Məşhur dildə superstring nəzəriyyəsi. Simli nəzəriyyə sadə dillə nə deyir

Əsas suallar:

Kainatın əsas komponentləri - "maddənin ilk kərpicləri" hansılardır? Bütün əsas fiziki hadisələri izah edə bilən nəzəriyyələr varmı?

Sual: realdırmı?

Bu gün və yaxın gələcəkdə belə kiçik miqyasda birbaşa müşahidə mümkün deyil. Fizika axtarışdadır və məsələn, supersimmetrik hissəcikləri aşkar etmək və ya sürətləndiricilərdə əlavə ölçüləri axtarmaq üçün davam edən təcrübələr sim nəzəriyyəsinin düzgün yolda olduğunu göstərə bilər.

Sim nəzəriyyəsi hər şeyin nəzəriyyəsi olub-olmamasından asılı olmayaraq, bizə reallığın dərin strukturlarına nəzər salmaq üçün unikal alətlər dəsti təqdim edir.

Sim nəzəriyyəsi

Makro və mikro

Kainatı təsvir edərkən fizika onu zahirən bir-birinə uyğun gəlməyən iki yarıya bölür - kvant mikrokosmosu və içərisində cazibə qüvvəsinin təsvir olunduğu makrokosmos.

String nəzəriyyəsi bu yarıları "Hər şeyin Nəzəriyyəsi"ndə birləşdirmək üçün mübahisəli bir cəhddir.

Hissəciklər və qarşılıqlı təsirlər

Dünya iki növ elementar hissəcikdən - fermionlar və bozonlardan ibarətdir. Fermionlar bütün müşahidə olunan maddələrdir və bozonlar dörd məlum əsas qarşılıqlı təsirin daşıyıcılarıdır: zəif, elektromaqnit, güclü və cazibə. “Standart Model” adlı nəzəriyyə çərçivəsində fiziklər ən zəifi – cazibə qüvvəsi istisna olmaqla, üç fundamental qarşılıqlı əlaqəni nəfis şəkildə təsvir edib sınaqdan keçirməyə nail olublar. Bu günə qədər Standart Model dünyamızın ən dəqiq və eksperimental olaraq təsdiqlənmiş modelidir.

Niyə sim nəzəriyyəsi lazımdır

Standart Model cazibə qüvvəsini ehtiva etmir, qara dəliyin mərkəzini və Böyük Partlayışı təsvir edə bilməz və bəzi təcrübələrin nəticələrini izah etmir. Simlər nəzəriyyəsi elementar hissəcikləri kiçik titrəyişli simlərlə əvəz etməklə bu problemləri həll etmək və maddəni və qarşılıqlı təsirləri birləşdirmək cəhdidir.

Sim nəzəriyyəsi bütün elementar hissəciklərin bir elementar "ilk kərpic" - sim kimi təmsil oluna biləcəyi fikrinə əsaslanır. Simlər titrəyə bilər və bu cür titrəmələrin böyük məsafədə müxtəlif rejimləri bizə müxtəlif elementar hissəciklər kimi görünəcəkdir. Bir vibrasiya rejimi simi foton, digəri isə elektron kimi göstərəcək.

Hətta qravitasiya qarşılıqlı təsirinin daşıyıcısını - qravitonu təsvir edən bir mod var! Simlər nəzəriyyəsinin versiyaları iki növ sətirləri təsvir edir: açıq (1) və qapalı (2). Açıq simlərin D-branes adlanan membrana bənzər strukturlarda yerləşən iki ucu (3) var və onların dinamikası dörd əsas qarşılıqlı təsirdən üçünü təsvir edir - hamısı qravitasiya istisna olmaqla.

Qapalı simlər döngələrə bənzəyir, onlar D-branalara bağlanmır - bu, kütləsiz qraviton ilə təmsil olunan qapalı simlərin vibrasiya rejimləridir. Açıq simin ucları birləşərək qapalı sim əmələ gətirə bilər ki, bu da öz növbəsində qırılaraq açıq tel əmələ gələ bilər və ya bir araya gəlib iki qapalı simə bölünə bilər (5) - beləliklə, sim nəzəriyyəsində cazibə qüvvəsinin qarşılıqlı təsiri bütün digərləri ilə birləşir

Simlər fizikanın üzərində işlədiyi bütün obyektlərin ən kiçikidir. Yuxarıdakı şəkildə göstərilən obyektlərin V ölçü diapazonu 34 böyüklük sırasını əhatə edir - əgər bir atom Günəş sisteminin ölçüsü idisə, o zaman simin ölçüsü atom nüvəsindən bir qədər böyük ola bilər.

Əlavə ölçmələr

Ardıcıl sim nəzəriyyələri yalnız daha yüksək ölçülü fəzada mümkündür, burada tanış olan 4 məkan-zaman ölçüsünə əlavə olaraq, 6 əlavə ölçü tələb olunur. Nəzəriyyəçilər hesab edirlər ki, bu əlavə ölçülər hiss olunmayacaq qədər kiçik formalara - Calabi-Yau boşluqlarına bükülür. Simlər nəzəriyyəsinin problemlərindən biri ondan ibarətdir ki, hər hansı bir dünyanı təsvir edə bilən Calabi-Yau bükülməsinin (sıxlaşması) demək olar ki, sonsuz sayda variantları var və bu günə qədər təsvir etməyə imkan verən Qi sıxlaşdırma variantını tapmaq üçün bir yol yoxdur. ətrafda gördüklərimiz.

supersimmetriya

Simlər nəzəriyyəsinin əksər versiyaları fermiyonların (materiya) və bozonların (qarşılıqlı təsirlərin) eyni obyektin təzahürləri olması və bir-birinə çevrilə bilməsi ideyasına əsaslanan supersimmetriya konsepsiyasını tələb edir.

Hər şeyin nəzəriyyəsi?

Supersimmetriya sim nəzəriyyəsi 5-ə daxil edilə bilər fərqli yollar, bu da 5 müxtəlif növ sim nəzəriyyəsinə gətirib çıxarır ki, bu da o deməkdir ki, sim nəzəriyyəsi özü "hər şeyin nəzəriyyəsi" olduğunu iddia edə bilməz. Bu beş növün hamısı ikilik adlanan riyazi çevrilmələrlə bir-birinə bağlıdır və bu, bütün bu növlərin daha ümumi bir şeyin tərəfləri olduğunu başa düşməyə səbəb oldu. Bu daha ümumi nəzəriyyə M-nəzəriyyə adlanır.

Simlər nəzəriyyəsinin 5 müxtəlif formulları məlumdur, lakin daha yaxından araşdırdıqda məlum olur ki, onların hamısı daha ümumi nəzəriyyənin təzahürləridir.

superstring nəzəriyyəsi

Superstring nəzəriyyəsi haqqında qısaca

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

Müxtəlif versiyalar sim nəzəriyyələri indi 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 məcmusunu birləşdirən yalnız bir neçə tənlikdən ibarətdir. 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 hələ 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 simlərdə həyəcanlananlar Musiqi alətləri. 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 təsəvvür etmək 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 indiyədək bu nəzəriyyələrin laboratoriyada sınaqdan keçirilə biləcəyi tək bir təcrübə təklif etməyib. Təəssüf ki, qorxuram ki, onlar bunu edənə qədər onların bütün işləri qəribə 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 maraqlı olanlar üçün sim nəzəriyyəsinin əsas anlayışlarına "oxuya bilən" qısa giriş kimi nəzərdə tutulub. Təəssüf ki, ekspozisiyanın mövcudluğu üçün ciddilik və tamlıqla 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 əlaqə qurur. 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 ondadır 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 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 ölçüsü çox azaldırıq kiçik ölçü. 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:

  

  Bu, əslində 1920-ci illərdə Kaluza və Kleinin işlərinə gedib çıxan olduqca köhnə bir fikirdir. 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.

  

  Dairənin radiusu çox böyük olarsa (ölçməni "biz ayırırıq"), onda mümkün impuls dəyərlərinin diapazonu olduqca dar olacaq, lakin "demək olar ki, davamlı" olacaqdır. Belə bir spektr kompaktlaşdırmalar olmadan dünyanın kütləvi 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 mods 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 hazırlanmış 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 edərlərsə 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 bağlanır.

  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-dualdır. 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 ikiliyə dəlil 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-simli SO(32) Heterotik String dünya vərəqi ilə eyni işıq sahələrini daşıyır, ona görə də Tip I nəzəriyyəsi çox güclü birləşdirildikdə, D-sətir 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 tətbiqi qabiliyyəti var və müxtəlif təsvirlərin müxtəlif hədləri üst-üstə düşür. 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 fövqəlqravitasiyanın 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 intervalda 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 sim olduğu üçün görünə bilər 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, sim nəzəriyyələri arasında müxtəlif şərtləri və müxtəlif ikilikləri nəzərə alaraq, bütün bunların əsasının bir nəzəriyyə olduğu qənaətinə gələcəyik - 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 üzrə işlər sürətlə gedir.
  
  

  Qara dəliklər

  Cazibə qüvvəsinin 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 qravitasiya cazibəsi 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 kifayət qədər böyük qara dəliklər üçün belə vacibdir. Qara dəliklər həqiqətən "qara" deyillər, çünki onlar şüalanırlar! Stiven Hokinq yarı klassik arqumentlərdən istifadə edərək qara dəliklərin öz üfüqlərindən termal radiasiya yaydığını göstərdi. Sim nəzəriyyəsi, digər şeylərlə yanaşı, həm də kvant cazibə nəzəriyyəsi olduğundan, o, ardıcıl olaraq qara dəlikləri təsvir etməyə qadirdir. 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 düzəliş ( 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 cazibə 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. görə müxtəlif variantlar Superstring nəzəriyyəsində 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 zamanının hər bir nöqtəsində qatlanmış ölçülərin ölçüsünü və formasını təsvir edən modul sahələrinə 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 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 əmin edirlər ki, bu cür təcrübələr özlüyündə superstrings 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. Bir addım da irəli getmək üçün Kolorado eksperimentçiləri elektromaqnit qüvvələri bloklayan volfram zolaqları arasında qızılla örtülmüş sapfir qalxanı çıxarır və kütlələrin bir-birinə yaxınlaşmasına imkan verən daha nazik berilyum-mis folqa ilə əvəz edirlər. 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. Heç kim bilmir nə fiziki fenomen bunun əsasında durur. Kosmoloqların bildiyi budur ki, cazibə qüvvəsi qalaktikaları “yerli” səviyyədə bir arada saxlasa da, sirli qüvvələr onları bir-birindən itələyir. haqqında daha böyük miqyasda.

  Bəzi nəzəriyyəçilər hesab edirlər ki, qaranlıq enerji ölçülər, gördüyümüz və hələ də bizdən gizli qalanlar arasındakı qarşılıqlı təsirlərlə izah edilə bilər. Bu ayın əvvəlində Denverdə keçirilən AAAS (Amerika Elmin İnkişafı Assosiasiyası) illik toplantısında ən hörmətli kosmoloqlar və fiziklər bu barədə ehtiyatlı nikbinlik 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 birbaşa təcrübədə 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 qurulub, 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 dünyanın müxtəlif yerlərində, Havaydan Almaniyaya qədər (həm Milli Radio Astronomiya Rəsədxanasının 25 metrlik radio teleskoplarından, həm də Effelsbergdəki 100 metrlik Alman alətindən istifadə etməklə) dünyanın müxtəlif yerlərində onlarla radioteleskopdan aparılmış müşahidələri birləşdirərək ən kiçiyi ölçdülər. Yupiterin qravitasiya sahəsində bu mənbədən gələn radiodalğaların əyilməsi nəticəsində kvazarın mövqeyində aşkar dəyişiklik. 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 relativist fizik kainat haqqında öz 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 yaranma zamanı qara dəliklər 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 əyriliyi fərziyyəsinə daxil etməyə çalışır. Kosmos-zaman, Albert Eynşteynə görə, maddənin mövcudluğu ilə əyilmişdir. Lakin kosmosda Veyl əyriliyi adlanan bəzi xas deformasiya da 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 ölməkdə olan bir kainatda, Penrose-un iddia etdiyi kimi, çox sayda qara dəlik Weyl 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 və bildirir ki, kainatda tək bir məkan nöqtəsi ola bilməz; 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 şüalandığını 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 cazibədar 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 cazibə sahəsi o qədər güclü olacaq ki, işıq konusları içəriyə doğru əyiləcək.... Hətta çıxan işıq şüalarının da bir-birinə doğru əyildiyini görə bilərik. buna görə də bir-birindən 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. Ancaq 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 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 da əhəmiyyəti yoxdur böyük əhəmiyyət kəsb edir, çünki məlumat xaricdən ölçülə bilməsə belə, yenə 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 iddia etmək 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.

  Adətən deyilirdi ki, kvant sahə nəzəriyyəsi indiyə qədər mövcud olan bütün fiziki nəzəriyyələr arasında ən dəqiqidir və 11 onluq yerlərə qədər dəqiqlik verir. 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 nəzərdə tuturam, bir cüt neytron ulduzları bir-birinə nisbətən fırlanan, onlardan biri pulsardır. 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 öz işlərinə görə haqlı olaraq Nobel mükafatı aldılar. Kvant nəzəriyyəçiləri həmişə öz nəzəriyyələrinin düzgünlüyünə istinad edərək ümumi nisbi nəzəriyyənin ondan nümunə götürməli olduğunu iddia edirdilər, amma indi düşünürəm ki, kvant sahə 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, 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 haqda 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 içərisindəki 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 məlumat itkisi 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 məlumatın bərpası və faza sahəsinin 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 qutuda pişiyin qeyri-rəsmi mövqeyini 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 nisbilik nəzəriyyəsinin iştirakı ilə alternativ məkan-zaman həndəsələrinin superpozisiyalarından istifadə ciddi çətinliklərlə üzləşir. Ola bilsin ki, iki müxtəlif həndəsənin superpozisiyası qeyri-sabitdir və bu iki alternativdən birinə düşür. 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 gözəl akronimi (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. edir həqiqi həyat heç bir şeyə bənzəmir?

  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 olaraq son dərəcə kiçikdir erkən mərhələ, və çökməkdə olan kainatda 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 vahid 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 olmasıdır kompleks həllər.... Aydındır ki, bir həll zamanın bir sərhədinə, digəri isə digərinə uyğun gəlir.... Zamanın bir sonunda kainat çox hamar idi və Veyl tensoru kiçik idi. 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:

  Stivenin konsepsiyasında başa düşdüyümdən belə nəticəyə gəlirəm ki, bu məsələ ilə bağlı fikir ayrılığımız (Veylin fərziyyəsi əyrilik) son dərəcə böyükdür... İlkin təklik üçün Veyl əyriliyi təxminən sıfırdır.... Stiven iddia edirdi ki, ilkin mərhələdə kiçik kvant dalğalanmaları olmalıdır və buna görə də sıfır Weyl əyriliyinin a hipotezi 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 gəlmək 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 sınaya biləcəyiniz keyfiyyət deyil lakmus kağızı. 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! Eynşteynə belə bir şey lazım idi real dünya, bu mütləq dalğa funksiyası ilə təsvir olunmur, Bohr dalğa funksiyasının real dünyanı deyil, yalnız təcrübənin nəticələrini proqnozlaşdırmaq üçün lazım olan bilikləri təsvir etdiyini vurğuladı.

  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. Bu, Cambridge-MIT İnstitutu (CMI) tərəfindən təşkil edilmişdir - üç illik strateji ittifaq Kembric Universitetiİngiltərədə və Massaçusets Texnologiya İnstitutunda).

  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.

  Məktəbdə biz öyrədirdik ki, maddə atomlardan ibarətdir, atomlar isə elektronların ətrafında fırlanan nüvələrdən ibarətdir. Təxminən eyni şəkildə, planetlər günəşin ətrafında fırlanır, ona görə də təsəvvür etmək bizim üçün asandır. Sonra atom elementar hissəciklərə bölündü və kainatın quruluşunu təsəvvür etmək çətinləşdi. Zərrəciklər miqyasında başqa qanunlar da tətbiq olunur və həyatdan bənzətmə tapmaq həmişə mümkün olmur. Fizika mücərrəd və qarışıq hala gəldi.

  Lakin nəzəri fizikada növbəti addım reallıq hissini geri qaytardı. Sim nəzəriyyəsi dünyanı yenidən təsəvvür edilə bilən və buna görə də başa düşmək və yadda saxlamaq asan olan terminlərlə təsvir etmişdir.

  Mövzu hələ də çətindir, ona görə də sıra ilə gedək. Əvvəlcə nəzəriyyənin nə olduğunu təhlil edəcəyik, sonra onun nə üçün icad edildiyini anlamağa çalışacağıq. Və desert üçün - bir az tarix, sim nəzəriyyəsi qısa bir tarixə malikdir, lakin iki inqilabla.

  Kainat titrəyən enerji tellərindən ibarətdir

  Simlər nəzəriyyəsindən əvvəl elementar hissəciklər müəyyən xüsusiyyətlərə malik olan nöqtələr, ölçüləri olmayan formalar hesab olunurdu. Sim nəzəriyyəsi onları hələ də bir ölçüyə - uzunluğa malik olan enerji filamentləri kimi təsvir edir. Bu bir ölçülü iplər adlanır kvant sətirləri.

  Nəzəri fizika
  

  Nəzəri fizika
  dünyanı eksperimental fizikadan fərqli olaraq riyaziyyat vasitəsilə təsvir edir. İlk nəzəri fizik İsaak Nyutondur (1642-1727)

  Rəssamın gözü ilə elektronlar, elementar hissəciklər və kvant telləri olan atomun nüvəsi. Fraqment sənədli film"Zərif Kainat"

  Kvant telləri çox kiçikdir, təxminən 10 -33 sm uzunluqdadır.Bu, Böyük Adron Kollayderində toqquşan protonlardan yüz milyon milyard dəfə kiçikdir. Simlərlə bu cür təcrübələr üçün qalaktika ölçüsündə bir sürətləndirici qurmaq lazımdır. Biz hələ sətirləri aşkar etməyin bir yolunu tapmamışıq, lakin riyaziyyat sayəsində onların bəzi xüsusiyyətlərini təxmin edə bilərik.

  Kvant sətirləri açıq və qapalıdır. Açıq ucları sərbəstdir, qapalı ucları bir-birinə yaxındır, döngələr əmələ gətirir. Simlər davamlı olaraq "açılır" və "bağlanır", digər simlərlə birləşir və daha kiçik olanlara parçalanır.

  
  

  Kvant telləri dartılmışdır. Kosmosda gərginlik enerji fərqinə görə baş verir: qapalı uclar arasındakı qapalı simlər üçün, açıq simlər üçün - simlərin ucları ilə boşluq arasında. Fiziklər bu boşluğu membran sözündən iki ölçülü ölçülü kənarlar və ya branes adlandırırlar.

  santimetr - minimum mümkün ölçü kainatdakı obyekt. Buna Plank uzunluğu deyilir.

  Biz kvant simlərindən yaradılmışıq

  Kvant telləri titrəyir. Bunlar vahid dalğalara və tam sayda minima və maksimumlara malik balalayka simlərinin titrəyişlərinə bənzər titrəmələrdir. Titrəmə zamanı kvant simi səs yaymır, elementar hissəciklər miqyasında səs vibrasiyasını ötürəcək heç nə yoxdur. Özü də hissəcik olur: bir tezliklə - kvark, digəri ilə - qluon, üçüncüsü ilə - foton ilə titrəyir. Buna görə də, kvant simli tək bir tikinti elementidir, kainatın "kərpicidir".

  Kainatı kosmos və ulduzlar kimi təsvir etmək adətdir, lakin o, həm də bizim planetdir və biz sizinləyik və ekranda mətn və meşədə giləmeyvə.

  

  Simli vibrasiya sxemi. İstənilən tezlikdə bütün dalğalar eynidir, onların sayı tam ədəddir: bir, iki və üç

  
  

  Moskva vilayəti, 2016. Bir çox çiyələk var - yalnız ağcaqanadlar daha çoxdur. Onlar da iplərdən hazırlanır.

  
  

  Kosmos hardasa oradadır. Kosmosa qayıt

  Deməli, kainatın mərkəzində kvant telləri, titrəyən, ölçüsünü və formasını dəyişən və digər simlərlə enerji mübadiləsi aparan birölçülü enerji telləri var. Ancaq bu, hamısı deyil.

  Kosmosda kvant simləri hərəkət edir. Və simli miqyaslı məkan nəzəriyyənin ən maraqlı hissəsidir.

  Kvant telləri 11 ölçüdə hərəkət edir

  

  Teodor Kaluza
  (1885-1954)

  Hər şey Albert Eynşteynlə başladı. Onun kəşfləri göstərdi ki, zaman nisbidir və onu məkanla vahid məkan-zaman kontinuumunda birləşdirdi. Eynşteynin işi cazibə qüvvəsini, planetlərin hərəkətini və qara dəliklərin mənşəyini izah edirdi. Bundan əlavə, onlar müasirləri yeni kəşflərə ruhlandırdılar.

  Eynşteyn 1915-16-cı illərdə ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin tənliklərini nəşr etdi və artıq 1919-cu ildə polyak riyaziyyatçısı Teodor Kaluza öz hesablamalarını nəzəriyyəyə tətbiq etməyə çalışdı. elektromaqnit sahəsi. Ancaq sual yarandı: Eynşteynin cazibə qüvvəsi kosmos-zamanın dörd ölçüsünü əyirsə, elektromaqnit qüvvəsi nəyi əyir? Eynşteynə inam güclü idi və Kaluza onun tənliklərinin elektromaqnetizmi təsvir edəcəyinə şübhə etmirdi. Bunun əvəzinə o, elektromaqnit qüvvələrin əlavə, beşinci ölçüsü təhrif etməsini təklif etdi. Bu ideya Eynşteynin xoşuna gəldi, lakin nəzəriyyə təcrübələrin sınağından keçmədi və 1960-cı illərə qədər unudulub.

  

  Albert Eynşteyn (1879-1955)

  

  Teodor Kaluza
  (1885-1954)

  Teodor Kaluza
  (1885-1954)

  Albert Eynşteyn
  (1879-1955)

  Simlər nəzəriyyəsinin ilk tənlikləri qəribə nəticələr verdi. Onlarda takyonlar meydana çıxdı - işıq sürətindən daha sürətli hərəkət edən mənfi kütləli hissəciklər. Kainatın çoxölçülü olması haqqında Kaluzanın ideyası burada işə yaradı. Düzdür, altı, yeddi və ya on olmadığı kimi, beş ölçü də çatmırdı. İlk sim nəzəriyyəsinin riyaziyyatı yalnız kainatımızın 26 ölçüsü olduqda məna kəsb edirdi! Sonrakı nəzəriyyələr on üçün kifayət idi və müasirdə onlardan on biri var - on məkan və zaman.

  Bəs belədirsə, niyə əlavə yeddi ölçüsü görmürük? Cavab sadədir - onlar çox kiçikdir. Uzaqdan üç ölçülü obyekt düz görünəcək: su borusu lent kimi, şar isə dairə şəklində görünəcək. Cisimləri başqa ölçülərdə görə bilsək belə, onların çoxölçülülüyünü nəzərə almazdıq. Alimlər bunu effekt adlandırırlar sıxlaşma.

  
  

  Əlavə ölçülər məkan-zamanın hiss olunmayacaq qədər kiçik formalarına qatlanır - onlara Calabi-Yau fəzaları deyilir. Uzaqdan düz görünür.

  Yeddi əlavə ölçüsü yalnız riyazi modellər şəklində təqdim edə bilərik. Bunlar bizə məlum olan məkan və zaman xassələri üzərində qurulan fantaziyalardır. Üçüncü ölçü əlavə etdikdə dünya üçölçülü olur və biz maneəni keçə bilərik. Ola bilsin ki, eyni prinsipə əsasən, qalan yeddi ölçüsü əlavə etmək düzgündür - və sonra onlar boyunca məkan-zamanı dövrə vurub istənilən vaxt istənilən kainatın istənilən nöqtəsinə çata bilərsiniz.

  sim nəzəriyyəsinin ilk versiyasına görə kainatdakı ölçmələr - bosonik. İndi əhəmiyyətsiz hesab olunur

  
  

  Xəttin yalnız bir ölçüsü var, uzunluğu.

  
  

  Balon həcmlidir, üçüncü ölçüsü var - hündürlük. Ancaq iki ölçülü insan üçün bu, bir xətt kimi görünür

  
  

  Necə ki, iki ölçülü insan çoxölçülülüyü təmsil edə bilməz, biz də kainatın bütün ölçülərini təmsil edə bilmərik.

  Bu modelə görə, kvant sətirləri həmişə və hər yerdə səyahət edir, yəni eyni sətirlər bütün mümkün kainatların doğulduğu andan axır zamana kimi xüsusiyyətlərini kodlayır. Təəssüf ki, balonumuz düzdür. Bizim dünyamız on bir ölçülü kainatın məkan-zamanın görünən miqyası üzərində yalnız dördölçülü proyeksiyasıdır və biz telləri izləyə bilmərik.

  Bir gün biz Böyük Partlayışı görəcəyik

  Bir gün biz kainatımızda simlərin vibrasiya tezliyini və əlavə ölçülərin təşkilini hesablayacağıq. Sonra biz bu barədə tamamilə hər şeyi öyrənəcəyik və Böyük Partlayışı görə biləcəyik və ya Alpha Centauri-yə uça biləcəyik. Ancaq indiyə qədər bu mümkün deyil - hesablamalarda nəyə əsaslanacağına dair heç bir göstəriş yoxdur və yalnız kobud güclə sizə lazım olan nömrələri tapa bilərsiniz. Riyaziyyatçılar hesabladılar ki, 10.500 variant sıralanmalıdır. Nəzəriyyə çıxılmaz vəziyyətdədir.

  Bununla belə, sim nəzəriyyəsi hələ də kainatın təbiətini izah etməyə qadirdir. Bunun üçün o, bütün digər nəzəriyyələri bağlamalı, hər şeyin nəzəriyyəsinə çevrilməlidir.

  Sim nəzəriyyəsi hər şeyin nəzəriyyəsinə çevriləcək. Ola bilər

  20-ci əsrin ikinci yarısında fiziklər kainatın təbiəti haqqında bir sıra fundamental nəzəriyyələri təsdiqlədilər. Bir az daha çox görünürdü - və biz hər şeyi başa düşəcəyik. Bununla belə, əsas problem hələ də həllini tapmayıb: nəzəriyyələr ayrı-ayrılıqda yaxşı işləyir, lakin ümumi mənzərəni vermir.

  İki əsas nəzəriyyə var: nisbilik nəzəriyyəsi və kvant sahə nəzəriyyəsi.

  Calabi-Yau məkanlarında 11 ölçüsü təşkil etmək üçün seçimlər - bütün mümkün kainatlar üçün kifayətdir. Müqayisə üçün qeyd edək ki, kainatın müşahidə olunan hissəsində atomların sayı təxminən 10 80-dir.

  Calabi-Yau boşluqlarının təşkili variantları - bütün mümkün kainatlar üçün kifayətdir. Müqayisə üçün qeyd edək ki, müşahidə olunan kainatdakı atomların sayı təxminən 10 80-dir

  Nisbilik nəzəriyyəsi
  planetlər və ulduzlar arasında cazibə qüvvəsinin qarşılıqlı təsirini təsvir etdi və qara dəliklər fenomenini izah etdi. Bu, vizual və məntiqi dünyanın fizikasıdır.

  
  

  Eynşteyn məkan-zamanında Yer və Ayın qravitasiya qarşılıqlı təsirinin modeli

  kvant sahə nəzəriyyəsi
  elementar hissəciklərin növlərini müəyyən etmiş və onlar arasında 3 növ qarşılıqlı əlaqəni təsvir etmişdir: güclü, zəif və elektromaqnit. Bu xaosun fizikasıdır.

  
  

  Kvant dünyası rəssamın gözü ilə. MiShorts saytından video

  Neytrinolar üçün kütlənin əlavə edilməsi ilə kvant sahə nəzəriyyəsi deyilir standart model. Bu, kvant səviyyəsində kainatın quruluşunun əsas nəzəriyyəsidir. Nəzəriyyənin proqnozlarının əksəriyyəti təcrübələrdə təsdiqlənir.

  Standart Model bütün hissəcikləri fermionlara və bozonlara bölür. Fermionlar maddə əmələ gətirir - bu qrupa kvark və elektron kimi bütün müşahidə edilə bilən hissəciklər daxildir. Bozonlar foton və gluon kimi fermionların qarşılıqlı təsirindən məsul olan qüvvələrdir. Artıq iki onlarla hissəcik məlumdur və elm adamları yenilərini kəşf etməyə davam edirlər.

  Qravitasiya qarşılıqlı təsirinin onun bozonu ilə də ötürüldüyünü güman etmək məntiqlidir. Hələ tapılmadı, lakin xüsusiyyətləri təsvir etdilər və bir ad tapdılar - qraviton.

  Lakin nəzəriyyələrin birləşdirilməsi uğursuzluqla nəticələnir. tərəfindən standart model, elementar hissəciklər sıfır məsafədə qarşılıqlı təsir göstərən ölçüsüz nöqtələrdir. Bu qayda qravitona tətbiq edilərsə, tənliklər sonsuz nəticələr verir, bu da onları mənasız edir. Bu, ziddiyyətlərdən yalnız biridir, lakin bir fizikanın digərindən nə qədər uzaq olduğunu yaxşı göstərir.

  Buna görə də elm adamları bütün nəzəriyyələri birləşdirə biləcək alternativ nəzəriyyə axtarırlar. Belə bir nəzəriyyə vahid sahə nəzəriyyəsi adlanır və ya hər şeyin nəzəriyyəsi.

  Fermionlar
  qaranlıqdan başqa bütün növ maddəni əmələ gətirir

  Bozonlar
  fermionlar arasında enerji ötürmək

  Sim nəzəriyyəsi elmi dünyanı birləşdirə bilər

  Bu rolda simli nəzəriyyə digərlərindən daha cəlbedici görünür, çünki o, əsas ziddiyyəti dərhal həll edir. Kvant telləri titrəyir, ona görə də aralarındakı məsafə sıfırdan böyükdür və qraviton üçün qeyri-mümkün hesablamalardan qaçınılır. Və qraviton özü simlər anlayışına yaxşı uyğun gəlir.

  Amma sim nəzəriyyəsi təcrübələrlə sübut olunmur, onun nailiyyətləri kağız üzərində qalır. Təəccüblü odur ki, 40 ildir ki, o, tərk edilməmişdir - onun potensialı çox böyükdür. Bunun niyə belə olduğunu başa düşmək üçün geriyə baxaq və onun necə inkişaf etdiyini görək.

  Sim nəzəriyyəsi iki inqilab yaşadı

  

  Qabriele Veneziano
  (1942-ci il təvəllüdlü)

  Əvvəlcə sim nəzəriyyəsi ümumiyyətlə fizikanın birləşməsi üçün iddiaçı hesab edilmirdi. Təsadüfən aşkar edilib. 1968-ci ildə gənc nəzəri fizik Qabriele Veneziano atom nüvəsindəki güclü qarşılıqlı təsirləri tədqiq etdi. Birdən o, gördü ki, onlar Eylerin beta funksiyası, 200 il əvvəl İsveçrə riyaziyyatçısı Leonhard Eyler tərəfindən tərtib edilmiş tənliklər toplusu ilə yaxşı təsvir edilmişdir. Qəribə idi: o vaxtlar atom bölünməz hesab olunurdu və Eylerin işi yalnız riyazi məsələləri həll edirdi. Heç kim tənliklərin niyə işlədiyini başa düşmədi, lakin onlar fəal şəkildə istifadə edildi.

  Eylerin beta funksiyasının fiziki mənası iki ildən sonra aydınlaşdırıldı. Üç fizik, Yochiro Nambu, Holger Nielsen və Leonard Susskind, elementar hissəciklərin nöqtələr deyil, bir ölçülü titrəyən simlər ola biləcəyini irəli sürdülər. Belə obyektlər üçün güclü qarşılıqlı təsir Eyler tənlikləri ilə ideal şəkildə təsvir edilmişdir. Sim nəzəriyyəsinin ilk versiyası bosonik adlanırdı, çünki o, maddənin qarşılıqlı təsirindən məsul olan bozonların simli təbiətini təsvir edir və əhəmiyyət kəsb edən fermionlara toxunmur.

  Nəzəriyyə kobud idi. Orada taxyonlar meydana çıxdı və əsas proqnozlar təcrübələrin nəticələrinə zidd idi. Kaluzanın çoxölçülü olması taxionlardan qurtula bilsə də, sim nəzəriyyəsi kök salmadı.

  • Qabriele Veneziano
  • Yoichiro Nambu
  • Holger Nielsen
  • Leonard Susskind
  • Con Şvarts
  • Maykl Qrin
  • Edvard Vitten
  • Qabriele Veneziano
  • Yoichiro Nambu
  • Holger Nielsen
  • Leonard Susskind
  • Con Şvarts
  • Maykl Qrin
  • Edvard Vitten

  Ancaq nəzəriyyənin əsl tərəfdarları qaldılar. 1971-ci ildə Pierre Ramon sim nəzəriyyəsinə fermionlar əlavə edərək ölçülərin sayını 26-dan ona endirdi. O başladı supersimmetriya nəzəriyyəsi.

  Deyirdi ki, hər bir fermionun öz bozonu var, yəni maddə və enerji simmetrikdir. Müşahidə edilə bilən kainatın simmetrik olmamasının əhəmiyyəti yoxdur, Ramon deyir ki, simmetriyanın hələ də müşahidə olunduğu şərtlər var. Əgər sim nəzəriyyəsinə görə, fermionlar və bozonlar eyni cisimlər tərəfindən kodlaşdırılırsa, bu şəraitdə maddə enerjiyə çevrilə bilər və əksinə. Simlərin bu xüsusiyyətinə supersimmetriya, sim nəzəriyyəsinin özü isə supersim nəzəriyyəsi adlanırdı.

  1974-cü ildə Con Şvarts və Coel Şerk simlərin bəzi xüsusiyyətlərinin cazibə qüvvəsinin qravitonun daşıyıcısı olan cazibə qüvvəsi ilə olduqca yaxşı uyğunlaşdığını kəşf etdilər. Həmin andan etibarən nəzəriyyə ciddi şəkildə ümumiləşdirici olduğunu iddia etməyə başladı.

  fəza-zamanın ölçüləri ilk supersimli nəzəriyyədə idi

  
  

  "Simlər nəzəriyyəsinin riyazi quruluşu o qədər gözəldir və o qədər heyrətamiz xüsusiyyətlərə malikdir ki, o, şübhəsiz ki, daha dərin bir şeyə işarə etməlidir."

  İlk super simli inqilab 1984-cü ildə baş verib. Con Şvarts və Maykl Qrin sim nəzəriyyəsi ilə Standart Model arasındakı bir çox ziddiyyətlərin həll oluna biləcəyini göstərən riyazi model təqdim etdilər. Yeni tənliklər həm də nəzəriyyəni hər cür maddə və enerji ilə əlaqələndirdi. Elm dünyası qızdırma içində idi - fiziklər tədqiqatlarını tərk edərək simlərin öyrənilməsinə keçdilər.

  1984-1986-cı illərdə sim nəzəriyyəsi üzrə mindən çox məqalə yazılmışdır. Onlar göstərdilər ki, Standart Modelin və cazibə nəzəriyyəsinin illərlə toplanmış bir çox müddəaları təbii olaraq sim fizikasından irəli gəlir. Tədqiqatlar alimləri birləşdirici bir nəzəriyyənin yaxında olduğuna inandırdı.

  
  

  “Simlər nəzəriyyəsi ilə tanış olduğunuz və keçən əsrdə fizikanın demək olar ki, bütün əsas nailiyyətlərinin belə sadə bir başlanğıc nöqtəsindən sonra - və belə zərifliklə izləndiyini başa düşdüyünüz an sizə bu nəzəriyyənin inanılmaz gücünü açıq şəkildə nümayiş etdirir.”

  Lakin sim nəzəriyyəsi öz sirlərini açmağa tələsmirdi. Həll olunan problemlərin əvəzinə yeniləri yarandı. Alimlər kəşf etdilər ki, bir deyil, beş super sim nəzəriyyəsi var. Onlarda simlər var idi fərqli növlər supersimmetriya və hansı nəzəriyyənin doğru olduğunu bilmək üçün heç bir yol yox idi.

  Riyazi metodların öz həddi var idi. Fiziklər dəqiq nəticə verməyən mürəkkəb tənliklərə öyrəşiblər, lakin simlər nəzəriyyəsi üçün hətta dəqiq tənliklər yazmaq mümkün deyildi. Və təxmini tənliklərin təxmini nəticələri cavab vermədi. Nəzəriyyəni öyrənmək üçün yeni riyaziyyata ehtiyac olduğu aydın oldu, lakin hansının olduğunu heç kim bilmirdi. Alimlərin şövqü səngidi.

  İkinci super simli inqilab 1995-ci ildə ildırım vurdu. Durğunluğa Cənubi Kaliforniyada sim nəzəriyyəsi üzrə konfransda Edvard Vittenin məruzəsi ilə son qoyuldu. Witten göstərdi ki, beş nəzəriyyənin hamısı bir, daha ümumi superstring nəzəriyyəsinin xüsusi hallarıdır və on deyil, on bir ölçüsü var. Witten birləşdirici nəzəriyyəni M-nəzəriyyə və ya bütün nəzəriyyələrin anası adlandırdı Ingilis sözü ana.

  Ancaq başqa bir şey daha vacib idi. Wittenin M-nəzəriyyəsi supersimli nəzəriyyədə cazibə qüvvəsinin təsirini o qədər yaxşı təsvir etdi ki, onu supersimmetrik cazibə nəzəriyyəsi adlandırdılar və ya supercazibə nəzəriyyəsi. Bu, alimləri ilhamlandırdı və elmi jurnallar yenidən sim fizikası üzrə nəşrlərlə doldu.

  məkan-zaman ölçüləri müasir nəzəriyyə superstrings

  
  

  “Sim nəzəriyyəsi təsadüfən 20-ci əsrə daxil olan 21-ci əsr fizikasının bir parçasıdır. Onun tam işlənib başa düşülməsi onilliklər, hətta əsrlər çəkə bilər.

  Bu inqilabın əks-sədaları bu gün də eşidilir. Ancaq elm adamlarının ən yaxşı səylərinə baxmayaraq, sim nəzəriyyəsində cavablardan daha çox suallar var. Müasir elm çoxölçülü kainatın modellərini qurmağa çalışır və ölçüləri kosmosun membranları kimi öyrənir. Onlara branes deyilir - açıq iplərin uzandığı boşluğu xatırlayın? Güman edilir ki, simlərin özləri iki və ya üç ölçülü ola bilər. Onlar hətta yeni 12 ölçülü fundamental nəzəriyyədən - Ata sözündən bütün nəzəriyyələrin Atası olan F-nəzəriyyəsindən danışırlar. Simlər nəzəriyyəsinin tarixi hələ bitməyib.

  Sim nəzəriyyəsi hələ sübut olunmayıb, lakin o da təkzib olunmayıb.

  Nəzəriyyənin əsas problemi birbaşa sübutların olmamasıdır. Bəli, ondan başqa nəzəriyyələr çıxır, alimlər 2 və 2-ni əlavə edirlər və 4 çıxır. Amma bu, dördün ikidən ibarət olması demək deyil. Böyük Adron Kollayderində aparılan təcrübələr də supersimmetriyanı hələ də kəşf etməyib ki, bu da vahidliyi təsdiq edəcək. struktur çərçivə kainat və simli fizika tərəfdarlarının əlinə keçəcəkdi. Amma təkziblər də yoxdur. Məhz buna görə də simlər nəzəriyyəsinin nəfis riyaziyyatı kainatın bütün sirlərini açmağa söz verərək alimlərin şüurunu həyəcanlandırmaqda davam edir.

  Simlər nəzəriyyəsindən danışarkən, Kolumbiya Universitetinin professoru və nəzəriyyənin yorulmaz təbliğatçısı Brayan Qrini qeyd etməmək olmaz. Yaşıl mühazirələr oxuyur və televiziyada görünür. 2000-ci ildə onun The Elegant Universe kitabı. Superstrings, Hidden Dimensions və The Search for the Ultimate Theory” Pulitzer Mükafatının finalçısı oldu. 2011-ci ildə The Big Bang Theory serialının 83-cü hissəsində özünü oynadı. 2013-cü ildə Moskva Politexnik İnstitutunda olub və Lenta-ru-ya müsahibə verib.

  Əgər sim nəzəriyyəsi üzrə mütəxəssis olmaq istəmirsinizsə, lakin hansı dünyada yaşadığınızı anlamaq istəyirsinizsə, fırıldaqçı vərəqi xatırlayın:

  1. Kainat musiqi alətlərinin simləri kimi titrəyən enerji tellərindən - kvant simlərindən ibarətdir. Müxtəlif vibrasiya tezliyi simləri müxtəlif hissəciklərə çevirir.
  2. Tellərin ucları sərbəst ola bilər və ya bir-birinə bağlanaraq döngələr əmələ gətirə bilər. Simlər daim bağlanır, açılır və digər simlərlə enerji mübadiləsi aparır.
  3. Kvant sətirləri 11 ölçülü kainatda mövcuddur. Əlavə 7 ölçü kosmos-zamanın hiss olunmayacaq qədər kiçik formalarına qatlanmışdır ki, biz onları görə bilmirik. Buna ölçü sıxlaşması deyilir.
  4. Kainatımızdakı ölçülərin necə qatlandığını dəqiq bilsəydik, o zaman bəlkə də zamanla başqa ulduzlara səyahət edə bilərdik. Ancaq bu mümkün olmasa da - çoxlu variantları sıralamaq lazımdır. Onlar bütün mümkün kainatlar üçün kifayət edərdilər.
  5. Simlər nəzəriyyəsi bütün fiziki nəzəriyyələri birləşdirə və kainatın sirlərini bizə aça bilər - bunun üçün bütün ilkin şərtlər var. Amma hələlik heç bir sübut yoxdur.
  6. Digər kəşflər məntiqi olaraq sim nəzəriyyəsindən irəli gəlir müasir elm. Təəssüf ki, bu heç nəyi sübut etmir.
  7. Sim nəzəriyyəsi iki superstring inqilabından və uzun illər laqeydlikdən sağ çıxdı. Bəzi alimlər bunu elmi fantastika hesab edir, bəziləri isə yeni texnologiyaların bunu sübut etməyə kömək edəcəyinə inanır.
  8. Ən əsası, dostlarınıza sim nəzəriyyəsi haqqında danışmağı planlaşdırırsınızsa, əmin olun ki, onların arasında heç bir fizik yoxdur - vaxtınıza və əsəblərə qənaət edəcəksiniz. Siz Politexnik İnstitutunda Brayan Qrin kimi görünəcəksiniz:

  Kainatımızı hərtərəfli tədqiq edən alimlər bir sıra qanunauyğunluqlar, faktlar müəyyən edirlər ki, bunlar sonradan qanunlara, sübut edilmiş fərziyyələrə çevrilir. Onlara əsaslanaraq, digər tədqiqatlar rəqəmlərlə dünyanın hərtərəfli öyrənilməsinə töhfə verməkdə davam edir.

  Kainatın sim nəzəriyyəsi kainatın fəzasını təmsil etmək üsuludur, müəyyən tellərdən ibarətdir ki, bunlar simlər və branes adlanır. Sadə dillə desək (dummilər üçün), dünyanın əsasını zərrəciklər (bildiyimiz kimi) deyil, simlər və branlar adlanan titrəyən enerji elementləri təşkil edir. Sim ölçüsü çox, çox kiçikdir - təxminən 10 -33 sm.

  Bu nə üçündür və faydalıdır? Nəzəriyyə "cazibə" anlayışının təsviri üçün təkan rolunu oynadı.

  Sim nəzəriyyəsi riyazidir, yəni fiziki təbiət tənliklərlə təsvir olunur. Onların çoxu var, amma tək və həqiqi biri yoxdur. Kainatın eksperimental olaraq gizli ölçüləri hələ müəyyən edilməyib.

  Nəzəriyyə 5 konsepsiyaya əsaslanır:

  1. Dünya titrəyən vəziyyətdə olan iplərdən və enerji membranlarından ibarətdir.
  2. Nəzəriyyə olaraq, əsas cazibə nəzəriyyəsi və kvant fizikasıdır.
  3. Nəzəriyyə kainatın bütün əsas qüvvələrini birləşdirir.
  4. Bozon hissəcikləri və fermionları var yeni növ bağlar - supersimmetriya.
  5. Nəzəriyyə kainatda insan gözü ilə müşahidə olunmayan ölçüləri təsvir edir.

  

  Gitara ilə müqayisə simli nəzəriyyəni daha yaxşı başa düşməyə kömək edəcək.

  Dünya bu nəzəriyyə haqqında ilk dəfə XX əsrin yetmişinci illərində eşitdi. Bu fərziyyənin inkişafında alimlərin adları:

  • Witten;
  • veneziano;
  • Yaşıl;
  • Ümumi;
  • Kaku;
  • maldacena;
  • Polyakov;
  • Haqqımızda Şirkətin Adı: Susskind;
  • Schwartz.

  Enerji telləri birölçülü hesab olunurdu - simlər. Bu o deməkdir ki, simin 1 ölçüsü var - uzunluq (hündürlük yoxdur). 2 növü var:

  • uclarının bir-birinə toxunmadığı açıq;
  • qapalı döngə.

  Məlum olub ki, onlar qarşılıqlı əlaqədə ola bilirlər və 5 belə variant var.Bu, birləşdirmək, ucları ayırmaq qabiliyyətinə əsaslanır. Üzük simlərinin olmaması, açıq simləri birləşdirmək imkanı səbəbindən mümkün deyil.

  Nəticədə elm adamları hesab edirlər ki, nəzəriyyə hissəciklərin assosiasiyasını deyil, davranışını, cazibə qüvvəsini təsvir etməyə qadirdir. Branes və ya təbəqələr simlərin bağlandığı elementlər hesab olunur.

  Maraqlanır

  

  kvant cazibə qüvvəsi

  Fizikada kvant qanunu və ümumi nisbilik nəzəriyyəsi var. Kvant fizikası hissəcikləri kainatın miqyasında öyrənir. İçindəki fərziyyələr kvant cazibə nəzəriyyələri adlanır, ən mühümləri arasında simdir.

  İçindəki qapalı iplər cazibə qüvvələrinə uyğun olaraq işləyir, qraviton xüsusiyyətlərinə malikdir - hissəciklər arasında xassələri ötürən bir hissəcik.

  Qüvvələrin birləşdirilməsi. Nəzəriyyə birləşmiş qüvvələri birləşdirir - elektromaqnit, nüvə, qravitasiya. Alimlər hesab edirlər ki, bu, qüvvələr bölünməmişdən əvvəl də məhz belə olub.

  supersimmetriya. Supersimmetriya anlayışına görə, bozonlar və fermionlar (kainatın struktur vahidləri) arasında əlaqə mövcuddur. Bozonların hər biri üçün bir fermion var və bunun əksi doğrudur: fermion üçün bir bozon var. Bu, tənliklər əsasında hesablanır, lakin eksperimental olaraq təsdiqlənmir. Supersimmetriyanın üstünlüyü bəzi dəyişənləri (sonsuz, xəyali enerji səviyyələri) aradan qaldırmaq imkanıdır.

  Fiziklərin fikrincə, supersimmetriyanın sübut oluna bilməməsinin səbəbi kütlə ilə bağlı böyük enerji ehtiyacının səbəbidir. Daha əvvəl, kainatda temperaturun azalması dövründən əvvəl idi. Böyük Partlayışdan sonra enerjinin dağılması və hissəciklərin daha aşağı enerji səviyyələrinə keçidi baş verdi.

  Sadə dillə desək, yüksək enerjili hissəciklərin xüsusiyyətləri ilə titrəyə bilən simlər onu itirərək, aşağı vibrasiyaya çevrildi.

  Hissəcik sürətləndiriciləri yaratmaqla alimlər tələb olunan enerji səviyyəsinə malik super simmetrik elementləri müəyyən etmək istəyirlər.

  Simlər nəzəriyyəsinin əlavə ölçüləri

  Simlər nəzəriyyəsinin nəticəsi 3 ölçüdən çox olması lazım olan riyazi təsvirdir. Bunun ilk izahı, əlavə ölçülərin yığcam, kiçik olmasıdır, nəticədə onları görmək və qəbul etmək mümkün deyil.

  Biz digər ölçülərdən kəsilmiş 3D branedə varıq. Yalnız riyazi modelləşdirmədən istifadə etmək bacarığı onları birləşdirəcək koordinatların əldə edilməsinə ümid verdi. Bu sahədə son araşdırmalar yeni optimist məlumatların ortaya çıxmasını güman etməyə imkan verir.

  Məqsədin sadə bir anlayışı

  Dünyanın hər yerindən elm adamları super simləri araşdıraraq, bütün fiziki reallıqla bağlı nəzəriyyəni əsaslandırmağa çalışırlar. Tək bir fərziyyə planetin quruluşu ilə bağlı məsələləri izah edərək hər şeyi fundamental səviyyədə xarakterizə edə bilərdi.

  Sim nəzəriyyəsi, simin daha yüksək vibrasiya vəziyyətinə malik hissəciklərin, adronların təsvirində ortaya çıxdı. Bir sözlə, uzunluğun kütləyə keçidini asanlıqla izah edir.

  Çoxlu super simli nəzəriyyələr var. Bu gün onun köməyi ilə kosmos-zaman nəzəriyyəsini Eynşteyndən daha dəqiq izah etməyin mümkün olub-olmadığı dəqiq bilinmir. Alınan ölçmələr dəqiq məlumat vermir. Onlardan bəziləri məkan-zamanla bağlı simlərin qarşılıqlı təsirinin nəticəsi idi, lakin son nəticədə tənqidə məruz qaldı.

  Cazibə nəzəriyyəsi təsdiq olunarsa, təsvir edilən nəzəriyyənin əsas nəticəsi olacaqdır.

  Strings və branes kainat haqqında düşünmək üçün 10.000-dən çox üsul yaratdı. Sim nəzəriyyəsi ilə bağlı kitablar var ictimai çıxışİnternetdə müəlliflər tərəfindən ətraflı və aydın şəkildə təsvir edilmişdir:

  • Yau Shintan;
  • Steve Nadis "String nəzəriyyəsi və kainatın gizli ölçüləri";
  • Brayan Qrin də “The Elegant Universe”də bu haqda danışır.

  
  Rəyləri, sübutları, əsaslandırmaları və ən kiçik detalları dünya haqqında məlumatları əlçatan və maraqlı edən çoxsaylı kitablardan birinə baxaraq tapmaq olar. Fiziklər mövcud kainatı bizim varlığımızla, başqa kainatların (hətta bizimkinə bənzər) varlığı ilə izah edirlər. Eynşteynə görə, kosmosun qatlanmış variantı var.

  Superstring nəzəriyyəsində nöqtələr birləşdirilə bilər paralel dünyalar. Fizikada müəyyən edilmiş qanunlar kainatlar arasında keçidin mümkünlüyünə ümid verir. Eyni zamanda, cazibənin kvant nəzəriyyəsi bunu aradan qaldırır.

  Fiziklər həmçinin məlumatların səthdə qeydə alındığı zaman onların holoqrafik fiksasiyası haqqında danışırlar. Gələcəkdə bu, enerji telləri haqqında mühakiməni başa düşməyə təkan verəcəkdir. Zamanın ölçülərinin çoxluğu və onun içində hərəkət etmək imkanı haqqında mülahizələr var. 2 branın toqquşması nəticəsində yaranan böyük partlayış fərziyyəsi dövrlərin təkrarlanmasının mümkünlüyünü göstərir.

  Kainat, hər şeyin yaranması və hər şeyin tədricən çevrilməsi həmişə bəşəriyyətin görkəmli düşüncələrini məşğul etmişdir. Yeni kəşflər olub, var və olacaq. Simlər nəzəriyyəsinin yekun şərhi maddənin sıxlığını, kosmoloji sabiti müəyyən etməyə imkan verəcəkdir.

  Bunun sayəsində kainatın növbəti partlayış anına və hər şeyin yeni başlanğıcına qədər kiçilmə qabiliyyəti müəyyənləşəcək. Nəzəriyyələr hazırlanır, sübut edilir və nəyəsə gətirib çıxarır. Beləliklə, enerjinin kütlədən və işıq sürətinin kvadratından E = mc ^ 2 asılılığını təsvir edən Eynşteynin tənliyi sonradan nüvə silahlarının yaranmasına təkan oldu. Bundan sonra lazer və tranzistor da icad edilmişdir. Bu gün nə gözləyəcəyiniz məlum deyil, amma bu, şübhəsiz ki, nəyəsə gətirib çıxaracaq.

  Bilik ekologiyası: Nəzəri fiziklər üçün ən böyük problem bütün fundamental qarşılıqlı təsirlərin (qravitasiya, elektromaqnit, zəif və güclü) vahid nəzəriyyədə birləşdirilməsidir. Superstring nəzəriyyəsi sadəcə olaraq hər şeyin nəzəriyyəsi olduğunu iddia edir

  Üçdən ona qədər saymaq

  Nəzəri fiziklər üçün ən böyük problem 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 hansının reallığımıza uyğunluğu hazırda 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 boşluq 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 baş tutacağını, həm də bu tədbirin dəqiq vaxtını bilməlisiniz.

  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, üçölçülü məkan kimi, "tamamlandı", yeni bir nöqtəyə çevirir.

  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