Alexandra Kusilova
13 августа 11:03.
125430

Объясните для чайников, в чем суть теории струн?

Ответить
Ответить
Комментировать
1
Подписаться
194
12 ответов
Поделиться

Чтобы понять основную идею теории струн, сначала нужно немного вникнуть в суть её ближайшего конкурента - стандартной модели. В СМ предполагается, что материя и взаимодействия описываются определенным набором частиц, которые можно поделить на следующие группы: кварки, лептоны, бозоны. Ключевое слово здесь - частицы, то есть минимально возможные в нашем мире микрообъекты, которые невозможно поделить на части, в общем кирпичики мироздания. Отличие ТС состоит в том, что в ней такими кирпичиками выступают не частицы а ультрамикроскопические квантовые струны, которые совершают колебания. Причем разные режимы колебаний (а стало быть, разные частоты колебаний) соответствуют различным частицам стандартной модели ( так как у всех частиц в СМ разные энергии). Здесь важно понимать, что струна не представляет собой никакую материю, а по сути является энергией, и поэтому ТС как бы намекает, что всё, что существует, состоит из энергии.

Самую простую, хотя, может, и не очень удачную аналогию, какую я могу придумать для пущей наглядности - это огонь: когда вы на него смотрите, кажется, что он материален, вроде бы как объект, который можно потрогать, но на деле - просто энергия, которую нельзя потрогать. Только в отличие от огня, через струну или струны нельзя пропустить руку, так как колеблющаяся струна - это как бы возбужденное состояние пространства, которое становится осязаемым.

Кстати, важно отметить, что теория струн претендует на теорию всего. Например, стандартная модель, которая сегодня довольно неплохо подтверждается, способна описать три фундаментальных взаимодействия из четырех: электромагнитное, слабое и сильное, но с гравитацией стандартная модель испытывает проблемы. Теория струн же может описать все четыре взаимодействия, однако за такую универсальность приходится платить сложностью и некоторой неуклюжестью теории - необходимо работать в 11-мерном пространстве времени, в котором 10 пространственных и 1 временное измерение.

И вот еще одно фантастическое свойство ТС

Одна из причин, почему мы не можем наблюдать остальные измерения — локализация — состоит в том, что дополнительные измерения не столь малы, однако в силу ряда причин все частицы нашего мира локализованы на четырёхмерном листе в многомерной вселенной (мультивселенной) и не могут его покинуть. Этот четырёхмерный лист (брана) и есть наблюдаемая часть мультивселенной. Поскольку мы, как и вся наша техника, состоим из обычных частиц, то мы в принципе неспособны взглянуть вовне.

Единственная возможность обнаружить присутствие дополнительных измерений — гравитация. Гравитация, будучи результатом искривления пространства-времени, не локализована на бране, и потому гравитоны и микроскопические чёрные дыры могут выходить вовне. В наблюдаемом мире такой процесс будет выглядеть как внезапное исчезновение энергии и импульса, уносимых этими объектами.

622

Почему пространство по этой 11-мерное? И относится ли к этой теории то, что когда частица пролетает через одну из двух щелей, она якобы (а может и не якобы) взаимодействует с такой же частицей в каком-то парралельном мире? Или то, что якобы ( и опять может и правда), при отсутствии наблюдателя частицы становятся волнами?

0
Ответить

Размерность 11 получается из-за того, что в любой другой теория получается противоречивая (... как казалось людям двадцать лет назад; сейчас понятно, что это не совсем так).

Остальное, что вы описываете, — это совершенно стандартная квантовая механика в неудачном популярном пересказе. Она используется и в теории струн, и в квантовой теории поля (например, в Стандартной модели), и много где ещё — так же, как второй закон Ньютона используется при описании самых разных систем.

Про слова «частица» и «волна» вы можете почитать в другом моём ответе (коротко: никто там ни в кого не превращается), а вообще внести какую-то ясность во всё это помогает книжка Иванова — не очень простая, но специальных знаний не требует, и загадочных фраз в ней нет.

0
Ответить

роскошно) мне слушать мое разгулявшееся воображение, которое подсказывает, что если бы мы не состояли из вещества, а были бестелесным наблюдателем, мы могли бы просто пройтись по искривлению черной дыры и увидеть, что в ней происходит?

+4
Ответить

Этот момент, когда осознаешь всю красоту физики.

+13
Ответить
Ещё 9 комментариев

Сложно, но интересно

0
Ответить

Я будто третий раз посмотрел интерстеллар

+20
Ответить

К слову о 10-тимерном пространстве (время - всего лишь четвёртое измерение в нём) - рекомендую к просмотру. Сломайте мозг!

+17
Ответить

Я не понимаю что такое струна, это большая очень длинная линия энергии растянутая на всю вселенную и она колеблется? Эти линии однонаправленные или беспорядочные? Что вызывает ее колебания? И ее колебания это все наши предметы и все вокруг? Тогда если пила, например, разрезает дерево это значит что одна струна режет другую? Вообще можно ли оборвать струну?

Блин, короче, я ничего не поняла и все мои вопросы можно свести к одному: где об этом нормально популярно можно прочитать?

+10
Ответить

Попытаюсь ответить-струны имеют конечную длину и 'летают' в пространстве, аналогично частицам. Колебания струны вызваны огромной её частотой. В двух словах одна из теорий-это существование дополнительных измерений на очень малых расстояниях, которые пока недостижимы на LHC. Дабы существовать на таких расстояниях, нужно иметь большую частоту (и энергию), можете почитать о колебаниях обычной струны.

Вопрос Михаила далёк от истины, описанное вами явление-обычная интерференция. Второе-корпускулярно-волновой дуализм, наблюдатель здесь ни при чем.

К вопросу Ильи-если бы существовали из гравитонов, например, то смогли бы пройти) В целом понятие 'посмотреть' тут неприменимо, просто прошёл бы сгусток частиц.

+1
Ответить

Конечно, клево объяснил, но нифига не для чайников

0
Ответить

На TheQuestion есть тема с 11мерным пространством: https://thequestion.ru/questions/37656/kak-obyasnit-rebenku-11-ti-mernoe-prostranstvo-kalabi-yau

Для тех, кто плохо представляет, что это вообще такое. 

0
Ответить

"в многомерной вселенной (мультивселенной)" - Серьезно? Что-то я пропустил когда наличие подобного тупого говна успели доказать.

0
Ответить

К ответу

выше: 

0
Ответить
Прокомментировать

Теория струн для чайников от такого же чайника:

Если коротко, то теория струн заключается в том, что элементарные частицы (видимые или предполагаемые) в нашем четырехмерном пространстве-времени являются всего лишь колебанием космических струн в одиннадцатимерном пространстве. То есть вселенная представляет собой бесконечную симфонию струнного оркестра.

62

Самое поэтичное объяснение, действительно для гуманитариев), спасибо! 

0
Ответить

Космические струны - это космические струны. Вы не туда заехали. 

P.S. Космические струны и квантовые струны это совершенно разные вещи. 

+1
Ответить
Прокомментировать

Для чайников отлично описал все Хокинг в своей теории всего (далее цитата): "Основным объектом в этих теориях выступают не частицы, занимающие единичную точку в пространстве, а протяженные образования, которые обладают только длиной, но никакими другими измерениями и напоминают петли из бесконечно тонких струн. В каждый момент времени частица занимает определенную точку пространства. Так что ее история может быть представлена линией в пространстве-времени, которую называют «мировой линией». Между тем струна в каждый момент времени занимает в пространстве линию. Так что ее история в пространстве-времени представляет собой двухмерную поверхность, которую называют «мировым листом». Любая точка на мировом листе может быть описана двумя числами, одно из которых характеризует время, а второе — положение точки на струне. Мировой лист струны имеет вид цилиндра или трубки. Круговое сечение трубки отображает положение струны в определенный момент времени.

Две струны могут соединяться в одну, подобно тому как соединяются две штанины брюк. Сходным образом одну струну можно разделить на две. В теориях струн то, что раньше считалось частицами, представляется волнами, распространяющимися вдоль струны, как вдоль веревки. Испускание частиц и их взаимное поглощение соответствуют разделению и соединению струн. Например, гравитационное воздействие Солнца на Землю описывается Н-образной конфигурацией из трубок или волноводов. (Теории струн чем-то напоминают водопроводное дело.) Волны, бегущие по двум вертикальным сторонам этого «Н», соответствуют частицам, испускаемым и поглощаемым Солнцем и Землей, а те, что бегут по горизонтальной перемычке, — гравитационным взаимодействиям между этими частицами". 

Нелегко осмыслить, особенно, если учитывать, что эти струны в ничтожно малых размерах живут по правилам 11-Ти пространственных измерениях, в то время когда мы в нашем привычном бытии существыем в 4-Х измерениях (длина, высота, глубина и время). Но лучше прочитать книгу с самого начала, В Ней Аккуратно подводится развитие теорий в физике к вопросу о теории струн, и даже у меня, самого что ни на есть, гуманитария сложилось вполне себе представление по этому поводу, правда не столько упрощенное, чтобы обойтись без цитаты, но не судите строго, зато я её для вас нашла)))

17

Малядец какая)

0
Ответить
Прокомментировать
Читать ещё 9 ответов
Ответить