Полина Елизарова
август 2016.
1005

Можно ли на пальцах объяснить теорию струн?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
4
2 ответа
Поделиться

Теорию струн? На пальцах? Это сложно. Но можно попытаться.

Главная идея состоит в том, что все элементарные частицы (электроны, фотоны, кварки и т.п.) – это не частицы, а этакие вибрирующие нити энергии, которые ученые назвали струнами. Непосредственно наблюдать эти струны мы не можем, так как они находятся на недосягаемой для современных технологий планковской длине. Причем важно заметить, что частицы, согласно этой теории, не состоят из струн, они являются струнами, просто из-за несовершенства современных технологий мы видим их как частицы. И так же, как струна скрипки вибрирует, производя различные ноты, квантовая струна вибрирует, производя различные свойства частиц (например, заряды или массы). 

Теория струн вообще является очень амбициозной теорией (при этом крайне трудно доказуемой): она претендует на статус «теории всего», теории, объединяющей большое с малым – гравитацию (теорию относительности, работающую в мире больших объектов, привычных для нас, и в космосе) с квантовой механикой (работающей в мире элементарных частиц). В теории струн однажды обнаружилось одно из разновидностей струнных колебаний, изучив которое, ученые пришли к выводу, что оно точно совпадает со свойствами гипотетической частицы – гравитона – частицы-переносчика гравитационного взаимодействия.

Также в теории струн появляются семь дополнительных измерений пространства (кроме трех известных нам: длина, ширина и высота) + время. Находятся эти семь дополнительных измерений опять же на планковской длине, и они «компактифицированы», свернуты в микроскопические образования под названием «многообразия Калаби-Яу», отчего непосредственно увидеть мы их также не в состоянии.

Также интересно еще то, что теория струн выводит нас на Мультивселенную, то есть на идею о существовании бесконечного множества параллельных Вселенных. Здесь вся суть в том, что в теории струн существуют не только струны, но и браны (от слова «мембрана»). Браны могут быть разных размерностей, вплоть до девяти. Предполагается, что мы живем на 3-бране, но рядом с этой браной могут быть другие, и они периодически могут сталкиваться. А не видим мы их потому, что к бране двумя концами наглухо прицеплены открытые струны (представляющие собой некое подобие маленькой нити с двумя открытыми концами; соответственно, есть и закрытые струны, представляющие собой некое подобие петель). Эти струны своими концами могут передвигаться по бране, однако покинуть ее (отцепиться) они не могут. А если верить теории струн, то вся материя и все мы состоим из частиц, которые на планковской длине выглядят как струны. Следовательно, раз открытые струны не могут покинуть брану, то и мы не можем никак провзаимодействовать с другой браной (читай: параллельной Вселенной) или как-то ее увидеть. Единственная частица, которой в принципе пофиг на это ограничение и которая может это сделать – это гипотетический гравитон, который является закрытой струной. Однако гравитон еще никому не удавалось обнаружить (хотя вероятность такого обнаружения есть). Такая Мультивселенная именуется «бранной Мультивселенной» или же «сценарием мира на бране».

Кстати, по причине того, что в теории струн обнаружились не только струны, но и браны, теоретики стали называть ее «М-теорией», однако что означает эта «М» толком не знает никто;)

Такие дела. 

10

> Непосредственно наблюдать эти струны мы не можем, так как они находятся на недосягаемой для современных технологий планковской длине.

Можем, наблюдали ещё 50 лет назад и до сих пор это делаем (видео). Просто КХД для описания этих объектов обходится без понятия струн.

0
Ответить

- однако что означает эта «М» толком не знает никто;)

Слово "membrane" же.

0
Ответить

Вот одна из первых обзорных статей на эту тему, написанная в несколько лиричной форме. Фраза из первой главы

"Consequently, the ultimate meaning of M-theory is still unclear, and Witten has suggested that in the meantime, M should stand for “Magic”, “Mystery” or “Membrane”, according to taste."

0
Ответить
Ещё 1 комментарий

П*дец, пытался в доступной разуму геометрии представить, как могут соединяться "струны" и "браны"...проиграл.

P.S.: Спасибо за пояснение! 

0
Ответить
Прокомментировать

Есть такая замечательная серия книжек (Princeton Press) "... in a nutshell". В частности, есть книжка "String theory in a nutshell" (вот её вводная глава). Там более-менее описывается основная мораль этой теории и мотивации, приведшие к её развитию. Можно ещё почитать первую главу из каноничного учебника Цвибаха (из MIT), там тоже достаточно подробно всё рассказывается. Есть также открытый курс MIT по теории струн для бакалавров. Там есть лекции (в pdf) и задачки. Если действительно хотите понять смысл этой теории, то обязательно нужно порешать задачки. Иначе не бывает.

Я всё же считаю, что невозможно теорию струн описать на пальцах в двух абзацах, иначе вы рискуете сказать полную и абсолютнейшую хрень, излишне упростив важные принципиальные понятия и не донеся до читателя абсолютно никакой даже поверхностной идеи. Это будет как перечисление каких-то бессвязных фактов, в которые читатель должен будет поверить, как в какую-то мантру или библию. И по сути такая "вера в то, что сказал человек с учёной степенью" ничем не отличается от "веры в то, что сказал бородач в рясе".

1

Это тяжело, легче поверить человеку с ученной степенью, чем прочитать 700 страниц, да ещё и на английском, с формулами, да ещё и понять это все, и который далёк от физики.) Мне вот тоже интересно, хотя бы немного понимать, как это работает.

0
Ответить

Тогда вынужден вас огорчить. Вы - часть серой массы, которой на самом деле просто наплевать как в действительности работает наш мир. Иначе нельзя. 

Нельзя рассказать Канта за 30 минут и считать, что вы "примерно на пальцах" знаете о чём он пишет. Нифига вы не знаете.

0
Ответить

Ну зачем так категорично?! Как раз вы ошибаетесь, я вот интересуюсь и понемногу изучаю физику, космос, историю, идт., как раз мне интересно как устроен мир, поэтому я сижу здесь. Невозможно знать все и в каждой области быть экспертом. И самое главное, то что у меня профессия не физик.

Поэтому остаётся только верить, то что пишут люди с ученной степенью.

+1
Ответить
Ещё 4 комментария

Ещё раз. Вы не можете знать, о чём писал Кант/Гегель/Бейкн/Юм, ни разу не прочитав их книг (хотя бы в переводе). Вы не можете понять силу произведений Достоевского, ни разу не прочитав его книг. Ну это принципиально невозможно. "Сценарий" произведений вы может и будете знать, но это гроша ломаного не стоит.

Точно так же, вы не можете понять физику (даже чуть-чуть), ни разу не открыв нормальной книги по физике, не порешав задач и не читая оригинальных работ. Если вы только питаетесь пережёванными книгами в духе "физика за 30 минут" - это точно то же самое, что и "Кант за полчаса". Так что, нет, вы не правы.

-2
Ответить

Да никто и не говорит, что за 30 минут можно изучить или понять какую либо область. Я вот постоянно читаю ваши ответы и пытаюсь в них разобраться, понять, у меня просто не хватит времени и сил изучать это все по книгам, да ещё и решать формулы. Вы же тоже в области металла не сильны, вы тут как то писали, про сталь 316L, так вы знаете сколько сталей, которые принадлежат к аустенитному классу (очень много) это же тоже нужно изучать, а не просто погуглить. Так что не надо тут!)

+1
Ответить

Нет, это всё правда. Разница в том, что металлы мне абсолютно не интересны, да и большая часть физики, которую я не изучаю мне тоже абсолютно не интересна. 

А вы утверждаете, что физика и то, как устроен мир, вам интересно. Но так если интересна, если правда интересна, если вы не хотите быстрых лёгких ответов, будьте последовательными: решайте задачи, посвятите себя этому, своё время, усилия и т.д. Я это только так и понимаю. 

Этому же не обязательно учиться специально. Я вот никогда не учился философии, но изучаю Юма, Канта, причём в различных переводах, различных изданий. Только так изучая и можно что-то действительно понять. А читая мои ответы здесь ничего толком понять нельзя (особенно если вы не физик).

0
Ответить

Пустой разговор у нас. Ладно пойду решать гипотезу Пуанкаре

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить