V oblasti časticovej fyziky spája teória strún kvantovú mechaniku a všeobecnú teóriu relativity Alberta Einsteina.
Preskočiť na sekciu
- Čo je to teória strún?
- 5 ústredných myšlienok teórie strún
- Stručná história teórie strún
- Uč sa viac
- Viac informácií o MasterClass Neila deGrasse Tysona
Uznávaný astrofyzik Neil deGrasse Tyson vás učí, ako nájsť objektívne pravdy, a zdieľa svoje nástroje na komunikáciu toho, čo objavíte.
Uč sa viac
Čo je to teória strún?
Teória strún poskytuje teoretický rámec, v ktorom sú všetky častice od fotónov po kvarky jednorozmerné reťazce na rozdiel od bodov nulovej dimenzie. Ak by sa našla verzia teórie strún, ktorá by obstála vo všetkých kontextoch, slúžila by ako jediný matematický model na opísanie podstaty vesmíru - teória všetkého, ktorá by nahradila štandardný model fyziky, ktorý nevysvetľuje gravitáciu.
5 ústredných myšlienok teórie strún
Pochopenie podstaty teórie strún vyžaduje rozsiahle štúdium, ale oboznámenie sa s hlavnými prvkami teórie strún vám poskytne základné pochopenie jej základných pojmov.
- Struny a otruby : Reťazce sú jednorozmerné vlákna, ktoré majú dve formy: otvorené reťazce a uzavreté reťazce. Otvorený reťazec má konce, ktoré sa nespájajú, zatiaľ čo uzavretý reťazec vytvára uzavretú slučku. Vetvy (odvodené od slova „membrána“) sú objekty podobné listom, ku ktorým sa môžu reťazce pripájať na oboch koncoch. Brány sú schopné pohybovať sa v časopriestore podľa pravidiel kvantovej mechaniky.
- Dodatočné priestorové rozmery : Fyzici pripúšťajú, že náš vesmír obsahuje tri priestorové dimenzie, ale teoretici strún tvrdia, že ide o model, ktorý popisuje ďalšie dimenzie vesmíru. Podľa teórie strún zostáva minimálne šesť ďalších dimenzií nezistených, pretože sú pevne zhutnené do zložitého zloženého tvaru, ktorý sa nazýva potrubie Calabi-Yau.
- Kvantová gravitácia : Teória strún je teória kvantovej gravitácie, pretože sa pokúša spojiť kvantovú fyziku s teóriou všeobecnej relativity. Kvantová fyzika študuje najmenšie objekty vo vesmíre - ako sú atómy a subatomárne častice -, zatiaľ čo všeobecná relativita sa zvyčajne zameriava na objekty vo vesmíre vo väčšom meradle.
- Supersymetria : Supersymetria, tiež známa ako teória superstrún, popisuje vzťah medzi dvoma typmi častíc, bozónmi a fermionmi. V teórii supersymetrickej struny má bozón (alebo silová častica) vždy protiklad fermion (alebo časticu hmoty) a naopak. Koncept supersymetrie je stále teoretický, pretože vedci zatiaľ nevideli žiadnu z týchto častíc. Niektorí fyzici špekulujú, že je to tak preto, lebo generovanie bozónov a fermiónov by si vyžadovalo neuveriteľne vysoké energetické hladiny. Tieto častice mohli existovať v ranom vesmíre pred veľkým treskom, ale potom sa rozdelili na častice s nízkou energiou, ktoré sa dnes vyskytujú. Veľký hadrónový urýchľovač (urýchľovač častíc s najvyššou energiou na svete) môže v určitom okamihu generovať dostatok energie na podporu tejto teórie - aj keď zatiaľ nepriniesol dôkazy o supersymetrii.
- Jednotné sily : Teórii strún veria, že môžu pomocou interagujúcich reťazcov vysvetliť, ako štyri základné sily prírody - sila gravitácie, elektromagnetická sila, silná jadrová sila a slabá jadrová sila - vytvárajú jednotnú teóriu všetkého.
Stručná história teórie strún
Nasledujúca časová os predstavuje významné úspechy v oblasti teórie strún.
- 1968 : Gabriele Veneziano, taliansky teoretický fyzik pracujúci v Európskej organizácii pre jadrový výskum (CERN), použil údaje zhromaždené z rôznych urýchľovačov častíc na formulovanie základov teórie strún. Konštruoval model s dvojitou rezonanciou potom, čo si uvedomil, že na vysvetlenie fyzikálnych charakteristík silne interagujúcich častíc môže použiť 200 rokov starý vzorec funkcie Euler beta.
- 1970 : Názov „teória strún“ vznikol, keď traja fyzici - Leonard Susskind, Holger Nielsen a Yoichiro Nambu - ktorí pomocou veneziánskeho modelu naznačili, že vesmír je tvorený malými vibrujúcimi strunami.
- 1971 : Profesor teoretickej fyziky Pierre Ramond inicioval vývoj teórie superstrún formulovaním konceptu supersymetrie.
- 1974 : Japonský fyzik Tamiaki Yoneya objavil, že teória strún obsahuje časticu s vlastnosťami gravitónu - kvantovú časticu, ktorá nesie gravitačnú silu - a uvedomil si, že aspekty teórie strún môžu byť tiež teóriou gravitácie.
- 1984 : Anglický fyzik Michael Green a americký fyzik John Schwarz objavili zrušenie anomálie v teórii strún typu I, ktorá sa stala známou ako Green-Schwarzov mechanizmus. Táto udalosť ďalej spojila myšlienky teórie strún so supersymetriou a spustila prvú revolúciu superstrún.
- 1985 : „Princetonove sláčikové kvarteto“ - David Goss, Jeffrey Harvey, Emil Martinec a Ryan Rohm - objavilo heterotické struny, ktoré sú uzavretými strunami, ktoré sú hybridmi struny superpozície a bozónu.
- devätnásť deväťdesiat päť : Edward Witten, teoretický fyzik na Inštitúte pre pokročilé štúdium v Princetone v New Jersey, navrhol, že päť rôznych prijatých verzií teórie strún v skutočnosti nie je samostatnými teóriami. Witten navrhol, že sú iba premenlivými limitmi jednej jedinej teórie, ktorú Witten nazval M-theory. Myšlienka M-teórie spustila druhú superstrunovú revolúciu.
MasterClass
Navrhnuté pre vás
Online kurzy vyučované tými najväčšími na svete. Rozšírte svoje vedomosti v týchto kategóriách.
Neil deGrasse TysonUčí vedecké myslenie a komunikáciu
Zistite viac Dr. Jane GoodallUčí zachovanie
Viac informácií Chris Hadfield
Učí prieskum vesmíru
Viac informácií Matthew WalkerUčí vedu o lepšom spánku
Uč sa viacUč sa viac
Dostať Ročné členstvo MasterClass za exkluzívny prístup k lekciám videa vyučovaným podnikateľskými a prírodovednými osobnosťami vrátane Neila deGrasse Tysona, Chrisa Hadfielda, Jane Goodallovej a ďalších.
Zaujímavé Články
