Объясните, пожалуйста, теорию струн доступным языком?

Diana Kruchinina
  ·  
61,3 K
Viktor Vert  ·  235
Будущий математик

Теория струн возникла случайно. В 1968 году молодой физик по фамилии Венециано работал над задачами сильного ядерного взаимодействия. Листая математические справочники, он обнаружил, что некоторая выписанная с помощью экспериментальных данных функция имеет вид давно известной математической функции — бета-функции Эйлера. И что было самым забавным, так это то, что эта функция описывает колебания струны. Так возникла идея, что на фундаментальном уровне крайне малых масштабов физические частицы являются вовсе не бесструктурными точками, пусть даже и квантовыми, а одномерными колеблющимися объектами, струнами. Так родилась теория струн.

Теперь о физике в целом. В физике на тот момент были две главные теории: квантовая теория поля и общая теория относительности. Первая описывает электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия и прекрасно работает на малых масштабах и при малой гравитации. Вторая описывает гравитационное взаимодействие и прекрасно работает на больших масштабах. И вот проблема в том, что вместе эти две прекрасные теории работать не хотят. То есть в областях, где нужно учитывать эффекты и КТП, и ОТО, наблюдаются совершенно абсурдные противоречивые предсказания этих теорий. Гравитация никак не хочет квантоваться.

Современная теория струн призвана решить эту проблему. Есть веские причины полагать, что в рамках теории струн удастся объединить КТП и ОТО.

Цена такого объединения высока. Нам приходится вводить дополнительные измерения, которые мы не видим по причине их компактификации — они туго свёрнуты в микроскопические многообразия Калаби-Яу.

Современная теория струн является, если можно так сказать, третьей версией исходной теории струн.

Первая версия — теория струн — живёт в 26-мерном пространстве-времени с сигнатурой 25+1, что значит, что она имеет 25 пространственных измерений и 1 временное. Она описывает движение и взаимодействия струн. Но она способна описывать только бозоны — переносчики взаимодействия, а частицы материи — фермионы — она описывать не способна.

Вторая версия — теория суперструн — живёт в 10-мерном пространстве-времени (9+1). Описывает суперструны. Она возникла после введения концепции суперсимметрии — симметрии между бозонами и фермионами. Т.о., она способна описывать и бозоны, и фермионы.

Третья версия — М-теория — живёт в 11-мерном пространстве-времени (10+1). Основной объект — p-брана — p-мерное образование, при p = 1 это обычная струна. Придумана Эдвардом Виттеном — величайшим современным физиком-теоретиком, филдсовским лауреатом.

М-теория была придумана, чтобы решить проблему, которая постигла теорию суперструн. Оказалось, что теория суперструн "разваливается" на 5 теорий, казалось бы, совершенно равноправных. Физики не знали, куда двигаться дальше, какую из этих теорий развивать. Виттен решил эту проблему введением ещё одного пространственного измерения.

Современная теория струн очень сложна. Учёным приходится приближённо решать приближённые уравнения. На качестве предсказаний это, конечно, сказывается не в лучшую сторону. 

Так же до сих пор не выяснены фундаментальные основы — постулаты — этой теории. Развитие теории, в этом смысле, движется в обратном направлении — от развития идей Венециано и других отцов-основателей к основам.

Про экспериментальные подтверждения теории струн пока говорить не приходится. И по причине крайней сложности теории, и по причине несовершенства экспериментальных технологий. Высказывается даже мнение, что подтверждение теории струн будет чисто теоретическим — через сведение её к результатам КТП и ОТО и, главное, их объединению.

Некоторые даже говорят, что теория струн ненаучна, так как нефальсифицируема. Но в подавляющем большистве случаев эти доводы совершенно безосновательны. А в остальных — это ещё не известно из-за неразвитости теории.

В общем, теория живёт и здравствует, живо развиваясь.

Что бы там ни было, в любом случае, это лучшее, что у нас есть.

28 января 2019  ·  39,9 K

Всё замечательно, кроме одного: все перечисленные здесь теории -- лженаучны.

Комментировать ответ...
Реклама
Ещё 13 ответов
Однажды я слышал описание этой теории простым языком понятным для понимания. Постараюсь донести. Всё пространство вокруг нас пронизано "струнами" - не понятно из чего состоящими, но вполне реальными. В спокойном состоянии их нельзя ни увидеть ни пощупать ни детектировать. Однако при возникновении каких либо возмущений эти "струны" начинают как бы закручиваться каждая... Читать далее
30 марта  ·  1,6 K
Комментировать ответ...
....С увеличением дискретности Пространство и Масса начинают количественно и качественно меняться. Они начинают приобретать различные формы и свойства. Дискретность есть множество, состоящее из изолированных точек. Именно так и только так, следует понимать Массу и Пространство... И именно в этом и состоит единство и общее понимание макро и микро миров. Эти новые формы... Читать далее
21 марта  ·  1,3 K

Подходим к пониманию Сознания...

Комментировать ответ...
Четвертое измерение это точка сингулярности, но она есть в каждой точке нашего пространства.В се ватериальные обьекты это потенциальные яммы в четвертом измерении, поэтому в нашем мире нет антивещества. Теорию струн можно представоть как колебание мадариальных частиц в этих ямах. Поэтому в микромире шесть измерений, в макромире четыре и в нашем три. Поскольку с... Читать далее
26 февраля  ·  4,9 K

Как же хорошо, что есть люди с такой богатой фантазией! Ну а реальность, да шут с ней, так интересней.....

Комментировать ответ...
Реклама
ОТВЕТ: ....С увеличением дискретности Пространство и Масса начинают количественно и качественно меняться. Они начинают приобретать различные формы и свойства. Дискретность есть множество, состоящее из изолированных точек. Именно так и только так, следует понимать Массу и Пространство... И именно в этом и состоит единство и общее понимание макро и микро миров. На... Читать далее
2 мая  ·  < 100
Комментировать ответ...

Начнем от печьки т.е. от Физ.вакуума-основы физ.мироздания.Пустоты нет, она заполнена электрическими и магнитнными "шариками" (меньше электрона),они структурируются в КВАНТОН -ПРОВЕЩЕСТВО. Квантон под воздействием эл, зарядов образует кольцевую "нить"-струну. ЛЕОНОВ В.С. СУПЕРОБЪДИНЕНИЕ .

16 апреля  ·  278
Комментировать ответ...

Есть квант расстояния h,меньше которого нет-фотон переходит через увант расстояния двигаясь дискретно-порциями скачками-понятие о дискретном движении материи в пространстве-тогда свет за одну секунду проходит более 2-х различных между собой расстояний одновременно.Скорость света бесконечна(неопределена),что согласуется с принципом неопределённости Гейзенберга.

31 марта  ·  602
Комментировать ответ...
Реклама
Я пожалуй соглашусь с существованием струн, как одномерных пространственных образований, но зачем вплетать ещё десятки дополнительных измнрений. Неужели наших четырёх измерений не хватает. По моему, физики теоретики ломанулись не в ту сторону. Может где-то и существуют вселенные с большими измерениями, но наша вселенная пока находится в трёх с половиной измерениях... Читать далее
20 марта  ·  710
Комментировать ответ...
А если принять, что все частички не только обладают разумом, но и безграничны, и каждая элементарная частичка занимает полный объём Вселенной и мгновенно взаимодействует со всеми такими же частичками? Говорят, во Вселенной 10^80 протонов. Электронов, понятное дело, столько же. Если представить связь каждой частицы с каждой, это же какая сеть получается! Куда мы там со... Читать далее
7 апреля 2019  ·  8,0 K

Чтобы использовать воображение в науке, надо сперва овладеть базовыми знаниями.

Комментировать ответ...
Циник  ·  953
Если человек создан по образу и подобию божьему, то бога следует считать...

Что-то мне подсказывает, что наиболее доступным языком теория струн объясняется в книге Брайана Грина Элегантная Вселенная
Хотя, конечно, некоторые основы необходимы....

28 января 2019  ·  10,6 K
Космическое пространство бесконечно в своей протяженности, как в микрокосмосе, так и в макрокосмосе. Теории... Читать дальше
Комментировать ответ...
Реклама
Читайте также

Зачем гитаристы на концерте во время исполнения иногда подходят друг к другу как бы синхронизируя гитары? Это как-то влияет на звук или просто элемент шоу?

Dany Chernoguz  ·  3,1K
Арт-директор

Я думаю, это часть шоу. Что-то типа такой вот игровой гитарной дуэли. Чтобы публике было куда смотреть на длинном соло, а вокалист мог передохнуть и хлебнуть водички )

29 октября 2016  ·  1,2 K
Прочитать ещё 2 ответа

Если теория струн непроверямая в принципе, почему ей продолжают заниматься? Просто потому что лучше нет?

N+1  ·  860
N+1 — научно-популярное издание о том, что происходит в науке, технике и технологиях.   ·  nplus1.ru

Во-первых, это не совсем правда, что теорию струн в принципе нельзя проверить. Некоторые из ее вариантов предсказывают вполне конкретные явления — например, существование суперсимметричных частиц. К сожалению, чтобы получить такие частицы на практике, нужно построить ускоритель, энергия которого не менее чем в квадриллион раз (единица с 15 нулями) превышает энергию Большого адронного коллайдера. Разумеется, при современном уровне развития техники это невозможно. Более того, такие частицы могут появляться и в других теориях — поэтому их нельзя считать однозначным подтверждением теории струн даже в том случае, если физики когда-то их найдут. Тем не менее, некоторые ученые продолжают считать, что все не так уж плохо, и пытаются переформулировать теорию таким образом, чтобы как можно сильнее привязать ее к реальности.

Во-вторых, теория струн — это очень хорошая, самодостаточная математическая теория, если рассматривать ее без привязки к реальному миру. В ней возникает много интересных объектов, теорем и выводов, которые когда-нибудь могут найти применение в реальных задачах — как это произошло с теорией групп, например. Пока математикам интересно исследовать теорию струн, они будут ей заниматься, и мешать их работе было бы неразумно.

Также не стоит забывать, что в середине XX века квантовая теория поля находилась в не менее бедственном положении, чем теория струн — в ней возникали бесконечности, которые не позволяли рассчитать физические величины. Тем не менее, впоследствии физики смогли решить эту проблему, разработав теорию перенормировок. Возможно, когда-нибудь ученые придумают способ, с помощью которого можно будет избавиться и от недостатков теории струн.

Чем классическая физика отличается от современной?

Анонимный ответ

Современная физика находятся в плачевном состоянии: релятивистская физика сшита ( смешена) с квантовой физикой. Философия квантовой физики совсем другая чем философия релятивистской физики- сугубо субъективно идеалистическая теория. Примикая в себя квантовой механики релятивистская физика старается быть современной физикой. В самом деле квантовая физика одним из ветвей классической физики, которая можно создать логически непротиворечивых суждений в пределах объективных реальных физических объектах. В то время релятивистской физике из- за некорректности её основы теории и её математической основы- лоренцовое преобразования координатов к тиребовании логики при создании своей теории, релятивистская теория стала антинаучная теория, неприносяшая полезных знаний. В классической физике нет темная материя ,темная энергия, большой взрыв, различные значения одной той же физической величины вразличных систем отсчетов, гравитон и т. д. ,и т. д., которые вполне нормальны в субъективно идеалистической теори философии или в релятивистской теории. Классическая физика без соответствующих и тщательно проверенных оснований не принимает какое либо выводов.В этом заключается её научности. В этом и отличается классическая физика от релятивистской физики

14 июня  ·  < 100
Прочитать ещё 3 ответа

Можете, пожалуйста обьяснить максимально просто теорию струн? Я читал некоторые книги но не понял оттуда.

Артем Жданов  ·  3,1K
Разум, однажды расширивший свои границы, никогда не вернется в прежние.

Максимально просто?

Теория струн гласит, что все материя и энергия во Вселенной, все взаимодействия (магнетизм, гравитация) состоит из очень маленьких  струн, которые вибируют и взаимодействуют между собой.

Если теория струн верна, то все во Вселенной на самых малых (планковских) длинах выглядит так:

30 декабря 2016  ·  < 100

Я слышал, что на гитару с нейлоновыми струнами нельзя ставить металлические. Это правда?

Недохороший человек и милейший души музыкант.

О да и еще какая.
И так , тут дело не в том , какие струны стоят на гитаре, а в строении самой гитары. Принципиальные различия в строении гитары классической(К) и так называемой акустической (А) : А имеет больший корпус (если речь о дредноуте) , что даёт более громкий звук (и не только) ; А в отличии от К имеет анкерный стережень (металлическая палка в грифе , можете поискать фотографии), который компенсирует натяжение струн (это нам и надо); А имеет более узкий гриф ; У А струны держатся пинами которые засовываются в дырки в деке(в подставке) , в то время как у К струны узлом крепят к подставке.
Итого , физически то можно поставить металлические струны на К но будут проблемы. Первое , узел на подставке не выдержит натяжения и скорее всего просто развяжется . Второе , если вдруг удастся достичь нужного натяжения , то где-то к третьей или четвертой струне , не выдержит сама гитара (есть огромная разница в силе натяжения нейлоновых и металлических струн ) и либо вырвется гриф , либо , что более вероятно , оторвётся подставка.

2 дня назад  ·  < 100