Теория струн

[Makstag 624]

Теория струн — направление теоретической физики, изучающее динамику взаимодействия не точечных частиц, а одномерных протяжённых объектов, так называемых квантовых струн. Теория струн сочетает в себе идеи квантовой механики и теории относительности, поэтому на её основе, возможно, будет построена будущая теория квантовой гравитации.

Теория струн основана на гипотезе о том, что все элементарные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в результате колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн на масштабах порядка планковской длины 10−35 м. Данный подход, с одной стороны, позволяет избежать таких трудностей квантовой теории поля, как перенормировка, а с другой стороны, приводит к более глубокому взгляду на структуру материи и пространства-времени. Квантовая теория струн возникла в начале 1970-х годов в результате осмысления формул Габриэле Венециано, связанных со струнными моделями строения адронов. Середина 1980-х и середина 1990-х ознаменовались бурным развитием теории струн, ожидалось, что в ближайшее время на основе теории струн будет сформулирована так называемая «единая теория», или «теория всего», поискам которой Эйнштейн безуспешно посвятил десятилетия. Но, несмотря на математическую строгость и целостность теории, пока не найдены варианты экспериментального подтверждения теории струн. Возникшая для описания адронной физики, но не вполне подошедшая для этого, теория оказалась в своего рода экспериментальном вакууме описания всех взаимодействий.

Одна из основных проблем при попытке описать процедуру редукции струнных теорий из размерности 26 или 10 в низкоэнергетическую физику размерности 4 заключается в большом количестве вариантов компактификаций дополнительных измерений на многообразия Калаби — Яу и на орбифолды, которые, вероятно, являются частными предельными случаями пространств Калаби — Яу. Большое число возможных решений с конца 1970-х и начала 1980-х годов создало проблему, известную под названием «проблема ландшафта», в связи с чем некоторые учёные сомневаются, заслуживает ли теория струн статуса научной.

Несмотря на эти трудности, разработка теории струн стимулировала развитие математических формализмов, в основном — алгебраической и дифференциальной геометрии, топологии, а также позволила глубже понять структуру предшествующих ей теорий квантовой гравитации. Развитие теории струн продолжается, и есть надежда, что недостающие элементы струнных теорий и соответствующие феномены будут найдены в ближайшем будущем, в том числе в результате экспериментов на Большом адронном коллайдере.

Среди многих свойств теории струн особенно важны три нижеследующих. Во-первых, гравитация и квантовая механика являются неотъемлемыми принципами устройства Вселенной, и поэтому любой проект единой теории обязан включать и то, и другое. В теории струн это реализуется. Во-вторых, исследования на протяжении XX века показали, что существуют и другие ключевые идеи, — многие из которых были проверены экспериментально, — являющиеся центральными для нашего понимания Вселенной. В числе этих идей — спин, существование поколений частиц материи и частиц-переносчиков взаимодействия, калибровочная симметрия, принцип эквивалентности, нарушение симметрии и суперсимметрия. Все эти идеи естественным образом вытекают из теории струн. В-третьих, в отличие от более общепринятых теорий, таких, как стандартная модель с её 19 свободными параметрами, которые могут подгоняться для обеспечения согласия с экспериментом, в теории струн свободных параметров нет.

Несмотря на то, что понимание деталей суперструнных теорий требует серьёзной математической подготовки, некоторые качественные свойства квантовых струн можно понять на интуитивном уровне. Так, квантовые струны, как и обычные струны, обладают упругостью, которая считается фундаментальным параметром теории. Упругость квантовой струны тесно связана с её размером. Рассмотрим замкнутую струну, к которой не приложены никакие силы. Упругость струны будет стремиться стянуть её в более мелкую петлю. Классическая интуиция подсказывает, что она может сократиться до точки, но это нарушило бы один из фундаментальных принципов квантовой механики — принцип неопределённости Гейзенберга. Характерный размер струнной петли получится в результате балансирования между силой упругости, сокращающей струну, и эффектом неопределённости, растягивающим струну.

Благодаря протяжённости струны решается проблема ультрафиолетовой расходимости в квантовой теории поля, и, следовательно, вся процедура регуляризации и перенормировки перестаёт быть математическим трюком и обретает физический смысл. Действительно, в квантовой теории поля бесконечные значения амплитуд взаимодействия возникают в результате того, что две частицы могут сколь угодно близко подойти друг к другу. В теории струн это уже невозможно: слишком близко расположенные струны сливаются в одну струну.

Проблемы

Возможность критического эксперимента

Теория струн нуждается в экспериментальной проверке, однако ни один из вариантов теории не даёт однозначных предсказаний, которые можно было бы проверить в критическом эксперименте. Таким образом, теория струн находится пока в «зачаточной стадии»: она обладает множеством привлекательных математических особенностей и может стать чрезвычайно важной в понимании устройства Вселенной, но требуется дальнейшая разработка для того, чтобы принять её или отвергнуть. Поскольку теорию струн, скорее всего, нельзя будет проверить в обозримом будущем в силу технологических ограничений, некоторые ученые сомневаются, заслуживает ли данная теория статуса научной, поскольку, по их мнению, она не является фальсифицируемой в попперовском смысле.

Разумеется, это само по себе не является основанием считать теорию суперструн неверной. Многие новые теоретические конструкции проходят стадию неопределённости, прежде чем, на основании сопоставления с результатами экспериментов, признаются или отвергаются. Поэтому и в случае теории суперструн требуется либо развитие самой теории, то есть методов расчёта и получения выводов, либо развитие экспериментальной науки для исследования ранее недоступных величин.

Фальсифицируемость и проблема ландшафта

В 2003 году выяснилось, что существует множество способов свести 10-мерные суперструнные теории к 4-мерной эффективной теории поля. Сама теория струн не давала критерия, с помощью которого можно было бы определить, какой из возможных путей редукции предпочтителен. Каждый из вариантов редукции 10-мерной теории порождает свой 4-мерный мир, который может напоминать, а может и отличаться от наблюдаемого мира. Всю совокупность возможных реализаций низкоэнергетического мира из исходной суперструнной теории называют ландшафтом теории.

Оказывается, количество таких вариантов поистине огромно. Считается, что их число составляет как минимум 10100; не исключено, что их вообще бесконечное число.

В результате получается удручающая картина. Каков бы ни был наш мир, всегда найдется способ свести его к суперструнной теории. Таким образом, суперструнная теория не только не противоречит современным экспериментальным данным, но и не будет противоречить никакому эксперименту в обозримом будущем. Это означает, что теория суперструн близка к тому, чтобы потерять ключевое свойство научной теории — фальсифицируемость.

В течение 2005 года неоднократно высказывались предположения, что прогресс в этом направлении может быть связан с включением в эту картину антропного принципа: мы существуем именно в такой Вселенной, в которой наше существование возможно.

Косвенные предсказания

Несмотря на то, что арена основных действий в теории суперструн недоступна прямому экспериментальному изучению, ряд косвенных предсказаний теории суперструн всё же можно проверить в эксперименте.

Во-первых, обязательным является наличие суперсимметрии. Ожидается, что вступающий в строй в 2007 году Большой адронный коллайдер сможет открыть некоторые суперсимметричные частицы. Это будет серьёзной поддержкой теории суперструн.

Во-вторых, в моделях с локализацией наблюдаемой вселенной в мультивселенной изменяется закон гравитации тел на малых расстояниях. В настоящее время проводится ряд экспериментов, проверяющих с высокой точностью закон всемирного тяготения на расстояниях в доли миллиметра. Обнаружение отклонения от этого закона было бы ключевым аргументом в пользу суперсимметричных теорий.

В-третьих, в тех же самых моделях гравитация может становиться очень сильной уже на энергетических масштабах порядка нескольких ТэВ, что делает возможной её проверку на Большом адронном коллайдере. В настоящее время идёт активное исследование процессов рождения гравитонов и микроскопических чёрных дыр в таких вариантах теории.

Наконец, некоторые варианты теории струн приводят также и к наблюдательным астрофизическим предсказаниям. Суперструны, D-струны или другие струнные объекты, растянутые до межгалактических размеров, обладают сильным гравитационным полем и могут выступать в роли гравитационных линз. Кроме того, движущиеся струны должны создавать гравитационные волны, которые, в принципе, могут быть обнаружены в экспериментах типа LIGO (Лазерная интерферометр-гравитационная обсерватория, основанная в 1992 г. Массачусетсским технологическим институтом и Калифорнийским технологическим институтом). Они также могут создавать небольшие нерегулярности в реликтовом излучении, которые в будущем могут быть обнаружены.

Теория струн.

[Terranoid 8,070]

Вместе с Оружейником Мастаком качну рейтинг

[Makstag 624]

Вместе с Оружейником Мастаком качну рейтинг

Давай, вместе веселей.

[Kervan 5,833]

[Жора 3,714]

Небольшой факт из теории струн: сумма натурального ряда равна минус одной двенадцатой. См. Joseph Polchinski "String Theory". Вот такая нынче физика.

Изменено 19.05.2014, 09:54:22 пользователем Жора

[Terranoid 8,070]

Давай, вместе веселей.

Безусловно да.

[Vladimir DP 1,577]

Да вроде бы теорию струн уже давно признали неверной, и только особо одарённые продолжают на ней настаивать.

[Kervan 5,833]

Вместе с Оружейником Мастаком качну рейтинг

Давай, вместе веселей.

Голландский штурвал активейтед.

[Makstag 624]

Никогда еще человечество не подходило так близко к научному раскрытию Великой Тайны Основы Основ. Но нас здесь интересуют не столько научные или технические аспекты вопроса, сколько философские. Основной из них - место хомо сапиенс как разумного существа во Вселенной. Представляется крайне интересным построить на основе единой физической модели всеобщую философскую картину мироздания и взглянуть на нее с точки зрения обитателя одной из планет в одной из звездных систем в одной из галактик - человека. Разумеется, поставленная задача слишком велика для того, чтобы решить ее одним махом, но все же необходимо с чего-то начать.

Давайте начнем с того, что в соответствии с М-теорией построим простейшую схему одиннадцати измерений (от нулевого до десятого) и, представив себя в одном из измерений, оглянемся по сторонам. Сделать это не так уж трудно, поскольку мы на самом деле существуем в трехмерном пространстве, обозначенном на схеме цифрой 3.

Теория суперструн, единая М-теория.

Но сперва - пару слов о самой схеме. Различные уровни измерений представлены на ней в виде соприкасающихся концентрических кругов. Такой способ представления выбран для того, чтобы показать иерархию уровней: каждый высший уровень включает в себя все нижестоящие и соприкасается с ними своим основанием, по сути - пронизывает их. К примеру, объект второго уровня - плоскость - включает в себя объекты первого и нулевого уровней - прямые и точки. На схеме все выглядит довольно просто. В реальности, конечно же, картина гораздо сложнее. Так, пространство, как среда третьего уровня, включает в себя второй, первый и нулевой уровни, но их объекты - точки, прямые и плоскости не существуют в нашем трехмерном пространстве как таковые: если мы проведем при помощи линейки и карандаша на листе бумаги прямую линию, мы получим в итоге изображение прямой линии на плоскости, причем весьма условное. Достаточно посмотреть на прочерченную линию в микроскоп, и она предстанет перед нами полосой, имеющей определенную ширину, то есть двухмерным объектом. Но и этот двухмерный объект при более близком рассмотрении состоит из трехмерных частиц графита - вещества, оставшегося на бумаге от нажатия грифеля карандаша. Таким образом, мы имеем дело не с реальными объектами других уровней, а с их проекцией на границы нашего уровня. Все, что находится в других измерениях, на нашем уровне выступает по сути не реальными объектами, но символами. В этом смысле мы обитаем в "голографической" Вселенной, названной так по аналогии с голограммой - трехмерным изображением объекта на плоскости, когда третьего измерения в системе двух координат реально не существует, но мы можем рассмотреть объект со всех сторон, как если бы он на самом деле находился в трехмерном пространстве. Следует особо заметить здесь, что в случае с голограммой мы имеем дело не с чистой иллюзией, а с объективно существующей проекцией.

Концепция голографической Вселенной крайне важна для понимания высших по отношению к нашему измерений, существование которых постулируется М-теорией. В соответствии с этой концепцией все, что содержится в определенном объеме пространства высшего уровня, неминуемо проецируется на нижестоящие уровни. Естественно, для нас здесь важно то, в каком виде эта проекция "ложится" на наш уровень. Попытаемся решить эту задачу на примере измерения, следующего за тем, в котором находится наше физическое тело. Это измерение - ВРЕМЯ. Что мы знаем об этом четвертом измерении, повсеместно присутствующем в нашем трехмерном мире? Пожалуй, абсолютно точно можно утверждать одно: время движется по прямой из прошлого в будущее. Этот направленный вектор по сути выступает проекцией четвертого измерения на третье. Строго говоря, время - это не само четвертое измерение, а как раз его проекция на наш мир. Эта проекция четвертого измерения в нашем третьем проступает одномерной. Сама собой вырисовывается простенькая арифметика: 4-3=1.

Применив ту же формулу к нашему миру, получим 3-3=0. Проекция измерения на самое себя дает нулевое измерение - точку. Если принять вышесказанное за аксиому, то становится оправданным существование в нашем трехмерном мире единичных ОБЪЕКТОВ - отдельных образований, по сути представляющих собой замкнутые системы. Практически все пространство нашего мира наполнено материальными объектами, начиная от атомов и заканчивая планетами, звездами и галактиками. Объекты воспринимаются нами как нечто непреложно существующее, но ни в одном из соседних с нашим измерениях мы не найдем их: объекты не существуют ни на плоскости (на двухмерное пространство они проецируются как фигуры), ни во времени (в границах четвертого измерения существуют не сами объекты, а лишь хронология происходящих с ними событий).

С философской точки зрения крайне интересен также вопрос о месте человеческого сознания в системе пространственно-временных измерений. Рассмотрение столь глобального и важного вопроса, несомненно, должно стать темой отдельной монографии. Здесь лишь можно вскользь заметить, что, по всей видимости, сознание находится на границе третьего и четвертого измерений. С одной стороны, оно привязано к определенному субъекту, существующему в трех измерениях (каждое живое существо обладает индивидуальным сознанием), с другой стороны, оно имеет бОльшую степень свободы в рамках четвертого измерения и может перемещаться из настоящего в прошлое, вследствие чего человек обладает памятью - свойством, недоступным для объектов, у которых нет сознания.

Вернемся к вышеприведенной арифметике: свидетельствует ли она о существовании некоего принципа относительности вышестоящих уровней к нижестоящим? Рассмотренных нами двух случаев (4-3=1 и 3-3=0) явно недостаточно для выведения закономерности, поэтому для ответа на поставленный вопрос нам придется рассмотреть проекцию пятого измерения на наше третье. Что это за проекция? Как ее вычленить из множества параметров и явлений окружающего нас мира? Существует ли в нашем мире нечто объективное, что нельзя определить пространственными и временными координатами? Под это определение подходит ИНФОРМАЦИЯ.

Информация нематериальна и в то же время пронизывает все сферы пространства и все отрезки времени. Любой объект и любое событие заключают в себе определенную информацию. Сама структура объекта - это уже информация, объективно существующая в нем. Подобно этому, генетический код и инстинкты человека - информация, заложенная в него от рождения. Строго говоря, человек не создает новой информации - он лишь получает ее, взаимодействуя с окружающим миром. Человеку доступны лишь те знания, которые существует в природе. Его задача - открыть их. Если полученные нами сведения не соответствуют действительности, мы говорим о "неверной информации" - в контексте данных рассуждений можно представить такой случай как искаженное восприятие человеком проекции пятого измерения на наш мир. Информация всегда объективна, но людям свойственно по-разному воспринимать ее. Самый простой пример: люди по-разному видят цвета, вплоть до частичного нераспознавания цветовой гаммы дальтониками.

Неадекватное восприятие информации различными субъектами - частный случай искажения проекции пятого измерения на наш мир. Чтобы было понятно, о чем идет речь, представьте себе луч кинопроектора. Проекции одного и того же кадра киноленты (к примеру, с изображением причесывающейся женщины) на белый плоский экран, на черный выпуклый шар, на водную поверхность, на лесные заросли или на толпу людей будут разными. Информация, содержащаяся в этом кадре, по сути не меняется, но искажается. Одни зрители поймут, что это женщина и она причесывает волосы, другим покажется, что женщина не причесывается, а заплетает косу, третьи увидят человека неопределенного пола, четвертым представится не человек, а животное и т.д.

Как видно из примера с кинопроектором, большое значение имеет трехмерная среда, в которую попадает информация как проекция пятого измерения. Различием среды объясняется многообразие нашего мира. В идеальных условиях все объекты одного типа были бы одинаковыми. Скажем, если бы мы выращивали сосны в однородной среде из семян одинакового веса, одинаковой формы и одинакового размера, то получили бы одинаковые побеги, поскольку генетический код для всех сосен отдельно взятой разновидности един. Кстати, единство генетического кода как информационного блока для живых существ определенного вида наводит на мысль о еще одной закономерности в соотношении между собой различных измерений. Выше описывался пример с прочерченной на бумаге прямой линией, существующей в трехмерном мире лишь в виде изображения. Переходя к примеру с соснами, можно по аналогии предположить, что в пятом измерении существует некая идеальная трехмерная сосна, в реальности (имеется в виду реальность пятимерного мира) состоящая из других пятимерных элементов, не имеющих к трехмерной сосне непосредственного отношения. Точно так же, возможно существование в пятом измерении идеального человека - кумира.

Подводя итог вышесказанному, информация - не само пятое измерение, а лишь его проекция на нижестоящие уровни, пространство и время. Эта проекция пронизывает все объекты нашего материального мира, но не существует среди нас в чистом виде. Поэтому нам приходится "добывать" информацию, вступая в физический контакт с окружающими нас предметами при помощи органов чувств. Мы не можем узнать, что находится внутри черного ящика, пока не откроем его. Любая вещь предстает перед нами не как индивидуальная сущность, а как набор параметров, за которыми скрыто ее истинное предназначение. Не изучив отдельных характеристик вещи, мы не можем получить цельного представления о ней. Возможно, последнее утверждение покажется банальным, но оно необходимо, чтобы перейти к следующей нетривиальной мысли-антиподу: в пятом измерении все параметры и характеристики той же вещи тесно увязаны между собой в единую явную сущность (образно говоря, достаточно одного взгляда на вещь, чтобы получить о ней самое полное представление, включая ее структуру и предназначение). Здесь остается только отметить следующий важный момент: в силу того, что проекция пятого измерения пронизывает все объекты нашего мира, в том числе и человеческий мозг, теоретически возможно непосредственное воздействие этой проекции на наше сознание - человек получает замечательную потенциальную способность проникать разумом в суть вещей и явлений!

Как соотносится пятое измерение с четвертым и третьим? Попробуем применить уже известную нам простейшую формулу: 5-3=2. Получается, что проекция пятого измерения на третье должна обладать двухмерными свойствами (невольно вспоминается термин "информационное поле"). И действительно, любая доступная нам информация может быть представлена в виде комбинации из двух символов, нулей и единиц, что широко используется в электронике и компьютерной технике. Кроме того, логика, инструмент разума, используемый для переваривания информации, также носит двоичный характер, поскольку оперирует в основном взаимоисключающими понятиями "да" и "нет". Занятно здесь и то, что среди визуальных способов представления информации доминирует изображение на плоскости: основная масса информации передается и принимается людьми через тексты, рисунки, фотографии, телевидение, кино- и видеофильмы и мониторы. Средства трехмерной презентации - скульптура, стереофильмы и голограмма - достаточно широко используются в художественном творчестве и редко применяются для обмена информацией. Очевидно, людям проще воспринимать информацию, когда она преподносится им в виде, наиболее соответствующем ее двухмерной природе.

Перейдем теперь к соотношению пятого измерения с четвертым: 5-4=1. Проекция пятого измерения на четвертое выступает в виде прямой линии. Получается интересная картина: мы имеем перед собой как бы две прямые линии - проекцию четвертого измерения на наше третье (время) и проекцию пятого измерения на четвертое. Вторая прямая линия в этой паре предстает перед нами как история, а наложив вторую линию на первую, мы получим хронологию. Примечательно здесь то, что эти прямые четко совпадают и жестко скреплены между собой: каждому моменту во времени соответствует набор строго определенных событий. Как говорится, история не знает сослагательного наклонения, а если и повторяется, то в виде фарса.

Пожалуй, приведенных выше примеров и доказательств достаточно для подтверждения постулированной выше закономерности соотношения измерений различного уровня:

проекция высшего уровня на низший реализуется в N измерениях, где N определяется как разность между порядками уровней

Данная закономерность, по-видимому, правомерна и для уровней ниже третьего, хотя это и крайне спорный вопрос. Как бы то ни было, проекция пространства на плоскость (не путайте с геометрической проекцией, иначе выйдет абсурд) дает прямую линию (3-2=1), что не противоречит действительности, поскольку плоскость можно представить как совокупность бесконечного множества прямых. Далее, отчего бы не предположить, что проекция на плоскость измерений выше третьего дает нам физические поля, а проекция высших измерений на прямую - различные лучи.

Что касается проекции высших измерений на точку, можно в качестве гипотезы вспомнить о "черных дырах", безвозвратно поглощающих все, что попадает в сферу их гравитации. Кстати, уравнения М-теории, выведенные для элементарных частиц, успешно используются астрофизиками для расчета параметров этих уникальных космических объектов, что подтверждает ее универсальность.

[Deceased WhiteBear 4,397]

Одна из основных проблем ... заключается в большом количестве вариантов компактификаций дополнительных измерений на многообразия Калаби — Яу и на орбифолды, которые, вероятно, являются частными предельными случаями пространств Калаби — Яу

Простота и доходчивость изложения автора переходят все немыслимые пределы.

Уж на что туп лично я, но и то всё понял. Слава Украине!

[KERZZZ 1,669]

Интересная статья.

Вместе с Оружейником Мастаком качну рейтинг

Как не стыдно?

[йцукенгшщз 2,497]

Теория струн (v2.0 — теория суперструн, v3.0 — M-теория) — теория в физике, реально претендующая на звание Единой теории всего. Содержание матана, функана и теории функций комплексной переменной в этой теории заведомо превышает летальные дозы, даже по сравнению с не менее мозголомными теорией относительности и квантовой механикой. Поэтому для 99.97% населения этой планеты хотя бы приблизительное понимание теории струн недоступно в принципе.

Это привело к тому, что сегодня словосочетание «теория струн» стало своего рода мемом, обозначающим всякие сверхусложнённые плоды науки, которые полезнее не знать, нежели знать. По сравнению с аналогом из прошлого века — «синхрофазотроном» словосочетания типа: «теория струн», «квантовая гравитация» и подобные им взрывают моск уже не только при изучении, но и при произнесении.

Когда Эйнштейн в начале XX века разработал свою общую теорию относительности (ОТО) и уже полагал, что пришёл к успеху, другие физики показали ему большой кукиш, придумав квантовую механику. С самого начала Эйнштейн принял её в штыки (хотя сам стоял у истоков, и, что важно, получил нобелевку именно за квантовое решение проблемы фотоэффекта) — и, как впоследствии выяснилось, неспроста: оказалось, что ОТО и квантовая механика являются принципиально несовместимыми и считают друг друга за говно. При применении уравнений ОТО в больших масштабах (то есть при описании жизни планет, звёзд, галактик, тебя) всё нормуль — эксперименты полностью подтверждают правоту теории. В свою очередь, квантовая механика прекрасно работает в микроскопических масштабах, имея дело с элементарными частицами — тоже многократно доказано экспериментами. Но стоит попытаться применять обе замечательные теории одновременно для описания, например, взаимодействия элементарных частиц или того, что происходит в чёрных дырах, как они выдают взаимоисключающие результаты, и хуже того — полученные значения заведомо абсурдны. Вызвано это тем, что ОТО полагает структуру пространства-времени гладкой («пустой»), в то время как с точки зрения квантовой механики такой вещи, как «пустое пространство», не существует: в любом участке пространства в микроскопическом масштабе идёт активное действие — так называемые квантовые флуктуации. Кроме того, в ОТО пространство-время является полигоном для взаимодействующих тел (см. аналогию с резиновым листом), а в квантовой теории оно — просто контейнер для частиц.

Эта проблема попортила крови многим физикам в ХХ веке: с одной стороны, обе уважаемые теории вроде как верны, но с другой стороны, налицо классическая проблема ужа и ежа, преследующая физиков ещё с позапрошлого столетия. Некоторые личности делали вид, что всё так и должно быть, и каждая теория хороша в рамках границ своей применимости, а большего от них требовать и не нужно. Но других это как-то не устраивало. «Что мы делаем не так?» — думали физики, дымя в лабораториях, но ответ не вырисовывался, ибо проблема была таких масштабов, что тут даже качественная трава не способна помочь, а человек, у которого вместо мозга была сплошная трава, к тому времени уже кончился и ничем не мог подсобить. Так и продолжалось некоторое время, пока всё-таки не нашлись достаточно упоротые кадры.

Новый майндфак начался в 1968 году, когда физики ВНЕЗАПНО заметили, что математическая функция, которая называется бета-функция Эйлера, идеально описывает свойства частиц, которые участвуют в так называемом сильном взаимодействии — одном из четырёх фундаментальных взаимодействий во Вселенной. Все кинулись проверять и перепроверять, и подтвердили — таки да, бета-функция Эйлера замечательно подходит для описания ситуации. Цимес был в том, что тащемта эта функция была исследована ещё в те времена, когда самого Эйнштейна ещё и в проекте не было, и применялась (барабанная дробь) в описании колебаний натянутых струн. И тут физиков осенило, да так, что потомки до сих пор расхлёбывают: «А что, если элементарные частицы вовсе и не частицы, а микроскопические тончайшие струны, а то, что мы наблюдаем в своих приборах — это не траектория движения частицы, а траектория колебания, проходящего по этой струне?».

Сначала вроде как был достигнут полный вин. Первые же исследования показали, что теория струн достигает значительных успехов в описании наблюдаемых явлений. Оказалось, что теория струн замечательно может свести все четыре фундаментальных взаимодействия Вселенной к одному — колебанию одномерной струны с соответствующим переносом энергии. Особенно яростный флюродрос физиков на теорию струн вызвало то, что она позволяет объяснить основные константы микромира с математической точки зрения. Становилось понятно, почему, например, массы элементарных частиц именно такие, какие есть, а не какие-то там другие. Если учёные раньше могли лишь разводить на подобного рода вопросы руками, отвечая: «Так надо», «ПНХ», или, в худшем случае, «Так хотел Б-г», то теперь появилась реальная возможность проникнуть в глубинную структуру Вселенной.

Кроме того, теория струн давала надежду на чудо — объединение ОТО и квантовой механики в рамках одной теории. При расчётах ВНЕЗАПНО выяснилось, что собственные колебания этих ваших струн способны гасить и уравновешивать квантовые флуктуации — да-да, устранять те самые возмущения на микроскопическом уровне, из-за которых ОТО и квантовая механика никак не хотели возлюбить друг друга. Вот это уже был не просто вин, а EPIC WIN!

Но в итоге учёных ждал былинный отказ. Дальнейшие исследования и проверки теории показали: авот#, ничего подобного. На первый взгляд вроде всё хорошо, но при глубоком изучении выявились серьёзные противоречия следствий теории с экспериментальными данными. Например, в теории струн обязательно присутствовала частица, тахион, квадрат массы которой был меньше нуля. Ну ты понел, да? У нее масса получалась мнимая.

«Жаль, красивая была идея», — вздохнули физики и выкинули новорожденную теорию струн на мороз.

Однако упоротые фанаты теории струн так просто не собирались сдаваться. В 1971 году была создана обновлённая теория струн, уже под названием «теория суперструн». Обновление заключалось в том, что если первый вариант теории включал в себя описание только бозонов, то теория суперструн схавала ещё и фермионы. Тут нужно остановиться и уяснить подробнее.

Все элементарные частицы обладают такой характеристикой, как спин. Школьники могут вообразить это себе как скорость вращения частицы вокруг собственной оси (подобно тому, как Земля вертится вокруг себя, сменяя день и ночь). Хотя на самом деле спин показывает как бы крутилась частица, если бы крутилась, причем по расчетам скорость ее оборота превышает световую и при всем прочем создает магнитное поле. Имеется и другой вариант объяснения сути спина «на пальцах», не менее, впрочем, майндфачный в итоге: спин — это количество оборотов вокруг своей оси, которые надо сделать частице, чтобы выглядеть так же, как вначале. И если для спинов в пределах единицы все вроде понятно (любому предмету неправильной формы можно приписать «спин», равный единице), то при попытке представить себе форму объекта, который надо прокрутить вокруг оси дважды, чтобы он выглядел так же, как вначале, могут произойти необратимые изменения в коре головного мозга или замещающего органа. Элементарные частицы могут иметь только полуцелый или целочисленный спины — 1/2, 1, 3/2, 2 и т. д. Бозонами называются те частицы, которые имеют целочисленный спин. Фермионы — те, у кого спин полуцелый. Так вот, первая версия теории струн описывала только бозоны, что было ещё одной из причин, по которым она до сих пор стоит на морозе. Обновлённый вариант теории струн включал в себя и фермионы, и тут все поняли, что при таком подходе проблема ненужных тахионов, как и множество других противоречий, исчезает! EPIC WIN ещё раз!

Но, как всегда, не обошлось без проблем. Новая теория струн не только заставила всех просветлиться, но и вбросила говна на вентилятор: по ней получалось, что для каждого бозона должен существовать соответствующий фермион, то есть между бозонами и фермионами должна существовать определённая симметрия. Такой вид симметрии предсказывался и раньше — под названием «суперсимметрия». Фейл заключался в том, что никто и никогда не наблюдал эти самые суперсимметричные фермионы. Объяснение тому нашли простое: по расчётам, суперсимметричные фермионы должны обладать огромной для микромира массой, и потому в обычных условиях их хрен получишь. Для того, чтобы зарегистрировать их, нужны огромные энергии, которые достигаются при столкновении лёгких частиц на почти световых скоростях.

Физики, осознав, в какой жопе они оказались, стали плакаться в жилетку всем, кому ни попадя, и причитать «бида-бида, канец науке». Неизвестно, кому они продали душу, но в итоге им удалось разжалобить больших дядь на серьёзные бабки для строительства Большого адронного коллайдера и пары коллайдеров поменьше. Да-да, именно так, Анон — одной из целей воздвижения этой НЁХ было именно получение суперсимметричных фермионов.

Итак, теорию струн заменили теорией суперструн, но легче не стало: не успели физики прийти в себя от бодуна после празднования новой теории, как во все дыры полезли новые глюки. На этот раз удар под дых сделала квантовая теория, чьи уравнения никак не хотели согласовываться с теорией суперструн, выдавая в результате вроде отрицательных или бо́льших единицы вероятностей. «<вырезано>», — подумали физики, потирая гудящую голову, и погрузились в размышления. В итоге помощь пришла оттуда, откуда совсем не ждали.

Ещё в далёком 1919 году никому тогда не известный немецкий математик Калуца прислал Эйнштейну письмо, где изложил свою теорию: наша Вселенная, вполне может статься, не трехмерная, а измерений может иметься более 9000. В своих работах Калуца делал допущение, что на самом деле Вселенная может быть четырехмерной в пространстве, и в доказательство своих слов приводил свои расчёты, из которых получалось, что при таком условии ОТО замечательно согласовывается с теорией электромагнитного поля Максвелла, чего невозможно достичь в обычной трехмерной Вселенной. Эйнштейна письмо не впечатлило (ещё бы, он только что придумал сложную теорию, хочется дать продохнуть мозгам, а тут ещё какой-то укуренный немец лезет со своим атсралом), и он ответил лишь «О’кей».

В 1926 году физик Оскар Клейн заинтересовался работами Калуцы и усовершенствовал его модель. По Клейну получалось, что дополнительное измерение действительно может существовать, но оно находится в «свёрнутом» и зацикленном на самом себе виде. Причём свернуто четвёртое измерение очень туго — до размеров элементарных частиц, поэтому мы его и не замечаем. Теория получила название пятимерного мира Калуцы — Клейна (четыре измерения в пространстве + время) и была практически забыта за ненадобностью — впереди было бурное развитие квантовой механики, Вторая Мировая Война, атомные бомбы, полёты в космос, и эти ваши непонятные атсралы никому не сдались.

Вспомнили о Калуце в восьмидесятых годах, когда теория струн в очередной раз оказалась в жопе. Воспалённые мозги физиков в попытке объяснить несоответствия теории струн с квантовой механикой докатились до того, что было выдвинуто предположение — вся в расчётах была в том, что струны в нашей теории могут колебаться всего лишь в трёх направлениях, которыми располагает наша Вселенная. Вот если бы струны могли бы колебаться в четырёх измерениях… О, да тут же был какой-то Калуца, кстати, где он? — он тоже чё-то похожее гнал!

Расчёты показали, что и в этом случае следует неиллюзорный фейл, но зато число противоречий в уравнениях вроде уменьшилось. Взбодренные физики продолжали увеличивать число измерений, пока не ввели все 9 (!!!) измерений в пространстве, при которых, наконец-то, теория струн перестала выглядеть как говно и слилась в экстазе любви с квантовой механикой и ОТО. И тогда физики громогласно провозгласили, что на самом деле мы живём в десятимерной Вселенной, в том числе одно измерение во времени, три знакомых нам измерения развернуты до космических размеров, а остальные шесть свернуты в микроскопических масштабах и потому незаметны. Такие дела. Причём ни подтвердить, ни опровергнуть это на эксперименте практически никак нельзя, ибо речь идёт о таких малых масштабах струн и свернутых измерений, что современная аппаратура ничего не найдёт. Физики были счастливы, общественность  и окончательно утвердилась в мысли, что физика — бесполезная наука.

Окрыленные новыми успехами, физики ринулись в бой, но скоро опять стали раздаваться возгласы: «WTF?». Основным успехом явилось то, что физикам удалось (по крайней мере, на бумаге) установить общий вид шести свернутых измерений, необходимый для того, чтобы наш мир при этом оставался таким, какой он есть. Оказалось, что этот вид соответствует некоторым математическим объектам из группы под названием «Многообразия Яу» (названа по имени развеселого и улыбчивого китайского математика по фамилии Яу, описавшего ее). Главный фейл — то, что хотя общий вид этих объектов и вычислили, но точный вид, как оказалось, нельзя установить без эксперимента. Без нахождения точного вида пространства Калаби-Яу нашей Вселенной вся теория струн скатывалась практически в гадание на кофейной гуще.

Впрочем, работы продолжались, и постепенно физикам удалось вычленить из общей массы гипотез пять более-менее правдоподобных теорий, которые могли бы описать нашу Вселенную. Причём, все они ра́вно претендовали на звание единственно верной и при этом выглядели несовместимыми между собой. Ситуация сложилась вообще аховая — теперь теорий стало больше, чем надо, и это было нехорошо. Авторитет теории струн падал, дальнейшие направления для исследований не виделись, учёные пинали целыми месяцами и потихоньку начали тухнуть.

Но в середине девяностых годов прошлого века произошла так называемая вторая революция в теории струн. Неизвестно, чем и куда упоролись физики, но путём фатальных разрывов мозга один из них родил гипотезу, что десять измерений — это, конечно, хорошо, но всё выглядит так, будто чего-то не хватаэ. «Пусть будет одиннадцать измерений!» — вдохновенно изрек светлый ум, и физики просветлились.

Оказалось, что введение ещё одного измерения со скрипом, но укладывается в ложе квантовой теории и ОТО, и более того — снимает очень многие накопившиеся проблемы в теории струн. В том числе успешно скрещивает все пять недотеорий в одну-единственную убертеорию. Вот её-то и назвали без фантазии M-теорией, и именно она на сегодня является высшим достижением матанщиков в деле познания Вселенной.

Переименование старого брэнда «теория струн» было оправданно, ибо по M-теории получается, что основа Вселенной — не только одномерные струны. К ужасу всего научного сообщества, оказалось, что могут существовать и двухмерные аналоги струн — мембраны, и трёхмерные, и четырёхмерные… Эти конструкции были названы бранами (струна — 1-брана, мембрана — 2-брана, и так далее). На то, что эти самые браны нигде не были экспериментально зарегистрированы, физики дружно положили болт —  не впервой, и вообще мы тут делом заняты, а вы мешаете своими претензиями. Браны у нас на данном этапе принципиально ненаблюдаемы.

Изменено 15.06.2020, 07:56:30 пользователем Aurelius36
брань удалена

[Deceased WhiteBear 4,397]

Хватить постить простыни, которые ничего не рассказывают.

Если людям действительно интересно, и они понимают, о чём речь, рекомендую вот этот ]]>Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы увидеть скрытое содержимое. ]]>

[Загадочник 1,133]

Хватить постить простыни, которые ничего не рассказывают.

Если людям действительно интересно, и они понимают, о чём речь, рекомендую вот этот Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы увидеть скрытое содержимое.

Народ рейт фармит

[Кастилиус 2,022]

Народ рейт фармит

Да вообще. Одни фармят, а другие лишь смотрят! Вот не правильно то а!

[йцукенгшщз 2,497]

Хватить постить простыни, которые ничего не рассказывают.

Если людям действительно интересно, и они понимают, о чём речь, рекомендую вот этот Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы увидеть скрытое содержимое.

статья с лурки все рассказывает, просто кто то не может в скорочтение

[Makstag 624]

Хватить постить простыни, которые ничего не рассказывают.

Если людям действительно интересно, и они понимают, о чём речь, рекомендую вот этот Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы увидеть скрытое содержимое.

В общее я в каждую тему вставляю простенький фильм, можно его глянуть.

Если людям интересно, понятно что они ознакомлены с серьёзными работами. А не лезут на игровой сайт.

Но это не мешает нам обсудить интересный вопрос.

[Загадочник 1,133]

Да вроде бы теорию струн уже давно признали неверной, и только особо одарённые продолжают на ней настаивать.

Расширили до "Теории Суперструн", вроде.

Там ввели новые измерения в количестве 10+1

[Deceased WhiteBear 4,397]

Расширили до "Теории Суперструн", вроде.

Там ввели новые измерения в количестве 10+1

Сведения устарели. Обзор не зря посоветовал.

[Falcssonn 4,036]

Что эта тема делает в науке?

Её место в мистике.