Teoria e fijeve është teoria e gjithçkaje. Teoria e fijeve në gjuhë të thjeshtë

Fizika teorike është e paqartë për shumë njerëz, por në të njëjtën kohë është e një rëndësie të madhe në studimin e botës përreth nesh. Detyra e çdo fizikani teorik është të ndërtojë një model matematikor, një teori të aftë për të shpjeguar procese të caktuara në natyrë.

Nevoja

Siç e dini, ligjet fizike të makrokozmosit, domethënë të botës në të cilën ne ekzistojmë, ndryshojnë ndjeshëm nga ligjet e natyrës në mikrokozmosin, brenda të cilit jetojnë atomet, molekulat dhe grimcat elementare. Një shembull do të ishte një parim i vështirë për t'u kuptuar i quajtur dualizëm i valëve karpuskulare, sipas të cilit mikro-objektet (elektroni, protoni dhe të tjerët) mund të jenë grimca dhe valë.

Ashtu si ne, fizikantët teorikë duan të përshkruajnë botën në një mënyrë koncize dhe të kuptueshme, e cila është thirrja kryesore e teorisë së fijeve. Me ndihmën e tij, është e mundur të shpjegohen disa procese fizike, si në nivelin e makrokozmosit ashtu edhe në nivelin e mikrokozmosit, gjë që e bën atë universale, duke bashkuar teori të tjera të palidhura më parë (relativiteti i përgjithshëm dhe mekanika kuantike).

thelbi

Sipas teorisë së fijeve, e gjithë bota është ndërtuar jo nga grimcat, siç besohet sot, por nga objekte pafundësisht të holla 10–35 m të gjata, të cilat kanë aftësinë të lëkunden, gjë që na lejon të nxjerrim një analogji me fijet. Me ndihmën e një mekanizmi kompleks matematikor, këto dridhje mund të lidhen me energjinë, dhe rrjedhimisht me masën, me fjalë të tjera, çdo grimcë lind si rezultat i një ose një lloji tjetër dridhjeje të një vargu kuantik.

Problemet dhe veçoritë

Ashtu si çdo teori e pakonfirmuar, teoria e vargjeve ka një sërë problemesh që tregojnë se ajo duhet të përmirësohet. Këto probleme përfshijnë, për shembull, sa vijon - si rezultat i llogaritjeve, ka pasur matematikisht një lloj të ri të grimcave që nuk mund të ekzistojnë në natyrë - takione, katrori i masës së të cilave është më i vogël se zero, dhe shpejtësia e lëvizjes tejkalon shpejtësinë. të dritës.

Një problem tjetër i rëndësishëm, ose më mirë veçori, është ekzistenca e teorisë së fijeve vetëm në hapësirën 10-dimensionale. Pse i perceptojmë dimensionet e tjera? “Shkencëtarët kanë arritur në përfundimin se në përmasa shumë të vogla, këto hapësira shemben dhe mbyllen vetvetiu, si rezultat i të cilave ne nuk mund t'i përcaktojmë.

Zhvillimi

Ekzistojnë dy lloje të grimcave: fermionet - grimcat e materies dhe bozonet - bartës të ndërveprimit. Për shembull, një foton është një bozon që mbart ndërveprim elektromagnetik, një graviton është gravitacional, ose i njëjti bozon Higgs që përhap ndërveprimin me fushën e Higgs. Pra, nëse teoria e fijeve merrte parasysh vetëm bozonet, atëherë teoria e superstringut merrte parasysh edhe fermionet, të cilat bënë të mundur heqjen e takioneve.

Versioni përfundimtar i parimit të superstringut i zhvilluar nga Edward Witten quhet "teoria m", sipas së cilës duhet të futet një dimension i 11-të për të unifikuar të gjitha versionet e ndryshme të teorisë së superstringut.

Mbi këtë, ndoshta, mund të përfundojmë. Puna për zgjidhjen e problemeve dhe përmirësimin e modelit ekzistues matematikor po kryhet me zell nga fizikantë teorikë nga e gjithë bota. Ndoshta së shpejti do të jemi në gjendje të kuptojmë strukturën e botës përreth nesh, por duke parë vëllimin dhe kompleksitetin e sa më sipër, është e qartë se përshkrimi që rezulton i botës nuk do të jetë i kuptueshëm pa një bazë të caktuar njohurish në fushën e fizikës dhe matematikës.

teoria e superstringut

Shkurtimisht rreth teorisë së superstringut

Kjo teori duket aq e egër sa që, me shumë mundësi, është e saktë!

Versione të ndryshme teoritë e fijeve shihen sot si pretendentët kryesorë për titullin e një teorie universale gjithëpërfshirëse që shpjegon natyrën e të gjitha gjërave. Dhe ky është një lloj Grali i Shenjtë i fizikantëve teorikë të përfshirë në teorinë e grimcave elementare dhe kozmologjisë. Teoria universale (aka teoria e gjithçkaje) përmban vetëm disa ekuacione që kombinojnë të gjithë grupin e njohurive njerëzore për natyrën e ndërveprimeve dhe vetive të elementeve themelore të materies nga të cilat është ndërtuar Universi. Sot, teoria e fijeve është kombinuar me konceptin supersimetria, duke rezultuar në lindje teoria e superstringut, dhe sot ky është maksimumi që është arritur në drejtim të unifikimit të teorisë së të katër ndërveprimeve kryesore (forcave që veprojnë në natyrë). Vetë teoria e supersimetrisë tashmë është ndërtuar mbi bazën e një apriori koncept modern, sipas të cilit çdo ndërveprim i largët (fushë) është për shkak të shkëmbimit të grimcave-bartësve të ndërveprimit të llojit përkatës ndërmjet grimcave ndërvepruese (Modeli Standard). Për qartësi, grimcat ndërvepruese mund të konsiderohen "tulla" të universit, dhe grimcat bartëse - çimento.

Brenda kuadrit të modelit standard, kuarkët veprojnë si blloqe ndërtimi dhe janë bartës të ndërveprimit bozonet matës, të cilat këta kuarkë shkëmbejnë me njëri-tjetrin. Teoria e supersimetrisë shkon edhe më tej dhe thotë se vetë kuarkët dhe leptonët nuk janë themelorë: të gjithë ata përbëhen nga struktura (tulla) materie edhe më të rënda dhe të pazbuluara eksperimentalisht, të mbajtura së bashku nga një "çimento" edhe më e fortë e grimcave superenergjetike - bartës të ndërveprimet sesa kuarkët në hadrone dhe bozone. Natyrisht, në kushte laboratorike, asnjë nga parashikimet e teorisë së supersimetrisë nuk është verifikuar deri më tani, megjithatë, përbërësit hipotetikë të fshehur të botës materiale tashmë kanë emra - për shembull, selectron(partner supersimetrik i një elektroni), squark etj. Ekzistenca e këtyre grimcave, megjithatë, parashikohet pa mëdyshje nga teoritë e këtij lloji.

Sidoqoftë, pamja e Universit e ofruar nga këto teori është mjaft e lehtë për t'u vizualizuar. Në shkallët e rendit 10-35 m, domethënë 20 rend me madhësi më të vogël se diametri i të njëjtit proton, i cili përfshin tre kuarkë të lidhur, struktura e materies ndryshon nga ajo që jemi mësuar edhe në nivelin elementar. grimcat. Në distanca kaq të vogla (dhe në energji kaq të larta ndërveprimi sa është e paimagjinueshme) materia shndërrohet në një seri valësh në terren, tema të ngjashme që emocionohen në telat e veglave muzikore. Si një varg kitarë, në një varg të tillë, përveç tonit themelor, shumë mbitone ose harmonike.Çdo harmonik ka gjendjen e vet energjetike. Sipas parimi i relativitetit(Teoria e Relativitetit), energjia dhe masa janë ekuivalente, që do të thotë se sa më e lartë të jetë frekuenca e dridhjes së valës harmonike të një vargu, aq më e lartë është energjia e tij dhe aq më e lartë është masa e grimcës së vëzhguar.

Megjithatë, nëse një valë në këmbë në një varg kitarë vizualizohet mjaft thjesht, valët në këmbë të propozuara nga teoria e superstringut janë të vështira për t'u vizualizuar - fakti është se superstrings vibrojnë në një hapësirë ​​që ka 11 dimensione. Jemi mësuar me një hapësirë ​​katërdimensionale, e cila përmban tre dimensione hapësinore dhe një kohore (majtas-djathtas, lart-poshtë, përpara-prapa, e shkuara-e ardhmja). Në hapësirën e superstrings, gjërat janë shumë më të ndërlikuara (shih inset). Fizikanët teorikë e rrethojnë problemin e rrëshqitshëm të dimensioneve hapësinore "ekstra" duke argumentuar se ato janë "të fshehura" (ose, gjuha shkencore me fjalë të tjera, "kompaktohen") dhe për këtë arsye nuk vërehen në energjitë e zakonshme.

Kohët e fundit, teoria e fijeve është zhvilluar më tej në këtë formë teoria e membranave shumëdimensionale- në fakt, këto janë të njëjtat vargje, por të sheshta. Siç bëri shaka rastësisht një nga autorët e saj, membranat ndryshojnë nga vargjet në të njëjtën mënyrë që petët ndryshojnë nga vermiçeli.

Kjo, ndoshta, është gjithçka që mund të thuhet shkurtimisht për një nga teoritë, jo pa arsye që pretendojnë sot titullin e teorisë universale të Unifikimit të Madh të të gjitha ndërveprimeve të forcave. Mjerisht, kjo teori nuk është pa mëkat. Para së gjithash, ajo ende nuk është sjellë në një formë rigoroze matematikore për shkak të pamjaftueshmërisë së aparatit matematikor për ta sjellë atë në korrespondencë të rreptë të brendshme. Kanë kaluar 20 vjet që nga lindi kjo teori dhe askush nuk ka mundur të harmonizojë vazhdimisht disa nga aspektet dhe versionet e saj me të tjera. Akoma më i pakëndshëm është fakti se asnjë nga teoricienët që propozojnë teorinë e fijeve (dhe, veçanërisht, superstrings) nuk ka ofruar deri tani një eksperiment të vetëm mbi të cilin këto teori mund të testohen në laborator. Mjerisht, kam frikë se derisa ta bëjnë këtë, e gjithë puna e tyre do të mbetet një lojë e çuditshme fantazie dhe një ushtrim për të kuptuar njohuritë ezoterike jashtë rrjedhës kryesore të shkencës natyrore.

Hyrje në superstrings

përkthimi nga Sergey Pavlyuchenko

Teoria e fijeve është një nga teoritë më emocionuese dhe më të thella në fizikën teorike moderne. Fatkeqësisht, kjo është ende një gjë mjaft e vështirë për t'u kuptuar, e cila mund të kuptohet vetëm nga këndvështrimi i teorisë kuantike të fushës. Njohuritë e matematikës si teoria e grupeve, gjeometria diferenciale etj., nuk do të dëmtojnë të kuptuarit. Kështu për mazhorancën mbetet një “gjë më vete”.

Kjo hyrje synohet si një hyrje e shkurtër "e lexueshme" e koncepteve bazë të teorisë së fijeve për ata që janë të interesuar. Fatkeqësisht, ne do të duhet të paguajmë me rigorozitet dhe plotësi për disponueshmërinë e ekspozitës. Shpresojmë që do t'ju japë përgjigje për pyetjet më të thjeshta në lidhje me teorinë e fijeve dhe ju do të ndjeni bukurinë e kësaj fushe të shkencës.

Teoria e fijeve është një fushë e njohurive në zhvillim dinamik edhe sot e kësaj dite; çdo ditë sjell diçka të re për të. Deri më tani, ne nuk e dimë saktësisht nëse teoria e fijeve përshkruan Universin tonë dhe në çfarë mase. Por ajo mund ta përshkruajë atë, siç mund të shihet nga ky rishikim.

Versioni origjinal është në http://www.sukidog.com/jpierre/strings/index.html.

Pse pikërisht teoria e fijeve?

Megjithëse Modeli Standard përshkruan shumicën e fenomeneve që ne mund të vëzhgojmë duke përdorur përshpejtuesit modernë, ende shumë pyetje në lidhje me Natyrën mbeten pa përgjigje. Qëllimi i fizikës teorike moderne është pikërisht unifikimi i përshkrimeve të universit. Historikisht, kjo rrugë është mjaft e suksesshme. Për shembull, Teoria Speciale e Relativitetit të Ajnshtajnit kombinoi elektricitetin dhe magnetizmin në një forcë elektromagnetike. Puna fituese e çmimit Nobel të vitit 1979 e Glashow, Weinberg dhe Salam tregon se forcat elektromagnetike dhe ato të dobëta mund të kombinohen në ato të dobëta elektrike. Për më tepër, ka çdo arsye për të besuar se të gjitha forcat brenda Modelit Standard përfundimisht bashkohen. Nëse fillojmë të krahasojmë ndërveprimet e forta dhe ato elektrike të dobëta, atëherë do të duhet të shkojmë në rajone me energji gjithnjë e më të larta derisa ato të bëhen të barabarta në fuqi në rajonin e GeV. Graviteti do të bashkohet me energji të rendit të .

Qëllimi i teorisë së fijeve është pikërisht të shpjegojë shenjën " ? " në diagramin e mësipërm.

Shkalla karakteristike e energjisë për gravitetin kuantik quhet Masa e plankut dhe shprehet në termat e konstantës së Plankut, shpejtësisë së dritës dhe konstantës gravitacionale si më poshtë:

Mund të supozohet se, në formën e saj përfundimtare, teoria e fijeve do të japë përgjigje për pyetjet e mëposhtme:

• Cila është origjina e 4 forcave të Natyrës të njohura për ne?
• Pse masat dhe ngarkesat e grimcave janë pikërisht ashtu siç janë?
• Pse jetojmë në një hapësirë ​​me 4 dimensione hapësinore?
• Cila është natyra e hapësirë-kohës dhe gravitetit?

  Bazat e teorisë së fijeve

  Jemi mësuar t'i mendojmë grimcat elementare (të tilla si një elektron) si objekte me pikë 0-dimensionale. Disi më i përgjithshëm është nocioni vargjet themelore si objekte 1-dimensionale. Ato janë pafundësisht të holla dhe gjatësia e tyre është e rendit të . Por kjo është thjesht e papërfillshme në krahasim me gjatësitë me të cilat zakonisht trajtojmë, kështu që mund të supozojmë se ato janë pothuajse si pika. Por siç do ta shohim, natyra e tyre e vargut është mjaft e rëndësishme.

  Vargjet janë hapur dhe mbyllur. Ndërsa lëvizin nëpër hapësirë-kohë, ato mbulojnë një sipërfaqe të quajtur fletë botërore.

  

  Këto vargje kanë mënyra të caktuara vibruese që përcaktojnë numrat kuantikë të natyrshëm në grimcë, si masa, spin, etj. Ideja bazë është që çdo modë mbart një grup numrash kuantikë që korrespondojnë me një lloj të caktuar grimce. Ky është bashkimi përfundimtar - të gjitha grimcat mund të përshkruhen përmes një objekti - një varg!

  Si shembull, merrni parasysh një varg të mbyllur që duket kështu:

  Një varg i tillë korrespondon me pa masë graviton me rrotullim 2 - në një grimcë që mbart ndërveprim gravitacional. Nga rruga, kjo është një nga veçoritë e teorisë së fijeve - ajo përfshin natyrshëm dhe në mënyrë të pashmangshme gravitetin si një nga ndërveprimet themelore.

  Vargjet ndërveprojnë duke u ndarë dhe bashkuar. Për shembull, asgjësimi i dy vargjeve të mbyllura në një varg të mbyllur duket kështu:

  
  

  Vini re se sipërfaqja e fletës botërore është një sipërfaqe e lëmuar. Një tjetër veçori "e mirë" e teorisë së fijeve rrjedh nga kjo - ajo nuk përmban një seri divergjencash të qenësishme në teorinë kuantike të fushës me grimcat e pikës. Diagrami i Feynman-it për të njëjtin proces

  

  përmban një singularitet topologjik në pikën e ndërveprimit.

  Nëse "ngjisim" dy ndërveprime më të thjeshta të vargut së bashku, marrim një proces në të cilin dy vargje të mbyllura ndërveprojnë përmes bashkimit në një varg të mbyllur të ndërmjetëm, i cili më pas ndahet përsëri në dy:
  

  Ky kontribut kryesor në procesin e ndërveprimit quhet përafrimi i pemës. Për të llogaritur amplituda mekanike kuantike të proceseve duke përdorur teoria e shqetësimeve, shtoni kontribute nga proceset kuantike të rendit më të lartë. Teoria e turbullimit jep rezultate të mira pasi kontributet bëhen gjithnjë e më të vogla ndërsa përdorim urdhra gjithnjë e më të lartë. Edhe nëse llogaritni vetëm diagramet e para, mund të merrni rezultate mjaft të sakta. Në teorinë e vargjeve, rendet më të larta korrespondojnë me më shumë vrima (ose "doreza") në fletët botërore.
  
  

  E mira e kësaj qasjeje është se çdo rend i teorisë së shqetësimit korrespondon me vetëm një diagram (për shembull, në teorinë e fushës me grimca pikash, numri i diagrameve rritet në mënyrë eksponenciale në rend më të lartë). Lajmi i keq është se llogaritjet e sakta të diagrameve me më shumë se dy vrima janë shumë të vështira për shkak të kompleksitetit të aparatit matematikor që përdoret kur punohet me sipërfaqe të tilla. Teoria e perturbacionit është shumë e dobishme në studimin e proceseve me bashkim të dobët dhe shumica e zbulimeve në fushën e fizikës së grimcave elementare dhe teorisë së fijeve janë të lidhura me të. Megjithatë, e gjithë kjo është ende larg përfundimit. Përgjigjet për pyetjet më të thella të teorisë mund të merren vetëm pasi të jetë përfunduar përshkrimi i saktë i kësaj teorie.

  D-brane

  Vargjet mund të kenë kushte kufitare krejtësisht arbitrare. Për shembull, një varg i mbyllur ka kushte kufitare periodike (vargu "shkon në vetvete"). Vargjet e hapura mund të kenë dy lloje kushtesh kufitare - kushtet Neumann dhe kushtet Dirichlet. Në rastin e parë, fundi i vargut është i lirë të lëvizë, megjithatë, pa hequr vrullin. Në rastin e dytë, fundi i vargut mund të lëvizë përgjatë disa shumëfishtë. Kjo shumëllojshmëri quhet D-brane ose Dp-brane(kur përdorni shënimin e dytë, "p" është një numër i plotë që karakterizon numrin e dimensioneve hapësinore të manifoldit). Një shembull janë dy vargje me një ose të dy skajet e bashkangjitur në një brane D 2-dimensionale ose D2-brane:

  

  D-branet mund të kenë një numër dimensionesh hapësinore nga -1 deri në numrin e dimensioneve hapësinore të hapësirës sonë. Për shembull, në teorinë e superstrings ka 10 dimensione - 9 hapësinore dhe një kohore. Kështu, në superstrings, maksimumi që mund të ekzistojë është një D9-brane. Vini re se në këtë rast skajet e vargjeve janë të fiksuara në një manifold që mbulon të gjithë hapësirën, në mënyrë që ata të mund të lëvizin kudo, kështu që kushti Neumann në fakt imponohet! Në rastin e p=-1, të gjitha koordinatat hapësinore dhe kohore janë të fiksuara, dhe një konfigurim i tillë quhet instanton ose D-instanton. Nëse p=0, atëherë të gjitha koordinatat hapësinore janë të fiksuara, dhe fundi i vargut mund të ekzistojë vetëm në një pikë të vetme në hapësirë, kështu që D0-brane shpesh quhen D-grimca. Në mënyrë të ngjashme, D1-branes quhen D-strings. Nga rruga, vetë fjala "brane" vjen nga fjala "membrane", e cila quhet brane 2-dimensionale, ose 2-brane.

  Në realitet, D-branet janë dinamike, ato mund të luhaten dhe lëvizin. Për shembull, ato ndërveprojnë në mënyrë gravitacionale. Në diagramin më poshtë, mund të shihni se si një varg i mbyllur (në rastin tonë, një graviton) ndërvepron me një brane D2. Vëmendje e veçantë është fakti se, pas ndërveprimit, një varg i mbyllur bëhet i hapur me të dy skajet në D-brane.
  
  
  Pra, teoria e fijeve është më shumë se thjesht teoria e fijeve!

  Matjet shtesë

  Superstrings ekzistojnë në hapësirë-kohë 10-dimensionale, ndërsa ne jetojmë në 4-dimensionale. Dhe nëse superstrings përshkruajnë Universin tonë, ne duhet t'i lidhim disi këto dy hapësira. Për ta bërë këtë, ne do të rrëzojmë 6 matje në një madhësi shumë të vogël. Nëse, në këtë rast, madhësia e dimensionit kompakt rezulton të jetë e rendit të madhësisë së vargjeve (), atëherë për shkak të vogëlësisë së këtij dimensioni, ne thjesht nuk mund ta shohim atë drejtpërdrejt në asnjë mënyrë. Në fund të fundit, ne do të marrim hapësirën tonë (3 + 1)-dimensionale, në të cilën secila pikë e Universit tonë 4-dimensional korrespondon me një hapësirë ​​të vogël 6-dimensionale. Kjo është treguar shumë skematikisht në foton më poshtë:

  

  Në fakt është mjaft ide e vjetër, e cila kthehet në punën e Kaluza dhe Klein në vitet 1920. Mekanizmi i përshkruar më sipër quhet Teoria Kaluza-Klein ose ngjeshje. Vetë puna e Kaluzës tregon se nëse marrim relativitetin në hapësirë-kohën 5-dimensionale, pastaj mbështjellim një dimension në një rreth, marrim hapësirë-kohë 4-dimensionale me relativitet plus elektromagnetizëm! Dhe kjo ndodh për faktin se elektromagnetizmi është Teoria e matësve U(1).. U(1) është grupi i rrotullimeve rreth një pike në rrafsh. Mekanizmi Kaluza-Klein jep një interpretim të thjeshtë gjeometrik të këtij rrethi - ky është i njëjti dimension i pestë i palosur. Megjithëse matjet e palosura janë të vogla për zbulimin e drejtpërdrejtë, ato megjithatë mund të kenë një kuptim të thellë fizik. [Rrjedhur plotësisht aksidentalisht në shtyp, puna e Kaluza dhe Klein shkaktoi shumë fjalë për dimensionin e pestë.]

  Si mund ta dimë nëse ka vërtet dimensione shtesë dhe si mund t'i "ndjejmë" ato, duke pasur përshpejtues me energji mjaftueshëm të larta? Nga mekanika kuantike dihet se nëse hapësira është periodike, atëherë momenti kuantizohet: , ndërsa nëse hapësira është e pakufizuar, atëherë diapazoni i vlerave të momentit është i vazhdueshëm. Nëse rrezja e ngjeshjes (madhësia e dimensioneve shtesë) zvogëlohet, atëherë diapazoni i vlerave të lejuara të momentit do të rritet. Kështu e merrni kullën e gjendjeve të momentit - kullën e Kaluza Klein.

  

  Dhe nëse rrezja e rrethit merret shumë e madhe ("ne dekompaktojmë" matjen), atëherë diapazoni i vlerave të mundshme të momentit do të jetë mjaft i ngushtë, por do të jetë "pothuajse i vazhdueshëm". Një spektër i tillë do të jetë i ngjashëm me spektrin masiv të botës pa kompaktime. Për shembull, gjendjet që janë pa masë në një numër më të madh dimensionesh në një numër më të vogël dimensionesh do të duken saktësisht si kulla e gjendjeve të përshkruara më sipër. Më pas duhet të vërehet një "grimca" me masa të barabarta nga njëra-tjetra. Vërtetë, për të "shikuar" grimcat më masive, nevojiten përshpejtues që janë shumë më të mirë se ata që kemi aktualisht.

  Vargjet kanë një veçori tjetër të jashtëzakonshme - ato mund të "mbështjellin" rreth një dimensioni të ngjeshur, gjë që çon në pamjen modalitete rrotulluese në spektrin masiv. Një varg i mbyllur mund të mbështillet rreth një dimensioni të ngjeshur një numër të plotë herë. Ngjashëm me rastin Kaluza-Klein, ato kontribuojnë në vrullin si . Dallimi thelbësor qëndron pikërisht në një lidhje tjetër me rrezen e ngjeshjes. Në këtë rast, për dimensione të vogla shtesë, mënyrat e kthimit bëhen shumë të lehta!
  
  

  Tani duhet të kalojmë në hapësirën tonë 4-dimensionale. Për këtë na duhet një teori e superstringut 10-dimensionale në një manifold kompakt 6-dimensional. Natyrisht, në këtë rast, fotografia e përshkruar më sipër bëhet më komplekse. Mënyra më e lehtë është të supozojmë se të gjitha këto 6 dimensione janë 6 rrathë, pra janë të gjitha një torus 6-dimensionale. Për më tepër, një skemë e tillë bën të mundur ruajtjen e supersimetrisë. Besohet se njëfarë supersimetrie ekziston gjithashtu në hapësirën tonë 4-dimensionale në shkallët energjetike të rendit 1 TeV (është në këto energji që supersimetria është kërkuar kohët e fundit në përshpejtuesit modernë). Për të ruajtur supersimetrinë minimale, N=1 në 4 dimensione, duhet të kompaktohet në një 6-manifold të veçantë të quajtur shumëfish Calabi-Yau.

  Vetitë e manifoldeve Calabi-Yo mund të kenë aplikime të rëndësishme në fizikën e energjisë së ulët - për grimcat që vëzhgojmë, masat e tyre dhe numrat kuantikë dhe për numrin e gjenerimeve të grimcave. Problemi këtu është se, në përgjithësi, ka një larmi të madhe të varieteteve Calabi-Yo, dhe ne nuk e dimë se cilën të përdorim. Në këtë kuptim, duke pasur në fakt një teori 10-dimensionale të fijeve, marrim se një teori 4-dimensionale nuk bëhet aspak e vetmja e mundshme, të paktën në nivelin tonë (ende të paplotë) të të kuptuarit. "Njerëzit e fijeve" (shkencëtarët që punojnë në fushën e teorive të fijeve) shpresojnë që me një teori të plotë jo-perturbative të fijeve (një teori që NUK bazohet në shqetësimet e përshkruara pak më lart), ne mund të shpjegojmë se si universi shkoi nga fizika 10-dimensionale. , që mund të ketë ndodhur gjatë periudhës së energjisë së lartë menjëherë pas Big Bengut, te fizika 4-dimensionale, me të cilën po merremi tani. [Me fjalë të tjera, ne do të gjejmë një shumëfish të vetëm Calabi-Yo.] Andrew Strominger tregoi se manifoldet Calabi-Yo mund të lidhen vazhdimisht me njëri-tjetrin nga tranzicione konifolde dhe kështu është e mundur të lëvizim ndërmjet manifoldeve të ndryshme Calabi-Yo duke ndryshuar parametrat e teorisë. Por kjo sugjeron mundësinë që teoritë e ndryshme 4D që dalin nga manifolde të ndryshme Calabi-Yo janë faza të ndryshme të së njëjtës teori.

  Dualiteti

  Pesë teoritë e superstringut të përshkruara më sipër rezultojnë të jenë shumë të ndryshme nga këndvështrimi i teorisë së perturbimit të lidhur dobët (teoria e perturbimit e zhvilluar më sipër). Por në fakt, siç doli në vitet e fundit, të gjithë ata janë të lidhur nga dualitete të ndryshme të fijeve. Le ta quajmë teorinë e dyfishtë nëse përshkruajnë e njëjta fizikë.

  Lloji i parë i dualitetit që do të diskutojmë këtu është T-dualiteti. Ky lloj dualiteti lidh një teori të ngjeshur në një rreth me rreze, me një teori të ngjeshur në një rreth me rreze. Kështu, nëse në një teori hapësira paloset në një rreth me rreze të vogël, atëherë në një tjetër do të paloset në një rreth me rreze të madhe, por që të dy do të përshkruajnë të njëjtën fizikë! Teoritë e superstringut të tipit IIA dhe tipit IIB janë të lidhura përmes T-dualitetit, përmes tij lidhen edhe teoritë heterotike SO(32) dhe E8 x E8.

  Një tjetër dualitet që do të shqyrtojmë - S-dualiteti. E thënë thjesht, ky dualitet lidh kufirin e fortë të bashkimit të një teorie me kufirin e dobët të bashkimit të një teorie tjetër. (Vini re se përshkrimet e lidhura lirshëm të dy teorive atëherë mund të jenë shumë të ndryshme.) Për shembull, teoria heterotike e fijeve SO(32) dhe teoria e tipit I janë S-dual në 10 dimensione. Kjo do të thotë se në kufirin e bashkimit të fortë SO(32), teoria Heterotike shndërrohet në teorinë e Tipit I në kufirin e çiftëzimit të dobët dhe anasjelltas. Gjetja e dëshmisë së një dualiteti midis kufijve të fortë dhe të dobët mund të bëhet duke krahasuar spektrat e gjendjeve të dritës në secilin prej modeleve dhe duke gjetur se ato pajtohen me njëri-tjetrin. Për shembull, teoria e vargut të tipit I ka një varg D që është i rëndë kur lidhet dobët dhe i lehtë kur është i fortë. Ky varg D mbart të njëjtat fusha drite si fleta botërore e vargut heterotik SO(32), kështu që kur teoria e tipit I është e lidhur fort, vargu D bëhet shumë i lehtë dhe thjesht do të shohim se përshkrimi bëhet po aq i mirë. përmes një vargu Heterotik të lidhur dobët. Një tjetër dualitet S në 10 dimensione është vetë-dualiteti i vargjeve IIB: kufiri i vargut IIB i lidhur fort është thjesht një tjetër teori IIB, por i lidhur lirshëm. Teoria IIB ka gjithashtu një varg D (megjithëse më supersimetrik se vargjet D të tipit I, kështu që fizika është e ndryshme këtu) që bëhet e lehtë kur lidhet fort, por ky varg D është gjithashtu vargu tjetër themelor i teorisë. dhe Lloji IIB.

  

  Dualitetet midis teorive të ndryshme të fijeve janë dëshmi se të gjitha ato janë thjesht kufij të ndryshëm të së njëjtës teori. Secili prej kufijve ka zbatueshmërinë e tij dhe kufij të ndryshëm përshkrime të ndryshme kryqëzohen. Çfarë është kjo M-teoria tregohet ne foto? Lexo!

  M-teoria

  Në energji të ulëta, teoria M përshkruhet nga një teori e quajtur Supergraviteti 11-dimensional. Kjo teori ka një membranë dhe një pesë-brane si solitone, por nuk ka fije. Si mund t'i marrim telat që tashmë i duam këtu? Është e mundur të kompaktohet një teori M 11-dimensionale në një rreth me rreze të vogël për të marrë një teori 10-dimensionale. Atëherë nëse membrana jonë kishte topologjinë e një torusi, atëherë duke palosur një nga këto rrathë, ne marrim një varg të mbyllur! Në kufirin ku rrezja është shumë e vogël, marrim një superstring të tipit IIA.

  

  Por si e dimë që teoria M në një rreth do të prodhojë një superstring të tipit IIA dhe jo superstring IIB ose heterotik? Përgjigja për këtë pyetje mund të merret pas një analize të plotë të fushave pa masë që marrim si rezultat i ngjeshjes së supergravitetit 11-dimensionale në një rreth. Një test tjetër i thjeshtë mund të jetë zbulimi se D-brane nga teoria M është unike për teorinë IIA. Kujtoni se teoria IIA përmban D0, D2, D4, D6, D8-brane dhe një NS pesë-brane. Tabela e mëposhtme përmbledh të gjitha sa më sipër:
  

  D6 dhe D8-brane janë lënë jashtë këtu. Brane D6 mund të interpretohet si një "monopol Kaluza-Klein", i cili është një zgjidhje e veçantë për supergravitetin 11-dimensional kur kompaktohet në një rreth. D8-brane nuk ka një interpretim të qartë për sa i përket teorisë M, dhe kjo është ende një pyetje e hapur.

  Një mënyrë tjetër për të marrë një teori të qëndrueshme 10-dimensionale të u-së është kompaktimi i teorisë M të u-së në një interval të vogël. Kjo do të thotë se supozojmë se një nga dimensionet (11) ka një gjatësi të kufizuar. Në këtë rast, skajet e segmentit përcaktojnë kufijtë e 9 dimensioneve hapësinore. Në këto kufij është e mundur të ndërtohet një membranë e hapur. Meqenëse kryqëzimi i membranës me kufirin është një varg, mund të shihet se "vëllimi botëror" (vëllimi botëror) me dimension (9+1) mund të përmbajë vargje të "dalura" nga membrana. Pas gjithë kësaj, për të shmangur anomalitë, është e nevojshme që secili nga kufijtë të ketë një grup matës E8. Prandaj, nëse e bëjmë hapësirën midis kufijve shumë të vogël, marrim një teori 10-dimensionale me vargje dhe një grup matës E8 x E8. Dhe ky është vargu heterotik E8 x E8!

  

  Kështu, duke marrë parasysh kushte të ndryshme dhe dualitete të ndryshme midis teorive të fijeve, do të arrijmë në përfundimin se baza e gjithë kësaj është një teori - M-teoria. Në të njëjtën kohë, pesë teori të superstringave dhe supergraviteti 11-dimensional janë kufijtë e tij klasikë. Fillimisht, ne u përpoqëm të merrnim teoritë kuantike përkatëse duke "zgjeruar" kufijtë klasikë duke përdorur teorinë perturbative (teoria e perturbimit). Megjithatë, teoria perturbative ka kufijtë e saj të zbatueshmërisë, kështu që duke studiuar aspektet joperturbative të këtyre teorive, duke përdorur dualitetet, supersimetrinë, etj. ne arrijmë në përfundimin se ato janë të bashkuara nga një teori e vetme kuantike. Kjo veçanti është shumë tërheqëse, kështu që puna për ndërtimin e një teorie të plotë kuantike M është në progres. ritëm të plotë.
  
  

  Vrimat e zeza

  Përshkrimi klasik i gravitetit - Teoria e Përgjithshme e Relativitetit (GR) - përmban zgjidhje të quajtura "vrima të zeza" (BHs). Ka mjaft lloje të vrimave të zeza, por të gjitha ato tregojnë veti të ngjashme të përgjithshme. Horizonti i ngjarjeve është një sipërfaqe në hapësirë-kohë që, në terma të thjeshtë, ndan rajonin brenda një vrime të zezë nga rajoni jashtë saj. Tërheqja gravitacionale e vrimave të zeza është aq e fortë sa asgjë, madje edhe drita, pasi ka depërtuar poshtë horizontit, nuk mund të shpëtojë prapa. Kështu, vrimat e zeza klasike mund të përshkruhen vetëm duke përdorur parametra të tillë si masa, ngarkesa dhe momenti këndor.

  (shpjegimi i diagramit Penrose a)

  Vrimat e zeza janë laboratorë të mirë për të studiuar teoritë e fijeve, pasi efektet e gravitetit kuantik janë të rëndësishme edhe për vrimat e zeza mjaft të mëdha. Vrimat e zeza në fakt nuk janë "të zeza" sepse ato rrezatojnë! Duke përdorur argumente gjysmë-klasike, Stephen Hawking tregoi se vrimat e zeza rrezatojnë rrezatim termik nga horizonti i tyre. Meqenëse teoria e fijeve është, ndër të tjera, edhe një teori e gravitetit kuantik, ajo është në gjendje të përshkruajë vazhdimisht vrimat e zeza. Dhe pastaj ka vrima të zeza që plotësojnë ekuacionin e lëvizjes për vargjet. Këto ekuacione janë të ngjashme me ato nga GR, por ato kanë disa fusha shtesë që erdhën atje nga vargjet. Në teoritë e superstringut, ekzistojnë zgjidhje të veçanta të tipit BH, të cilat janë gjithashtu supersimetrike në vetvete.

  Një nga rezultatet më dramatike në teorinë e fijeve ishte nxjerrja e një formule për entropia bekenstein-hawking Një vrimë e zezë që rrjedh nga marrja në konsideratë e gjendjeve mikroskopike të vargut që formojnë një vrimë të zezë. Bekenstein vuri në dukje se vrimat e zeza i binden "ligjit të zonës", dM = K dA, ku "A" është zona e horizontit dhe "K" është një konstante proporcionaliteti. Meqenëse masa totale e një vrime të zezë është energjia e saj e pushimit, situata është shumë e ngjashme me termodinamikën: dE = T dS, e cila u tregua nga Bekenstein. Hawking më vonë tregoi në një përafrim gjysmëklasik se temperatura e një vrime të zezë është T = 4k, ku "k" është një konstante e quajtur "gravitet sipërfaqësor". Kështu, entropia e vrimës së zezë mund të rishkruhet si . Për më tepër, Strominger dhe Vafa kohët e fundit treguan se kjo formulë për entropinë mund të merret mikroskopikisht (deri në një faktor 1/4) duke përdorur degjenerimin e gjendjeve kuantike të vargjeve dhe D-brane që korrespondojnë me BH të caktuara supersimetrike në teorinë e fijeve ii. Nga rruga, D-branes japin një përshkrim në distanca të vogla si në rastin e një lidhjeje të dobët. Për shembull, BH-të e konsideruara nga Strominger dhe Vafa përshkruhen nga 5-brane, 1-brane dhe vargje të hapura "të gjalla" në një 1-brane, të gjitha të palosur në një torus 5-dimensionale, duke dhënë në mënyrë efektive një objekt 1-dimensional. vrima e zezë.

  

  Në këtë rast, rrezatimi Hawking mund të përshkruhet brenda kornizës së së njëjtës strukturë, por nëse vargjet e hapura mund të "udhëtojnë" në të dy drejtimet. Vargjet e hapura ndërveprojnë me njëri-tjetrin dhe rrezatimi emetohet në formën e vargjeve të mbyllura.

  

  Llogaritjet e sakta tregojnë se për të njëjtat lloje vrimash të zeza, teoria e fijeve jep të njëjtat parashikime si supergraviteti gjysmëklasik, duke përfshirë një korrigjim jo të parëndësishëm të varur nga frekuenca e quajtur "parametri i thinjave" ( faktori trup gri).

  Zbulohet graviteti kuantik në Tokë?
  

  << Вчера

  Nesër >>

  
  Shpjegim: A ka pjesë të veçanta të gravitetit? Teoria e njohur si mekanika kuantike përshkruan ligjet që drejtojnë universin në distanca të vogla, ndërsa teoria e përgjithshme e relativitetit të Ajnshtajnit shpjegon natyrën e gravitetit dhe universin në shkallë të mëdha. Deri më tani, nuk është krijuar asnjë teori që mund t'i kombinojë ato. Hulumtimet e kryera së fundmi në Francë mund të kenë treguar se graviteti është një fushë kuantike. Pretendohet se Fusha gravitacionale e Tokës tregoi natyrën e tij kuantike. Në një eksperiment të kryer nga Valery Nezvizhevsky dhe kolegët në , u tregua se neutronet super të ftohtë që lëvizin në një fushë gravitacionale zbulohen vetëm në lartësi diskrete. Shkencëtarët në mbarë botën janë në pritje të konfirmimit të pavarur të këtyre rezultateve. Figura tregon, me ngjyra false, sipërfaqen që mund të formohet gjatë evolucionit të një vargu njëdimensional. Duke i përshkruar grimcat elementare si vargje të vogla, shumë fizikanë po punojnë drejt një teorie të vërtetë kuantike të gravitetit.

  (Shënim Ed.: Eksperimentet e fizikanëve francezë dhe rusë të përshkruar në këtë shënim, botuar në natyra, 415 , 297 (2002) nuk kanë të bëjnë me graviteti kuantik. Shpjegimi i tyre(të dyja të dhëna nga autorët e eksperimenteve, si dhe të publikuara në New Scientist dhe Physicsweb.org) krejtësisht të ndryshme.

  Eksperimentuesit kërkojnë forca të reja të parashikuara nga teoritë e superstringave

  Studiuesit në Universitetin e Kolorados në Boulder kanë arritur të kryejnë eksperimentin më të ndjeshëm deri më sot, duke vlerësuar ndërveprimin gravitacional midis masave të ndara me vetëm dyfishin e trashësisë së një floku të njeriut, por ata nuk vëzhguan asnjë nga forcat e reja të parashikuara.

  Rezultatet e marra bëjnë të mundur përjashtimin e disa versioneve të teorisë së superstringut, në të cilat parametri përkatës i veprimit të forcave të reja nga matjet "të palosura" është në intervalin nga 0.1 në 0.01 mm.

  Në teorinë e fijeve ose superstrings, teoria e fijeve, konsiderohet si qasja më premtuese ndaj bashkimit të madh të shumëpritur - një përshkrim i vetëm i të gjitha forcave dhe materies së njohur, supozohet se gjithçka në univers përbëhet nga sythe të vogla të vargjeve vibruese. Sipas versioneve të ndryshme të teorisë së superstringut, duhet të ketë të paktën gjashtë ose shtatë dimensione hapësinore shtesë përveç tre që janë në dispozicion për ne, dhe teoricienët besojnë se këto dimensione shtesë janë palosur në hapësira të vogla. Ky "kompaktim" krijon ato që quhen fusha të moduleve, të cilat përshkruajnë madhësinë dhe formën e dimensioneve të palosura në çdo pikë të hapësirë-kohës.

  Rajonet e modulit kanë efekte të krahasueshme në forcë me gravitetin e zakonshëm, dhe sipas parashikimeve të fundit, ato mund të zbulohen tashmë në distanca të rendit 0,1 mm. Kufiri i ndjeshmërisë i arritur në eksperimentet e mëparshme bëri të mundur testimin e forcës së tërheqjes midis dy masave të ndara me vetëm 0.2 mm, kështu që pyetja mbeti e hapur. Megjithatë, ajo mbetet e hapur edhe sot e kësaj dite.

  "Nëse këto forca ekzistojnë vërtet, atëherë ne tani e dimë se ato duhet të manifestohen në distanca më të vogla se sa kemi testuar," shpjegon kreu i laboratorit, profesor John Price i Universitetit të Kolorados (John Price). "Megjithatë, këto rezultate në Vetë nuk e hedhin poshtë teorinë ii. Është e nevojshme vetëm të kihet parasysh se efekti do të duhet të kërkohet në distanca më të shkurtra dhe të përdoren cilësime me ndjeshmëri më të lartë." Përveç kësaj, studiuesit pohojnë se eksperimente të tilla në vetvete nuk kanë për qëllim të konfirmojnë ose hedhin poshtë teorinë e superstrings. "Idetë që ne po testojmë janë vetëm disa nga skenarët e mundshëm të frymëzuar nga fijet, jo parashikime të sakta të vetë teorisë," tha John Price për Space.com. "Nuk ka ende asnjë mënyrë që teoria e fijeve të bëjë parashikime të sakta të këtij lloji. dhe unë do të thosha se askush nuk e di nëse teoria e fijeve do të jetë në gjendje ta bëjë këtë ndonjëherë." Megjithatë, eksperimentet në distanca më të shkurtra mund të "shtojnë më shumë arna në jorganin e fizikës", dhe për këtë arsye është shumë e rëndësishme të vazhdohet ky lloj kërkimi, sepse "diçka e re dhe "shumë themelore" mund të zbulohet".

  Organizimi eksperimental i studiuesve nga Universiteti i Kolorados, i quajtur një rezonator me frekuencë të lartë (rezonator me frekuencë të lartë), përbëhej nga dy pllaka të holla tungsteni (20 mm të gjata dhe 0,3 mm të trasha). Një nga këto regjistrime u bë të luhatet në një frekuencë prej 1000 Hz. Lëvizjet e pllakës së dytë, të shkaktuara nga ndikimi i të parës, u matën me elektronikë shumë të ndjeshme. Ne po flasim për forcat e matura në femtonewton (10-15 N), ose rreth një e milionta e peshës së një kokrre rëre. Forca e gravitetit që vepron në distanca kaq të vogla doli të ishte mjaft tradicionale, e përshkruar nga ligji i njohur i Njutonit.

  Profesor Price propozon vazhdimin e eksperimenteve në përpjekje për të matur forcat në distanca edhe më të shkurtra. Për të ndërmarrë hapin tjetër, eksperimentuesit e Kolorados heqin ekranin e safirit të veshur me ar midis shiritave të tungstenit që bllokuan forcat elektromagnetike, dhe zëvendësojeni me petë më të hollë berilium-bakri, duke lejuar që masat të afrohen më shumë. Ata gjithashtu planifikojnë të ftohin konfigurimin eksperimental për të reduktuar ndërhyrjen nga luhatjet termike.

  Pavarësisht nga fati i teorisë së superstringut, idetë e dimensioneve shtesë, të prezantuara pothuajse njëqind vjet më parë (në atë kohë shumë fizikanë qeshnin me to), po bëhen jashtëzakonisht të njohura për shkak të krizës së modeleve standarde fizike që nuk janë në gjendje të shpjegojnë vëzhgimet e reja. . Ndër faktet më flagrante është zgjerimi i përshpejtuar i Universit, i cili ka shumë konfirmime. Një forcë e re misterioze, e quajtur deri tani energji e errët, po e largon kozmosin tonë, duke vepruar si një lloj anti-graviteti. Askush nuk e di se çfarë fenomeni fizik qëndron në themel të kësaj. Ajo që dinë kozmologët është se ndërsa graviteti i mban galaktikat së bashku në një nivel "lokal", forcat misterioze i largojnë ato. rreth shkallë më të madhe.

  Energjia e errët mund të shpjegohet nga ndërveprimet midis dimensioneve, atyre që ne shohim dhe atyre që janë ende të fshehura prej nesh, besojnë disa teoricienë. Në takimin vjetor të AAAS (Shoqata Amerikane për Avancimin e Shkencës) të mbajtur në Denver në fillim të këtij muaji, kozmologët dhe fizikantët më të respektuar shprehën optimizëm të kujdesshëm për këtë.

  "Ka një shpresë të paqartë se qasja e re do të zgjidhë të gjithë grupin e problemeve menjëherë," thotë fizikani Sean Carroll, një asistent profesor në Universitetin e Çikagos.

  Të gjitha këto probleme grupohen në mënyrë të pashmangshme rreth gravitetit, forca e së cilës u llogarit nga Njutoni më shumë se tre shekuj më parë. Graviteti ishte e para nga forcat themelore që u përshkrua matematikisht, por ende është më e keqkuptuara. Mekanika kuantike, e zhvilluar në vitet 20 të shekullit të kaluar, përshkruan mirë sjelljen e objekteve në nivelin atomik, por nuk është shumë miqësore me gravitetin. Fakti është se megjithëse graviteti vepron në distanca të mëdha, ai është ende shumë i dobët në krahasim me tre forcat e tjera themelore (ndërveprimet elektromagnetike, të forta dhe të dobëta që dominojnë mikrokozmosin). Kuptimi i gravitetit në nivel kuantik pritet të lidhë mekanikën kuantike me një përshkrim të plotë të forcave të tjera.

  Në veçanti, shkencëtarët nuk mund të përcaktonin për një kohë të gjatë nëse ligji i Njutonit (proporcionaliteti i kundërt i forcës me katrorin e distancës) është i vlefshëm në distanca shumë të vogla, në të ashtuquajturën botë kuantike. Njutoni zhvilloi teorinë e tij për distancat astronomike, siç janë ndërveprimet e Diellit me planetët, por tani rezulton se ai është i vlefshëm edhe në mikrokozmos.

  "Ajo që po ndodh tani në fizikën e grimcave, fizikën gravitacionale dhe kozmologjinë të kujton shumë kohën kur mekanika kuantike filloi të bashkohej," thotë Maria Spiropulu, studiuese në Universitetin e Çikagos, organizatore e seminarit AAAS mbi fizikën ekstra-dimensionale (fizikë të dimensioneve shtesë).

  Për herë të parë u bë e mundur të matej shpejtësia e gravitetit

  

  Fizikani rus Sergei Kopeikin, i cili punon në Universitetin e Misurit në Kolumbia, dhe amerikani Edward Fomalont nga Observatori Kombëtar i Astronomisë së Radios në Charlottesville, Virxhinia, thanë se për herë të parë ata ishin në gjendje të masin shpejtësinë e gravitetit me saktësi të pranueshme. Eksperimenti i tyre konfirmon mendimin e shumicës së fizikantëve: shpejtësia e gravitetit është e barabartë me shpejtësinë e dritës. Kjo ide qëndron në themel të teorive moderne, duke përfshirë Teorinë e Përgjithshme të Relativitetit të Ajnshtajnit, por deri më tani askush nuk ka qenë në gjendje ta masë këtë sasi drejtpërdrejt në një eksperiment. Studimi u publikua të martën në takimin e 201-të të Shoqatës Amerikane Astronomike në Seattle. Rezultatet ishin dorëzuar më parë për botim në një revistë shkencore, por u kritikuan nga disa ekspertë. Vetë Kopeikin e konsideron kritikën të pabazuar.

  Teoria e gravitetit të Njutonit supozon se forca e gravitetit transmetohet në çast, por Ajnshtajni sugjeroi që graviteti udhëton me shpejtësinë e dritës. Ky postulat u bë një nga themelet e Teorisë së tij të Relativitetit në 1915.

  Barazia e shpejtësisë së gravitetit dhe shpejtësisë së dritës do të thotë që nëse Dielli u zhduk papritur nga qendra sistem diellor, Toka do të qëndronte në orbitën e saj për rreth 8.3 minuta më shumë - koha që i duhet dritës për të udhëtuar nga Dielli në Tokë. Pas atyre pak minutave, Toka, duke u ndjerë e lirë nga graviteti i Diellit, do të linte orbitën e saj dhe do të fluturonte larg në hapësirë ​​në një vijë të drejtë.

  Si mund ta matni "shpejtësinë e gravitetit"? Një mënyrë për të zgjidhur këtë problem është përpjekja për të zbuluar valët gravitacionale - "gullime" të vogla në kontinuumin hapësirë-kohë, të cilat ndryshojnë nga çdo masë e përshpejtuar. Në shumë prej tyre janë ndërtuar tashmë instalime të ndryshme për kapjen e valëve gravitacionale, por asnjëri prej tyre deri më tani nuk ka mundur të regjistrojë një efekt të tillë për shkak të dobësisë së tij të jashtëzakonshme.

  Kopeikin shkoi në anën tjetër. Ai i rishkruajti ekuacionet e Relativitetit të Përgjithshëm në mënyrë të tillë që të shprehë fushën gravitacionale të një trupi në lëvizje për sa i përket masës, shpejtësisë dhe shpejtësisë së gravitetit të tij. U vendos që të përdoret Jupiteri si një trup masiv. Një rast mjaft i rrallë u shfaq në shtator 2002, kur Jupiteri kaloi përballë një kuazari (ngjarje të tilla ndodhin rreth një herë në 10 vjet), i cili lëshon valë radio intensive. Kopeikin dhe Fomalont kombinuan rezultatet e vëzhgimeve nga një duzinë radio teleskopësh në pjesë të ndryshme Globi, nga Hawaii në Gjermani (duke përdorur të dy teleskopët radio 25 metra të Observatorit Kombëtar të Radio Astronomisë dhe instrumentin gjerman 100 metra në Effelsberg) për të matur ndryshimin më të vogël të dukshëm në pozicionin e një kuazari të shkaktuar nga përkulja e valëve të radios nga ky burim në fushën gravitacionale të Jupiterit. Duke hetuar natyrën e ndikimit të fushës gravitacionale të Jupiterit në valët e radios që kalojnë, duke ditur masën dhe shpejtësinë e tij, është e mundur të llogaritet shpejtësia e gravitetit.

  Puna e përbashkët e radio teleskopëve tokësorë ka bërë të mundur arritjen e një saktësie 100 herë më të madhe se sa mund të arrihet duke përdorur teleskopin hapësinor Hubble. Zhvendosjet e matura në eksperiment ishin shumë të vogla - ndryshimet në pozicionin e kuazarit (distanca këndore midis tij dhe kuazarit referencë u mat) ishin brenda 50 milionta të sekondës së harkut. Ekuivalenti i matjeve të tilla mund të jetë madhësia e një dollari argjendi në Hënë ose trashësia e një floku të njeriut nga një distancë prej 250 miljesh, thonë astronomët (burimet perëndimore, me sa duket, nuk menduan t'i kushtonin vëmendje kuptimit të rusishtes mbiemri i njërit prej autorëve të studimeve, përndryshe nuk do të krahasonin madhësitë me një dollar, por me njësinë tonë monetare…).

  Rezultati i marrë: graviteti transmetohet nga 0,95 e shpejtësisë së dritës, gabimi i mundshëm i eksperimentit është plus ose minus 0,25. "Tani e dimë se shpejtësia e gravitetit është ndoshta e barabartë me shpejtësinë e dritës," tha Fomalont. "Dhe ne mund të përjashtojmë me siguri çdo rezultat që është dyfishi i asaj vlere."

  Steven Carlip, profesor i fizikës në Universitetin e Kalifornisë, thotë se eksperimenti është një "demostrim i mirë" i parimit të Ajnshtajnit. Ai thotë se eksperimentit i paraprinë matje të devijimit të dritës nga dielli, por ato ishin shumë më pak të sakta. Për më tepër, matjet e reja të shpejtësisë gravitacionale në të ardhmen shumë të afërt do të duhet të qartësojnë edhe këtë vlerë. Shumë interferometra të valëve gravitacionale janë vënë në funksion muajt e fundit, njëri prej tyre më në fund duhet të zbulojë drejtpërdrejt valët gravitacionale dhe kështu të masë shpejtësinë e tyre - një konstante e rëndësishme themelore e Universit tonë.

  Megjithatë, duhet të theksohet se eksperimenti në vetvete nuk është një konfirmim i qartë i teorisë së gravitetit të Ajnshtajnit. Me të njëjtin sukses, mund të konsiderohet si një konfirmim i teorive alternative ekzistuese. Për shembull, teoria relativiste e gravitetit të Akademik Logunov (RTG), e cila u bë e njohur për publikun e gjerë rreth dhjetë vjet më parë, nuk ndryshon nga relativiteti i përgjithshëm në këtë drejtim. Në RTG ka edhe valë gravitacionale, megjithëse, siç dihet, nuk ka vrima të zeza. Dhe një tjetër "përgënjeshtrim" i teorisë së gravitetit të Njutonit nuk ka asnjë vlerë të veçantë. Sidoqoftë, rezultati është i rëndësishëm për sa i përket "mbylljes" së disa varianteve të teorive moderne dhe mbështetjes së të tjerave - ai lidhet me teoritë kozmologjike të universeve të shumëfishta dhe të ashtuquajturën teoria e fijeve ose superstringave, por është shumë herët për të nxjerrë përfundime përfundimtare. thonë studiuesit. Në të ashtuquajturën teori e unifikuar M, e cila është zhvillimi i teorisë së superstringut, përveç "strings" ("strings" - vargje), janë shfaqur objekte të reja shumëdimensionale - brane (brane). Teoritë e superstringut përfshijnë në thelb gravitetin sepse llogaritjet e tyre parashikojnë pa ndryshim ekzistencën e gravitonit, një grimcë hipotetike pa peshë me spin 2. Supozohet se ka dimensione hapësinore shtesë, vetëm "të mbështjellë". Dhe graviteti mund të veprojë "shkurtore" përmes këtyre dimensioneve shtesë, duke udhëtuar në dukje më shpejt se shpejtësia e dritës, por pa shkelur ekuacionet e relativitetit të përgjithshëm.

  Dy fizikanë relativistë paraqesin pikëpamjet e tyre mbi universin,
  evolucioni i tij dhe roli i teorisë kuantike

  AT Shkencor Amerikan këto leksione janë botuar me shkurtesa, vendet përkatëse në tekst janë shënuar me pika

  Prezantimi

  Në vitin 1994, Stephen Hawking dhe Roger Penrose dhanë një seri leksionesh publike mbi relativitetin e përgjithshëm në Institutin e Shkencave Matematikore Isaac Newton në Universitetin e Kembrixhit. Revista jonë ju prezanton fragmente nga këto leksione të botuara këtë vit nga Universiteti Princeton Shtypi me titull "Natyra e Hapësirës dhe Kohës", i cili ju lejon të krahasoni pikëpamjet e këtyre dy shkencëtarëve. Megjithëse të dy i përkasin të njëjtës shkollë të fizikës (Penrose ndihmoi disertacionin e doktoraturës së Hawking në Kembrixh), pikëpamjet e tyre mbi rolin e mekanikës kuantike në evolucionin e universit janë shumë të ndryshme nga njëra-tjetra. Në veçanti, Hawking dhe Penrose kanë ide të ndryshme për atë që ndodh me informacionin e ruajtur në një vrimë të zezë dhe pse fillimi i universit është i ndryshëm nga fundi i tij.

  Një nga zbulimet kryesore të Hawking, i bërë në 1973, ishte parashikimi se, për shkak të efekteve kuantike, vrimat e zeza mund të lëshonin grimca. Si rezultat i një procesi të tillë, vrima e zezë avullon dhe në fund të fundit është e mundur që të mos mbetet asgjë nga masa e saj origjinale. Por gjatë formimit të tyre, vrimat e zeza thithin shumë grimca që bien mbi të me lloje, veti dhe konfigurime të ndryshme. Megjithëse teoria kuantike kërkon që një informacion i tillë të ruhet, detajet e asaj që do të ndodhë me të më pas mbeten një temë e debatit të nxehtë. Hawking dhe Penrose të dy besojnë se, gjatë rrezatimit, një vrimë e zezë humb informacionin që përmbante në vetvete. Por Hawking këmbëngul se kjo humbje është e pazëvendësueshme, ndërsa Penrose argumenton se ajo balancohet nga matjet spontane të gjendjeve kuantike që ushqejnë informacionin përsëri në vrimën e zezë.

  Të dy shkencëtarët pajtohen se një teori e ardhshme e gravitetit kuantik është e nevojshme për të përshkruar natyrën. Por pikëpamjet e tyre ndryshojnë në disa aspekte të kësaj teorie. Penrose beson se edhe nëse ndërveprimet themelore të grimcave elementare janë simetrike në lidhje me ndryshimin e kohës, atëherë graviteti kuantik duhet të thyejë një simetri të tillë. Asimetria kohore më pas duhet të shpjegojë pse universi ishte kaq homogjen në fillim (siç tregohet nga rrezatimi i sfondit të mikrovalës i prodhuar nga shpërthimi i madh), ndërsa në fund universi duhet të jetë heterogjen.

  Penrose përpiqet të përfshijë një asimetri të tillë në hipotezën e tij të lakimit Weyl. Hapësira-koha, sipas Albert Ajnshtajnit, është e lakuar nga prania e materies. Por hapësirë-koha mund të ketë gjithashtu disa deformime të qenësishme, të referuara si lakimi Weyl. Valët gravitacionale dhe vrimat e zeza, për shembull, lejojnë hapësirë-kohën të përkulet edhe në zonat që janë bosh. Në universin e hershëm, lakimi i Weyl ishte ndoshta zero, por në universin e zbehur, siç argumenton Penrose, nje numer i madh i vrimat e zeza do të çojnë në një rritje të lakimit të Weyl. Ky do të jetë ndryshimi midis fillimit dhe fundit të universit.

  Hawking pajtohet se shpërthimi i madh dhe kolapsi përfundimtar ("Big crunch") do të jenë të ndryshme, por ai nuk e konsideron asimetrinë kohore si një ligj të natyrës. Arsyeja kryesore për këtë dallim, mendon ai, është mënyra se si është programuar zhvillimi i universit. Ai postulon një lloj demokracie, duke thënë se nuk mund të ketë një pikë të vetme hapësinore në univers; dhe për këtë arsye, universi nuk mund të ketë një kufi. Është ky propozim pa kufi që Hawking pretendon se shpjegon homogjenitetin e rrezatimit të sfondit të mikrovalës.

  Pikëpamjet e të dy fizikantëve për interpretimin e mekanikës kuantike janë gjithashtu rrënjësisht të ndryshme. Hawking beson se qëllimi i vetëm i teorisë së AI është të bëjë parashikime që janë në përputhje me të dhënat eksperimentale. Penrose, nga ana tjetër, beson se një krahasim i thjeshtë i parashikimeve me eksperimentet nuk mjafton për të shpjeguar realitetin. Ai thekson se një teori kuantike që kërkon një mbivendosje të funksioneve valore është një koncept që mund të çojë në absurditete. Kështu, këta shkencëtarë e çojnë diskutimin e njohur midis Ajnshtajnit dhe Bohr-it rreth pasojave të çuditshme të teorisë kuantike në një nivel të ri.

  Stephen Hawking për vrimat e zeza kuantike:

  Teoria kuantike e vrimave të zeza... duket se çon në një nivel të ri të paparashikueshmërisë në fizikë përtej pasigurisë së zakonshme mekanike kuantike. Kjo është për shkak se vrimat e zeza duket se kanë entropi të brendshme dhe humbasin informacionin nga rajoni ynë i universit. Më duhet të them se këto pretendime janë shumë të diskutueshme: shumë shkencëtarë që punojnë në fushën e gravitetit kuantik, duke përfshirë pothuajse të gjithë ata që erdhën tek ajo nga fizika e grimcave, refuzojnë instinktivisht idenë se informacioni për gjendjen e një sistemi kuantik mund të humbasë. Megjithatë, kjo pikëpamje nuk ka çuar në shumë sukses në shpjegimin se si informacioni mund të largohet nga një vrimë e zezë. Në fund të fundit, unë besoj se ata do të detyrohen të pranojnë sugjerimin tim se informacioni humbet në mënyrë të pakthyeshme, ashtu siç u detyruan të pranojnë që vrimat e zeza rrezatojnë, gjë që bie ndesh me të gjitha paragjykimet e tyre...

  Fakti që graviteti është tërheqës do të thotë se ekziston një tendencë në univers që materia të tërhiqet së bashku në një vend, një tendencë që objekte si yjet dhe galaktikat të formohen. Tkurrja e mëtejshme e këtyre objekteve mund të frenohet për ca kohë nga presioni termik, në rastin e yjeve, ose nga rrotullimi dhe lëvizjet e brendshme, në rastin e galaktikave. Megjithatë, përfundimisht nxehtësia ose momenti këndor do të hiqet dhe objekti do të fillojë të tkurret përsëri. Nëse masa është më e vogël se rreth një masë e gjysmë diellore, tkurrja mund të ndalet nga presioni i gazit të degjeneruar të elektroneve ose neutroneve. Objekti stabilizohet për t'u bërë një xhuxh i bardhë ose një yll neutron, përkatësisht. Megjithatë, nëse masa është më e madhe se ky kufi, atëherë nuk ka asgjë për të ndaluar tkurrjen e qëndrueshme. Sapo tkurrja e një objekti i afrohet një madhësie të caktuar kritike, fusha gravitacionale në sipërfaqen e tij do të jetë aq e fortë sa konet e dritës do të anohen nga brenda... Mund të shohim se edhe rrezet e dritës dalëse janë të përkulura drejt njëra-tjetrës, kështu që ata afrohen dhe nuk ndryshojnë. Kjo do të thotë se ka një sipërfaqe të mbyllur....

  Kështu, duhet të ketë një rajon të hapësirë-kohës nga i cili është e pamundur të arratisesh në një distancë të pafundme. Kjo zonë quhet vrimë e zezë. Kufiri i tij quhet horizonti i ngjarjeve, është një sipërfaqe e formuar nga rrezet e dritës që nuk mund të ikin në pafundësi....

  Një sasi e madhe informacioni humbet kur trupi hapësinor shembet për të formuar një vrimë të zezë. Një objekt në kolaps përshkruhet nga një numër shumë i madh parametrash. Gjendja e saj përcaktohet nga llojet e materies dhe momentet shumëpolëshe të shpërndarjes së masave të tyre. Përkundër kësaj, vrima e zezë që shfaqet është plotësisht e pavarur nga lloji i materies dhe shpejt humbet të gjitha momentet shumëpolëshe përveç dy të parave: monopolin, që është masa, dhe dipolin, që është momenti këndor.

  Kjo humbje informacioni nuk kishte shumë rëndësi në teorinë klasike. Mund të themi se të gjitha informacionet në lidhje me objektin në kolaps janë brenda vrimës së zezë. Për një vëzhgues jashtë vrimës së zezë, do të ishte shumë e vështirë të përcaktohej se si duket një objekt në kolaps. Megjithatë, në teorinë klasike ishte ende e mundur në parim. Vëzhguesi nuk do të humbiste kurrë nga sytë objektin që shembet. Në vend të kësaj, atij do t'i duket se objekti ngadalësohet në tkurrjen e tij dhe bëhet gjithnjë e më i zbehtë ndërsa i afrohet horizontit të ngjarjeve. Ky vëzhgues mund të shihte ende se nga ishte bërë objekti që shembet dhe si ishte shpërndarë masa në të.

  Sidoqoftë, nga pikëpamja e teorisë kuantike, gjithçka ndryshon plotësisht. Gjatë kolapsit, objekti do të lëshonte vetëm një numër të kufizuar fotonesh përpara se të kalonte horizontin e ngjarjeve. Këto fotone nuk do të mjaftonin absolutisht për të na dhënë të gjithë informacionin rreth objektit që shembet. Kjo do të thotë se në teorinë kuantike nuk ka asnjë mënyrë në të cilën një vëzhgues i jashtëm mund të përcaktojë gjendjen e një objekti të tillë. Dikush mund të mendojë se nuk ka shumë rëndësi, sepse informacioni do të ishte ende brenda vrimës së zezë, edhe nëse nuk mund të matej nga jashtë. Por ky është pikërisht rasti kur shfaqet efekti i dytë i teorisë kuantike të vrimave të zeza....

  Teoria kuantike i bën vrimat e zeza të rrezatojnë dhe të humbasin masën. Dhe me sa duket ata përfundimisht zhduken plotësisht - së bashku me informacionin brenda tyre. Unë dua të argumentoj se ky informacion është me të vërtetë i humbur dhe nuk kthehet në asnjë formë. Siç do të tregoj më vonë, me këtë humbje informacioni, në fizikë hyn një nivel më i lartë pasigurie sesa pasiguria e zakonshme që lidhet me teorinë kuantike. Fatkeqësisht, ndryshe nga lidhja e pasigurisë së Heisenberg, ky nivel i ri i pasigurisë do të jetë mjaft i vështirë për t'u konfirmuar eksperimentalisht në rastin e vrimave të zeza.

  Roger Penrose mbi teorinë kuantike dhe hapësirë-kohën:

  Teoria kuantike, relativiteti special, relativiteti i përgjithshëm dhe teoria kuantike e fushës janë teoritë fizike më të mëdha të shekullit të 20-të. Këto teori nuk janë të pavarura nga njëra-tjetra: relativiteti i përgjithshëm u ndërtua mbi relativitetin special, dhe teoria kuantike e fushës ka si themel relativitetin special dhe teorinë kuantike.

  Zakonisht është thënë se teoria kuantike e fushës është më e sakta nga të gjitha teoritë fizike që kanë ekzistuar ndonjëherë, duke dhënë një saktësi deri në 11 shifra dhjetore. Megjithatë, do të doja të theksoja se relativiteti i përgjithshëm tani është testuar brenda 14 shifrave dhjetore (dhe kjo saktësi me sa duket është e kufizuar vetëm nga saktësia e orëve që funksionojnë në Tokë). E kam fjalën për pulsarin binar Hulse-Taylor PSR 1913+16, një palë yje neutronësh që rrotullohen në lidhje me njëri-tjetrin, njëri prej të cilëve është një pulsar. Relativiteti i përgjithshëm parashikon që një orbitë e tillë tkurret ngadalë (dhe periudha e saj zvogëlohet) sepse energjia humbet për shkak të emetimit të valëve gravitacionale. Ky proces me të vërtetë është regjistruar eksperimentalisht dhe përshkrimi i plotë i lëvizjes së tij të vëzhguar për 20 vjet ... është në përputhje me teorinë e përgjithshme të relativitetit (e cila përfshin teorinë e Njutonit) me saktësinë e jashtëzakonshme të përmendur më sipër. Studiuesit e këtij sistemi yjor kanë marrë me të drejtë Çmimet Nobel për punën tuaj. Teoricienët kuantikë kanë argumentuar gjithmonë, duke përmendur saktësinë e teorisë së tyre, se relativiteti i përgjithshëm duhet të marrë shenjën e tij prej tij, por unë mendoj se tani ajo teoria kuantike e fushës duhet të marrë shenjën e saj.

  Edhe pse këto katër teori kanë arritur sukses të madh, ato nuk janë të lira nga problemet... Teoria e përgjithshme e relativitetit parashikon ekzistencën e singulariteteve hapësirë-kohë. Ekziston një "problem matjeje" në teorinë kuantike, të cilin do ta përshkruaj më vonë. Mund të rezultojë se zgjidhja e problemeve të këtyre teorive qëndron në njohjen e faktit se ato janë teori jo të plota. Për shembull, shumë njerëz parashikojnë që teoria kuantike e fushës mund të "njollosë" disi singularitetet e relativitetit të përgjithshëm....

  Dhe tani do të doja të them disa fjalë për humbjen e informacionit në vrimat e zeza, që besoj se është e rëndësishme për deklaratën e fundit. Jam dakord me pothuajse gjithçka që Stephen ka thënë për këtë. Por ndërsa Steven e konsideron humbjen e informacionit në vrimat e zeza si një pasiguri të re në fizikë, një nivel më i lartë se pasiguria mekanike kuantike, unë e shoh atë vetëm si një pasiguri "shtesë"... Është e mundur që një sasi e vogël informacioni është humbur në kohën e avullimit të vrimës së zezë... por ky efekt do të jetë shumë më i vogël se humbja e informacionit gjatë kolapsit (për të cilin unë pranoj çdo pamje të arsyeshme të zhdukjes përfundimtare të vrimës së zezë).

  Si një eksperiment mendimi, merrni parasysh një sistem të mbyllur në një kuti të madhe dhe merrni parasysh lëvizjen e materies brenda kutisë në hapësirën fazore. Në rajonet e hapësirës fazore që korrespondojnë me vendndodhjet e vrimave të zeza, trajektoret që përshkruajnë evolucionin fizik të sistemit do të konvergojnë dhe vëllimet fazore të mbushura nga këto trajektore do të tkurren. Kjo ndodh si rezultat i humbjes së informacionit në singularitetin e vrimës së zezë. Ky reduktim është në kundërshtim të drejtpërdrejtë me ligjin e mekanikës klasike të njohur si teorema e Liouville, e cila thotë se vëllimet fazore të bartura nga trajektoret fazore mbeten konstante... Kështu, hapësirë-koha e një vrime të zezë cenon ruajtjen e vëllimeve të tilla. Megjithatë, në foton time, kjo humbje e vëllimit të hapësirës fazore balancohet nga një proces i matjeve spontane kuantike që rezulton në rikuperimin e informacionit dhe një rritje të vëllimit të hapësirës fazore. Siç e kuptoj unë, kjo ndodh sepse pasiguria që lidhet me humbjen e informacionit në vrimat e zeza është, si të thuash, "shtesë" ndaj pasigurisë mekanike kuantike: secila prej tyre është vetëm njëra anë e së njëjtës medalje ....

  Tani le të shqyrtojmë eksperimentin e mendimit me macen e Schrödinger-it. Ai përshkruan pozicionin e palakmueshëm të një mace në një kuti, në të cilën një foton i emetuar bie mbi një pasqyrë gjysmë transparente dhe pjesa e transmetuar e funksionit të saj valor regjistrohet nga një sensor. Nëse sensori zbulon një foton, atëherë arma fiket, duke vrarë macen. Nëse sensori nuk zbulon një foton, atëherë macja mbetet e gjallë dhe mirë. (E di që Steven nuk e miraton keqtrajtimin e maceve, madje edhe në eksperimentet e mendimit!) Funksioni valor i një sistemi të tillë është një mbivendosje e këtyre dy mundësive... Por pse jemi në gjendje të perceptojmë vetëm alternativat makroskopike "macja e vdekur" dhe " macja e gjallë"? në vend të mbivendosjeve makroskopike të gjendjeve të tilla? ...

  Unë supozoj se me përfshirjen e relativitetit të përgjithshëm, përdorimi i mbivendosjeve të gjeometrive alternative të hapësirë-kohës përballet me vështirësi serioze. Është e mundur që mbivendosja e dy gjeometrive të ndryshme të jetë e paqëndrueshme dhe të zbërthehet në njërën nga këto dy alternativa. Gjeometri të tilla mund të jenë, për shembull, hapësira dhe koha e një jete ose mace e ngordhur. Për t'iu referuar këtij kolapsi të mbivendosjes në një nga gjendjet alternative, unë përdor termin reduktim objektiv, i cili më pëlqen sepse ka një akronim të mirë (OR). Çfarë lidhje ka me këtë gjatësia e Plankut prej 10-33 centimetra? Kjo gjatësi është një kriter natyror për të përcaktuar nëse gjeometritë janë vërtet botë të ndryshme. Shkalla Planck përcakton gjithashtu shkallën kohore në të cilën ndodh reduktimi në alternativa të ndryshme.

  Hawking mbi kozmologjinë kuantike:

  E mbyll këtë leksion duke diskutuar një pikë për të cilën Roger dhe unë kemi pikëpamje të ndryshme - shigjetën e kohës. Ekziston një dallim shumë i qartë midis drejtimeve përpara dhe të kundërta të kohës në pjesën tonë të universit. Mjafton të lëvizni prapa çdo film për të parë këtë ndryshim. Në vend që kupat të binin nga tavolina dhe të copëtoheshin në copa të vogla, ne do t'i shihnim këto pjesë të bashkohen dhe të kërcejnë përsëri në tryezë. A nuk është jeta reale diçka e tillë?.

  Ligjet lokale të fushave fizike plotësojnë kërkesën e simetrisë në kohë, ose për të qenë më të saktë, invariancës CPT (Charge-Parity-Time - Charge-Parity-Time). Kështu, ndryshimi i vëzhguar midis së kaluarës dhe së ardhmes vjen nga kushtet kufitare të universit. Konsideroni një model në të cilin një univers i mbyllur hapësinor zgjerohet në madhësinë e tij maksimale, pas së cilës ai shembet përsëri. Siç theksoi Roger, universi do të jetë shumë i ndryshëm në pikat e fundit të kësaj historie. Në fillimin e tij, universi, siç mendojmë tani, do të jetë mjaft i qetë dhe i rregullt. Sidoqoftë, kur të fillojë të shembet përsëri, ne presim që të jetë jashtëzakonisht i çrregullt dhe i parregullt. Meqenëse ka shumë më tepër konfigurime të çrregullta sesa ato të porositura, kjo do të thotë që kushtet fillestare duhet të zgjidhen jashtëzakonisht saktë.

  Si rezultat, kushtet kufitare duhet të jenë të ndryshme në këto momente kohore. Sugjerimi i Roger është që tensori Weyl duhet të zhduket vetëm në një nga fundet e kohës. Tensori Weyl është ajo pjesë e lakimit të hapësirë-kohës që nuk përcaktohet nga shpërndarja lokale e materies përmes ekuacioneve të Ajnshtajnit. Kjo lakim është jashtëzakonisht i vogël në një fazë të hershme të rregulluar dhe shumë i madh në një univers në kolaps. Kështu, ky propozim do të na lejonte të dallonim të dy skajet e kohës nga njëri-tjetri dhe të shpjegonim ekzistencën e shigjetës së kohës.

  Unë mendoj se propozimi i Roger është i Weyl-it në dy kuptime të fjalës. Së pari, nuk është CPT-invariant. Roger e sheh këtë pronë si një virtyt, por unë mendoj se simetritë nuk duhet të braktisen pa arsye të mjaftueshme. Së dyti, nëse tensori Weyl do të kishte qenë saktësisht zero në fazën e hershme të universit, atëherë ai do të kishte mbetur homogjen dhe izotropik gjatë gjithë kohës së mëvonshme. Hipoteza Weyl e Roger nuk mund të shpjegojë as luhatjet në sfondin e mikrovalës dhe as shqetësimet e shkaktuara nga galaktikat dhe trupat si ne.

  Pavarësisht gjithë kësaj, unë mendoj se Roger vuri në dukje një ndryshim shumë të rëndësishëm midis këtyre dy kufijve kohorë. Por fakti që vogëlsia e tensorit Weyl në njërin nga kufijtë nuk duhet pranuar nga ne ad hoc, por duhet të rrjedhë nga parimi më themelor i "pa kufij".

  Si mund të jenë të ndryshëm dy afate kohore? Pse shqetësimet duhet të jenë të vogla në njërën prej tyre, por jo në tjetrën? Arsyeja për këtë është se ekuacionet e fushës kanë dy zgjidhje komplekse të mundshme... Natyrisht, njëra zgjidhje korrespondon me një kufi kohor dhe tjetra me tjetrën... Në një fund të kohës, universi ishte shumë i qetë dhe Tensor Weyl është i vogël. Megjithatë, sigurisht që nuk mund të jetë e barabartë me zero, pasi kjo çon në një shkelje të marrëdhënies së pasigurisë. Në vend të kësaj, duhet të ndodhin luhatje të vogla, të cilat më vonë mund të kthehen në galaktika dhe trupa, si ne. Në ndryshim nga fillimi, universi i fundit duhet të jetë shumë i parregullt dhe kaotik, dhe tensori Weyl duhet të jetë shumë i madh. Kjo do të shpjegonte pse ka një shigjetë kohe dhe pse kupat bien nga tavolina dhe thyhen shumë më lehtë sesa rikuperohen dhe hidhen përsëri lart.

  Penrose mbi kozmologjinë kuantike:

  Nga ajo që kuptoj në konceptin e Stevenit, konkludoj se mosmarrëveshjet tona mbi kjo çështje(Hipotezat e lakimit Weyl) janë jashtëzakonisht të mëdha... Për singularitetin fillestar, lakimi Weyl është afërsisht zero... Steven argumentoi se luhatjet e vogla kuantike duhet të ndodhin në gjendjen fillestare, dhe për këtë arsye hipoteza zero e lakimit Weyl a është klasike dhe e papranueshme. Por unë mendoj se ka njëfarë lirie në formulimin e saktë të kësaj hipoteze. Perturbacionet e vogla janë sigurisht të pranueshme nga këndvështrimi im në modalitetin kuantik. Ne vetëm duhet të kufizojmë ndjeshëm këto luhatje rreth zeros.

  Është e mundur që parimi James-Hartley-Hawking i "pa kufij" të jetë një kandidat i mirë për të përshkruar strukturën e gjendjes fillestare. Megjithatë, më duket se duhet diçka tjetër për të shpjeguar gjendjen përfundimtare. Në veçanti, një teori që shpjegon strukturën e singulariteteve duhet të përfshijë shkelje të CPT dhe simetrive të tjera në mënyrë që të jetë në përputhje me hipotezën e lakimit të Weyl. Një thyerje e tillë e simetrisë kohore mund të jetë mjaft e vogël; dhe mund të përfshihet në mënyrë implicite në një teori të re që shkon përtej mekanikës kuantike.

  Hawking mbi realitetin fizik:

  Këto leksione e bënë shumë të qartë ndryshimin midis Roger dhe meje. Ai është platonist dhe unë pozitivist. Ai është seriozisht i shqetësuar se macja e Schrödinger është në një gjendje kuantike në të cilën ai është gjysmë i gjallë dhe gjysmë i vdekur. Ai e parashikon këtë mospërputhje me realitetin. Por këto gjëra nuk më shqetësojnë. Unë nuk kërkoj që teoria të jetë në përputhje me realitetin, sepse nuk e di se çfarë është realiteti. Realiteti nuk është një cilësi që mund ta provosh me letër lakmusi. Gjithçka që më intereson është se teoria parashikon rezultatet e matjeve. Teoria kuantike e bën këtë shumë mirë....

  Roger mendon se... kolapsi i funksionit valor fut simetrinë CPT duke thyer në fizikë. Ai sheh ndërprerje të tilla në të paktën dy fusha të fizikës: kozmologji dhe vrimat e zeza. Jam dakord që ne mund të përdorim asimetrinë e kohës kur bëjmë pyetje rreth vëzhgimeve. Por unë e refuzoj plotësisht idenë se ka disa procese fizike që çojnë në reduktimin e funksionit të valës, ose se kjo ka të bëjë me gravitetin kuantik ose ndërgjegjen. E gjithë kjo lidhet me magjinë dhe magjistarët dhe, por jo me shkencën.

  Penrose mbi realitetin fizik:

  Mekanika kuantike ekziston vetëm për 75 vjet. Kjo nuk është shumë, veçanërisht kur krahasohet, për shembull, me teorinë e gravitetit të Njutonit. Prandaj, nuk do të habitesha nëse mekanika kuantike modifikohet për objekte shumë të mëdha.

  Në fillim të këtij debati, Stefani sugjeroi se ai ishte pozitivist dhe se unë isha platonist. Më vjen mirë që është pozitivist, por për veten time mund të them se jam më tepër realist. Gjithashtu, nëse e krahasoni këtë debat me debatin e famshëm Bohr-Einstein, rreth 70 vjet më parë, mendoj se Steven po luan Bohr dhe unë jam Ajnshtajni! Për Ajnshtajnin, ishte e nevojshme që të kishte diçka të ngjashme me botën reale, e përshkruar jo domosdoshmërisht nga një funksion valor, ndërsa Bohr theksoi se funksioni valor nuk përshkruan botën reale, por vetëm njohuritë e nevojshme për të parashikuar rezultatet e një eksperiment.

  Tani besohet se argumentet e Bohr-it rezultuan të ishin më me peshë dhe se Ajnshtajni (sipas biografisë së tij të shkruar nga Abraham Pais) mund të kishte peshkuar që nga viti 1925. Në të vërtetë, ai nuk dha shumë kontribut në mekanikën kuantike, megjithëse kritika e tij e thellë ishte shumë e dobishme për këtë të fundit. Unë besoj se arsyeja për këtë ishte se disa komponentë të rëndësishëm mungonin në teorinë kuantike. Një komponent i tillë ishte rrezatimi nga vrimat e zeza i zbuluar nga Stephen 50 vjet më vonë. Rrjedhja e informacionit që lidhet me rrezatimin e një vrime të zezë është fenomeni që ndoshta do ta ngrejë teorinë kuantike në një nivel të ri.

  Stephen Hawking beson se teoria përfundimtare e universit mund të mos ekzistojë

  Dorëzuar nga fizikani i njohur Stephen Hawking nga Anglia për disa audienca në Institutin e Teknologjisë të Massachusetts (MIT), një leksion televiziv përshkruan kërkimin e vazhdueshëm nga shkencëtarët për një teori të plotë të universit. Më në fund, autori i librave më të shitur shkencorë "Një histori e shkurtër e kohës" dhe "Teoria e gjithçkaje", një profesor i matematikës në Universitetin e Kembrixhit, sugjeroi se "ndoshta [një teori e tillë] nuk është e mundur".

  "Disa njerëz do të zhgënjehen shumë kur të mësojnë se nuk ka një teori përfundimtare," tha Hawking. "Edhe unë i përkisja këtij kampi, por tani kam ndryshuar mendje. Ne gjithmonë do të merremi me sfidën e zbulimeve të reja shkencore. Pa këtë , qytetërimi do të ngecë." . Kërkimi mund të vazhdojë për një kohë shumë të gjatë."

  Shfaqja televizive, gjatë së cilës kishte disa vështirësi teknike me imazhin dhe zërin, u transmetua edhe në internet. Ajo u organizua nga Cambridge-MIT Institute (CMI) - një aleancë strategjike trevjeçare midis Universitetit të Kembrixhit në Angli dhe Institutit të Teknologjisë në Massachusetts.

  Hawking në thelb përmblodhi historinë e fizikës së grimcave, duke u fokusuar në figurat dhe teoritë kryesore në këtë fushë, nga Aristoteli te Stephen Weinberg (Nobelisti i lindur në 1933).

  Ekuacionet e Maxwell dhe Dirac, për shembull, "qeverisin pothuajse të gjithë fizikën, të gjithë kiminë dhe biologjinë," arsyetoi Hawking. "Kështu, duke ditur këto ekuacione, ne mund të parashikonim, në parim, sjelljen njerëzore, megjithëse nuk mund të pretendoj se unë vetë kisha në këtë rasti një sukses i madh”, përfundoi ai me të qeshurat e të pranishmëve.

  Truri i njeriut përmban shumë grimca për të zgjidhur të gjitha ekuacionet e nevojshme për të parashikuar sjelljen e dikujt. Vetëm në një të ardhme të parashikueshme do të mësojmë të parashikojmë sjelljen e krimbit nematodë.

  Të gjitha teoritë e zhvilluara deri më tani për të shpjeguar universin "janë ose të paqëndrueshme ose të paplota", tha Hawking. Dhe ai sugjeroi se për çfarë rrethanash është e pamundur në parim të zhvillohet një teori e plotë e Universit. Ai e bazoi arsyetimin e tij në veprën e Kurt Gödel, matematikanit çek, autor i teoremës së famshme, sipas së cilës, brenda çdo fushe të matematikës, disa propozime as nuk mund të vërtetohen e as të kundërshtohen.

  Ekologjia e dijes: Më së shumti një problem i madh fizikanët teorikë - si të kombinohen të gjitha ndërveprimet themelore (gravitacionale, elektromagnetike, të dobëta dhe të forta) në një teori të vetme. Teoria e superstringut thjesht pretendon të jetë Teoria e Gjithçkaje

  Duke numëruar nga tre në dhjetë

  Problemi më i madh për fizikantët teorikë është se si të kombinojnë të gjitha ndërveprimet themelore (gravitacionale, elektromagnetike, të dobëta dhe të forta) në një teori të vetme. Teoria e superstringut thjesht pretendon të jetë Teoria e Gjithçkaje.

  Por doli se numri më i përshtatshëm i dimensioneve që nevojiten që kjo teori të funksionojë është deri në dhjetë (nëntë prej të cilave janë hapësinore, dhe një është kohore)! Nëse ka pak a shumë dimensione, ekuacionet matematikore japin rezultate irracionale që shkojnë në pafundësi - një singularitet.

  Faza tjetër në zhvillimin e teorisë së superstringut - teoria M - ka numëruar tashmë njëmbëdhjetë dimensione. Dhe një version tjetër i saj - teoria F - të dymbëdhjetët. Dhe nuk është aspak një ndërlikim. Teoria F përshkruan hapësirën 12-dimensionale me ekuacione më të thjeshta sesa teoria M që përshkruan hapësirën 11-dimensionale.

  Sigurisht, fizika teorike quhet teorike për një arsye. Të gjitha arritjet e saj deri më tani ekzistojnë vetëm në letër. Pra, për të shpjeguar pse ne mund të lëvizim vetëm në hapësirën tre-dimensionale, shkencëtarët filluan të flasin se si dimensionet e tjera fatkeqe duhej të tkurren në sfera kompakte në nivelin kuantik. Për të qenë të saktë, jo në sfera, por në hapësira Calabi-Yau. Këto janë figura të tilla tredimensionale, brenda të cilave ka botën e saj me dimensionin e saj. Një projeksion dy-dimensional i manifoldeve të ngjashëm duket diçka si kjo:

  Më shumë se 470 milionë figurina të tilla janë të njohura. Cila prej tyre korrespondon me realitetin tonë, në ky moment llogaritet. Nuk është e lehtë të jesh fizikan teorik.

  Po, duket pak e largët. Por ndoshta kjo shpjegon pse bota kuantike është kaq e ndryshme nga ajo që ne perceptojmë.

  Pikë, pikë, presje

  Filloje nga e para. Dimensioni zero është një pikë. Ajo nuk ka madhësi. Nuk ka ku të lëvizë, nuk nevojiten koordinata për të treguar vendndodhjen në një dimension të tillë.

  Le të vendosim një pikë të dytë pranë të parës dhe të vizatojmë një vijë përmes tyre. Këtu është dimensioni i parë. Një objekt njëdimensional ka një madhësi - gjatësi, por jo gjerësi ose thellësi. Lëvizja në kuadrin e hapësirës njëdimensionale është shumë e kufizuar, sepse pengesa që ka dalë në rrugë nuk mund të anashkalohet. Për të përcaktuar vendndodhjen në këtë segment, ju duhet vetëm një koordinatë.

  Le të vendosim një pikë pranë segmentit. Për t'iu përshtatur të dy këtyre objekteve, na duhet tashmë një hapësirë ​​dydimensionale që ka gjatësi dhe gjerësi, domethënë sipërfaqe, por pa thellësi, domethënë vëllim. Vendndodhja e çdo pike në këtë fushë përcaktohet nga dy koordinata.

  Dimensioni i tretë lind kur i shtojmë këtij sistemi një bosht të tretë koordinativ. Është shumë e lehtë për ne, banorët e universit tredimensional, ta imagjinojmë këtë.

  Le të përpiqemi të imagjinojmë se si banorët e hapësirës dy-dimensionale e shohin botën. Për shembull, këtu janë këta dy persona:

  Secili prej tyre do ta shohë mikun e tij kështu:

  Dhe me këtë plan urbanistik:

  

  Heronjtë tanë do ta shohin njëri-tjetrin kështu:

  
  

  Është ndryshimi i këndvështrimit që i lejon heronjtë tanë të gjykojnë njëri-tjetrin si objekte dydimensionale, dhe jo si segmente njëdimensionale.

  Dhe tani le të imagjinojmë se një objekt i caktuar tredimensional lëviz në dimensionin e tretë, i cili përshkon këtë botë dy-dimensionale. Për një vëzhgues të jashtëm, kjo lëvizje do të shprehet në një ndryshim në projeksionet dydimensionale të objektit në një aeroplan, si brokoli në një makinë MRI:

  Por për banorin e Flatland tonë, një pamje e tillë është e pakuptueshme! Ai as që mund ta imagjinojë atë. Për të, secili nga projeksionet dydimensionale do të shihet si një segment njëdimensional me një gjatësi misterioze të ndryshueshme, që shfaqet në një vend të paparashikueshëm dhe gjithashtu zhduket në mënyrë të paparashikueshme. Përpjekjet për të llogaritur gjatësinë dhe vendin e shfaqjes së objekteve të tilla duke përdorur ligjet e fizikës së hapësirës dy-dimensionale janë të dënuara me dështim.

  Ne, banorët e botës tredimensionale, shohim gjithçka në dy dimensione. Vetëm lëvizja e një objekti në hapësirë ​​na lejon të ndjejmë vëllimin e tij. Ne gjithashtu do të shohim çdo objekt shumëdimensional si dy-dimensional, por ai do të ndryshojë në një mënyrë të mahnitshme në varësi të pozicionit tonë relativ ose kohës me të.

  Nga ky këndvështrim, është interesante të mendosh, për shembull, për gravitetin. Me siguri të gjithë kanë parë foto si kjo:

  
  

  Është e zakonshme të përshkruhet se si graviteti përkul hapësirë-kohën. Kthesa... ku? Pikërisht jo në asnjë nga dimensionet e njohura për ne. Po në lidhje me tunelizimin kuantik, domethënë aftësinë e një grimce për t'u zhdukur në një vend dhe për t'u shfaqur në një vend krejtësisht tjetër, për më tepër, pas një pengese përmes së cilës, në realitetet tona, ajo nuk mund të depërtonte pa bërë një vrimë në të? Po vrimat e zeza? Por, çka nëse të gjitha këto dhe misteret e tjera të shkencës moderne shpjegohen me faktin se gjeometria e hapësirës nuk është aspak e njëjtë me atë që jemi mësuar ta perceptojmë?

  Ora po troket

  Koha i shton një koordinatë më shumë Universit tonë. Në mënyrë që festa të zhvillohet, duhet të dini jo vetëm në cilin lokal do të zhvillohet, por edhe kohën e saktë këtë ngjarje.

  Bazuar në perceptimin tonë, koha nuk është aq një vijë e drejtë sa një rreze. Kjo do të thotë, ajo ka një pikënisje, dhe lëvizja kryhet vetëm në një drejtim - nga e kaluara në të ardhmen. Dhe vetëm e tashmja është e vërtetë. Nuk ekzistojnë as e shkuara dhe as e ardhmja, ashtu siç nuk ekzistojnë mëngjeset dhe darkat nga këndvështrimi i një punonjësi zyre në kohën e drekës.

  Por teoria e relativitetit nuk pajtohet me këtë. Nga këndvështrimi i saj, koha është një dimension i vlefshëm. Të gjitha ngjarjet që kanë ekzistuar, ekzistojnë dhe do të vazhdojnë të ekzistojnë janë po aq reale, po aq reale sa është plazhi i detit, pavarësisht se ku na befasuan saktësisht ëndrrat e tingullit të sërfit. Perceptimi ynë është diçka si një prozhektor që ndriçon një segment të caktuar në vijën kohore. Njerëzimi në dimensionin e tij të katërt duket diçka si kjo:

  
  

  Por ne shohim vetëm një projeksion, një pjesë të këtij dimensioni në çdo moment individual të kohës. Po, po, si brokoli në një aparat MRI.

  Deri më tani, të gjitha teoritë kanë funksionuar me një numër të madh dimensionesh hapësinore dhe koha ka qenë gjithmonë e vetmja. Por pse hapësira lejon dimensione të shumta për hapësirën, por vetëm një herë? Derisa shkencëtarët të mund t'i përgjigjen kësaj pyetjeje, hipoteza e dy ose më shumë hapësirave të përkohshme do të duket shumë tërheqëse për të gjithë filozofët dhe shkrimtarët e trillimeve shkencore. Po, dhe fizikanët, çfarë është tashmë atje. Për shembull, astrofizikani amerikan Itzhak Bars e sheh rrënjën e të gjitha problemeve me Teorinë e Gjithçkaje si dimensionin e dytë të kohës që është anashkaluar. Si një ushtrim mendor, le të përpiqemi të imagjinojmë një botë me dy kohë.

  Çdo dimension ekziston veçmas. Kjo shprehet në faktin se nëse ndryshojmë koordinatat e një objekti në një dimension, koordinatat në të tjerët mund të mbeten të pandryshuara. Pra, nëse lëvizni përgjatë një boshti kohor që kryqëzon një tjetër në një kënd të drejtë, atëherë në pikën e kryqëzimit, koha përreth do të ndalet. Në praktikë, do të duket diçka si kjo:

  
  

  Gjithçka që duhej të bënte Neo ishte të vendoste boshtin e tij kohor njëdimensional pingul me boshtin kohor të plumbave. Një gjë e vogël e vërtetë, dakord. Në fakt, gjithçka është shumë më e ndërlikuar.

  Koha e saktë në një univers me dy dimensione kohore do të përcaktohet nga dy vlera. A është e vështirë të imagjinohet një ngjarje dydimensionale? Domethënë, ai që shtrihet njëkohësisht përgjatë dy akseve kohore? Ka të ngjarë që një botë e tillë do të kërkonte ekspertë të hartës së kohës, ashtu si hartografët hartojnë sipërfaqen dydimensionale të globit.

  Çfarë tjetër e dallon një hapësirë ​​dy-dimensionale nga ajo një-dimensionale? Aftësia për të anashkaluar një pengesë, për shembull. Kjo është krejtësisht përtej kufijve të mendjes sonë. Një banor i një bote njëdimensionale nuk mund ta imagjinojë se si është të kthesh një qoshe. Dhe çfarë është kjo - një kënd në kohë? Përveç kësaj, në hapësirën dy-dimensionale, ju mund të udhëtoni përpara, prapa, apo edhe diagonalisht. Nuk e kam idenë se si është të kalosh diagonalisht nëpër kohë. Nuk po flas për faktin se koha qëndron në themel të shumë ligjeve fizike dhe është e pamundur të imagjinohet sesi fizika e Universit do të ndryshojë me ardhjen e një dimensioni tjetër kohor. Por është kaq emocionuese të mendosh për këtë!

  Enciklopedi shumë e madhe

  Dimensionet e tjera nuk janë zbuluar ende, dhe ekzistojnë vetëm në modelet matematikore. Por mund të përpiqeni t'i imagjinoni ato si kjo.

  Siç zbuluam më herët, ne shohim një projeksion tredimensional të dimensionit të katërt (kohor) të Universit. Me fjalë të tjera, çdo moment i ekzistencës së botës sonë është një pikë (e ngjashme me dimensionin zero) në intervalin kohor nga Big Bengu deri në Fundin e Botës.

  Ata prej jush që kanë lexuar për udhëtimin në kohë, e dinë se sa i rëndësishëm është shtrembërimi i vazhdimësisë hapësirë-kohë. Ky është dimensioni i pestë - është në të që hapësirë-koha katërdimensionale "përkulet" në mënyrë që të afrojë dy pika në këtë vijë të drejtë. Pa këtë, udhëtimi midis këtyre pikave do të ishte shumë i gjatë, madje edhe i pamundur. Përafërsisht, dimensioni i pestë është i ngjashëm me të dytin - ai zhvendos vijën "njëdimensionale" të hapësirës-kohës në rrafshin "dydimensional" me të gjitha pasojat në formën e aftësisë për të kthyer këndin.

  Pak më herët, lexuesit tanë me mendje veçanërisht filozofike ndoshta kanë menduar për mundësinë e vullnetit të lirë në kushte ku e ardhmja tashmë ekziston, por ende nuk dihet. Shkenca i përgjigjet kësaj pyetjeje si kjo: probabilitetet. E ardhmja nuk është një shkop, por një fshesë e tërë skenarësh të mundshëm. Cila prej tyre do të realizohet - do ta zbulojmë kur të arrijmë atje.

  Secila nga probabilitetet ekziston si një segment "njëdimensional" në "rrafshin" e dimensionit të pestë. Cila është mënyra më e shpejtë për të kërcyer nga një segment në tjetrin? Kjo është e drejtë - përkuleni këtë aeroplan si një fletë letre. Ku të përkulem? Dhe përsëri, saktë - në dimensionin e gjashtë, i cili i jep të gjithë strukturës komplekse "vëllim". Dhe kështu e bën atë si hapësirë ​​tredimensionale, "përfundoi", një pikë e re.

  Dimensioni i shtatë është një vijë e re e drejtë, e cila përbëhet nga "pika" gjashtë-dimensionale. Cila është ndonjë pikë tjetër në këtë linjë? I gjithë grupi i pafund i opsioneve për zhvillimin e ngjarjeve në një univers tjetër, i formuar jo si rezultat i Big Bengut, por në kushte të tjera, dhe duke vepruar sipas ligjeve të tjera. Kjo do të thotë, dimensioni i shtatë janë rruaza nga botët paralele. Dimensioni i tetë i mbledh këto "vija të drejta" në një "rrafsh". Dhe i nënti mund të krahasohet me një libër që përmban të gjitha "fletët" e dimensionit të tetë. Është tërësia e të gjitha historive të të gjitha universeve me të gjitha ligjet e fizikës dhe të gjitha kushtet fillestare. Trego përsëri.

  Këtu kemi arritur kufirin. Për të imagjinuar dimensionin e dhjetë, na duhet një vijë e drejtë. Dhe çfarë pikë tjetër në këtë vijë të drejtë mund të ketë nëse dimensioni i nëntë tashmë mbulon gjithçka që mund të imagjinohet, madje edhe atë që nuk mund të imagjinohet? Rezulton se dimensioni i nëntë nuk është një pikënisje tjetër, por ajo përfundimtare - për imagjinatën tonë, në çdo rast.

  Teoria e fijeve pretendon se janë në dimensionin e dhjetë që telat, grimcat bazë që përbëjnë gjithçka, bëjnë dridhjet e tyre. Nëse dimensioni i dhjetë përmban të gjitha universet dhe të gjitha mundësitë, atëherë vargjet ekzistojnë kudo dhe gjatë gjithë kohës. Dua të them, çdo varg ekziston në universin tonë dhe çdo tjetri. Në çdo moment në kohë. Menjëherë. E bukur, po? botuar

  Teoria e superstringut, në gjuhën popullore, përfaqëson universin si një koleksion të fijeve vibruese të energjisë - fijeve. Ato janë baza e natyrës. Hipoteza përshkruan edhe elementë të tjerë - branes. E gjithë lënda në botën tonë përbëhet nga dridhjet e fijeve dhe branes. Një pasojë e natyrshme e teorisë është përshkrimi i gravitetit. Kjo është arsyeja pse shkencëtarët besojnë se ai mban çelësin për unifikimin e gravitetit me forcat e tjera.

  Koncepti po zhvillohet

  Teoria e unifikuar e fushës, teoria e superstringut, është thjesht matematikore. Si të gjitha konceptet fizike, ai bazohet në ekuacione që mund të interpretohen në një mënyrë të caktuar.

  Sot askush nuk e di saktësisht se cili do të jetë versioni përfundimtar i kësaj teorie. Shkencëtarët kanë një ide mjaft të paqartë për elementët e tij të përgjithshëm, por askush nuk ka dalë ende me një ekuacion përfundimtar që do të mbulonte të gjitha teoritë e superstringut, dhe eksperimentalisht nuk ka qenë ende në gjendje ta konfirmojë atë (edhe pse as ta kundërshtojë) . Fizikanët kanë krijuar versione të thjeshtuara të ekuacionit, por deri më tani ai nuk e përshkruan plotësisht universin tonë.

  Teoria e Superstringut për Fillestarët

  Hipoteza bazohet në pesë ide kryesore.

  1. Teoria e superstringut parashikon që të gjitha objektet në botën tonë janë të përbëra nga filamente vibruese dhe membrana energjie.
  2. Ai përpiqet të kombinojë teorinë e përgjithshme të relativitetit (gravitetit) me fizikën kuantike.
  3. Teoria e superstringut do të bashkojë të gjitha forcat themelore të universit.
  4. Kjo hipotezë parashikon një lidhje të re, supersimetri, midis dyve në thelb lloje të ndryshme grimcat, bozonet dhe fermionet.
  5. Koncepti përshkruan një numër dimensionesh shtesë, zakonisht të pavëzhgueshme të Universit.

  Vargjet dhe branes

  Kur teoria u ngrit në vitet 1970, fijet e energjisë në të konsideroheshin objekte 1-dimensionale - vargje. Fjala "njëdimensionale" thotë se vargu ka vetëm 1 dimension, gjatësinë, ndryshe nga, për shembull, një katror, ​​i cili ka një gjatësi dhe një lartësi.

  Teoria i ndan këto superstrings në dy lloje - të mbyllura dhe të hapura. Një varg i hapur ka skaje që nuk prekin njëri-tjetrin, ndërsa një varg i mbyllur është një lak pa skaje të hapura. Si rezultat, u zbulua se këto vargje, të quajtura vargje të llojit të parë, i nënshtrohen 5 llojeve kryesore të ndërveprimeve.

  Ndërveprimet bazohen në aftësinë e një vargu për të lidhur dhe ndarë skajet e tij. Meqenëse skajet e vargjeve të hapura mund të kombinohen për të formuar vargje të mbyllura, është e pamundur të ndërtohet një teori e superstringut që nuk përfshin vargje me lak.

  Kjo doli të jetë e rëndësishme, pasi fijet e mbyllura kanë veti, besojnë fizikanët, që mund të përshkruajnë gravitetin. Me fjalë të tjera, shkencëtarët kuptuan se në vend që të shpjegonin grimcat e materies, teoria e superstringave mund të përshkruante sjelljen dhe gravitetin e tyre.

  Shumë vite më vonë, u zbulua se, përveç vargjeve, elementë të tjerë janë të nevojshëm për teorinë. Ato mund të mendohen si çarçafë, ose brane. Vargjet mund të ngjiten në njërën ose të dyja anët e tyre.

  

  graviteti kuantik

  Fizika moderne ka dy ligje kryesore shkencore: relativitetin e përgjithshëm (GR) dhe kuantik. Ato përfaqësojnë fusha krejtësisht të ndryshme të shkencës. Fizika kuantike studion grimcat më të vogla natyrore, ndërsa relativiteti i përgjithshëm, si rregull, përshkruan natyrën në shkallën e planetëve, galaktikave dhe universit në tërësi. Hipotezat që përpiqen t'i bashkojnë ato quhen teori të gravitetit kuantik. Më premtuesi prej tyre sot është vargu.

  Fijet e mbyllura korrespondojnë me sjelljen e gravitetit. Në veçanti, ato kanë vetitë e një gravitoni, një grimcë që mbart gravitetin midis objekteve.

  Bashkimi i Forcave

  Teoria e fijeve përpiqet të kombinojë katër forcat - elektromagnetike, forcat bërthamore të forta dhe të dobëta dhe gravitetin - në një. Në botën tonë, ato manifestohen si katër dukuri të ndryshme, por teoricienët e fijeve besojnë se në Universin e hershëm, kur ata ishin tepër të nivele të larta energji, të gjitha këto forca përshkruhen nga vargjet që ndërveprojnë me njëra-tjetrën.

  

  supersimetria

  Të gjitha grimcat në univers mund të ndahen në dy lloje: bozone dhe fermione. Teoria e fijeve parashikon se ekziston një marrëdhënie midis të dyve që quhet supersimetri. Në supersimetri, për çdo bozon duhet të ketë një fermion, dhe për çdo fermion, një bozon. Për fat të keq, ekzistenca e grimcave të tilla nuk është konfirmuar eksperimentalisht.

  Supersimetria është një marrëdhënie matematikore midis elementeve të ekuacioneve fizike. Ajo u zbulua në një fushë tjetër të fizikës dhe aplikimi i saj çoi në riemërtimin e teorisë së fijeve supersimetrike (ose teorisë së superstringut, në gjuhën popullore) në mesin e viteve 1970.

  Një avantazh i supersimetrisë është se ajo thjeshton shumë ekuacionet duke lejuar që disa variabla të eliminohen. Pa supersimetri, ekuacionet çojnë në kontradikta fizike të tilla si vlerat e pafundme dhe imagjinare

  Meqenëse shkencëtarët nuk i kanë vëzhguar grimcat e parashikuara nga supersimetria, kjo është ende një hipotezë. Shumë fizikanë besojnë se arsyeja për këtë është nevoja për një sasi të konsiderueshme energjie, e cila lidhet me masën nga ekuacioni i famshëm i Ajnshtajnit E = mc 2 . Këto grimca mund të kishin ekzistuar në universin e hershëm, por ndërsa u ftoh dhe energjia u zgjerua pas Big Bengut, këto grimca u zhvendosën në nivele të ulëta energjie.

  Me fjalë të tjera, vargjet që dridheshin si grimca me energji të lartë humbën energjinë e tyre, gjë që i ktheu ato në elementë me një dridhje më të ulët.

  Shkencëtarët shpresojnë që vëzhgimet astronomike ose eksperimentet me përshpejtuesit e grimcave do të konfirmojnë teorinë duke zbuluar disa nga elementët supersimetrik me energji më të lartë.

  

  Matjet shtesë

  Një tjetër pasojë matematikore e teorisë së fijeve është se ajo ka kuptim në një botë me më shumë se tre dimensione. Aktualisht ekzistojnë dy shpjegime për këtë:

  1. Dimensionet shtesë (gjashtë prej tyre) u shembën, ose, në terminologjinë e teorisë së fijeve, u kompaktuan në një madhësi tepër të vogël që nuk do të perceptohet kurrë.
  2. Ne jemi të mbërthyer në një brane 3D, dhe dimensionet e tjera shtrihen përtej tij dhe janë të paarritshme për ne.

  Një linjë e rëndësishme kërkimi midis teoricienëve është modelimi matematik se si këto koordinata shtesë mund të lidhen me tonat. Rezultatet e fundit parashikojnë që shkencëtarët së shpejti do të jenë në gjendje të zbulojnë këto dimensione shtesë (nëse ekzistojnë) në eksperimentet e ardhshme, pasi ato mund të jenë më të mëdha se sa pritej më parë.

  Kuptimi i qëllimit

  Qëllimi për të cilin shkencëtarët përpiqen kur eksplorojnë superstrings është një "teori e gjithçkaje", domethënë një hipotezë e vetme fizike që përshkruan të gjithë realitetin fizik në një nivel themelor. Nëse është i suksesshëm, mund të sqarojë shumë pyetje rreth strukturës së universit tonë.

  Shpjegimi i materies dhe masës

  Një nga detyrat kryesore kërkime bashkëkohore- kërkimi i zgjidhjeve për grimcat reale.

  Teoria e fijeve filloi si një koncept që përshkruan grimca të tilla si hadronet në gjendje të ndryshme vibruese më të larta të një vargu. Në shumicën e formulimeve moderne, materia e vëzhguar në universin tonë është rezultat i dridhjeve të fijeve dhe branes me energji më të ulët. Dridhjet me më shumë gjenerojnë grimca me energji të lartë që aktualisht nuk ekzistojnë në botën tonë.

  Masa e tyre është një manifestim i mënyrës se si telat dhe branes janë mbështjellë në dimensione shtesë të kompaktizuara. Për shembull, në një rast të thjeshtuar ku ato palosen në një formë donuti, të quajtur torus nga matematikanët dhe fizikantët, një varg mund ta mbështjellë këtë formë në dy mënyra:

  • një lak i shkurtër në mes të torusit;
  • një lak i gjatë rreth gjithë perimetrit të jashtëm të torusit.

  Një lak i shkurtër do të jetë një grimcë e lehtë, dhe një lak i madh do të jetë i rëndë. Kur vargjet mbështillen rreth dimensioneve të ngjeshura toroidale, formohen elementë të rinj me masa të ndryshme.

  

  Teoria e superstringut shpjegon shkurtimisht dhe qartë, thjeshtë dhe elegante kalimin e gjatësisë në masë. Dimensionet e palosura këtu janë shumë më të ndërlikuara se torusi, por në parim ato funksionojnë në të njëjtën mënyrë.

  Është madje e mundur, megjithëse është e vështirë të imagjinohet, që vargu të mbështillet rreth torusit në dy drejtime në të njëjtën kohë, duke rezultuar në një grimcë të ndryshme me një masë të ndryshme. Branet gjithashtu mund të mbështjellin dimensione shtesë, duke krijuar edhe më shumë mundësi.

  Përkufizimi i hapësirës dhe kohës

  Në shumë versione të teorisë së superstringut, dimensionet shemben, duke i bërë ato të pavëzhgueshme nivel modern zhvillimin e teknologjisë.

  Aktualisht nuk është e qartë nëse teoria e fijeve mund të shpjegojë natyrën themelore të hapësirës dhe kohës më shumë sesa Ajnshtajni. Në të, matjet janë sfondi për ndërveprimin e vargjeve dhe nuk kanë asnjë kuptim real të pavarur.

  Janë ofruar shpjegime, të pazhvilluara plotësisht, në lidhje me paraqitjen e hapësirë-kohës si një derivat i shumës totale të të gjitha ndërveprimeve të vargjeve.

  Kjo qasje nuk i plotëson idetë e disa fizikanëve, gjë që çoi në kritika të hipotezës. Teoria e konkurrencës përdor kuantizimin e hapësirës dhe kohës si pikënisje. Disa besojnë se në fund do të rezultojë të jetë thjesht një qasje e ndryshme ndaj të njëjtës hipotezë bazë.

  Kuantizimi i gravitetit

  Arritja kryesore e kësaj hipoteze, nëse vërtetohet, do të jetë teoria kuantike e gravitetit. Përshkrimi aktual në relativitetin e përgjithshëm nuk është në përputhje me fizikën kuantike. Kjo e fundit, duke vendosur kufizime në sjelljen e grimcave të vogla, çon në kontradikta kur përpiqet të eksplorojë Universin në një shkallë jashtëzakonisht të vogël.

  Bashkimi i forcave

  Aktualisht, fizikanët njohin katër forca themelore: gravitetin, elektromagnetik, ndërveprimet bërthamore të dobëta dhe të forta. Nga teoria e fijeve rezulton se të gjitha ato dikur ishin manifestime të njërës.

  Sipas kësaj hipoteze, ndërsa universi i hershëm u ftoh pas Big Bengut, ky ndërveprim i vetëm filloi të shpërbëhej në të ndryshme që janë aktive sot.

  Eksperimentet me energji të lartë do të na lejojnë një ditë të zbulojmë bashkimin e këtyre forcave, megjithëse eksperimente të tilla janë shumë përtej zhvillimit aktual të teknologjisë.

  Pesë opsione

  Që nga revolucioni i superstringut të vitit 1984, zhvillimi ka përparuar me një ritëm të ethshëm. Si rezultat, në vend të një koncepti, ne morëm pesë, të quajtur tipet I, IIA, IIB, HO, HE, secila prej të cilave përshkruan pothuajse plotësisht botën tonë, por jo plotësisht.

  Fizikanët, duke renditur versionet e teorisë së fijeve me shpresën për të gjetur një formulë të vërtetë universale, krijuan 5 versione të ndryshme të vetë-mjaftueshme. Disa nga vetitë e tyre pasqyronin realitetin fizik të botës, të tjerët nuk korrespondonin me realitetin.

  

  M-teoria

  Në një konferencë në 1995, fizikani Edward Witten propozoi një zgjidhje të guximshme për problemin e pesë hipotezave. Bazuar në dualitetin e sapo zbuluar, të gjitha ato u bënë raste të veçanta të një koncepti të vetëm gjithëpërfshirës, ​​të quajtur M-teoria e superstrings e Witten. Një nga konceptet kryesore të tij ishin branes (shkurt për membrana), objekte themelore me më shumë se 1 dimension. Megjithëse autori nuk ofroi një version të plotë, i cili nuk është ende i disponueshëm, teoria M e superstrings përbëhet shkurtimisht nga karakteristikat e mëposhtme:

  • 11 dimensione (10 dimensione hapësinore plus 1 dimension kohor);
  • dualitete që çojnë në pesë teori që shpjegojnë të njëjtin realitet fizik;
  • branet janë vargje me më shumë se 1 dimension.

  Pasojat

  Si rezultat, në vend të një, kishte 10.500 zgjidhje. Për disa fizikanë, kjo shkaktoi një krizë, ndërsa të tjerë pranuan parimin antropik, i cili shpjegon vetitë e universit me praninë tonë në të. Mbetet për t'u parë se kur teoricienët do të gjejnë një mënyrë tjetër për t'u orientuar në teorinë e superstringut.

  Disa interpretime sugjerojnë se bota jonë nuk është e vetmja. Versionet më radikale lejojnë ekzistencën e një numri të pafund universesh, disa prej të cilëve përmbajnë kopje të sakta tona.

  Teoria e Ajnshtajnit parashikon ekzistencën e një hapësire të mbështjellë, e cila quhet një vrimë krimbi ose një urë Einstein-Rosen. Në këtë rast, dy vende të largëta lidhen me një pasazh të shkurtër. Teoria e superstringut lejon jo vetëm këtë, por edhe lidhjen e pikave të largëta të botëve paralele. Është madje e mundur që të kalohet midis universeve me ligje të ndryshme të fizikës. Megjithatë, ka të ngjarë që teoria kuantike e gravitetit do ta bëjë të pamundur ekzistencën e tyre.

  

  Shumë fizikanë besojnë se parimi holografik, kur i gjithë informacioni që përmban vëllimi i hapësirës korrespondon me informacionin e regjistruar në sipërfaqen e tij, do të lejojë një kuptim më të thellë të konceptit të fijeve të energjisë.

  Disa besojnë se teoria e superstringut lejon përmasa të shumta të kohës, të cilat mund të rezultojnë në udhëtimin nëpër to.

  Përveç kësaj, ekziston një alternativë ndaj modelit të Big Bang-ut në hipotezë, sipas së cilës universi ynë u shfaq si rezultat i përplasjes së dy branes dhe kalon nëpër cikle të përsëritura të krijimit dhe shkatërrimit.

  Fati përfundimtar i universit i ka preokupuar gjithmonë fizikantët dhe versioni përfundimtar i teorisë së fijeve do të ndihmojë në përcaktimin e densitetit të materies dhe konstantës kozmologjike. Duke ditur këto vlera, kozmologët do të jenë në gjendje të përcaktojnë nëse universi do të tkurret derisa të shpërthejë, në mënyrë që gjithçka të fillojë përsëri.

  Askush nuk e di se çfarë mund të çojë derisa të zhvillohet dhe testohet. Ajnshtajni, duke shkruar ekuacionin E=mc 2, nuk supozoi se do të çonte në shfaqjen e armëve bërthamore. Krijuesit e fizikës kuantike nuk e dinin që ajo do të bëhej baza për krijimin e një lazeri dhe një transistori. Dhe megjithëse nuk dihet ende se çfarë do të çojë një koncept i tillë thjesht teorik, historia tregon se diçka e jashtëzakonshme me siguri do të dalë.

  Mund të lexoni më shumë rreth kësaj hipoteze në Teorinë e Superstringut për Dummies të Andrew Zimmerman.

  Një pyetje e ngjashme është bërë tashmë këtu:

  Por unë do të përpiqem të tregoj për të në stilin tim të korporatës;)

  Ne kemi një bisedë shumë të gjatë, por shpresoj që të jeni të interesuar, vëlla. Në përgjithësi, dëgjoni, cila është pika këtu. ideja kryesore mund të shihet tashmë në vetë emrin: në vend të grimcave elementare pikësore (të tilla si elektronet, fotonet, etj.), kjo teori ofron vargje - një lloj fije dridhëse mikroskopike njëdimensionale të energjisë që janë aq të vogla sa nuk ka pajisje moderne ato nuk mund të zbulohen (konkretisht, ato janë në gjatësinë e Planck, por nuk është kjo gjëja). Mos thuaj grimca përbëhet nga vargjet, ata dhe hani vargjet, vetëm për shkak të papërsosmërisë së pajisjeve tona, ne i shohim ato si grimca. Dhe nëse pajisja jonë është në gjendje të arrijë gjatësinë Planck, atëherë supozohet të gjejmë vargje atje. Dhe ashtu si një varg violine vibron për të prodhuar nota të ndryshme, një varg kuantik dridhet për të prodhuar veti të ndryshme të grimcave (të tilla si ngarkesa ose masa). Kjo, në përgjithësi, është ideja kryesore.

  Megjithatë, është e rëndësishme të theksohet këtu se teoria e fijeve ka ambicie shumë të mëdha dhe nuk pretendon asgjë më pak se statusin e një "teorie të gjithçkaje" që kombinon gravitetin (teorinë e relativitetit) dhe mekanikën kuantike (d.m.th., makrokozmosin - bota e objekteve të mëdha të njohura për ne, dhe mikrokozmosi - bota e grimcave elementare). Graviteti në teorinë e fijeve shfaqet në mënyrë elegante më vete, dhe ja pse. Fillimisht, teoria e fijeve u perceptua në përgjithësi vetëm si teoria e forcës së fortë bërthamore (ndërveprimi me të cilin protonet dhe neutronet mbahen së bashku në bërthamën e një atomi), jo më shumë, pasi disa lloje të vargjeve vibruese u ngjanin vetive të gluoneve ( grimcat bartëse të forcës së fortë). Sidoqoftë, në të, përveç gluoneve, kishte lloje të tjera të dridhjeve të vargut, që të kujtonin grimcat e tjera-bartëse të një lloj ndërveprimi, të cilat nuk kishin asnjë lidhje me gluonet. Duke studiuar vetitë e këtyre grimcave, shkencëtarët zbuluan se këto dridhje përkojnë saktësisht me vetitë e një grimce hipotetike - një graviton - një grimcë-bartës i ndërveprimit gravitacional. Kështu u shfaq graviteti në teorinë e fijeve.

  Por këtu përsëri (çfarë do të bëni!) ka një problem që quhet "luhatje kuantike". Po, mos kini frikë, ky term është i tmerrshëm vetëm në pamje. Pra, luhatjet kuantike shoqërohen me lindjen dhe shkatërrimin e vazhdueshëm të grimcave virtuale (ato që nuk mund të shihen drejtpërdrejt për shkak të shfaqjes dhe zhdukjes së tyre të vazhdueshme). Procesi më tregues në këtë kuptim është asgjësimi - përplasja e një grimce dhe një antigrimcë me formimin e një fotoni (grimcë drite), i cili më pas gjeneron një grimcë dhe antigrimcë tjetër. Dhe graviteti është, në thelb, çfarë? Është një pëlhurë gjeometrike e lakuar lehtësisht e hapësirë-kohës. Fjala kyçe këtu është e qetë. Dhe në botën kuantike, pikërisht për shkak të këtyre luhatjeve, hapësira nuk është e lëmuar dhe e lëmuar, ka një kaos të tillë sa që është edhe e frikshme të imagjinohet. Siç e keni kuptuar tashmë, gjeometria e qetë e hapësirës së teorisë së relativitetit është plotësisht e papajtueshme me luhatjet kuantike. Megjithatë, në siklet, fizikanët kanë gjetur një zgjidhje, duke deklaruar se ndërveprimi i vargjeve zbut këto luhatje. Si, ju pyesni? Por imagjinoni dy vargje të mbyllura (sepse ka edhe të hapur, të cilët janë një lloj filli i vogël me dy skaje të hapura; vargjet e mbyllura, përkatësisht, janë një lloj sythe). Këto dy vargje të mbyllura janë në një kurs përplasjeje dhe në një moment ato përplasen, duke u kthyer në një varg më të madh. Ky varg ende lëviz për ca kohë, pas së cilës ndahet në dy vargje më të vogla. Tani hapi tjetër. Le ta imagjinojmë të gjithë këtë proces në një pamje filmi: do të shohim se ky proces ka marrë një vëllim të caktuar tredimensional. Ky vëllim quhet "sipërfaqja e botës". Tani le të imagjinojmë që ju dhe unë po e shikojmë të gjithë këtë proces nga këndvështrime të ndryshme: unë shikoj drejt përpara, dhe ju shikoni në një kënd të lehtë. Do të shohim që nga këndvështrimi juaj dhe nga imja, vargjet do të përplasen në vende të ndryshme, pasi për ju këto sythe (le t'i quajmë kështu) do të lëvizin pak në një kënd, por për mua drejt. Sidoqoftë, është i njëjti proces, të njëjtat dy vargje përplasen, ndryshimi është vetëm në dy këndvështrime. Kjo do të thotë se ka një lloj "njollosjeje" të ndërveprimit të vargjeve: nga pozicioni i vëzhguesve të ndryshëm, ato ndërveprojnë në vende të ndryshme. Megjithatë, pavarësisht këtyre pika të ndryshme Nga këndvështrimi, procesi është megjithatë një, dhe pika e ndërveprimit është një. Kështu, vëzhgues të ndryshëm do të rregullojnë të njëjtin vend të bashkëveprimit të dy grimcave pika. Kjo eshte! E kuptoni se çfarë po ndodh? Ne zbutëm luhatjet kuantike dhe kështu kombinuam gravitetin dhe mekanikën kuantike! Shikoni!

  Mirë, le të vazhdojmë. Nuk jeni lodhur akoma? Epo, dëgjo. Tani do të flas për atë që personalisht nuk më pëlqen shumë në teorinë e fijeve. Dhe kjo quhet "matematizim". Disi, teoricienët u tërhoqën shumë me matematikën ... por çështja këtu është e thjeshtë: këtu, sa dimensione të hapësirës dini? Është e drejtë, tre: gjatësia, gjerësia dhe lartësia (koha është dimensioni i katërt). Tani, matematika e teorisë së fijeve nuk përshtatet mirë me këto katër dimensione. Dhe gjithashtu pesë. Dhe dhjetë. Por shkon mirë me njëmbëdhjetë. Dhe teoricienët vendosën: mirë, meqë matematika kërkon, le të ketë njëmbëdhjetë dimensione. E shihni, matematika kërkon! Matematikë, jo realitet! (Thirrje anash: nëse e kam gabim, dikush të më bindë! Dua të ndryshoj mendje!) Epo, ku, çudi dikush, kanë shkuar shtatë dimensionet e tjera? Kësaj pyetjeje, teoria na përgjigjet se ato janë "të ngjeshura", të palosura në formacione mikroskopike në gjatësinë e Plankut (d.m.th. në një shkallë që ne nuk jemi në gjendje t'i vëzhgojmë). Këto formacione quhen "Kalabi-Yau manifold" (sipas emrave të dy fizikanëve të shquar).

  Është gjithashtu interesante që teoria e fijeve na sjell në Multiverse, domethënë në idenë e ekzistencës së një numri të pafund Universesh paralele. E gjithë çështja këtu është se në teorinë e fijeve nuk ka vetëm vargje, por edhe brane (nga fjala "membranë"). Branet mund të jenë të dimensioneve të ndryshme, deri në nëntë. Supozohet se ne jetojmë në një brane 3, por mund të ketë të tjerë pranë kësaj brane dhe ato mund të përplasen periodikisht. Dhe ne nuk i shohim ato sepse vargjet e hapura janë të lidhura fort me branë në të dy skajet. Këto vargje mund të lëvizin përgjatë branës me skajet e tyre, por ata nuk mund ta lënë atë (të shkëputen). Dhe nëse duhet besuar teoria e fijeve, atëherë e gjithë materia dhe të gjithë ne përbëhen nga grimca që duken si vargje në gjatësinë e Plankut. Prandaj, duke qenë se vargjet e hapura nuk mund të largohen nga brane, atëherë ne nuk mund të ndërveprojmë me një brane tjetër (lexo: univers paralel) në asnjë mënyrë ose disi ta shohim atë. E vetmja grimcë që nuk i intereson vërtet ky kufizim dhe mund ta bëjë atë është gravitoni hipotetik, i cili është një varg i mbyllur. Megjithatë, askush nuk ka qenë ende në gjendje të zbulojë gravitonin. Një Multiverse i tillë përmendet si "multiversi brane" ose "skenari i botës brane".

  Nga rruga, për shkak të faktit se jo vetëm vargjet, por edhe branet u gjetën në teorinë e fijeve, teoricienët filluan ta quajnë atë "teori M", por askush nuk e di se çfarë do të thotë kjo "M";)

  Kjo eshte. E tillë është historia. Shpresoj se ju ka pëlqyer vëlla. Nëse diçka mbetet e paqartë, pyesni në komente - unë do të shpjegoj.