Superstrune v vesolju. Opredelitev prostora in časa

Znanost je neizmerno področje in vsak dan se izvaja ogromno raziskav in odkritij, pri čemer velja omeniti, da se nekatere teorije zdijo zanimive, a hkrati nimajo prave potrditve in se zdi, da »visijo v zrak.”

Kaj je teorija strun?

Fizikalna teorija, ki predstavlja delce v obliki vibracij, se imenuje teorija strun. Ti valovi imajo samo en parameter - zemljepisno dolžino in nimajo višine ali širine. Pri ugotavljanju, kaj je teorija strun, moramo pogledati glavne hipoteze, ki jih opisuje.

Predpostavlja se, da je vse okoli sestavljeno iz niti, ki vibrirajo, in membrane energije.
Poskuša združiti splošno teorijo relativnosti in kvantno fiziko.
Teorija strun ponuja priložnost za poenotenje vseh temeljnih sil vesolja.
Napoveduje simetrično sklopitev med različnimi vrstami delcev: bozoni in fermioni.
Omogoča opis in predstavljanje razsežnosti vesolja, ki še niso bile opazovane.

Teorija strun - kdo jo je odkril?

Kvantna teorija strun je bila prvič ustvarjena leta 1960 za razlago pojavov v hadronski fiziki. V tem času so ga razvili: G. Veneziano, L. Susskind, T. Goto in drugi.
Znanstvenik D. Schwartz, J. Scherk in T. Ene so razložili, kaj je teorija strun, saj so razvijali hipotezo o bozonskih strunah, kar se je zgodilo 10 let kasneje.
Leta 1980 sta dva znanstvenika: M. Green in D. Schwartz identificirala teorijo superstrun, ki so imele edinstvene simetrije.
Raziskave predlagane hipoteze še potekajo, vendar še niso dokazane.

Teorija strun - filozofija

Obstaja filozofska smer, ki je povezana s teorijo strun in se imenuje monada. Vključuje uporabo simbolov za strnitev kakršne koli količine informacij. Monada in teorija strun uporabljata nasprotja in dvojnosti v filozofiji. Najbolj priljubljen preprost simbol monade je Yin-Yang. Strokovnjaki so predlagali upodobitev teorije strun na volumetrični, in ne na ravni monadi, in takrat bodo strune resničnost, čeprav bo njihova dolžina majhna.

Če se uporablja volumetrična monada, bo črta, ki deli Yin-Yang, ravnina, pri uporabi večdimenzionalne monade pa dobimo volumen, zvit v spiralo. O filozofiji v zvezi z večdimenzionalnimi monadami še ni dela - to je področje za prihodnje študije. Filozofi verjamejo, da je spoznavanje neskončen proces in da bo človek, ko poskuša ustvariti enoten model vesolja, večkrat presenečen in spremeni svoje osnovne koncepte.

Slabosti teorije strun

Ker hipoteza številnih znanstvenikov ni potrjena, je povsem razumljivo, da obstajajo številni problemi, ki kažejo na potrebo po njeni izpopolnitvi.

Teorija strun ima napake, med izračuni so na primer odkrili novo vrsto delcev - tahione, ki pa v naravi ne morejo obstajati, saj je kvadrat njihove mase manjši od nič, hitrost gibanja pa večja od hitrosti svetloba.
Teorija strun lahko obstaja samo v desetdimenzionalnem prostoru, vendar je potem relevantno vprašanje: zakaj človek ne zaznava drugih dimenzij?

Teorija strun - dokaz

Dve glavni fizikalni konvenciji, na kateri temeljijo znanstveni dokazi, si pravzaprav nasprotujeta, saj različno predstavljata strukturo vesolja na mikro ravni. Da bi jih preizkusili, je bila predlagana teorija kozmičnih strun. V mnogih pogledih je videti zanesljivo, ne samo v besedah, ampak tudi v matematičnih izračunih, vendar danes človek nima možnosti, da bi to praktično dokazal. Če strune obstajajo, so na mikroskopski ravni in še ni tehnične zmožnosti, da bi jih prepoznali.

Teorija strun in Bog

Slavni teoretični fizik M. Kaku je predlagal teorijo, v kateri uporablja hipotezo strun za dokaz obstoja Boga. Prišel je do zaključka, da vse na svetu deluje po določenih zakonih in pravilih, ki jih je določil en sam Um. Kaku pravi, da bodo teorija strun in skrite razsežnosti vesolja pomagale ustvariti enačbo, ki združuje vse sile narave in nam omogoča razumevanje Božjega uma. Svojo hipotezo osredotoča na tahionske delce, ki se gibljejo hitreje od svetlobe. Einstein je še dejal, da bi bilo mogoče čas premakniti nazaj, če bi odkrili takšne dele.

Po izvedbi serije poskusov je Kaku ugotovil, da človeško življenje urejajo stabilni zakoni in se ne odziva na kozmične nesreče. Teorija strun o življenju obstaja in je povezana z neznano silo, ki nadzoruje življenje in ga dela celovitega. Po njegovem mnenju je to, kar je. Kaku je prepričan, da so vesolje vibrirajoče strune, ki izvirajo iz uma Vsemogočnega.

Ekologija znanja: Največja težava teoretičnih fizikov je, kako združiti vse temeljne interakcije (gravitacijske, elektromagnetne, šibke in močne) v enotno teorijo. Teorija superstrun trdi, da je teorija vsega

Štetje od tri do deset

Največja težava teoretičnih fizikov je, kako združiti vse temeljne interakcije (gravitacijske, elektromagnetne, šibke in močne) v enotno teorijo. Teorija superstrun trdi, da je teorija vsega.

Toda izkazalo se je, da je najprimernejše število dimenzij, potrebnih za delovanje te teorije, kar deset (od tega devet prostorskih in ena časovna)! Če je dimenzij več ali manj, matematične enačbe dajejo iracionalne rezultate, ki segajo v neskončnost – singularnost.

Naslednja stopnja v razvoju teorije superstrun - M-teorija - šteje že enajst dimenzij. In še ena njena različica - F-teorija - vseh dvanajst. In to sploh ni zaplet. F-teorija opisuje 12-dimenzionalni prostor s preprostejšimi enačbami kot M-teorija opisuje 11-dimenzionalni prostor.

Seveda se teoretična fizika ne imenuje zaman teoretična. Vsi njeni dosežki so zaenkrat le na papirju. Da bi torej pojasnili, zakaj se lahko gibljemo samo v tridimenzionalnem prostoru, so znanstveniki začeli govoriti o tem, kako so se nesrečne preostale dimenzije morale skrčiti v kompaktne krogle na kvantni ravni. Natančneje, ne v sfere, ampak v Calabi-Yau prostore. To so tridimenzionalne figure, znotraj katerih je svoj svet s svojo dimenzijo. Dvodimenzionalna projekcija takega kolektorja izgleda nekako takole:

Znanih je več kot 470 milijonov takih številk. Katera od njih ustreza naši realnosti, se trenutno izračunava. Ni lahko biti teoretični fizik.

Da, to se zdi malo namišljeno. Morda pa je prav to tisto, kar pojasnjuje, zakaj je kvantni svet tako drugačen od tistega, ki ga zaznavamo.

Pika, pika, vejica

Začeti znova. Ničelna dimenzija je točka. Nima velikosti. Ni se kam premakniti, nobene koordinate niso potrebne za navedbo lokacije v takšni dimenziji.

Postavimo drugo poleg prve točke in narišimo črto skozi njiju. Tukaj je prva dimenzija. Enodimenzionalni predmet ima velikost - dolžino, nima pa širine ali globine. Gibanje znotraj enodimenzionalnega prostora je zelo omejeno, saj se oviri, ki nastane na poti, ni mogoče izogniti. Za določitev lokacije na tem segmentu potrebujete samo eno koordinato.

Postavimo piko ob odsek. Za prileganje obeh predmetov bomo potrebovali dvodimenzionalni prostor z dolžino in širino, to je površino, vendar brez globine, to je prostornine. Lokacija katere koli točke na tem polju je določena z dvema koordinatama.

Tretja dimenzija se pojavi, ko temu sistemu dodamo tretjo koordinatno os. Nam, prebivalcem tridimenzionalnega vesolja, si to zelo enostavno predstavljamo.

Poskusimo si predstavljati, kako svet vidijo prebivalci dvodimenzionalnega prostora. Na primer, ta dva moška:

Vsak od njih bo videl svojega tovariša takole:

In v tej situaciji:

Naši junaki se bodo videli takole:

Sprememba zornega kota omogoča našim junakom, da drug drugega ocenjujejo kot dvodimenzionalne objekte in ne kot enodimenzionalne segmente.

Zdaj pa si predstavljajmo, da se določen volumetrični objekt premika v tretji dimenziji, ki seka ta dvodimenzionalni svet. Za zunanjega opazovalca se bo to gibanje izrazilo v spremembi dvodimenzionalnih projekcij predmeta na ravnini, kot je brokoli v napravi MRI:

Toda za prebivalca naše Ravnine je takšna slika nerazumljiva! Sploh si je ne more predstavljati. Zanj bo vsaka od dvodimenzionalnih projekcij videti kot enodimenzionalni segment s skrivnostno spremenljivo dolžino, ki se pojavi na nepredvidljivem mestu in tudi nepredvidljivo izgine. Poskusi, da bi izračunali dolžino in kraj izvora takšnih predmetov z uporabo zakonov fizike dvodimenzionalnega prostora, so obsojeni na neuspeh.

Mi, prebivalci tridimenzionalnega sveta, vse vidimo kot dvodimenzionalno. Šele premikanje predmeta v prostoru nam omogoča, da občutimo njegovo prostornino. Vsak večdimenzionalni predmet bomo prav tako videli kot dvodimenzionalni, vendar se bo spremenil na neverjetne načine, odvisno od našega odnosa do njega ali časa.

S tega vidika je zanimivo razmišljati na primer o gravitaciji. Verjetno je vsak videl takšne slike:

Običajno prikazujejo, kako gravitacija ukrivlja prostor-čas. Se upogne ... kje? Prav ne v nobeni od nam znanih dimenzij. Kaj pa kvantno tuneliranje, to je sposobnost delca, da izgine na enem mestu in se pojavi na povsem drugem ter za oviro, skozi katero v naši realnosti ne bi mogel prodreti, ne da bi vanjo naredil luknjo? Kaj pa črne luknje? Kaj pa, če vse te in druge skrivnosti sodobne znanosti pojasnimo z dejstvom, da geometrija prostora sploh ni takšna, kot smo jo vajeni dojemati?

Ura tiktaka

Čas našemu vesolju doda še eno koordinato. Da bi zabava potekala, morate vedeti ne samo, v katerem lokalu bo potekala, ampak tudi točen čas tega dogodka.

Glede na naše dojemanje čas ni toliko ravna črta kot žarek. To pomeni, da ima izhodišče in gibanje se izvaja samo v eno smer - iz preteklosti v prihodnost. Še več, resnična je samo sedanjost. Niti preteklost niti prihodnost ne obstajata, tako kot ne obstajajo zajtrki in večerje z vidika uradnika med odmorom za kosilo.

Toda relativnostna teorija se s tem ne strinja. Z njenega vidika je čas polnopravna dimenzija. Vsi dogodki, ki so bili, obstajajo in bodo, so enako resnični, tako kot je resnična morska plaža, ne glede na to, kam točno so nas sanje o šumu morske deske presenetile. Naša percepcija je le nekaj podobnega reflektorju, ki osvetli določen segment na premici časa. Človeštvo v svoji četrti dimenziji izgleda nekako takole:

Toda vidimo le projekcijo, delček te dimenzije v vsakem posameznem trenutku v času. Da, da, kot brokoli v aparatu za magnetno resonanco.

Doslej so vse teorije delovale z velikim številom prostorskih dimenzij, časovna pa je bila vedno edina. Toda zakaj prostor dovoljuje več dimenzij za prostor, a le enkrat? Dokler znanstveniki ne bodo mogli odgovoriti na to vprašanje, se bo hipoteza o dveh ali več časovnih prostorih zdela zelo privlačna za vse filozofe in pisce znanstvene fantastike. In fiziki tudi, pa kaj? Na primer, ameriški astrofizik Itzhak Bars vidi korenino vseh težav s teorijo vsega v spregledani drugi časovni dimenziji. Za miselno vajo si poskušajmo zamisliti svet z dvema časoma.

Vsaka dimenzija obstaja ločeno. To se izraža v dejstvu, da če spremenimo koordinate predmeta v eni dimenziji, lahko koordinate v drugih ostanejo nespremenjene. Torej, če se premikate vzdolž ene časovne osi, ki seka drugo pod pravim kotom, se bo čas na presečišču ustavil. V praksi bo to izgledalo nekako takole:

Vse, kar je moral Neo narediti, je, da je svojo enodimenzionalno časovno os postavil pravokotno na časovno os krogel. Zgolj malenkost, se strinjate. V resnici je vse veliko bolj zapleteno.

Natančen čas v vesolju z dvema časovnima dimenzijama bosta določali dve vrednosti. Si je težko predstavljati dvodimenzionalni dogodek? Se pravi tisto, ki je hkrati razširjena po dveh časovnih oseh? Verjetno bi takšen svet zahteval strokovnjake za kartiranje časa, tako kot kartografi kartografijo dvodimenzionalno površino sveta.

Kaj še razlikuje dvodimenzionalni prostor od enodimenzionalnega? Sposobnost obvoza ovire, na primer. To je povsem zunaj meja našega razuma. Prebivalec enodimenzionalnega sveta si ne more predstavljati, kako je zaviti za ovinek. In kaj je to - kot v času? Poleg tega lahko v dvodimenzionalnem prostoru potujete naprej, nazaj ali celo diagonalno. Pojma nimam, kako je diagonalno teči skozi čas. Da ne omenjamo dejstva, da je čas osnova mnogih fizikalnih zakonov, in nemogoče si je predstavljati, kako se bo fizika vesolja spremenila s prihodom druge časovne dimenzije. Vendar je tako razburljivo razmišljati o tem!

Zelo velika enciklopedija

Druge dimenzije še niso bile odkrite in obstajajo samo v matematičnih modelih. Lahko pa si jih poskusite predstavljati takole.

Kot smo že prej ugotovili, vidimo tridimenzionalno projekcijo četrte (časovne) dimenzije vesolja. Z drugimi besedami, vsak trenutek obstoja našega sveta je točka (podobno kot ničelna dimenzija) v časovnem obdobju od velikega poka do konca sveta.

Tisti, ki ste brali o potovanju skozi čas, veste, kako pomembno vlogo ima pri tem ukrivljenost prostorsko-časovnega kontinuuma. To je peta dimenzija - v njej se štiridimenzionalni prostor-čas "upogiba", da bi dve točki na tej liniji približali skupaj. Brez tega bi bilo potovanje med temi točkami predolgo ali celo nemogoče. V grobem je peta dimenzija podobna drugi - premakne "enodimenzionalno" linijo prostora-časa v "dvodimenzionalno" ravnino z vsem, kar pomeni v obliki zmožnosti zavijanja za vogal.

Malo prej so naši posebej filozofsko naravnani bralci verjetno razmišljali o možnosti svobodne volje v razmerah, ko prihodnost že obstaja, a še ni znana. Znanost na to vprašanje odgovarja takole: verjetnosti. Prihodnost ni palica, ampak cela metla možnih scenarijev. Katera se bo uresničila, bomo izvedeli, ko pridemo tja.

Vsaka od verjetnosti obstaja v obliki "enodimenzionalnega" segmenta na "ravnini" pete dimenzije. Kako najhitreje preskočite iz enega segmenta v drugega? Tako je - upognite to letalo kot list papirja. Kam naj ga upognem? In spet pravilno - v šesti dimenziji, ki daje celotni kompleksni strukturi "volumen". In ga tako, kot tridimenzionalni prostor, naredi »dokončano«, novo točko.

Sedma dimenzija je nova ravna črta, ki jo sestavljajo šestdimenzionalne »točke«. Katera je še katera točka na tej črti? Celoten neskončen nabor možnosti za razvoj dogodkov v drugem vesolju, ki ni nastal kot posledica velikega poka, ampak pod drugimi pogoji in deluje po drugih zakonih. Se pravi, sedma dimenzija so kroglice iz vzporednih svetov. Osma dimenzija zbere te "ravne črte" v eno "ravnino". In deveto lahko primerjamo s knjigo, ki vsebuje vse "listove" osme dimenzije. To je celota vseh zgodovin vseh vesolj z vsemi fizikalnimi zakoni in vsemi začetnimi pogoji. Spet pika.

Tukaj smo dosegli mejo. Da si predstavljamo deseto dimenzijo, potrebujemo ravno črto. In katera druga točka je lahko na tej premici, če že deveta dimenzija zajema vse, kar si je mogoče predstavljati, in celo tisto, kar si je nemogoče predstavljati? Izkazalo se je, da deveta dimenzija ni le še ena izhodiščna točka, ampak končna - vsaj za našo domišljijo.

Teorija strun pravi, da strune vibrirajo v deseti dimenziji – osnovni delci, ki sestavljajo vse. Če deseta dimenzija vsebuje vsa vesolja in vse možnosti, potem strune obstajajo povsod in ves čas. Mislim, vsaka struna obstaja tako v našem vesolju kot v katerem koli drugem. V katerem koli trenutku. Takoj. Kul, kaj? objavljeno

Ste kdaj pomislili, da je vesolje kot violončelo? Tako je – ni prišla. Ker vesolje ni kot violončelo. Vendar to ne pomeni, da nima vrvic. Danes se pogovorimo o teoriji strun.

Seveda so strune vesolja komajda podobne tistim, ki si jih predstavljamo. V teoriji strun so neverjetno majhne vibrirajoče niti energije. Te niti so bolj podobne majhnim "gumijastim trakom", ki se lahko zvijajo, raztezajo in stiskajo na najrazličnejše načine. Vse to pa ne pomeni, da je na njih nemogoče »zaigrati« simfonijo vesolja, saj je po mnenju teoretikov strun vse, kar obstaja, sestavljeno iz teh »nitk«.

Fizikalno protislovje

V drugi polovici 19. stoletja se je fizikom zdelo, da v njihovi znanosti ni mogoče odkriti nič resnega več. Klasična fizika je verjela, da v njem ni več nobenih resnih težav, celotna zgradba sveta pa je bila videti kot popolnoma reguliran in predvidljiv stroj. Težave so se, kot običajno, zgodile zaradi neumnosti - enega od majhnih "oblakov", ki so še ostali na jasnem, razumljivem nebu znanosti. In sicer pri izračunu energije sevanja absolutno črnega telesa (hipotetičnega telesa, ki pri kateri koli temperaturi popolnoma absorbira sevanje, ki vpada nanj, ne glede na valovno dolžino – NS).

Izračuni so pokazali, da bi morala biti skupna energija sevanja katerega koli absolutno črnega telesa neskončno velika. Da bi se izognil tako očitnemu absurdu, je nemški znanstvenik Max Planck leta 1900 predlagal, da lahko vidno svetlobo, rentgenske žarke in druge elektromagnetne valove oddajajo le določeni diskretni deli energije, ki jih je imenoval kvanti. Z njihovo pomočjo je bilo mogoče rešiti poseben problem absolutno črnega telesa. Vendar pa posledice kvantne hipoteze za determinizem še niso bile uresničene. Dokler leta 1926 drugi nemški znanstvenik, Werner Heisenberg, ni oblikoval znamenitega principa negotovosti.

Ni mogoče z gotovostjo trditi, na kateri točki v prostoru se v danem trenutku nahaja določen delec in kolikšen je njegov moment. Obstaja le določena verjetnost, da najdemo delec v mnogih regijah prostora-časa. Zdi se, da so delci na subatomski ravni »razmazani« po vesolju. Ne le to, tudi sam "status" delcev ni definiran: v nekaterih primerih se obnašajo kot valovi, v drugih kažejo lastnosti delcev. To je tisto, čemur fiziki pravijo dvojnost valov in delcev kvantne mehanike.

Ravni zgradbe sveta: 1. Makroskopski nivo - snov 2. Molekularni nivo 3. Atomski nivo - protoni, nevtroni in elektroni 4. Subatomski nivo - elektron 5. Subatomski nivo - kvarki 6. Nivo niza

V Splošni relativnostni teoriji je, kot v stanju z nasprotnimi zakoni, situacija bistveno drugačna. Zdi se, da je vesolje kot trampolin – gladka tkanina, ki jo lahko predmeti z maso upognejo in raztegnejo. Ustvarjajo zvitke v prostoru-času – kar doživljamo kot gravitacijo. Ni treba posebej poudarjati, da je harmonična, pravilna in predvidljiva Splošna teorija relativnosti v nerešljivem konfliktu z »ekscentričnim huliganom« – kvantno mehaniko, posledično pa se makrosvet ne more »pomiriti« z mikrosvetom. Tu na pomoč priskoči teorija strun.

2D vesolje. Poliedrski graf E8 Teorija vsega

Teorija strun uteleša sanje vseh fizikov o poenotenju obeh v osnovi nasprotujočih si splošne relativnostne teorije in kvantne mehanike, sanje, ki so preganjale največjega »cigana in potepuha« Alberta Einsteina do konca njegovih dni.

Številni znanstveniki verjamejo, da je mogoče vse, od izjemnega plesa galaksij do norega plesa subatomskih delcev, na koncu razložiti le z enim temeljnim fizikalnim principom. Morda celo en sam zakon, ki združuje vse vrste energije, delce in interakcije v neko elegantno formulo.

Splošna relativnost opisuje eno najbolj znanih sil vesolja – gravitacijo. Kvantna mehanika opisuje tri druge sile: močno jedrsko silo, ki zlepi protone in nevtrone v atome, elektromagnetizem in šibko silo, ki sodeluje pri radioaktivnem razpadu. Vsak dogodek v vesolju, od ionizacije atoma do rojstva zvezde, je opisan z interakcijami snovi skozi te štiri sile.

S pomočjo najbolj zapletene matematike je bilo mogoče pokazati, da imajo elektromagnetne in šibke interakcije skupno naravo, ki jih združuje v eno elektrošibko interakcijo. Kasneje jim je bila dodana še močna jedrska interakcija – gravitacija pa se jim nikakor ne pridruži. Teorija strun je eden najresnejših kandidatov za povezovanje vseh štirih sil in s tem zaobjem vseh pojavov v vesolju – ne zaman jo imenujejo tudi “teorija vsega”.

Na začetku je obstajal mit

Do sedaj niso bili vsi fiziki navdušeni nad teorijo strun. In ob zori svojega videza se je zdelo neskončno daleč od resničnosti. Že njeno rojstvo je legenda.

Graf Eulerjeve beta funkcije z realnimi argumenti

V poznih šestdesetih letih 20. stoletja je mladi italijanski teoretični fizik Gabriele Veneziano iskal enačbe, ki bi lahko pojasnile močno jedrsko silo – izjemno močno »lepilo«, ki drži skupaj jedra atomov in povezuje protone in nevtrone. Legenda pravi, da je nekega dne po naključju naletel na zaprašeno knjigo o zgodovini matematike, v kateri je našel dvesto let staro funkcijo, ki jo je prvi zapisal švicarski matematik Leonhard Euler. Predstavljajte si Venezianovo presenečenje, ko je odkril, da Eulerjeva funkcija, ki je dolgo veljala za nič drugega kot matematično radovednost, opisuje to močno interakcijo.

Kako je bilo v resnici? Formula je verjetno rezultat Venezianovega dolgoletnega dela, naključje pa je le pripomoglo k prvemu koraku k odkritju teorije strun. Eulerjeva funkcija, ki je čudežno razložila močno silo, je našla novo življenje.

Sčasoma je padla v oči mlademu ameriškemu teoretičnemu fiziku Leonardu Susskindu, ki je videl, da formula najprej opisuje delce, ki nimajo notranje strukture in lahko vibrirajo. Ti delci so se obnašali tako, da niso mogli biti le točkasti delci. Susskind je razumel – formula opisuje nit, ki je podobna elastičnemu traku. Ni se mogla samo raztezati in krčiti, ampak tudi nihati in zvijati. Po opisu svojega odkritja je Susskind predstavil revolucionarno idejo strun.

Žal je velika večina njegovih kolegov teorijo sprejela zelo hladnokrvno.

Standardni model

Takrat je konvencionalna znanost predstavljala delce kot točke in ne kot strune. Fiziki že leta preučujejo vedenje subatomskih delcev s trčenjem pri visokih hitrostih in proučujejo posledice teh trkov. Izkazalo se je, da je vesolje veliko bogatejše, kot bi si lahko predstavljali. Šlo je za pravo »populacijsko eksplozijo« osnovnih delcev. Študenti podiplomskega študija fizike so tekali po hodnikih in kričali, da so odkrili nov delec - ni bilo niti dovolj črk, da bi jih označili. Toda, žal, v "porodnišnici" novih delcev znanstveniki nikoli niso mogli najti odgovora na vprašanje - zakaj jih je toliko in od kod prihajajo?

To je fizike spodbudilo k nenavadni in presenetljivi napovedi – spoznali so, da je sile, ki delujejo v naravi, mogoče razložiti tudi z delci. To pomeni, da obstajajo delci snovi in obstajajo delci, ki prenašajo interakcije. Na primer, foton je delec svetlobe. Več kot je teh nosilnih delcev – istih fotonov, ki si izmenjujejo delce snovi – svetlejša je svetloba. Znanstveniki so napovedali, da ta posebna izmenjava nosilcev delcev ni nič drugega kot tisto, kar dojemamo kot silo. To so potrdili poskusi. Tako se je fizikom uspelo približati Einsteinovim sanjam o združitvi sil.

Znanstveniki verjamejo, da če se hitro pomaknemo naprej do časa po velikem poku, ko je bilo vesolje na trilijone stopinj bolj vroče, bodo delci, ki prenašajo elektromagnetizem, in šibka sila postali neločljivi in se bodo združili v eno samo silo, imenovano elektrošibka sila. In če se vrnemo še dlje v preteklost, bi se elektrošibka interakcija združila z močno v eno popolno »supersilo«.

Čeprav vse to še čaka na dokaz, je kvantna mehanika nenadoma pojasnila, kako tri od štirih sil medsebojno delujejo na subatomski ravni. In to je lepo in dosledno razložila. Ta skladna slika interakcij je nazadnje postala znana kot standardni model. Toda, žal, ta popolna teorija je imela en velik problem - ni vključevala najbolj znane sile na makro ravni - gravitacije.

Interakcije med različnimi delci v standardnem modelu
Graviton

Za teorijo strun, ki še ni imela časa "razcveteti", je prišla "jesen", vsebovala je preveč težav že od samega rojstva. Izračuni teorije so na primer napovedali obstoj delcev, ki pa, kot je bilo kmalu ugotovljeno, ne obstajajo. To je tako imenovani tahion – delec, ki se v vakuumu giblje hitreje od svetlobe. Med drugim se je izkazalo, da teorija zahteva kar 10 dimenzij. Ni presenetljivo, da je to zelo zmedlo fizike, saj je očitno večje od tega, kar vidimo.

Do leta 1973 se je le nekaj mladih fizikov še spopadalo s skrivnostmi teorije strun. Eden od njih je bil ameriški teoretični fizik John Schwartz. Štiri leta je Schwartz poskušal ukrotiti neukrotljive enačbe, a neuspešno. Med drugimi težavami je ena od teh enačb vztrajala pri opisovanju skrivnostnega delca, ki ni imel mase in ga v naravi niso opazili.

Znanstvenik se je že odločil, da bo opustil svoj katastrofalni posel, potem pa se mu je posvetilo - morda enačbe teorije strun opisujejo tudi gravitacijo? Vendar je to pomenilo revizijo dimenzij glavnih "junakov" teorije - strun. S predpostavko, da so strune milijarde in milijardekrat manjše od atoma, so »strunarji« slabost teorije spremenili v svojo prednost. Skrivnostni delec, ki se ga je John Schwartz tako vztrajno skušal znebiti, je zdaj deloval kot graviton – delec, ki so ga dolgo iskali in bi omogočil prenos gravitacije na kvantno raven. Tako je teorija strun dopolnila uganko z gravitacijo, ki je v standardnem modelu manjkala. Toda, žal, tudi na to odkritje se znanstvena skupnost ni odzvala na noben način. Teorija strun je ostala na robu preživetja. A to Schwartza ni ustavilo. Njegovemu iskanju se je želel pridružiti le en znanstvenik, pripravljen tvegati kariero za skrivnostne strune – Michael Green.

Subatomske lutke za gnezdenje

Kljub vsemu pa je v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja teorija strun še vedno imela nerešljiva protislovja, ki jih v znanosti imenujemo anomalije. Schwartz in Green sta se jih lotila odstraniti. In njihova prizadevanja niso bila zaman: znanstvenikom je uspelo odpraviti nekatera protislovja v teoriji. Predstavljajte si začudenje teh dveh, že vajenih, da je bila njuna teorija ignorirana, ko je reakcija znanstvene skupnosti raznesla znanstveni svet. V manj kot letu dni je število teoretikov strun poskočilo na stotine ljudi. Takrat je teorija strun dobila naziv Teorija vsega. Zdelo se je, da je nova teorija sposobna opisati vse komponente vesolja. In to so komponente.

Tako majhna, da če bi atom povečali na velikost sončnega sistema, bi bila struna velika kot drevo. Tako kot različne vibracije strune violončela ustvarjajo to, kar slišimo, tako kot različne glasbene note, različni načini (načini) vibracije strune dajejo delcem njihove edinstvene lastnosti - maso, naboj itd. Ali veste, v čem se, relativno gledano, protoni na konici vašega nohta razlikujejo od še neodkritega gravitona? Samo z zbirko drobnih strun, ki jih sestavljajo, in načinom, kako te strune vibrirajo.

Seveda je vse to več kot presenetljivo. Od časov stare Grčije so se fiziki navadili, da je vse na tem svetu sestavljeno iz nečesa podobnega kroglicam, drobnim delcem. In tako, ker se niso imeli časa navaditi na nelogično obnašanje teh kroglic, ki izhaja iz kvantne mehanike, so pozvani, da popolnoma opustijo paradigmo in operirajo z nekakšnimi ostanki špagetov ...

Peta dimenzija

Čeprav mnogi znanstveniki imenujejo teorijo strun zmagoslavje matematike, nekatere težave z njo še vedno ostajajo - predvsem pomanjkanje kakršne koli možnosti, da bi jo v bližnji prihodnosti eksperimentalno preizkusili. Noben inštrument na svetu, ki ne obstaja in se ne more pojaviti v prihodnosti, ni sposoben »videti« strun. Zato nekateri znanstveniki mimogrede celo postavljajo vprašanje: ali je teorija strun teorija fizike ali filozofije?.. Res je, videti strune »na lastne oči« sploh ni potrebno. Dokazovanje teorije strun zahteva nekaj drugega – kar zveni kot znanstvena fantastika – potrditev obstoja dodatnih dimenzij prostora.

Za kaj se gre? Vsi smo navajeni treh dimenzij prostora in ene – časa. Toda teorija strun napoveduje prisotnost drugih – dodatnih – dimenzij. A začnimo po vrsti.

Pravzaprav se je ideja o obstoju drugih dimenzij pojavila pred skoraj sto leti. Takrat neznani nemški matematik Theodor Kaluza je prišel na misel leta 1919. Predlagal je možnost druge dimenzije v našem vesolju, ki je ne vidimo. Albert Einstein je izvedel za to idejo in sprva mu je bila zelo všeč. Pozneje pa je podvomil o njeni pravilnosti in je celi dve leti odlašal z izidom Kaluze. Na koncu je bil članek vendarle objavljen in dodatna dimenzija je postala nekakšen hobi za genija fizike.

Kot veste, je Einstein pokazal, da gravitacija ni nič drugega kot deformacija prostorsko-časovnih dimenzij. Kaluza je predlagal, da bi elektromagnetizem lahko bil tudi valovanje. Zakaj tega ne vidimo? Kaluza je našel odgovor na to vprašanje - valovanje elektromagnetizma lahko obstaja v dodatni, skriti dimenziji. Toda kje je?

Odgovor na to vprašanje je dal švedski fizik Oskar Klein, ki je domneval, da je Kalužina peta dimenzija prepognjena milijardkrat močneje od velikosti enega samega atoma, zato je ne vidimo. Zamisel o tej majhni dimenziji, ki je povsod okoli nas, je v središču teorije strun.

Ena od predlaganih oblik dodatnih zvitih dimenzij. Znotraj vsake od teh oblik vibrira in se premika struna – glavna sestavina vesolja. Vsaka oblika je šestdimenzionalna – glede na število šestih dodatnih dimenzij

Deset dimenzij

A v resnici enačbe teorije strun ne zahtevajo niti ene, temveč šest dodatnih dimenzij (skupaj jih je pri štirih, ki jih poznamo, natanko 10). Vsi imajo zelo zvito in ukrivljeno kompleksno obliko. In vse je nepredstavljivo malo.

Kako lahko te majhne meritve vplivajo na naš veliki svet? Po teoriji strun je odločilna: zanjo vse določa oblika. Ko pritisnete različne tipke na saksofonu, dobite različne zvoke. To se zgodi zato, ker s pritiskom na določeno tipko ali kombinacijo tipk spremenite obliko prostora v glasbilu, kjer kroži zrak. Zahvaljujoč temu se rodijo različni zvoki.

Teorija strun nakazuje, da se dodatne ukrivljene in zavite dimenzije prostora manifestirajo na podoben način. Oblike teh dodatnih dimenzij so zapletene in raznolike in vsaka povzroči, da struna, ki se nahaja v takih dimenzijah, različno vibrira prav zaradi njihovih oblik. Konec koncev, če na primer predpostavimo, da ena struna vibrira znotraj vrča, druga pa znotraj ukrivljenega stebričnega roga, bosta to popolnoma različni vibraciji. Vendar, če verjamete teoriji strun, so v resnici oblike dodatnih dimenzij videti veliko bolj zapletene kot vrč.

Kako deluje svet

Znanost danes pozna niz števil, ki so temeljne konstante vesolja. Oni so tisti, ki določajo lastnosti in lastnosti vsega okoli nas. Med takimi konstantami so na primer naboj elektrona, gravitacijska konstanta, hitrost svetlobe v vakuumu ... In če te številke spremenimo tudi za neznatno število krat, bodo posledice katastrofalne. Recimo, da smo povečali moč elektromagnetne interakcije. Kaj se je zgodilo? Nenadoma lahko ugotovimo, da se ioni začnejo močneje odbijati in jedrska fuzija, zaradi katere zvezde svetijo in oddajajo toploto, nenadoma odpove. Vse zvezde bodo ugasnile.

Toda kaj ima s tem teorija strun s svojimi dodatnimi dimenzijami? Dejstvo je, da so po njem dodatne dimenzije tiste, ki določajo natančno vrednost temeljnih konstant. Nekatere oblike meritev povzročijo, da ena struna vibrira na določen način in proizvede tisto, kar vidimo kot foton. V drugih oblikah strune vibrirajo drugače in proizvajajo elektron. Resnično, Bog je v »malenkostih« – prav te drobne oblike določajo vse temeljne konstante tega sveta.

Teorija superstrun

Sredi osemdesetih let je teorija strun dobila veličasten in urejen videz, toda znotraj spomenika je vladala zmeda. V samo nekaj letih je nastalo kar pet različic teorije strun. In čeprav je vsaka od njih zgrajena na strunah in dodatnih dimenzijah (vseh pet različic je združenih v splošno teorijo superstrun - NS), so se te različice v podrobnostih precej razlikovale.

Tako so v nekaterih različicah strune imele odprte konce, v drugih pa so spominjale na obroče. In v nekaterih različicah teorija celo zahteva ne 10, ampak kar 26 dimenzij. Paradoks je, da lahko vseh pet današnjih različic imenujemo enako resnične. Toda katera zares opisuje naše vesolje? To je še ena skrivnost teorije strun. Zato so mnogi fiziki spet obupali nad »noro« teorijo.

Toda glavna težava strun je, kot že omenjeno, nezmožnost (vsaj zaenkrat) eksperimentalno dokazati njihove prisotnosti.

Nekateri znanstveniki pa še vedno trdijo, da ima naslednja generacija pospeševalnikov zelo malo, a še vedno možnost, da preveri hipotezo o dodatnih dimenzijah. Čeprav je večina seveda prepričana, da če je to mogoče, se to, žal, ne bo zgodilo zelo kmalu - vsaj v desetletjih, največ - celo v sto letih.

Teoretična fizika je mnogim nejasna, hkrati pa je izjemnega pomena pri preučevanju sveta okoli nas. Naloga vsakega teoretičnega fizika je zgraditi matematični model, teorijo, ki je sposobna razložiti določene procese v naravi.

Potreba

Kot veste, se fizikalni zakoni makrokozmosa, torej sveta, v katerem obstajamo, bistveno razlikujejo od zakonov narave v mikrokozmosu – znotraj katerega živijo atomi, molekule in osnovni delci. Primer bi bil težko razumljiv princip, imenovan karpuskularno-valovni dualizem, po katerem so lahko mikroobjekti (elektron, proton in drugi) tako delci kot valovi.

Tako kot mi želimo tudi teoretični fiziki svet opisati kratko in jasno, kar je glavni namen teorije strun. Z njeno pomočjo je mogoče razložiti nekatere fizikalne procese, tako na ravni makrosveta kot na ravni mikrosveta, zaradi česar je univerzalna, saj združuje druge doslej nepovezane teorije (splošno relativnostno teorijo in kvantno mehaniko).

Bistvo

Po teoriji strun ves svet ni zgrajen iz delcev, kot se danes verjame, ampak iz neskončno tankih predmetov, dolgih 10-35 m, ki imajo sposobnost vibriranja, kar nam omogoča, da potegnemo analogijo s strunami. S pomočjo zapletenega matematičnega mehanizma lahko te vibracije povežemo z energijo in s tem maso, z drugimi besedami, vsak delec nastane kot posledica ene ali druge vrste vibracij kvantnega niza.

Težave in funkcije

Kot vsaka nepotrjena teorija ima tudi teorija strun številne težave, ki kažejo, da jo je treba izboljšati. Te težave vključujejo na primer naslednje: kot rezultat izračunov je matematično nastala nova vrsta delcev, ki v naravi ne morejo obstajati - tahioni, katerih kvadrat mase je manjši od nič, hitrost gibanja pa presega hitrost svetlobe.

Druga pomembna težava oziroma lastnost je obstoj teorije strun le v 10-dimenzionalnem prostoru. Zakaj zaznavamo druge dimenzije? »Znanstveniki so ugotovili, da se ti prostori v zelo majhnih velikostih zložijo in zaprejo vase, zaradi česar jih ne moremo prepoznati.

Razvoj

Obstajata dve vrsti delcev: fermioni - delci snovi in bozoni - nosilci interakcije. Na primer, foton je bozon, ki prenaša elektromagnetno interakcijo, graviton je gravitacijski ali isti Higgsov bozon, ki prenaša interakcijo s Higgsovim poljem. Torej, če je teorija strun upoštevala le bozone, potem je teorija superstrun upoštevala tudi fermione, kar je omogočilo, da se znebimo tahionov.

Končno različico principa superstrun je razvil Edward Witten in se imenuje "m-teorija", po kateri je treba uvesti 11. dimenzijo, da bi poenotili vse različne različice teorije superstrun.

Tu lahko verjetno končamo. Delo za reševanje problemov in izboljšanje obstoječega matematičnega modela marljivo opravljajo teoretični fiziki z vsega sveta. Morda bomo kmalu končno lahko razumeli strukturo sveta okoli nas, a če pogledamo nazaj na obseg in kompleksnost zgoraj navedenega, je očitno, da nastali opis sveta ne bo razumljiv brez določene baze znanja v področje fizike in matematike.

Ste kdaj pomislili, da je vesolje kot violončelo? Tako je – ni prišla. Ker vesolje ni kot violončelo. Vendar to ne pomeni, da nima vrvic.

Seveda so strune vesolja komajda podobne tistim, ki si jih predstavljamo. V teoriji strun so neverjetno majhne vibrirajoče niti energije. Te niti so bolj podobne majhnim "elastičnim trakom", ki se lahko zvijajo, raztezajo in stiskajo na vse mogoče načine.
. Vse to pa ne pomeni, da je na njih nemogoče »zaigrati« simfonijo vesolja, saj je po mnenju teoretikov strun vse, kar obstaja, sestavljeno iz teh »nitk«.

Protislovje v fiziki.
V drugi polovici 19. stoletja se je fizikom zdelo, da v njihovi znanosti ni mogoče odkriti nič resnega več. Klasična fizika je verjela, da v njem ni več nobenih resnih težav, celotna zgradba sveta pa je bila videti kot popolnoma reguliran in predvidljiv stroj. Težave so se, kot običajno, zgodile zaradi neumnosti - enega od majhnih "oblakov", ki so še ostali na jasnem, razumljivem nebu znanosti. In sicer pri izračunu energije sevanja absolutno črnega telesa (hipotetičnega telesa, ki pri katerikoli temperaturi popolnoma absorbira sevanje, ki vpada nanj, ne glede na valovno dolžino – NS. Izračuni so pokazali, da mora skupna energija sevanja vsakega absolutno črnega telesa Zaradi takšne očitne absurdnosti je nemški znanstvenik Max Planck leta 1900 predlagal, da lahko vidno svetlobo, rentgenske žarke in druge elektromagnetne valove oddajajo le nekateri diskretni deli energije, ki jih je z njihovo pomočjo poimenoval kvanti , je bilo mogoče rešiti določen problem absolutno črnega telesa za determinizem, dokler drugi nemški znanstvenik, Werner Heisenberg, ni leta 1926 formuliral slavnega principa negotovosti.

Njegovo bistvo se spušča v dejstvo, da v nasprotju z vsemi doslej prevladujočimi trditvami narava omejuje našo sposobnost napovedovanja prihodnosti na podlagi fizikalnih zakonov. Govorimo seveda o prihodnosti in sedanjosti subatomskih delcev. Izkazalo se je, da se obnašajo popolnoma drugače kot vse stvari v makrokozmosu okoli nas. Na subatomski ravni tkanina vesolja postane neenakomerna in kaotična. Svet drobnih delcev je tako turbulenten in nerazumljiv, da kljubuje zdravi pameti. Prostor in čas sta v njem tako zavita in prepletena, da ni običajnih konceptov levo in desno, gor in dol ali celo prej in potem. Ni mogoče z gotovostjo trditi, na kateri točki v prostoru se v danem trenutku nahaja določen delec in kolikšen je njegov moment. Obstaja le določena verjetnost, da najdemo delec v številnih regijah prostora-časa. Zdi se, da so delci na subatomski ravni "razpršeni" po vesolju. Ne le to, tudi "status" delcev sam ni definiran: v nekaterih primerih se obnašajo kot valovi, v drugih kažejo lastnosti delcev. To je tisto, čemur fiziki pravijo dvojnost valov in delcev kvantne mehanike.

V splošni teoriji relativnosti je kot v stanju z nasprotnimi zakoni situacija bistveno drugačna. Zdi se, da je vesolje kot trampolin – gladka tkanina, ki jo lahko predmeti z maso upognejo in raztegnejo. Ustvarjajo zvitke v prostoru-času – kar doživljamo kot gravitacijo. Ni treba posebej poudarjati, da je harmonična, pravilna in predvidljiva splošna teorija relativnosti v nerešljivem konfliktu z "Norim Huliganom" - kvantno mehaniko, in posledično se makrosvet ne more "pomiriti" z mikrosvetom. Tu na pomoč priskoči teorija strun.

Teorija vsega.
Teorija strun uteleša sanje vseh fizikov o poenotenju dveh temeljno protislovnih teorij kvantne mehanike in kvantne mehanike, sanje, ki so preganjale največjega »Cigana in Potepuha« Alberta Einsteina do konca njegovih dni.

Oto opisuje eno najbolj znanih sil vesolja – gravitacijo. Kvantna mehanika opisuje tri druge sile: močno jedrsko silo, ki zlepi protone in nevtrone v atome, elektromagnetizem in šibko silo, ki sodeluje pri radioaktivnem razpadu. Vsak dogodek v vesolju, od ionizacije atoma do rojstva zvezde, je opisan z interakcijami snovi skozi te štiri sile. S pomočjo najbolj zapletene matematike je bilo mogoče pokazati, da imajo elektromagnetne in šibke interakcije skupno naravo, ki jih združuje v eno elektrošibko interakcijo. Kasneje jim je bila dodana še močna jedrska interakcija – gravitacija pa se jim nikakor ne pridruži. Teorija strun je eden najresnejših kandidatov za povezovanje vseh štirih sil in s tem zaobjem vseh pojavov v vesolju – ne zaman jo imenujejo tudi “teorija vsega”.

Na začetku je obstajal mit.
Do sedaj niso bili vsi fiziki navdušeni nad teorijo strun. In ob zori svojega videza se je zdelo neskončno daleč od resničnosti. Že njeno rojstvo je legenda.

V poznih šestdesetih letih 20. stoletja je mladi italijanski teoretični fizik Gabriele Veneziano iskal enačbe, ki bi lahko pojasnile močno jedrsko silo – izjemno močno »lepilo«, ki drži skupaj jedra atomov in povezuje protone in nevtrone. Legenda pravi, da je nekoč po naključju naletel na zaprašeno knjigo o zgodovini matematike, v kateri je našel dvesto let staro enačbo, ki jo je prvi zapisal švicarski matematik Leonhard Euler. Predstavljajte si Venezianovo presenečenje, ko je odkril, da Eulerjeva enačba, ki je dolgo veljala za nič drugega kot matematično zanimivost, opisuje to močno interakcijo.

Kako je bilo v resnici? Enačba je bila verjetno rezultat Venezianovega dolgoletnega dela, naključje pa je le pripomoglo k prvemu koraku k odkritju teorije strun. Eulerjeva enačba, ki je čudežno razložila močno silo, je zaživela na novo.

Na koncu je padla v oči mlademu ameriškemu fiziku in teoretiku Leonardu Susskindu, ki je ugotovil, da formula najprej opisuje delce, ki nimajo notranje strukture in lahko vibrirajo. Ti delci so se obnašali tako, da niso mogli biti le točkasti delci. Susskind je razumel – formula opisuje nit, ki je podobna elastičnemu traku. Ni se mogla samo raztezati in krčiti, ampak tudi nihati in zvijati. Po opisu svojega odkritja je Susskind predstavil revolucionarno idejo strun.

Žal je velika večina njegovih kolegov teorijo sprejela zelo hladnokrvno.

Standardni model.
Takrat je konvencionalna znanost predstavljala delce kot točke in ne kot strune. Fiziki že leta preučujejo vedenje subatomskih delcev s trčenjem pri visokih hitrostih in proučujejo posledice teh trkov. Izkazalo se je, da je vesolje veliko bogatejše, kot bi si lahko predstavljali. Šlo je za pravo »populacijsko eksplozijo« elementarnih delcev. Podiplomski študenti fizikalnih univerz so tekli po hodnikih in kričali, da so odkrili nov delec - ni bilo niti dovolj črk, da bi jih označili.

Toda, žal, v »porodnišnici« novih delcev znanstveniki nikoli niso mogli najti odgovora na vprašanje - zakaj jih je toliko in od kod prihajajo?

To je fizike spodbudilo k nenavadni in osupljivi napovedi – spoznali so, da je sile, ki delujejo v naravi, mogoče razložiti tudi z delci. To pomeni, da obstajajo delci snovi in obstajajo delci, ki so nosilci interakcij. Tak je na primer foton – delec svetlobe. Več ko je teh delcev – nosilcev – istih fotonov, ki se izmenjujejo med delci snovi, svetlejša je svetloba. Znanstveniki so predvidevali, da prav ta izmenjava delcev – nosilcev ni nič drugega kot tisto, kar dojemamo kot silo. To so potrdili poskusi. Tako se je fizikom uspelo približati Einsteinovim sanjam o združitvi sil.

Znanstveniki verjamejo, da če se vrnemo nazaj v čas tik po velikem poku, ko je bilo vesolje na bilijone stopinj bolj vroče, bodo delci, ki prenašajo elektromagnetizem, in šibka sila postali neločljivi in se bodo združili v eno samo silo, imenovano elektrošibka sila. In če se vrnemo še dlje v preteklost, potem bi se elektrošibka interakcija združila z močno v eno skupno »Supersilo«.

Graviton.
Za teorijo strun, ki ni imela časa »razcveteti«, je prišla »jesen«, vsebovala je preveč težav že od svojega rojstva. Izračuni teorije so na primer napovedali obstoj delcev, ki pa, kot je bilo kmalu ugotovljeno, ne obstajajo. To je tako imenovani tahion – delec, ki se v vakuumu giblje hitreje od svetlobe. Med drugim se je izkazalo, da teorija zahteva kar 10 dimenzij. Ni presenetljivo, da je to zelo zmedlo fizike, saj je očitno večje od tega, kar vidimo.

Znanstvenik se je že odločil, da bo opustil svoj katastrofalni posel, potem pa se mu je posvetilo - morda enačbe teorije strun opisujejo tudi gravitacijo? Vendar je to pomenilo revizijo dimenzij glavnih "junakov" teorije - strun. S predlaganjem, da so strune milijarde in milijardekrat manjše od atoma, sta Stringerjeva napako teorije spremenila v svojo prednost. Skrivnostni delec, ki se ga je John Schwartz tako vztrajno skušal znebiti, je zdaj deloval kot graviton – delec, ki so ga dolgo iskali in bi omogočil prenos gravitacije na kvantno raven. Tako je teorija strun dopolnila uganko z gravitacijo, ki je v standardnem modelu manjkala. Toda, žal, tudi na to odkritje se znanstvena skupnost ni odzvala na noben način. Teorija strun je ostala na robu preživetja. A to Schwartza ni ustavilo. Njegovemu iskanju se je želel pridružiti le en znanstvenik, pripravljen tvegati kariero za skrivnostne strune – Michael Green.

Subatomske lutke za gnezdenje.
Kljub vsemu je v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja teorija strun še vedno imela nerešljiva protislovja, ki jih v znanosti imenujemo anomalije. Schwartz in Green sta se jih lotila odstraniti. In njihova prizadevanja niso bila zaman: znanstvenikom je uspelo odpraviti nekatera protislovja v teoriji. Predstavljajte si začudenje teh dveh, že vajenih, da je bila njuna teorija ignorirana, ko je reakcija znanstvene skupnosti raznesla znanstveni svet. V manj kot letu dni je število teoretikov strun poskočilo na stotine ljudi. Takrat je teorija strun dobila naziv teorije vsega. Zdelo se je, da je nova teorija sposobna opisati vse komponente vesolja. In to so komponente.

Vsak atom je, kot vemo, sestavljen iz še manjših delcev – elektronov, ki se vrtinčijo okoli jedra, sestavljenega iz protonov in nevtronov. Protoni in nevtroni pa so sestavljeni iz še manjših delcev - kvarkov. Toda teorija strun pravi, da se ne konča pri kvarkih. Kvarki so narejeni iz drobnih, vijugajočih se pramenov energije, ki spominjajo na strune. Vsaka od teh vrvic je nepredstavljivo majhna. Tako majhna, da če bi atom povečali na velikost sončnega sistema, bi bila struna velika kot drevo. Tako kot različne vibracije strune violončela ustvarjajo to, kar slišimo, tako kot različne glasbene note, različni načini (načini) vibracije strune dajejo delcem njihove edinstvene lastnosti - maso, naboj itd. Ali veste, v čem se, relativno gledano, protoni na konici vašega nohta razlikujejo od še neodkritega gravitona? Samo z zbirko drobnih strun, ki jih sestavljajo, in načinom, kako te strune vibrirajo.

Seveda je vse to več kot presenetljivo. Od časov stare Grčije so se fiziki navadili, da je vse na tem svetu sestavljeno iz nečesa podobnega kroglicam, drobnim delcem. In tako, ker nimajo časa, da bi se navadili na nelogično obnašanje teh kroglic, ki izhaja iz kvantne mehanike, so pozvani, da popolnoma opustijo paradigmo in operirajo z nekakšnimi ostanki špagetov.

Kako deluje svet.
Znanost danes pozna niz števil, ki so temeljne konstante vesolja. Oni so tisti, ki določajo lastnosti in lastnosti vsega okoli nas. Med takimi konstantami so na primer naboj elektrona, gravitacijska konstanta in hitrost svetlobe v vakuumu. In če te številke spremenimo tudi za nepomembno število krat, bodo posledice katastrofalne. Recimo, da smo povečali moč elektromagnetne interakcije. Kaj se je zgodilo? Nenadoma lahko ugotovimo, da se ioni začnejo močneje odbijati in jedrska fuzija, zaradi katere zvezde svetijo in oddajajo toploto, nenadoma odpove. Vse zvezde bodo ugasnile.

Toda kaj ima s tem teorija strun s svojimi dodatnimi dimenzijami? Dejstvo je, da so po njem dodatne dimenzije tiste, ki določajo natančno vrednost temeljnih konstant. Nekatere oblike meritev povzročijo, da ena struna vibrira na določen način in proizvede tisto, kar vidimo kot foton. V drugih oblikah strune vibrirajo drugače in proizvajajo elektron. Resnično, Bog je skrit v "malih stvareh" - prav te drobne oblike določajo vse temeljne konstante tega sveta.

Teorija superstrun.
Sredi osemdesetih let je teorija strun dobila veličasten in urejen videz, toda znotraj spomenika je vladala zmeda. V samo nekaj letih je nastalo kar pet različic teorije strun. In čeprav je vsaka od njih zgrajena na strunah in dodatnih dimenzijah (vseh pet različic je združenih v splošno teorijo superstrun - NS), so se te različice v podrobnostih precej razlikovale.

Toda glavna težava strun je, kot že omenjeno, nezmožnost (vsaj zaenkrat) eksperimentalno dokazati njihove prisotnosti.