Tänapäeval moodustatakse maailma teaduslik pilt selliselt, et meie universumit juhivad kaks seaduste komplekti - üldrelatiivsus, mis selgitab gravitatsiooni imelist tööd, ja kvantmehaanika, mis kirjeldab universumi ülejäänud kolme vastastikmõju (tugev tuuma-, nõrk tuuma- ja elektromagnetism). Võite võtta neid seadusi ja kohaldada neid suures plaanis olevatele asjadele - planeetidele, galaktikatele ja seejärel väikseimatele skaaladele - prootonitele ja neutronitele. Kuid miks tegi loodus universumi jaoks kaks eraldi seaduste komplekti?
Ülevööteooria on katse vastata kahele küsimusele: kas on olemas võimalus ühendada üldrelatiivsusteooria ja kvantmehaanika, et luua "kõige teooria"? Millest see kõik koosneb?
Ülemise vööri teooria
Kunagi arvasime, et elu ehitusplokid on aatomid, mateeria kõige väiksemad komponendid. Kuid siis tabasime aatomeid ja leidsime elementaarsed osakesed, nii väikesed, et me ei näeks neid isegi ilma mingil moel muutmata. Midagi nägemiseks vajame kõigepealt valgust, et objekt põrgataks maha ja lööksime oma silmaga, moodustades pildi. Valgus koosneb elektromagnetilistest lainetest, mis läbivad elementaarosakesi vabalt. Me võime muuta need lained tihedamaks, lisada neile energiat, nii et need lööksid osakestesse ja me näeksime neid, kuid niipea, kui midagi tabab osakesi, see muutub, nii et me ei näe seda algses olekus. Meil pole aimugi, millised elementaarsed osakesed välja näevad. Nagu tume energia ja tume aine, ei saa me neid nähtusi otseselt jälgida, kuid meil on põhjust uskudaet nad on olemas.
Peame neid osakesi kosmosepunktideks, ehkki tegelikult nad seda pole. Kõigi oma puuduste korral annab see meetod - kvantmehaanika idee, mis vägesid kannab osakeste kaudu - meile päris hea ettekujutuse universumist ja viib läbimurdeteni nagu kvantlahustid ja magnetilised levitatsioonirongid. Ka üldine relatiivsus on hea ajaproov, selgitades neutronitähtede ja Merkuuri orbitaalide anomaaliaid, ennustades mustaid auke ja kõverat valgust. Kuid üldrelatiivsusteguri võrrandid lakkavad paraku töötamast musta augu keskel ja Suure Paugu eelõhtul. Probleem on selles, et neid pole võimatu kokku viia, sest gravitatsioon on seotud ruumi ja aja geomeetriaga, kui vahemaad mõõdetakse täpselt, kuid kvantmaailmas pole kuidagi võimalik midagi mõõta.
Kui teadlased üritasid leiutada uut osakese, mis abielluks gravitatsiooni abil kvantmehaanikaga, siis nende matemaatika lihtsalt ebaõnnestus.
Teatud mõttes pidin minema tagasi tahvli juurde. Seetõttu on teadlased soovitanud, et universumi väikseimad komponendid pole mitte punktid, vaid stringid. Keelte erinev vibratsioon loob erinevad elementaarsed osakesed nagu kvargid. Vibreerivad stringid võivad moodustada kogu aine ja kõik neli universumi jõudu - kaasa arvatud gravitatsioon.
Reklaamvideo:
Kõrgemad mõõtmed
Ülemise vöö teooriaga on probleem. See ei toimi, kui eeldada, et me elame ainult kolme ruumilise mõõtme ja ühe ajalise mõõtmega. Keelpilliteooria eeldab, et mängitakse vähemalt kümme mõõdet.
GR esmakordsel kavandamisel moonutas gravitatsioon selle jõu kirjeldamiseks ruumi ja aega. Seega, kui keegi soovib kirjeldada mõnda muud jõudu, näiteks elektromagnetilisust, peaks ta lisama uue mõõtme. Teadlased kirjutasid võrrandid, mis kirjeldasid lisamõõtmega universumi kõveraid ja defekte, ning saadi algne elektromagnetilisuse võrrand. Hämmastav avastus.
Keelteooria lisamõõtmed võivad aidata meil selgitada, miks numbrid meie universumis on nii kalibreeritud, et need võimaldavad kõigel eksisteerida. Näiteks miks on valguse kiirus 299 792 458 meetrit sekundis? Samuti püüavad nad vastata raskusjõu küsimusele - miks see jõud nii nõrk on? See on neljast põhilisest interaktsioonist nõrgim: 1040 korda nõrgem kui elektromagnetiline jõud. Piisab sellest, kui lihtsalt painutada ümber ja tõsta raamat põrandalt maha, et sellele vastu seista. Teoreetiliselt on see tingitud asjaolust, et gravitatsioon imbub kõrgematesse mõõtmetesse. Gravitatsioon koosneb suletud ahelaga kiududest, mis võimaldavad sellel lahkuda meie mõõtmest, erinevalt lahtistest ahelatest, mis on paremini maandatud.
Miks me ei näe kõiki neid mõõtmeid?
Sest nad on olemas nii väikesel tasemel, et nad on meile nähtamatud ja trotsivad avastamist. Need on kompaktsed, varustatud nii, et nad reprodutseerivad meie maailma füüsikat, muutes need huvitavateks Calabi-Yau kujudeks. Calabi Yau erinevad vormid võimaldavad erinevat keelvibratsiooni ja väga erinevaid universumeid.
Me võime isegi testida väidetavaid mitut universumit. Kuna me eeldame, et raskusjõud imbub kõrgematesse mõõtmetesse, peaks kahe osakese kokkupõrkel olema vähem aega kui enne kokkupõrget. Kuid isegi kõige soodsamates tingimustes oleks midagi sellist testida uskumatult keeruline, raskesti teostatav.
Keelteooria arvutused tehakse simuleeritud 10 või 11 mõõtmega universumites, kus töötab matemaatika. Seejärel proovivad teadlased lisamõõtmeid kustutada, kuid seni pole kellelgi õnnestunud meie universumit kirjeldada ega teooria tõestamiseks eksperimenti kavandada. Kuid see ei tähenda, et meil ei oleks stringi teooria jaoks rakendusi.
Keelteooria uurimise osana väljatöötatav matemaatiline tööriist aitab meil mõista meie universumi osi. Saame seda kasutada teabe paradoksi, kvantgravitatsiooni ja mõne puhta matemaatika probleemide paremaks selgitamiseks. Mõned teadlased kasutavad seda teooriat oma arvutustes osakeste füüsikas või eksootiliste mateeriaseisundite vaatlemisel.
Keelteooria ei pruugi olla kõige teooria, kuid vähemalt on see millegi teooria.
Ilja Khel
