Энгийн үгээр квант мөрийн онол. Утасны онолын талаар товчхон

Онолын физикЭнэ нь олон хүнд ойлгомжгүй боловч бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг судлахад хамгийн чухал ач холбогдолтой юм. Аливаа онолын физикчийн даалгавар бол байгалийн тодорхой үйл явцыг тайлбарлах чадвартай математик загвар, онолыг бий болгох явдал юм.

Хэрэгтэй

Мэдэгдэж байгаагаар, физикийн хуулиудМакрокосмос, өөрөөр хэлбэл бидний оршин буй ертөнц нь атом, молекул, элементийн тоосонцор амьдардаг бичил ертөнц дэх байгалийн хуулиас эрс ялгаатай. Жишээ нь карпускуляр-долгионы дуализм гэж нэрлэгддэг ойлгоход хэцүү зарчим байж болох бөгөөд үүний дагуу бичил биетүүд (электрон, протон болон бусад) бөөмс, долгион хоёулаа байж болно.

Бидний нэгэн адил онолын физикчид ертөнцийг товч бөгөөд тодорхой дүрслэхийг хүсдэг нь утсан онолын гол зорилго юм. Энэ нь зарим зүйлийг тайлбарлахад тусална физик үйл явц, макро ертөнцийн түвшинд ч, бичил ертөнцийн түвшинд ч урьд өмнө хамааралгүй бусад онолыг нэгтгэдэг (харьцангуй ерөнхий ба квант механик).

Мөн чанар

Утасны онолын дагуу дэлхий бүхэлдээ өнөөдрийнх шиг тоосонцор биш, харин чичиргээ хийх чадвартай 10-35 м урт, хязгааргүй нимгэн биетүүдээс бүтээгдсэн байдаг нь утастай зүйрлэх боломжийг бидэнд олгодог. Нарийн төвөгтэй математик механизмыг ашиглан эдгээр чичиргээ нь энергитэй холбоотой байж болох тул масстай өөрөөр хэлбэл квант хэлхээний нэг буюу өөр төрлийн чичиргээний үр дүнд аливаа бөөм үүсдэг;

Асуудал ба онцлог

Ямар ч батлагдаагүй онолын нэгэн адил утсан онол нь сайжруулах шаардлагатай байгааг илтгэх олон асуудалтай байдаг. Эдгээр асуудлуудад жишээлбэл, дараахь зүйлс орно: тооцооллын үр дүнд математикийн хувьд байсан шинэ төрөлбайгальд байх боломжгүй бөөмс - тахионууд, тэдгээрийн массын квадрат тэгээс бага, хөдөлгөөний хурд нь гэрлийн хурдаас давсан.

Нөгөө нь чухал асуудал, эс тэгвээс онцлог нь зөвхөн 10 хэмжээст орон зайд мөрний онол оршин тогтнох явдал юм. Бид яагаад бусад хэмжигдэхүүнүүдийг ойлгодог вэ? "Эрдэмтэд маш бага хэмжээгээр эдгээр орон зай эвхэгдэж, өөр дээрээ наалддаг тул бид тэдгээрийг тодорхойлох боломжгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн.

Хөгжил

Хоёр төрлийн бөөмс байдаг: фермионууд - бодисын бөөмс, бозонууд - харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгч. Жишээлбэл, фотон нь зөөгч бозон юм цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл, гравитон - гравитацийн буюу ижил Хиггсийн бозон, Хиггсийн талбайтай харилцан үйлчлэлийг түгээдэг. Тиймээс хэрэв утаснуудын онол нь зөвхөн бозонуудыг авч үзсэн бол супер стринг онол нь фермионуудыг харгалзан үзсэн бөгөөд энэ нь тахионуудаас салах боломжийг олгосон юм.

Superstring зарчмын эцсийн хувилбарыг Эдвард Виттен боловсруулсан бөгөөд үүнийг "m-онол" гэж нэрлэдэг бөгөөд үүний дагуу бүх зүйлийг нэгтгэх болно. өөр өөр хувилбарууд Superstring онол нь 11 дэх хэмжигдэхүүнийг нэвтрүүлэх ёстой.

Бид энд дуусч магадгүй юм. Онолын физикчид асуудлыг шийдвэрлэх, одоо байгаа математик загварыг сайжруулахын тулд шаргуу ажиллаж байна. өөр өөр улс орнуудамар амгалан. Магадгүй бид удахгүй бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийн бүтцийг эцэст нь ойлгох болно, гэхдээ дээр дурдсан зүйлсийн цар хүрээ, нарийн төвөгтэй байдлыг эргэн харахад, дэлхийн тухай тодорхой суурь мэдлэггүйгээр ертөнцийг тайлбарлах нь тодорхойгүй байх нь ойлгомжтой. физик, математикийн салбар.

Гол асуултууд:

Орчлон ертөнцийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болох "бодисын анхны тоосго" юу вэ? Бүх үндсэн физик үзэгдлүүдийг тайлбарлах онолууд байдаг уу?

Асуулт: Энэ үнэн үү?

Одоогоор болон ойрын ирээдүйд ийм жижиг хэмжээний шууд ажиглалт хийх боломжгүй юм. Физик эрэл хайгуул хийж байгаа бөгөөд жишээлбэл хэт тэгш хэмтэй тоосонцорыг илрүүлэх эсвэл хайх туршилтууд хийгдэж байна. нэмэлт хэмжээсүүдхурдасгуурууд нь мөрний онол зөв зам дээр байгааг илтгэж болно.

Утасны онол нь бүх зүйлийн онол мөн эсэхээс үл хамааран энэ нь бидэнд бодит байдлын гүн гүнзгий бүтэцтэй танилцах өвөрмөц хэрэгслийг өгдөг.

Мөрний онол

Макро ба микро

Орчлон ертөнцийг дүрслэхдээ физик үүнийг үл нийцэх мэт хоёр хэсэгт хуваадаг - квант бичил ертөнц, таталцлыг дүрсэлсэн макро ертөнц.

Мөрний онол бол эдгээр талыг нэгтгэн "Бүх зүйлийн онол" болгох гэсэн маргаантай оролдлого юм.

Бөөм ба харилцан үйлчлэл

Дэлхий хоёр төрөлтэй энгийн бөөмс- фермион ба бозонууд. Фермионууд нь бүгд ажиглагдах бодис бөгөөд бозонууд нь сул, цахилгаан соронзон, хүчтэй, таталцлын гэсэн дөрвөн үндсэн харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгчид юм. Физикчид Стандарт загвар хэмээх онолыг ашигласнаар хамгийн сул тал болох таталцлын хүчийг эс тооцвол гурван үндсэн харилцан үйлчлэлийг гоёмсог байдлаар тодорхойлж, туршиж үзсэн. Өнөөдөр Стандарт загвар нь манай дэлхийн хамгийн үнэн зөв, туршилтаар батлагдсан загвар юм.

Бидэнд яагаад хэлхээний онол хэрэгтэй байна вэ?

Стандарт загварт таталцлын хүчийг оруулаагүй, хар нүхний төв болон Их тэсрэлтийг дүрслэх боломжгүй бөгөөд зарим туршилтын үр дүнг тайлбарлаагүй болно. Мөрний онол нь эдгээр асуудлыг шийдвэрлэх оролдлого бөгөөд энгийн бөөмсийг жижиг чичиргээт утсаар солих замаар бодис, харилцан үйлчлэлийг нэгтгэх оролдлого юм.

Мөрний онол нь бүх энгийн бөөмсийг нэг энгийн "анхны тоосго" - утас хэлбэрээр төлөөлж болно гэсэн санаан дээр суурилдаг. Утас нь чичиргээ болон янз бүрийн загваруудХолын зайд байгаа ийм хэлбэлзэл нь бидэнд янз бүрийн энгийн бөөмс шиг харагдах болно. Чичиргээний нэг горим нь утсыг фотон шиг, нөгөө нь электрон шиг харагдуулна.

Таталцлын харилцан үйлчлэлийн тээвэрлэгчийг дүрсэлсэн горим хүртэл байдаг - гравитон! Мөрний онолын хувилбарууд нь нээлттэй (1) ба хаалттай (2) гэсэн хоёр төрлийн мөрийг тодорхойлдог. Нээлттэй утаснууд нь D-branes гэж нэрлэгддэг мембран шиг бүтэц дээр байрладаг хоёр төгсгөлтэй (3) бөгөөд тэдгээрийн динамик нь 4-ийн гурвыг тодорхойлдог. үндсэн харилцан үйлчлэл- таталцлаас бусад бүх зүйл.

Хаалттай утаснууд нь гогцоотой төстэй бөгөөд тэдгээр нь D-брантай холбогддоггүй - энэ нь массгүй гравитоноор илэрхийлэгддэг хаалттай утаснуудын чичиргээний горимууд юм. Нээлттэй утаснуудын төгсгөлүүд нь нийлж битүү утас үүсгэх боломжтой бөгөөд энэ нь эргээд задгай мөр болж эвдэрч, эсвэл нийлж, хоёр хаалттай утас болж хуваагдах боломжтой (5) - иймээс утсан онолд таталцлын харилцан үйлчлэл нь бусад бүх зүйлтэй нийлдэг.

Мөр нь физикийн ажилладаг бүх объектуудаас хамгийн жижиг нь юм. Дээрх зурагт үзүүлсэн объектуудын V хэмжээсийн хүрээ нь атомын хэмжээтэй байсан бол 34 магнитудын дараалал хүртэл үргэлжилнэ. нарны систем, тэгвэл мөрний хэмжээ арай том байж болно атомын цөм.

Нэмэлт хэмжээсүүд

Тогтвортой мөрийн онолууд нь зөвхөн илүү өндөр хэмжээст орон зайд л боломжтой бөгөөд энд танил 4 дэх орон зай-цаг хугацааны хэмжигдэхүүнээс гадна нэмэлт 6 хэмжээс шаардлагатай. Онолчид эдгээр нэмэлт хэмжээсүүд нь баригдашгүй жижиг хэлбэрүүд болох Калаби-Яу орон зайд атираат гэж үздэг. Утасны онолын нэг асуудал бол бараг л байдаг хязгааргүй тооКалаби-Яугийн эргэлтийн (нягтруулах) сонголтууд нь бидэнд ямар ч ертөнцийг дүрслэх боломжийг олгодог бөгөөд бидний эргэн тойронд юу харж байгааг дүрслэх боломжийг олгодог нягтруулгын хувилбарыг олох арга одоогоор алга байна.

Супер тэгш хэм

Утасны онолын ихэнх хувилбарууд нь фермионууд (матери) ба бозонууд (харилцан харилцан үйлчлэл) нь нэг объектын илрэл бөгөөд бие биенээ хувиргаж чаддаг гэсэн санаан дээр үндэслэсэн супер тэгш хэмийн тухай ойлголтыг шаарддаг.

Бүх зүйлийн онол уу?

Супер тэгш хэмийг утаснуудын онолд оруулж болно янз бүрийн аргаар, энэ нь 5-д хүргэдэг янз бүрийн төрөлуяаны онол гэдэг нь утсан онол өөрөө өөрийгөө "бүх зүйлийн онол" гэж хэлэх боломжгүй гэсэн үг. Эдгээр таван төрлүүд бүгд хоёрдмол байдал гэж нэрлэгддэг математикийн хувиргалтаар бие биентэйгээ холбоотой байдаг бөгөөд энэ нь эдгээр бүх төрлүүд нь илүү ерөнхий зүйлийн талууд гэдгийг ойлгоход хүргэсэн. Энэхүү илүү ерөнхий онолыг М-онол гэдэг.

Утасны онолын 5 өөр томъёолол байдаг боловч сайтар судалж үзэхэд бүгд илүү олон зүйлийн илрэл болох нь харагдаж байна. ерөнхий онол

20-р зууны эхэн үед орчин үеийн хоёр даацын тулгуур шинжлэх ухааны мэдлэг. Үүний нэг нь Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онол бөгөөд таталцлын үзэгдэл, орон зай-цаг хугацааны бүтцийг тайлбарладаг. Нөгөө нь магадлалын призмээр физик үйл явцыг дүрсэлсэн квант механик юм. Мөрний онол нь эдгээр хоёр хандлагыг нэгтгэх зорилготой юм. Үүнийг өдөр тутмын амьдралд аналоги ашиглан товч бөгөөд тодорхой тайлбарлаж болно.

Энгийн үгээр утсан онол

Хамгийн алдартай "бүх зүйлийн онол"-ын нэгний үндсэн заалтууд нь дараах байдалтай байна.

1. Орчлон ертөнцийн үндэс нь утас шиг хэлбэртэй уртассан биетүүдээс бүрддэг;
2. Эдгээр объектууд нь хөгжмийн зэмсэг дээр байгаа мэт янз бүрийн чичиргээ хийх хандлагатай байдаг;
3. Эдгээр чичиргээний үр дүнд янз бүрийн энгийн бөөмс (кварк, электрон гэх мэт) үүсдэг.
4. Үүссэн объектын масс нь төгс чичиргээний далайцтай шууд пропорциональ байна;
5. Энэ онол нь хар нүхний талаар шинэ ойлголт өгөхөд тусалдаг;
6. Мөн шинэ сургаалын тусламжтайгаар үндсэн бөөмс хоорондын харилцан үйлчлэлийн таталцлын хүчийг илрүүлэх боломжтой болсон;
7. Дөрвөн хэмжээст ертөнцийн талаарх одоогийн ноёрхож буй санаануудаас ялгаатай нь шинэ онолнэмэлт хэмжилтийг нэвтрүүлсэн;
8. Одоогийн байдлаар уг үзэл баримтлалыг шинжлэх ухааны олон нийт албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөөгүй байна. Энэхүү эв нэгдэлтэй, баталгаатай онолыг цаасан дээр батлах ганц ч туршилт алга.

Түүхэн суурь

Энэхүү парадигмын түүх нь хэдэн арван жилийн эрчимтэй судалгааг хамардаг. Дэлхийн физикчдийн хамтын хүчин чармайлтын үр дүнд конденсаци, сансар судлал, онолын математикийн ойлголтуудыг багтаасан уялдаа холбоотой онолыг боловсруулсан.

Түүний хөгжлийн үндсэн үе шатууд:

1. 1943-1959 он Вернер Гейзенбергийн s-матрицын тухай сургаал гарч ирсэн бөгөөд үүний хүрээнд квант үзэгдлийн орон зай, цаг хугацааны тухай ойлголтыг орхихыг санал болгов. Хэйзенберг бол хүчтэй харилцан үйлчлэлд оролцогчид цэг биш харин өргөтгөсөн объект гэдгийг анх олж мэдсэн;
2. 1959-1968 он Өндөр эргэлттэй (эргэлтийн момент) бөөмсийг илрүүлсэн. Италийн физикч Туллио Рэгж квант төлөвүүдийг замналаар (түүний нэрээр нэрлэсэн) бүлэглэхийг санал болгоно;
3. 1968-1974 он Гарибрал Венециано хүчтэй харилцан үйлчлэлийг дүрслэх давхар резонансын загварыг санал болгосон. Ёоширо Намбу энэ санааг боловсруулж, дүрсэлсэн цөмийн хүчнүүднэг хэмжээст утсыг чичиргээ гэх мэт;
4. 1974-1994 он Оросын эрдэмтэн Александр Поляковын бүтээлийн ачаар супер утаснуудын нээлт;
5. 1994-2003 он М-онол үүссэн нь 11-ээс илүү хэмжигдэхүүнийг зөвшөөрсөн;
6. 2003 - одоог хүртэл В. Майкл Дуглас ландшафтын мөрний онолыг үзэл баримтлалын дагуу боловсруулсан хуурамч вакуум.

Квантын хэлхээний онол

Шинэ дэх гол объектууд шинжлэх ухааны парадигмбайна хамгийн сайн объектууд, аль нь тэднийх хэлбэлзлийн хөдөлгөөнүүдаливаа энгийн бөөмсөнд масс ба цэнэгийг өгнө.

Орчин үеийн санаануудын дагуу утаснуудын үндсэн шинж чанарууд:

• Тэдний урт нь маш жижиг - ойролцоогоор 10-35 метр. Энэ хэмжүүрээр квант харилцан үйлчлэл тодорхой болно;
• Гэсэн хэдий ч ердийнхөөрөө лабораторийн нөхцөл, ийм жижиг объектуудтай харьцдаггүй, мөр нь хэмжээсгүй цэгийн объектоос огт ялгагдахгүй;
• Мөрний объектын чухал шинж чанар нь чиг баримжаа юм. Үүнийг эзэмшдэг мөрүүд нь хосолсон байдаг эсрэг чиглэл. Мөн чиглүүлээгүй тохиолдлууд байдаг.

Мөр нь хоёр төгсгөлд хязгаарлагдмал сегмент хэлбэрээр эсвэл хаалттай гогцоо хэлбэрээр байж болно. Үүнээс гадна дараахь өөрчлөлтүүдийг хийх боломжтой.

• Сегмент эсвэл гогцоо нь "үржүүлж" хос хос харгалзах объектыг үүсгэж болно;
• Хэрэв хэсэг нь "гогцоо" байвал сегмент нь гогцоо үүсгэдэг;
• Гогцоо тасарч, нээлттэй утас болно;
• Хоёр сегмент сегментүүдийг солилцдог.

Бусад үндсэн объектууд

1995 онд зөвхөн нэг хэмжээст биетүүд манай орчлон ертөнцийн барилгын материал болох нь тогтоогдсон. Ер бусын формацууд байгааг урьдчилан таамаглаж байсан - branes- цилиндр эсвэл эзэлхүүний цагираг хэлбэрээр, дараахь шинж чанартай.

• Тэдгээр нь атомуудаас хэд хэдэн тэрбум дахин бага байдаг;
• Орон зай, цаг хугацаагаар тархаж, масс, цэнэгтэй байх боломжтой;
• Манай орчлонд тэд төлөөлдөг гурван хэмжээст объектууд. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн нэлээд хэсэг нь бусад хэмжээсүүдэд хүрч чаддаг тул хэлбэр нь илүү нууцлаг байдаг гэж үздэг;
• Брэнгийн доор орших олон хэмжээст орон зай нь хэт орон зай юм;
• Эдгээр бүтэц нь таталцлыг зөөвөрлөх бөөмс - гравитонуудтай холбоотой байдаг. Тэдгээр нь торноос чөлөөтэй салж, бусад хэмжээсүүд рүү жигд урсдаг;
• Цахилгаан соронзон, цөмийн болон сул харилцан үйлчлэл нь мөн branes дээр нутагшдаг;
• Ихэнх чухал төрөлнь D-бранууд юм. Тэдгээр нь гадаргуу дээр наалддаг төгсгөлийн цэгүүдорон зайгаар дамжин өнгөрөх мөчид нээлттэй мөр.

Шүүмжлэл

Аль ч шиг шинжлэх ухааны хувьсгал, энэ нь уламжлалт үзэл бодлыг баримтлагчдын үл ойлголцол, шүүмжлэлийн өргөсийг эвддэг.

Хамгийн их илэрхийлэгддэг сэтгэгдлүүдийн дунд:

• Орон зай-цаг хугацааны нэмэлт хэмжээсийг нэвтрүүлэх нь оршин байх таамаглалыг бий болгодог. асар их хэмжээорчлон ертөнцүүд. Математикч Питер Волтын хэлснээр, энэ нь аливаа үйл явц, үзэгдлийг урьдчилан таамаглах боломжгүй байдалд хүргэдэг. Туршилт бүр эхэлдэг их тооянз бүрийн аргаар тайлбарлаж болох өөр өөр хувилбарууд;
• Баталгаажуулах сонголт байхгүй байна. Орчин үеийн байдалтехнологийн хөгжил нь ширээний судалгааг туршилтаар баталгаажуулах, үгүйсгэх боломжийг олгодоггүй;
• Одон орны объектуудын сүүлийн үеийн ажиглалтууд нь онолд нийцэхгүй байгаа нь эрдэмтдийг зарим дүгнэлтээ эргэн харахыг шаарддаг;
• Хэд хэдэн физикчид энэхүү үзэл баримтлал нь таамаглалтай бөгөөд бусад үндсэн ойлголтуудыг хөгжүүлэхэд саад болдог гэж үздэг.

Утасны онолыг энгийн үгээр тайлбарлахаас илүү Фермагийн теоремыг батлах нь илүү хялбар байж магадгүй юм. Математикийн аппарат нь маш өргөн цар хүрээтэй тул зөвхөн хамгийн том судалгааны хүрээлэнгийн туршлагатай эрдэмтэд л үүнийг ойлгож чадна.

Сүүлийн хэдэн арван жилийн турш үзэгний үзүүрээр хийсэн нээлтүүд бодит хэрэглээгээ олох эсэх нь одоогоор тодорхойгүй байна. Хэрэв тийм бол гайхалтай зүйл биднийг хүлээж байна. шинэ ертөнцэсрэг таталцал, олон орчлон ертөнц, хар нүхний мөн чанарын талаархи сэжүүрүүдтэй.

Видео: мөрийн онолын товч бөгөөд хүртээмжтэй

Энэ видеон дээр физикч Станислав Ефремов утаснуудын онол гэж юу болохыг энгийн үгээр хэлэх болно.

Сургуульд байхдаа бид бодисууд атомуудаас, атомууд нь электронууд эргэлддэг цөмүүдээс бүрддэг гэдгийг мэдсэн. Гаригууд нарны эргэн тойронд бараг ижилхэн эргэлддэг тул бид үүнийг төсөөлөхөд хялбар байдаг. Дараа нь атом энгийн хэсгүүдэд хуваагдаж, орчлон ертөнцийн бүтцийг төсөөлөхөд улам хэцүү болсон. Бөөмийн масштабын хувьд өөр өөр хууль үйлчилдэг бөгөөд амьдралаас зүйрлэлийг олох нь үргэлж боломжгүй байдаг. Физик хийсвэр, ойлгомжгүй болсон.

Гэвч онолын физикийн дараагийн алхам нь бодит байдлын мэдрэмжийг буцааж өгсөн. Утасны онол нь ертөнцийг дахин төсөөлж болохуйц, тиймээс ойлгох, санахад хялбар нэр томъёогоор дүрсэлсэн.

Сэдэв амаргүй хэвээр байгаа тул дарааллаар нь явцгаая. Эхлээд онол гэж юу болохыг олж мэдье, дараа нь яагаад үүнийг зохион бүтээсэнийг ойлгохыг хичээцгээе. Мөн амттангийн хувьд бага зэрэг түүх нь мөрний онол нь богино түүхтэй, гэхдээ хоёр хувьсгалтай;

Орчлон ертөнц нь эрчим хүчний чичиргээт утаснаас бүрддэг

Утасны онолоос өмнө энгийн бөөмсийг цэгүүд буюу хэмжээсгүй хэлбэрүүд гэж үздэг тодорхой шинж чанарууд. Мөрний онол нь тэдгээрийг нэг хэмжээст урттай энергийн утас гэж тодорхойлдог. Эдгээр нэг хэмжээст утаснууд гэж нэрлэгддэг квант мөр.

Онолын физик

Онолын физик
гэхээсээ ялгаатай нь математик ашиглан ертөнцийг дүрсэлдэг туршилтын физик. Анхны онолын физикч бол Исаак Ньютон (1642-1727) юм.

Зураачийн нүдээр электрон, энгийн бөөмс, квант утас бүхий атомын цөм. Фрагмент баримтат кино"Дэгжин орчлон"

Квантын утаснууд нь маш жижиг, урт нь 10-33 см бөгөөд энэ нь том адрон коллайдерт мөргөлддөг протонуудаас зуун сая дахин бага юм. Учир нь ижил төстэй туршилтуудутастай бол галактикийн хэмжээтэй хурдасгуур барих хэрэгтэй болно. Бид мөрийг илрүүлэх аргыг хараахан олоогүй байгаа ч математикийн ачаар бид тэдгээрийн зарим шинж чанарыг тааж чадна.

Квантын хэлхээ нь нээлттэй, хаалттай байдаг. Нээлттэй төгсгөлүүд нь чөлөөтэй, харин хаалттай төгсгөлүүд нь бие биендээ ойртож, гогцоо үүсгэдэг. Утаснууд байнга "нээгдэж", "хаагддаг" бөгөөд бусад утастай холбогдож, жижиг хэсгүүдэд хуваагддаг.

Квантын утаснууд сунадаг. Орон зайд хурцадмал байдал нь энергийн ялгаанаас болж үүсдэг: хаалттай төгсгөлүүдийн хоорондох хаалттай утаснуудын хувьд, нээлттэй утаснуудын хувьд - утаснуудын төгсгөл ба хоосон зайны хооронд. Физикчид энэ хоосон зайг хоёр хэмжээст хэмжээст нүүр гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь мембран гэдэг үгнээс гаралтай.

сантиметр - орчлон ертөнц дэх объектын боломжит хамгийн бага хэмжээ. Үүнийг Планкийн урт гэж нэрлэдэг

Бид квант утсаар бүтээгдсэн

Квантын утаснууд чичирдэг. Эдгээр нь жигд долгионтой, бүхэл тооны минимум ба максимум бүхий балалайкагийн утсан чичиргээтэй төстэй чичиргээ юм. Чичиргээтэй үед квант мөрдуу чимээ гаргадаггүй, энгийн бөөмсийн масштабаар дамжуулах зүйл байхгүй дууны чичиргээ. Энэ нь өөрөө бөөмс болж хувирдаг: нэг давтамжтайгаар чичирдэг - кварк, нөгөө нь - глюон, гурав дахь нь - фотон. Тиймээс квант утас нь орчлон ертөнцийн нэг барилгын элемент, "тоосго" юм.

Орчлон ертөнцийг ихэвчлэн сансар огторгуй, одод хэлбэрээр дүрсэлдэг ч энэ нь бас бидний гараг, чи бид хоёр, дэлгэцэн дээрх бичвэр, ойд байгаа жимс юм.

Утасны чичиргээний диаграмм. Ямар ч давтамжтай үед бүх долгион ижил, тэдгээрийн тоо нь бүхэл тоо: нэг, хоёр, гурав

Москва муж, 2016 он. Маш олон гүзээлзгэнэ байдаг - зөвхөн илүү олон шумуул. Тэд бас утсаар хийгдсэн байдаг.

Мөн хаа нэгтээ орон зай байна. Сансарт буцаж орцгооё

Тэгэхээр орчлон ертөнцийн цөмд квант утаснууд, нэг хэмжээст энергийн утаснууд чичирч, хэмжээ, хэлбэрээ өөрчилдөг, бусад утастай энерги солилцдог. Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм.

Квантын утаснууд орон зайд хөдөлдөг. Мөн утаснуудын масштабын зай хамгийн их байдаг сонирхолтой хэсэгонолууд.

Квантын утаснууд 11 хэмжээстээр хөдөлдөг

Теодор Калуза
(1885-1954)

Энэ бүхэн Альберт Эйнштейнээс эхэлсэн. Түүний нээлтүүд нь цаг хугацаа харьцангуй гэдгийг харуулж, түүнийг орон зайтай нэгтгэж, нэг орон зай-цаг хугацааны тасралтгүй байдлыг харуулсан. Эйнштейний бүтээл нь таталцал, гаригуудын хөдөлгөөн, хар нүх үүсэхийг тайлбарласан. Үүнээс гадна тэд үе тэнгийнхэндээ шинэ нээлт хийхэд урам зориг өгсөн.

Эйнштейн Харьцангуйн ерөнхий онолын тэгшитгэлийг 1915-16 онд нийтэлсэн бөгөөд аль хэдийн 1919 онд Польшийн математикч Теодор Калуза өөрийн тооцооллыг онолд ашиглахыг оролдсон. цахилгаан соронзон орон. Гэвч асуулт гарч ирэв: хэрвээ Эйнштейний таталцал орон зайн цаг хугацааны дөрвөн хэмжээсийг нугалж байвал цахилгаан соронзон хүч юу вэ? Эйнштейнд итгэх итгэл хүчтэй байсан бөгөөд Калуза түүний тэгшитгэлүүд цахилгаан соронзон хүчийг дүрслэх болно гэдэгт эргэлзэхгүй байв. Үүний оронд тэрээр цахилгаан соронзон хүч нэмэлт, тав дахь хэмжээсийг нугалж байна гэж санал болгов. Энэ санаа Эйнштейнд таалагдсан боловч онолыг туршилтаар шалгаагүй бөгөөд 1960-аад он хүртэл мартагдсан юм.

Альберт Эйнштейн (1879-1955)

Теодор Калуза
(1885-1954)

Теодор Калуза
(1885-1954)

Альберт Эйнштейн
(1879-1955)

Анхны хэлхээний онолын тэгшитгэлүүд хачирхалтай үр дүнд хүрсэн. Тэдгээрийн дотор тахионууд гарч ирэв - тоосонцор сөрөг массхэн хөдөлж байсан илүү хурдан хурдСвета. Орчлон ертөнцийн олон хэмжээст байдлын тухай Калузагийн санаа энд л хэрэг болсон. Зургаа, долоо, арав нь хангалтгүй байсан шиг таван хэмжээс хангалтгүй байсан нь үнэн. Анхны утаснуудын онолын математик нь манай орчлон ертөнц 26 хэмжээстэй байсан тохиолдолд л утга учиртай байсан! Хожмын онолуудад арав хангалттай байсан бол орчин үеийн онолд арван нэг нь орон зай, цаг хугацаатай байдаг.

Гэхдээ хэрэв тийм бол бид яагаад нэмэлт долоон хэмжээсийг харахгүй байна вэ? Хариулт нь энгийн - тэд хэтэрхий жижиг байна. Алсын зайнаас гурван хэмжээст объект хавтгай харагдах болно: усны хоолой нь тууз болон харагдах болно бөмбөлөг- эргэн тойронд. Бид объектыг өөр хэмжээсээр харж чадсан ч тэдний олон хэмжээст байдлыг авч үзэхгүй. Эрдэмтэд үүнийг эффект гэж нэрлэдэг нягтруулах.

Нэмэлт хэмжээсүүд нь орон зай-цаг хугацааны үл үзэгдэх жижиг хэлбэрт хуваагддаг - тэдгээрийг Калаби-Яу орон зай гэж нэрлэдэг. Холоос харахад хавтгай харагддаг.

Бид долоон нэмэлт хэмжигдэхүүнийг зөвхөн математик загвар хэлбэрээр илэрхийлж чадна. Эдгээр нь бидний мэддэг орон зай, цаг хугацааны шинж чанарууд дээр бүтээгдсэн уран зөгнөл юм. Гурав дахь хэмжээсийг нэмснээр дэлхий гурван хэмжээст болж, бид саад бэрхшээлийг даван туулж чадна. Магадгүй, ижил зарчмаар үлдсэн долоон хэмжигдэхүүнийг нэмэх нь зөв байж болох юм - дараа нь тэдгээрийн дагуу та орон зай цагийг тойрон эргэлдэж, хүссэн үедээ ямар ч орчлон ертөнцийн аль ч цэгт хүрч чадна.

утсан онолын анхны хувилбарын дагуу орчлон ертөнц дэх хэмжилтүүд - бозоник. Одоо энэ нь хамааралгүй гэж тооцогддог

Шугам нь зөвхөн нэг хэмжээстэй байдаг - урт

Бөмбөлөг нь гурван хэмжээст бөгөөд гурав дахь хэмжээс буюу өндөртэй. Харин хоёр хэмжээст хүний ​​хувьд энэ нь зураас шиг харагддаг

Хоёр хэмжээст хүн олон хэмжээст байдлыг төсөөлж чаддаггүйтэй адил бид ертөнцийн бүх хэмжээсийг төсөөлж чадахгүй.

Энэ загварын дагуу квант утсууд үргэлж, хаа сайгүй дамждаг бөгөөд энэ нь ижил утсууд нь төрөлтөөс эхлээд төгсгөл хүртэлх бүх ертөнцийн шинж чанарыг кодлодог гэсэн үг юм. Харамсалтай нь манай бөмбөлөг хавтгай байна. Манай ертөнц бол арван нэгэн хэмжээст орчлон ертөнцийг орон-цаг хугацааны үзэгдэх хэмжүүр дээрх дөрвөн хэмжээст төсөөлөл бөгөөд бид мөрийг дагаж чадахгүй.

Хэзээ нэгэн цагт бид Их тэсрэлтийг харах болно

Хэзээ нэгэн цагт бид чавхдаст чичиргээний давтамж, орчлон ертөнц дэх нэмэлт хэмжээсийн зохион байгуулалтыг тооцоолох болно. Дараа нь бид энэ талаар бүх зүйлийг сурч, Их тэсрэлтийг харах эсвэл Альфа Центаври руу нисэх боломжтой болно. Гэхдээ өнөөг хүртэл энэ нь боломжгүй зүйл - тооцоололд юунд найдаж, олох талаар ямар ч зөвлөмж алга танд хэрэгтэй тоонуудЭнэ нь зөвхөн харгис хүчээр л боломжтой. Математикчид 10,500 сонголт байх болно гэж тооцоолсон. Онол мухардалд орчихлоо.

Гэсэн хэдий ч мөрний онол нь орчлон ертөнцийн мөн чанарыг тайлбарлах чадвартай хэвээр байна. Үүний тулд бусад бүх онолыг холбож, бүх зүйлийн онол болох ёстой.

Утасны онол бүх зүйлийн онол болно. Байж магадгүй

20-р зууны хоёрдугаар хагаст физикчид орчлон ертөнцийн мөн чанарын тухай хэд хэдэн үндсэн онолыг баталжээ. Жаахан ахиад л бүх юмыг ойлгочих юм шиг санагдсан. Гэсэн хэдий ч гол асуудал хараахан шийдэгдээгүй байна: онолууд нь тус тусдаа маш сайн ажилладаг боловч ерөнхий дүр зургийг гаргаж чаддаггүй.

Харьцангуйн онол ба квант талбайн онол гэсэн хоёр үндсэн онол байдаг.

Калаби-Яу орон зайд 11 хэмжээсийг зохион байгуулах сонголтууд - бүх боломжит орчлон ертөнцөд хангалттай. Харьцуулбал, орчлон ертөнцийн ажиглагдаж болох хэсэг дэх атомын тоо 10 80 орчим байдаг.

Бүх боломжит орчлон ертөнцөд Калаби-Яу орон зайг зохион байгуулах хангалттай сонголтууд байдаг. Харьцуулбал, ажиглагдахуйц ертөнцийн атомын тоо 1080 орчим байдаг

Харьцангуйн онол
гаригууд болон оддын хоорондын таталцлын харилцан үйлчлэлийг тодорхойлж, хар нүхний үзэгдлийг тайлбарлав. Энэ бол харааны болон логик ертөнцийн физик юм.

Загвар таталцлын харилцан үйлчлэлЭйнштейний орон зай дахь Дэлхий ба Сар

Квант талбайн онол
энгийн бөөмсийн төрлийг тодорхойлж, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн 3 төрлийг тодорхойлсон: хүчтэй, сул ба цахилгаан соронзон. Энэ бол эмх замбараагүй байдлын физик юм.

Квантын ертөнц уран бүтээлчийн нүдээр. MiShorts вэбсайтаас авсан видео

Квантын онолнейтриногийн хувьд нэмсэн масстай талбаруудыг нэрлэдэг Стандарт загвар. Энэ бол квант түвшний орчлон ертөнцийн бүтцийн үндсэн онол юм. Онолын ихэнх таамаглал туршилтаар батлагдсан.

Стандарт загвар нь бүх бөөмсийг фермион ба бозонд хуваадаг. Фермионууд бодис үүсгэдэг - энэ бүлэгт кварк, электрон зэрэг ажиглагдаж болох бүх бөөмс багтдаг. Бозонууд нь фотон ба глюон зэрэг фермионуудын харилцан үйлчлэлийг хариуцдаг хүч юм. Хорин хэдэн бөөмс аль хэдийн мэдэгдэж байгаа бөгөөд эрдэмтэд шинэ хэсгүүдийг нээсээр байна.

Таталцлын харилцан үйлчлэл нь түүний бозоноор дамждаг гэж үзэх нь логик юм. Тэд үүнийг хараахан олоогүй байгаа ч түүний шинж чанарыг тодорхойлж, нэрийг нь гаргаж ирэв - гравитон.

Гэхдээ онолыг нэгтгэх боломжгүй юм. By Стандарт загвар, энгийн тоосонцор - хэмжээсгүй цэгүүд, тэг зайд харилцан үйлчилдэг. Хэрэв энэ дүрмийг гравитонд хэрэглэвэл тэгшитгэл нь хязгааргүй үр дүнг өгдөг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг утгагүй болгодог. Энэ бол зөрчилдөөнүүдийн зөвхөн нэг нь боловч нэг физик нөгөөгөөсөө хэр хол байдгийг сайн харуулж байна.

Тиймээс эрдэмтэд хайж байна альтернатив онол, бүх онолыг нэг дор нэгтгэх чадвартай. Энэ онолыг нэрлэсэн нэгдсэн онолталбайнууд, эсвэл бүх зүйлийн онол.

Фермионууд
харанхуй бодисоос бусад бүх төрлийн матери үүсгэдэг

Бозонууд
Фермионуудын хооронд энерги дамжуулах

Утасны онол нь шинжлэх ухааны ертөнцийг нэгтгэж чадна

Энэ дүрд мөрийн онол нь бусадтай харьцуулахад илүү сонирхолтой харагдаж байна, учир нь энэ нь гол зөрчилдөөнийг шууд шийддэг. Квантын утаснууд чичирдэг тул тэдгээрийн хоорондох зай тэгээс их, мөн гравитоныг тооцоолох боломжгүй үр дүнгээс зайлсхийх боломжтой. Мөн гравитон өөрөө чавхдас гэдэг ойлголтод маш сайн нийцдэг.

Гэхдээ утсан онол нь туршилтаар нотлогдоогүй; Хамгийн гайхмаар зүйл бол 40 жилийн турш түүнийг орхиогүй явдал юм - түүний боломж маш их юм. Яагаад ийм зүйл болдгийг ойлгохын тулд энэ нь хэрхэн хөгжсөнийг эргэж харцгаая.

Утасны онол хоёр хувьсгалыг туулсан

Габриэль Венециано
(1942 онд төрсөн)

Эхэндээ чавхдаст онолыг физикийг нэгтгэх өрсөлдөгч гэж огт тооцдоггүй байв. Үүнийг санамсаргүй байдлаар илрүүлсэн. 1968 онд залуу онолын физикч Габриэль Венециано атомын цөм доторх хүчтэй харилцан үйлчлэлийг судалжээ. Гэнэтийн байдлаар тэрээр 200 жилийн өмнө Швейцарийн математикч Леонхард Эйлерийн зохиосон тэгшитгэлийн багц болох Эйлерийн бета функцээр сайн дүрслэгдсэн болохыг олж мэдэв. Энэ нь хачирхалтай байсан: тэр үед атомыг хуваагдашгүй гэж үздэг байсан бөгөөд Эйлерийн ажлыг зөвхөн шийддэг байв. математикийн асуудлууд. Тэгшитгэл яагаад ажиллаж байгааг хэн ч ойлгоогүй ч идэвхтэй ашигласан.

Физик утгаЭйлерийн бета функцийг хоёр жилийн дараа нээсэн. Гурван физикч Йоичиро Намбу, Холгер Нилсен, Леонард Сускинд нар энгийн бөөмс нь цэг биш, харин нэг хэмжээст чичиргээт утас байж болно гэж үзсэн. Ийм объектуудын хүчтэй харилцан үйлчлэлийг Эйлерийн тэгшитгэлээр хамгийн сайн тодорхойлсон. Утасны онолын анхны хувилбарыг бозоник гэж нэрлэдэг байсан, учир нь энэ нь материйн харилцан үйлчлэлийг хариуцдаг бозонуудын утсан шинж чанарыг тодорхойлсон бөгөөд бодисоос бүрдэх фермионуудад хамааралгүй юм.

Онол нь бүдүүлэг байсан. Энэ нь тахионуудтай холбоотой бөгөөд гол таамаглал нь туршилтын үр дүнтэй зөрчилдөж байв. Хэдийгээр тэд Калузагийн олон хэмжээст байдлыг ашиглан тахионуудаас салж чадсан ч утсан онол үндэслэгдээгүй.

• Габриэль Венециано
• Йоичиро Намбу
• Холгер Нилсен
• Леонард Сускинд
• Жон Шварц
• Майкл Грин
• Эдвард Виттен

• Габриэль Венециано
• Йоичиро Намбу
• Холгер Нилсен
• Леонард Сускинд
• Жон Шварц
• Майкл Грин
• Эдвард Виттен

Гэвч энэ онол үнэнч дэмжигчидтэй хэвээр байна. 1971 онд Пьер Рамон утаснуудын онолд фермионуудыг нэмж, хэмжээсийн тоог 26-аас арав болгон бууруулжээ. Энэ нь эхлэлийг тавьсан юм хэт тэгш хэмийн онол.

Фермион бүр өөрийн гэсэн бозонтой байдаг бөгөөд энэ нь бодис, энерги нь тэгш хэмтэй байдаг гэсэн үг юм. Ажиглах боломжтой орчлон тэгш хэмтэй байх нь хамаагүй гэж Рамон хэлэхдээ, тэгш хэм ажиглагдах нөхцөл байсаар байна. Хэрэв утаснуудын онолын дагуу фермион ба бозоныг ижил объектоор кодлодог бол эдгээр нөхцөлд бодисыг энерги болгон хувиргах боломжтой ба эсрэгээр. Утасны энэ шинж чанарыг супер тэгш хэм гэж нэрлэдэг ба утсан онолыг өөрөө супер чавхдаст онол гэж нэрлэдэг байв.

1974 онд Жон Шварц, Жоэл Шерк нар утаснуудын зарим шинж чанар нь таталцлын зөөвөрлөгч гравитоны шинж чанаруудтай маш нягт таарч байгааг олж мэдсэн. Энэ мөчөөс эхлэн онол нь ерөнхийдөө гэж нухацтай мэдэгдэж эхлэв.

Орон зай-цаг хугацааны хэмжээсүүд нь анхны супер мөрний онолд байсан

"Утасны онолын математик бүтэц нь маш үзэсгэлэнтэй бөгөөд маш олон гайхалтай шинж чанартай тул илүү гүнзгий зүйлийг зааж өгөх нь гарцаагүй."

Анхны супер чавхдаст хувьсгал 1984 онд болсон. Жон Шварц, Майкл Грин нар танилцуулав математик загвар, энэ нь мөрийн онол ба Стандарт загвар хоорондын олон зөрчилдөөнийг шийдэж болохыг харуулсан. Шинэ тэгшитгэлүүд нь мөн онолыг бүх төрлийн бодис, энергитэй холбосон. Шинжлэх ухааны ертөнцХалуурсан - физикчид судалгаагаа орхиж, утсыг судлахад шилжив.

1984-1986 онд утсан онолын талаар мянга гаруй бүтээл бичсэн. Олон жилийн турш нэгтгэсэн Стандарт загвар болон таталцлын онолын олон заалтууд утсан физикээс аяндаа гардаг болохыг тэд харуулсан. Энэхүү судалгаа нь эрдэмтдэд нэгдмэл онол гарахад ойрхон байгаа гэдэгт итгүүлсэн.

"Та утаснуудын онолтой танилцаж, өнгөрсөн зууны физикийн бараг бүх томоохон ололт амжилтууд ийм энгийн эхлэлээс урсаж, дэгжин урсаж байсныг ухаарах тэр мөчид энэ онолын гайхалтай хүчийг тодорхой харуулж байна."

Гэхдээ утсан онол нууцаа задлах гэж яарсангүй. Шийдвэрлэсэн асуудлын оронд шинэ асуудлууд гарч ирэв. Эрдэмтэд нэг биш, таван супер мөрний онол байдгийг олж мэдсэн. Тэдний доторх утаснууд байсан янз бүрийн төрөлхэт тэгш хэм, аль онол зөв болохыг мэдэх арга байгаагүй.

Математикийн аргуудтэдний хязгаар байсан. Физикчид дассан байдаг нарийн төвөгтэй тэгшитгэлүүд, энэ нь яг тодорхой үр дүнг өгдөггүй ч мөрний онолын хувьд яг тэгшитгэлийг ч бичих боломжгүй байв. Ойролцоо тэгшитгэлийн ойролцоо үр дүн нь хариулт өгөөгүй. Онол судлахын тулд шинэ математик хэрэгтэй болох нь тодорхой болсон ч энэ нь ямар төрлийн математик болохыг хэн ч мэдэхгүй. Эрдэмтдийн урам зориг багассан.

Хоёр дахь супер чавхдаст хувьсгал 1995 онд аянга цахилгаантай. Өмнөд Калифорнид болсон чавхдаст онолын бага хурал дээр Эдвард Виттений хэлсэн үгээр мухардмал байдлыг эцэслэв. Виттен бүх таван онол нь арван биш, харин арван нэгэн хэмжигдэхүүн бүхий супер утаснуудын нэг, илүү ерөнхий онолын онцгой тохиолдол гэдгийг харуулсан. Виттен нэгтгэх онолыг М-онол буюу бүх онолын эх гэж нэрлэжээ Англи үгЭэж ээ.

Гэхдээ өөр зүйл илүү чухал байсан. Виттений М-онол нь таталцлын нөлөөг супер чавганы онолд маш сайн дүрсэлсэн тул үүнийг таталцлын супер тэгш хэмтэй онол гэж нэрлэдэг байв. хэт таталцлын онол. Энэ нь эрдэмтдэд урам зориг өгсөн ба шинжлэх ухааны сэтгүүлүүдутас физикийн талаар дахин хэвлэгдсэн.

орон зай-цаг хугацааны хэмжилт орчин үеийн онолсупер мөр

“Утасны онол бол 21-р зууны физикийн 20-р зуунд санамсаргүй байдлаар дууссан нэг хэсэг юм. Үүнийг бүрэн боловсруулж, ойлгох хүртэл хэдэн арван жил, бүр хэдэн зуун жил шаардагдана."

Энэ хувьсгалын цуурай одоо ч сонсогдоно. Эрдэмтдийн бүх хүчин чармайлтыг үл харгалзан утсан онол нь хариултаас илүү олон асуулттай байдаг. Орчин үеийн шинжлэх ухаан олон хэмжээст орчлон ертөнцийн загваруудыг бүтээхийг оролдож, хэмжээсийг орон зайн мембран болгон судалж байна. Тэднийг бран гэж нэрлэдэг - тэдгээрийн дундуур сунгасан нээлттэй утас бүхий хоосон зайг санаж байна уу? Мөр нь өөрөө хоёр эсвэл гурван хэмжээст болж хувирдаг гэж таамаглаж байна. Тэд бүр шинэ 12 хэмжээстийн тухай ярьж байна суурь онол— Бүх онолын Эцэг, Эцэг гэдэг үгнээс гаралтай F онолууд. Утасны онолын түүх дуусаагүй байна.

Утасны онол хараахан батлагдаагүй байгаа ч бас үгүйсгэгдээгүй байна.

Гол асуудалонолууд - шууд нотлох баримт байхгүй тохиолдолд. Тийм ээ, үүнээс бусад онолууд гарч ирдэг, эрдэмтэд 2 ба 2-ыг нэмээд 4 болж байна. Гэхдээ энэ нь дөрөв нь хоёроос бүрддэг гэсэн үг биш юм. Том Адрон Коллайдер дээр хийсэн туршилтууд нь супер тэгш хэмийг хараахан илрүүлээгүй байгаа бөгөөд энэ нь ганц биеийг батлах болно. бүтцийн үндэсорчлон ертөнц болон утсан физикийн дэмжигчдийн гарт тоглох болно. Гэхдээ үгүйсгэсэн зүйл ч байхгүй. Тиймээс чавхдаст онолын гоёмсог математик нь эрдэмтдийн сэтгэлийг хөдөлгөж, орчлон ертөнцийн бүх нууцыг тайлах шийдлийг амлаж байна.

Утасны онолын тухай ярихдаа Колумбын их сургуулийн профессор, онолыг уйгагүй сурталчлагч Брайан Гринийг дурдахгүй өнгөрч болохгүй. Грин лекц уншиж, зурагтаар гардаг. 2000 онд түүний “Дэгжин орчлон. Супер мөр, далд хэмжээс ба эцсийн онолын эрэл" нь эцсийн шатанд шалгарсан Пулитцерийн шагнал. 2011 онд тэрээр Theories-ийн 83-р ангид өөрөө тоглосон Big Bang" 2013 онд тэрээр Москвад айлчилсан политехникийн дээд сургуульмөн Лента-руд ярилцлага өгчээ

Хэрэв та утсан онолын мэргэжилтэн болохыг хүсэхгүй байгаа ч ямар ертөнцөд амьдарч байгаагаа ойлгохыг хүсч байвал энэхүү хууран мэхлэлтийн хуудсыг санаарай.

1. Орчлон ертөнц нь утас шиг чичирдэг энергийн утаснууд-квант утаснаас тогтдог. хөгжмийн зэмсэг. Өөр өөр чичиргээний давтамж нь утсыг өөр өөр бөөмс болгон хувиргадаг.
2. Утасны төгсгөлүүд нь чөлөөтэй байж болно, эсвэл бие биендээ наалдаж, гогцоо үүсгэдэг. Утаснууд нь байнга хаагдаж, нээгдэж, бусад утастай энерги солилцдог.
3. Квантын хэлхээ нь 11 хэмжээст орчлон ертөнцөд байдаг. Нэмэлт 7 хэмжигдэхүүн нь орон зай-цаг хугацааны үл ойлгогдох жижиг хэлбэрүүд болж эвхэгддэг тул бид тэдгээрийг харахгүй байна. Үүнийг хэмжээсийн нягтрал гэж нэрлэдэг.
4. Хэрэв бид орчлон ертөнцийн хэмжээсүүд хэрхэн нугалж байгааг мэддэг байсан бол цаг хугацаагаар болон бусад одод руу аялах боломжтой байсан. Гэхдээ энэ нь хараахан боломжгүй байна - даван туулах хэтэрхий олон сонголт байна. Бүх боломжит орчлон ертөнцөд тэдгээр нь хангалттай байх болно.
5. Утасны онол бүх зүйлийг нэгтгэж чадна физикийн онолуудОрчлон ертөнцийн нууцыг бидэнд илчлээрэй - үүнд бүх урьдчилсан нөхцөл бий. Гэвч одоогоор нотлох баримт байхгүй.
6. Бусад нээлтүүд нь утсан онолоос логикийн дагуу гардаг орчин үеийн шинжлэх ухаан. Харамсалтай нь энэ нь юу ч батлахгүй.
7. Утасны онол нь хоёр супер чавхдаст хувьсгал, олон жилийн мартагдсан үеийг даван туулж чадсан. Зарим эрдэмтэд үүнийг үздэг шинжлэх ухааны уран зөгнөлт, бусад нь шинэ технологи нь үүнийг батлахад тусална гэж үзэж байна.
8. Хамгийн гол нь: хэрэв та найзууддаа утсан онолын талаар ярихаар төлөвлөж байгаа бол тэдний дунд физикч байхгүй эсэхийг шалгаарай - та цаг хугацаа, мэдрэлийг хэмнэх болно. Та Политехникийн сургуулийн Брайан Грин шиг харагдах болно.

Үүнтэй төстэй асуултыг энд аль хэдийн асуусан байна:

Гэхдээ би энэ тухай өөрийнхөө гарын үсгийн хэв маягаар хэлэхийг хичээх болно;)

Биднийг маш урт яриа хүлээж байна, гэхдээ танд сонирхолтой байх болно гэж найдаж байна, ахаа. Ерөнхийдөө энд ямар учиртайг сонсоорой. Гол санааЭнэ онол нь нэрэндээ аль хэдийн харагдаж байна: цэгтэй төстэй энгийн бөөмсийн оронд (электрон, фотон гэх мэт) энэ онол нь утсыг санал болгож байна - нэг хэмжээст микроскопийн чичиргээт энергийн утаснууд нь тийм ч жижиг хэмжээтэй байдаг. орчин үеийн тоног төхөөрөмжтэдгээрийг илрүүлэх боломжгүй (ялангуяа тэд Планкийн уртад байрладаг, гэхдээ энэ нь гол зүйл биш). Бөөмс гэж хэлж болохгүй бүрдэнэутсаар хийсэн, тэд мөн байдагутаснууд, зүгээр л бидний тоног төхөөрөмжийн төгс бус байдлаас болж бид тэдгээрийг бөөмс гэж үздэг. Хэрэв бидний тоног төхөөрөмж Планкийн уртад хүрч чадвал бид таамаглаж байсанчлан тэнд утсыг олох болно. Хийлийн чавхдас чичирч янз бүрийн нот үүсгэдэгтэй адил квант чавхдас чичирдэг. янз бүрийн шинж чанаруудбөөмс (жишээлбэл, цэнэг эсвэл масс). Ерөнхийдөө энэ бол гол санаа юм.

Гэсэн хэдий ч, утсан онол нь маш том амбицтай бөгөөд таталцал (харьцангуйн онол) ба квант механик (өөрөөр хэлбэл макро ертөнц) -ийг нэгтгэсэн "бүх зүйлийн онол" гэсэн статусаас өөр зүйл биш гэдгийг энд тэмдэглэх нь зүйтэй. бидэнд танил болсон том биетүүдийн ертөнц, бичил ертөнц бол энгийн бөөмсийн ертөнц). Утасны онолд таталцал нь дангаараа гоёмсог харагддаг, яагаад гэдгийг эндээс харж болно. Эхэндээ чавхдаст онолыг зөвхөн хүчтэйгийн онол гэж ерөнхийд нь ойлгодог байсан цөмийн харилцан үйлчлэл(атомын цөмд протон ба нейтронуудын харилцан үйлчлэл), зарим төрлийн чичиргээт утас нь глюонуудын шинж чанартай (тээвэрлэгч бөөмс) төстэй байсан тул цаашид байхгүй болно. хүчтэй харилцан үйлчлэл). Гэсэн хэдий ч глюонуудаас гадна глюонтой ямар ч холбоогүй өөр төрлийн харилцан үйлчлэлийг явуулдаг бусад бөөмсийг санагдуулам өөр төрлийн утаснуудын хэлбэлзэлүүд байсан. Эрдэмтэд эдгээр бөөмсийн шинж чанарыг судалсны дараа эдгээр чичиргээ нь таталцлын харилцан үйлчлэлийг явуулдаг гравитон гэсэн таамагласан бөөмсийн шинж чанаруудтай яг таарч байгааг олж мэдэв. Утасны онолд таталцал ингэж гарч ирсэн.

Гэтэл энд дахиад л (юу хийх гэж байна!) “квантын хэлбэлзэл” гэдэг асуудал гарч ирнэ. Бүү ай, энэ нэр томъёо нь зөвхөн гадаад төрхөөрөө айдаг. Тиймээс квантын хэлбэлзэл нь виртуал (тасралтгүй харагдах, алга болж байгаа тул шууд харагдахгүй) бөөмсийн байнгын төрөлт, устахтай холбоотой юм. Энэ утгаараа хамгийн чухал үйл явц бол устгах явдал юм - бөөмс ба эсрэг бөөмийн мөргөлдөөн нь фотон (гэрлийн бөөмс) үүсэх бөгөөд дараа нь өөр бөөмс ба эсрэг бөөмсийг үүсгэдэг. Үндсэндээ таталцал гэж юу вэ? Энэ нь орон зай-цаг хугацааны жигд муруй геометрийн даавуу юм. Энд байгаа түлхүүр үг нь жигд байна. Тэгээд дотор квант ертөнцИйм хэлбэлзлээс болж орон зай огтхон ч гөлгөр, гөлгөр биш, тэнд ийм эмх замбараагүй байдал үүсээд байгаа нь төсөөлөхөд ч аймшигтай юм. Харьцангуйн онолын орон зайн гөлгөр геометр нь квант хэлбэлзэлтэй огт нийцэхгүй гэдгийг та аль хэдийн ойлгосон байх. Төөрөгдөлтэй байсан ч физикчид утсуудын харилцан үйлчлэл нь эдгээр хэлбэлзлийг жигд болгодог гэж шийджээ. Яаж гэж та асууж байна уу? Гэхдээ хоёр хаалттай утсыг төсөөлөөд үз дээ (учир нь нээлттэй утаснууд бас байдаг бөгөөд тэдгээр нь хоёр задгай үзүүртэй жижиг утас юм; үүний дагуу хаалттай утаснууд нь нэг төрлийн гогцоо юм). Эдгээр хоёр хаалттай утас нь мөргөлдөх замд байгаа бөгөөд хэзээ нэгэн цагт мөргөлдөж, нэг болж хувирдаг илүү том хэмжээтэймөр. Энэ утас хэсэг хугацаанд хөдөлж, дараа нь хоёр жижиг утсанд хуваагдана. Одоо дараагийн алхам. Энэ үйл явцыг бүхэлд нь зураг авалтын бичлэгээр төсөөлөөд үз дээ: энэ үйл явц нь тодорхой гурван хэмжээст эзэлхүүнийг олж авсныг бид харах болно. Энэ эзлэхүүнийг "дэлхийн гадаргуу" гэж нэрлэдэг. Одоо та бид энэ бүх үйл явцыг доороос харж байна гэж төсөөлөөд үз дээ өөр өөр өнцөг: Би шулуун харж байна, харин та бага зэрэг өнцгөөс харж байна. Таны болон миний бодлоор утаснууд өөр өөр газарт мөргөлдөх болно гэдгийг бид харах болно, учир нь таны хувьд эдгээр "гогцоонууд" (тэдгээрийг ингэж нэрлэе) бага зэрэг өнцгөөр хөдөлдөг, харин миний хувьд тэд хөдлөх болно. шулуун. Гэсэн хэдий ч, энэ нь ижил үйл явц, ижил хоёр мөргөлдөх мөр, ялгаа нь зөвхөн хоёр үзэл бодолд оршдог. Энэ нь утаснуудын харилцан үйлчлэлийн тодорхой "т рхэц" байгаа гэсэн үг юм: янз бүрийн ажиглагчдын байрлалаас тэд өөр өөр газар харилцан үйлчилдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээрийг үл харгалзан өөр өөр цэгүүдХэтийн өнцгөөс харахад үйл явц нь нэг бөгөөд харилцан үйлчлэлийн цэг нь нэг юм. Тиймээс өөр өөр ажиглагчид хоёр цэгийн бөөмийн харилцан үйлчлэлийн ижил газрыг бүртгэх болно. Яг үүн шиг! Та юу болоод байгааг ойлгож байна уу? Бид квант хэлбэлзлийг жигдрүүлж, улмаар таталцал, квант механикийг нэгтгэсэн! Хараач!

За, цаашаа явцгаая. Та ядарсан хэвээр байна уу? За сонс. Одоо би утсан онолын талаар би хувьдаа үнэхээр дургүй байдаг зүйлийн талаар ярих болно. Үүнийг "математикжуулалт" гэж нэрлэдэг. Ямар нэгэн байдлаар онолчид математикт хэт автсан ... гэхдээ энд гол зүйл бол: та сансар огторгуйн хэдэн хэмжээсийг мэдэх вэ? Энэ нь зөв, гурав: урт, өргөн, өндөр (цаг хугацаа бол дөрөв дэх хэмжээс). Тэгэхээр утсан онолын математик нь эдгээр дөрвөн хэмжигдэхүүнтэй тун тааруу зохицдог. Бас тавтай. Тэгээд аравтай. Гэхдээ тэр арван нэгэнтэй сайн харьцдаг. Тэгээд онолчид шийджээ: За, математик үүнийг шаарддаг тул арван нэгэн хэмжээс байх болтугай. Та харж байна уу, математик шаарддаг! Бодит байдал биш математик! (Анхаарлын хажуугаар: хэрэв миний буруу бол хэн нэгэн намайг итгээрэй! Би бодлоо өөрчилмөөр байна!) За, нөгөө долоон хэмжээс хаашаа явсан юм бэ гэж асууж магадгүй. Онол нь энэ асуултын хариултыг "нягтаршуулсан", Планкийн уртад (өөрөөр хэлбэл бидний ажиглаж чадахгүй байгаа масштабаар) бичил харуурын формацууд болгон хувиргасан гэж үздэг. Эдгээр формацуудыг "Калаби-Яу олон талт" (хоёр нэрт физикчийн нэрээр) гэж нэрлэдэг.

Мөрний онол нь биднийг олон ертөнц рүү, өөрөөр хэлбэл оршихуйн санаа руу хөтөлдөг нь бас сонирхолтой юм. хязгааргүй тоозэрэгцээ ертөнцүүд. Энд гол зүйл бол утаснуудын онолд зөвхөн чавхдас төдийгүй брен ("мембран" гэсэн үгнээс гаралтай) байдаг. Бранс байж болно өөр өөр хэмжээтэй, ес хүртэл. Бид 3-хавсарлагаан дээр амьдрах ёстой, гэхдээ энэ хажууд өөр хүмүүс байж магадгүй бөгөөд тэд үе үе мөргөлдөж болзошгүй. Гэхдээ бид тэдгээрийг харахгүй байна, учир нь задгай утаснууд нь хоёр үзүүрт нь бэхэлгээтэй байдаг. Эдгээр утаснууд нь төгсгөлтэй хамт хөдөлж чаддаг боловч түүнийг орхиж чадахгүй (дэгээг нь салгах). Хэрэв та утаснуудын онолд итгэдэг бол бүх бодис, бид бүгд Планкийн уртад утас шиг харагдах бөөмсөөс бүрддэг. Иймээс задгай утаснууд нь оосорыг орхиж чадахгүй тул бид өөр утастай ямар ч байдлаар харьцаж чадахгүй (унш: параллель ертөнц) эсвэл ямар нэгэн байдлаар түүнийг харах. Зарчмын хувьд энэ хязгаарлалтыг үл тоомсорлож, үүнийг хийж чадах цорын ганц бөөмс бол битүү хэлхээ болох таамаглалын гравитон юм. Гэсэн хэдий ч хэн ч гравитоныг илрүүлж чадаагүй байна. Ийм олон ертөнцийг "brane Multiverse" эсвэл "brane world scenario" гэж нэрлэдэг.

Дашрамд дурдахад, утсан онолд зөвхөн чавхдас төдийгүй уяаг олж илрүүлсэн тул онолчид үүнийг "М-онол" гэж нэрлэх болсон ч энэ "M" нь ямар утгатай болохыг хэн ч мэдэхгүй;)

Яг үүн шиг. Энэ бол түүх юм. Танд сонирхолтой санагдсан гэж найдаж байна, ахаа. Хэрэв ямар нэг зүйл тодорхойгүй байвал сэтгэгдэл дээр асуугаарай, би тайлбарлах болно.