı. Müasir quruluşların əksəriyyətində kainatımızda müşahidə edilən maddə tellərin və ən aşağı enerjili branların titrəyişlərinin nəticəsidir. Daha çox olan titrəmələr hal-hazırda dünyamızda olmayan yüksək enerjili hissəciklər yaradır.

    Bunların kütləsi iplərin və branların sıxlaşdırılmış əlavə ölçülərə necə büküldüyünün təzahürüdür. Məsələn, riyaziyyatçılar və fiziklər tərəfindən torus adlandırılan pişi formasına qatlandıqları sadələşdirilmiş vəziyyətdə sim bu formanı iki şəkildə sara bilər:

    • torusun ortasından qısa bir döngə;
    • torusun bütün xarici çevrəsi ətrafında uzun bir döngə.

    Qısa bir döngə yüngül hissəcik, böyük bir döngə isə ağır olacaq. Simlər toroidal sıxlaşdırılmış ölçülərə sarıldıqda, müxtəlif kütlələrə malik yeni elementlər əmələ gəlir.

    Superstring nəzəriyyəsi uzunluğun kütləyə keçidini qısa və aydın, sadə və zərif şəkildə izah edir. Buradakı qatlanmış ölçülər torusdan daha mürəkkəbdir, lakin prinsipcə onlar eyni şəkildə işləyirlər.

    Təsəvvür etmək çətin olsa da, simin eyni vaxtda iki istiqamətdə torusun ətrafına dolanması və nəticədə fərqli kütləyə malik fərqli hissəcik meydana gəlməsi mümkündür. Branes həmçinin əlavə ölçüləri əhatə edərək daha çox imkanlar yarada bilər.

    Məkan və zamanın tərifi

    Superstring nəzəriyyəsinin bir çox versiyalarında ölçülər çökərək onları müşahidə olunmaz hala gətirir müasir səviyyə texnologiyanın inkişafı.

    Simli nəzəriyyənin kosmosun və zamanın əsas təbiətini Eynşteyndən daha çox izah edib-etmədiyi hələ aydın deyil. Burada ölçmələr simlərin qarşılıqlı əlaqəsi üçün fondur və müstəqil real mənası yoxdur.

    Məkan-zamanın bütün simli qarşılıqlı təsirlərin cəminin törəməsi kimi təqdim edilməsi ilə bağlı tam işlənməmiş izahatlar təklif edilmişdir.

    Bu yanaşma bəzi fiziklərin fikirlərinə uyğun gəlmir, bu isə fərziyyənin tənqidinə səbəb olub. Rəqabət nəzəriyyəsi başlanğıc nöqtəsi kimi məkan və zamanın kvantlaşdırılmasından istifadə edir. Bəziləri inanır ki, sonda eyni əsas fərziyyəyə fərqli yanaşma olacaq.

    Qravitasiyanın kvantlaşdırılması

    Bu fərziyyənin əsas nailiyyəti, əgər təsdiqlənərsə, cazibə qüvvəsinin kvant nəzəriyyəsi olacaqdır. Ümumi nisbilikdə mövcud təsvir kvant fizikası ilə uyğun gəlmir. Sonuncu, kiçik hissəciklərin davranışına məhdudiyyətlər qoyaraq, Kainatı son dərəcə kiçik miqyasda tədqiq etməyə çalışarkən ziddiyyətlərə səbəb olur.

    Qüvvələrin birləşməsi

    Hazırda fiziklər dörd əsas qüvvəni bilirlər: cazibə, elektromaqnit, zəif və güclü nüvə qarşılıqlı təsirləri. Sim nəzəriyyəsindən belə nəticə çıxır ki, onların hamısı bir zamanlar birinin təzahürü idi.

    Bu fərziyyəyə görə, ilk kainat böyük partlayışdan sonra soyuduqca, bu tək qarşılıqlı təsir, bu gün aktiv olan fərqli təsirlərə parçalanmağa başladı.

    Yüksək enerjili təcrübələr nə vaxtsa bizə bu qüvvələrin birləşməsini kəşf etməyə imkan verəcək, baxmayaraq ki, bu cür təcrübələr texnologiyanın hazırkı inkişafından çox-çox kənardadır.

    Beş seçim

    1984-cü il superstring inqilabından bəri inkişaf qızdırmalı bir sürətlə irəlilədi. Nəticədə, bir konsepsiya əvəzinə, hər biri dünyamızı demək olar ki, tamamilə təsvir edən, lakin tamamilə deyil, I, IIA, IIB, HO, HE adlı beş növ aldıq.

    Fiziklər universal həqiqi düstur tapmaq ümidi ilə simlər nəzəriyyəsinin versiyalarını çeşidləyərək 5 fərqli öz-özünə kifayət edən versiya yaratdılar. Onların bəzi xassələri dünyanın fiziki reallığını əks etdirirdi, digərləri isə reallığa uyğun gəlmirdi.

    M-nəzəriyyə

    1995-ci ildə bir konfransda fizik Edvard Vitten beş fərziyyə probleminin cəsarətli həllini təklif etdi. Yeni kəşf edilmiş ikiliyə əsaslanaraq, onların hamısı Wittenin M- superstrings nəzəriyyəsi adlanan vahid ümumi konsepsiyanın xüsusi hallarına çevrildi. Onun əsas anlayışlarından biri 1-dən çox ölçüsü olan əsas obyektlər olan branes (membran üçün qısa) idi. Müəllif hələ mövcud olmayan tam versiyanı təklif etməsə də, super strings M-nəzəriyyəsi qısaca aşağıdakı xüsusiyyətlərdən ibarətdir:

    • 11 ölçü (10 məkan və 1 zaman ölçüsü);
    • eyni fiziki reallığı izah edən beş nəzəriyyəyə səbəb olan ikiliklər;
    • branes 1 ölçüdən çox olan simlərdir.

    Nəticələr

    Nəticədə bir əvəzinə 10500 həll yolu var idi. Bəzi fiziklər üçün bu böhrana səbəb oldu, digərləri isə kainatın xüsusiyyətlərini bizim orada mövcudluğumuzla izah edən antropik prinsipi qəbul etdilər. Nəzəriyyəçilərin superstring nəzəriyyəsində özlərini istiqamətləndirmək üçün başqa bir yol tapacaqlarını görmək qalır.

    Bəzi şərhlər bizim dünyamızın tək olmadığını göstərir. Ən radikal versiyalar sonsuz sayda kainatın mövcudluğuna imkan verir ki, onların bəzilərində bizim özümüzə aid olan dəqiq surətlər var.

    Eynşteynin nəzəriyyəsi soxulcan dəliyi və ya Eynşteyn-Rozen körpüsü adlanan qıvrılmış fəzanın mövcudluğunu proqnozlaşdırır. Bu vəziyyətdə, iki uzaq sayt qısa bir keçidlə bağlanır. Superstring nəzəriyyəsi təkcə buna deyil, həm də paralel dünyaların uzaq nöqtələrini birləşdirməyə imkan verir. Hətta müxtəlif fizika qanunlarına malik olan kainatlar arasında keçid etmək mümkündür. Lakin çox güman ki, cazibənin kvant nəzəriyyəsi onların mövcudluğunu qeyri-mümkün edəcək.

    Bir çox fiziklər hesab edirlər ki, holoqrafik prinsip, kosmosun həcminə daxil olan bütün məlumatlar onun səthində qeydə alınan məlumatlara uyğun gəldiyi zaman, enerji telləri anlayışını daha dərindən başa düşməyə imkan verəcəkdir.

    Bəziləri inanır ki, superstring nəzəriyyəsi zamanın çoxsaylı ölçülərinə imkan verir ki, bu da onlar vasitəsilə səyahətlə nəticələnə bilər.

    Bundan əlavə, fərziyyədə böyük partlayış modelinin alternativi var ki, ona görə kainatımız iki branın toqquşması nəticəsində meydana çıxıb və təkrarlanan yaradılış və məhv dövrlərindən keçir.

    Kainatın son taleyi həmişə fizikləri məşğul edib və simlər nəzəriyyəsinin son versiyası maddənin sıxlığını və kosmoloji sabiti müəyyən etməyə kömək edəcək. Bu dəyərləri bilən kosmoloqlar kainatın partlayana qədər kiçiləcəyini və hər şeyin yenidən başlayacağını müəyyən edə biləcəklər.

    Heç kim onun nəyə səbəb ola biləcəyini inkişaf etdirməyincə və sınaqdan keçirməyincə bilmir. Eynşteyn E=mc 2 tənliyini yazaraq, bunun nüvə silahlarının yaranmasına səbəb olacağını düşünmürdü. Kvant fizikasının yaradıcıları onun lazer və tranzistor yaratmaq üçün əsas olacağını bilmirdilər. Belə bir sırf nəzəri konsepsiyanın nəyə gətirib çıxaracağı hələ məlum olmasa da, tarix göstərir ki, şübhəsiz ki, görkəmli bir şey ortaya çıxacaq.

    Bu fərziyyə haqqında daha çox Andrew Zimmerman's Superstring Theory for Dummies kitabında oxuya bilərsiniz.

    Bənzər bir sual artıq burada verilmişdir:

    Amma bu barədə öz korporativ üslubumda danışmağa çalışacam;)

    Çox uzun söhbətimiz var amma inşallah maraqlanarsan qardaş. Ümumiyyətlə, qulaq asın, burada nə məqsəd var. Əsas fikir Artıq adın özündə də görmək olar: bu nəzəriyyə nöqtə elementar hissəciklər (məsələn, elektronlar, fotonlar və s.) əvəzinə simlər təklif edir - o qədər kiçik olan mikroskopik titrəyən birölçülü enerji ipləridir. müasir avadanlıq onları aşkar etmək mümkün deyil (xüsusilə, onlar Plank uzunluğundadırlar, lakin məsələ bu deyil). Hissəciklər deməyin ibarətdir simlərdən, onlar və yeyin simlər, sadəcə avadanlıqlarımızın qeyri-kamilliyinə görə biz onları hissəciklər kimi görürük. Əgər bizim avadanlığımız Plank uzunluğuna çatmağa qadirdirsə, onda biz orada simləri tapmalıyıq. Və skripka siminin müxtəlif notlar yaratmaq üçün titrədiyi kimi, kvant simi də müxtəlif hissəcik xüsusiyyətlərini (məsələn, yüklər və ya kütlələr) yaratmaq üçün titrəyir. Ümumiyyətlə, əsas fikir budur.

    Bununla belə, burada qeyd etmək lazımdır ki, sim nəzəriyyəsi çox böyük ambisiyalara malikdir və o, cazibə qüvvəsini (nisbilik nəzəriyyəsi) və kvant mexanikasını (yəni, makrokosmosu – dünyanı) birləşdirən “hər şeyin nəzəriyyəsi” statusundan başqa bir şey iddia etmir. bizə tanış olan böyük obyektlər dünyası və mikrokosmos - elementar hissəciklər dünyası). Simlər nəzəriyyəsində cazibə qüvvəsi zərif şəkildə öz-özünə görünür və bunun səbəbi budur. Başlanğıcda sim nəzəriyyəsi ümumiyyətlə yalnız güclü nüvə qüvvəsi nəzəriyyəsi (bir atomun nüvəsində proton və neytronların bir yerdə saxlandığı qarşılıqlı təsir) kimi qəbul edilirdi, çünki titrəyən simlərin bəzi növləri qluonların xüsusiyyətlərinə bənzəyirdi ( güclü qüvvənin daşıyıcı hissəcikləri). Bununla birlikdə, gluonlara əlavə olaraq, gluonlarla heç bir əlaqəsi olmayan digər hissəcikləri xatırladan simli titrəmələrin başqa növləri də var idi. Bu hissəciklərin xassələrini tədqiq edən elm adamları müəyyən etdilər ki, bu rəqslər hipotetik hissəciyin - qravitonun - qravitasiya qarşılıqlı təsirinin hissəcik daşıyıcısının xüsusiyyətləri ilə tam üst-üstə düşür. Qravitasiya sim nəzəriyyəsində belə ortaya çıxdı.

    Amma burada yenə (nə edəcəksən!) “kvant dalğalanmaları” deyilən bir problem var. Bəli, qorxma, bu termin yalnız görünüşdə dəhşətlidir. Deməli, kvant dalğalanmaları virtual (daimi görünməsi və yox olması səbəbindən birbaşa görünməyən) hissəciklərin daimi doğulması və məhv edilməsi ilə əlaqələndirilir. Bu mənada ən indikativ proses annihilasiyadır - sonradan başqa hissəcik və antihissəcik əmələ gətirən fotonun (işığın zərrəciyinin) əmələ gəlməsi ilə hissəciklə antihissəciyin toqquşması. Və cazibə qüvvəsi əslində nədir? Bu, kosmos-zamanın hamar əyri həndəsi parçadır. Burada əsas söz hamardır. Kvant dünyasında isə məhz bu dalğalanmalara görə məkan hamar və hamar deyil, elə bir xaos hökm sürür ki, onu təsəvvür etmək belə qorxuludur. Yəqin ki, artıq başa düşdüyünüz kimi, nisbilik nəzəriyyəsinin fəzasının hamar həndəsəsi kvant dalğalanmaları ilə tamamilə uyğun gəlmir. Ancaq utanc verici, fiziklər, simlərin qarşılıqlı təsirinin bu dalğalanmaları hamarlaşdırdığını bildirərək bir həll tapdılar. Necə, soruşursan? Ancaq iki qapalı simi təsəvvür edin (çünki açıq olanlar da var, bunlar iki ucu açıq bir növ kiçik sapdır; qapalı simlər, müvafiq olaraq, bir növ ilgəkdir). Bu iki qapalı sim toqquşma kursundadır və müəyyən bir nöqtədə toqquşaraq daha böyük bir simə çevrilirlər. Bu sim hələ bir müddət hərəkət edir, bundan sonra iki kiçik simə bölünür. İndi növbəti addım. Bütün bu prosesi bir film kadrında təsəvvür edək: bu prosesin müəyyən üçölçülü həcm əldə etdiyini görəcəyik. Bu həcm “dünya səthi” adlanır. İndi təsəvvür edək ki, siz və mən bütün bu prosesə müxtəlif bucaqlardan baxırıq: mən düz qabağa baxıram, siz isə bir az bucaqdan baxırsınız. Görəcəyik ki, sizin nöqteyi-nəzərinizdən və mənim fikrimcə, simlər müxtəlif yerlərdə toqquşacaq, çünki sizin üçün bu simli döngələr (gəlin onları belə adlandıraq) bir az bucaq altında hərəkət edəcək, amma mənim üçün düz. Halbuki, bu, eyni prosesdir, eyni iki simin toqquşması, fərq yalnız iki baxış nöqtəsindədir. Bu o deməkdir ki, simlərin qarşılıqlı təsirinin bir növ "yaxması" var: müxtəlif müşahidəçilərin mövqeyindən fərqli yerlərdə qarşılıqlı təsir göstərirlər. Lakin bunlara baxmayaraq fərqli nöqtələr Baxmayaraq ki, proses birdir, qarşılıqlı təsir nöqtəsi isə birdir. Beləliklə, müxtəlif müşahidəçilər iki nöqtə hissəciklərinin eyni qarşılıqlı təsir yerini təyin edəcəklər. Bu belədir! Nə baş verdiyini başa düşürsən? Biz kvant dalğalanmalarını hamarladıq və beləliklə, cazibə qüvvəsi və kvant mexanikasını birləşdirdik! Baxın!

    Yaxşı, davam edək. Hələ yorulmamısınız? Yaxşı, qulaq asın. İndi sim nəzəriyyəsi haqqında şəxsən bəyənmədiyim şeylərdən danışacağam. Və buna "riyaziyyatlaşma" deyilir. Nəzəriyyəçilər riyaziyyatla çox məşğul oldular... amma burada məsələ sadədir: burada, kosmosun neçə ölçüsünü bilirsiniz? Düzdür, üç: uzunluq, en və hündürlük (zaman dördüncü ölçüdür). İndi sim nəzəriyyəsinin riyaziyyatı bu dörd ölçüyə uyğun gəlmir. Həm də beş. Və on. Amma on birlə yaxşı yola gedir. Və nəzəriyyəçilər qərar verdilər: yaxşı, riyaziyyat tələb etdiyi üçün on bir ölçü olsun. Görürsən, riyaziyyat tələb edir! Riyaziyyat, reallıq deyil! (Kənara nida: səhv eləsəm, kimsə məni inandıracaq! Fikrimi dəyişmək istəyirəm!) Yaxşı, görəsən, qalan yeddi ölçü hara getdi? Bu suala nəzəriyyə bizə cavab verir ki, onlar Plank uzunluğunda (yəni bizim müşahidə edə bilmədiyimiz miqyasda) mikroskopik formasiyalar halına salınaraq “sıxlaşmışdır”. Bu formasiyalar "Calabi-Yau manifoldu" (iki görkəmli fizikin adının adı ilə) adlanır.

    Həm də maraqlıdır ki, simlər nəzəriyyəsi bizi Çoxlu Kainata, yəni sonsuz sayda paralel Kainatların mövcudluğu ideyasına gətirir. Burada bütün məqam ondan ibarətdir ki, sim nəzəriyyəsində təkcə simlər deyil, həm də branlar (“membran” sözündən) mövcuddur. Branes müxtəlif ölçülərdə ola bilər, doqquza qədər. Ehtimal olunur ki, biz 3-bran üzərində yaşayırıq, lakin bu brane yaxınlığında başqaları da ola bilər və onlar vaxtaşırı toqquşa bilər. Və biz onları görmürük, çünki açıq iplər hər iki ucunda branaya möhkəm bağlanır. Bu iplər ucları ilə bran boyunca hərəkət edə bilər, lakin onu tərk edə bilməzlər (çəngəldən). Əgər sim nəzəriyyəsinə inanmaq lazımdırsa, onda bütün maddə və hamımız Plank uzunluğunda simlərə bənzəyən hissəciklərdən ibarətdir. Buna görə də, açıq simlər braneni tərk edə bilmədiyi üçün biz başqa bran ilə heç bir şəkildə qarşılıqlı əlaqədə ola bilmərik (oxu: paralel kainat) və ya bir şəkildə onu görə bilmərik. Bu məhdudiyyətə həqiqətən əhəmiyyət verməyən və bunu edə bilən yeganə hissəcik qapalı simli hipotetik qravitondur. Lakin hələ heç kim qravitonu aşkar edə bilməyib. Belə Multiverse "brane multiverse" və ya "braneworld ssenari" kimi istinad edilir.

    Yeri gəlmişkən, sim nəzəriyyəsində təkcə simlər deyil, branlar da tapıldığına görə, nəzəriyyəçilər bunu "M-nəzəriyyə" adlandırmağa başladılar, amma bu "M"nin nə demək olduğunu heç kim bilmir;)

    Bu belədir. Hekayə belədir. Ümid edirəm ki, bundan zövq aldınız qardaş. Bir şey aydın deyilsə, şərhlərdə soruşun - izah edəcəyəm.



Oxşar məzmun

Gəlin əmək haqqı cədvəli yaradaq
Avtonom kanalizasiya

Gəlin əmək haqqı cədvəli yaradaq

Dönüşüm qaydaları 1s 7
Avtonom kanalizasiya

Dönüşüm qaydaları 1s 7

Lisenziya 1s 8 harada saxlanılır
Avtonom kanalizasiya

Lisenziya 1s 8 harada saxlanılır