Геология

Теория государства и права

Физика

Педагогика

Бухгалтерский учет

Транспорт

Культурология

Радиоэлектроника

Историческая личность

Философия

География, Экономическая география

Охрана природы, Экология, Природопользование

Психология, Общение, Человек

История

Конституционное (государственное) право зарубежных стран

Международные экономические и валютно-кредитные отношения

Гражданская оборона

Менеджмент (Теория управления и организации)

История государства и права зарубежных стран

Программное обеспечение

История отечественного государства и права

Налоговое право

Таможенное право

Технология

Физкультура и Спорт, Здоровье

Литература, Лингвистика

Программирование, Базы данных

Медицина

Материаловедение

Земельное право

Конституционное (государственное) право России

Москвоведение

Сельское хозяйство

Право

Компьютеры, Программирование

Гражданское право

Маркетинг, товароведение, реклама

Астрономия

Иностранные языки

Нероссийское законодательство

Экономическая теория, политэкономия, макроэкономика

Биология

Микроэкономика, экономика предприятия, предпринимательство

Социология

Математика

Экономико-математическое моделирование

Религия

Экономика и Финансы

Искусство

Административное право

Компьютеры и периферийные устройства

Музыка

Государственное регулирование, Таможня, Налоги

Российское предпринимательское право

Астрономия, Авиация, Космонавтика

Трудовое право

Банковское дело и кредитование

Муниципальное право России

Военное дело

Пищевые продукты

Политология, Политистория

Экскурсии и туризм

Криминалистика и криминология

Экологическое право

Физкультура и Спорт

Уголовное и уголовно-исполнительное право

Архитектура

Промышленность и Производство

Компьютерные сети

Банковское право

Военная кафедра

Римское право

Биржевое дело

Ценные бумаги

Прокурорский надзор

Гражданское процессуальное право

Уголовный процесс

Химия

Теория систем управления

Финансовое право

Металлургия

Страховое право

Искусство, Культура, Литература

Законодательство и право

Авиация

История экономических учений

Подобные работы

Суперструны и М-теория

echo "Однако по мере продвижени я науки в область более фундаментальных я влений, которые невозможно непосредственно наблюдать, значительную роль начинает играть математическа я структура теории. Теор

Физические свойства молока

echo "Величина плотности молока меняется в течение лактационного периода, вследствие болезней, а также под влиянием кормовых рационов, породы и других факторов. Значительно отличаются от нормального

Гипотеза Де Бройля

echo "Однако такие противоречия существовали лишь в классиче ской физике. Квантовая теория полностью объясняет с единых позиций все свойства света. Характерной чертой квантовой теории света является

Роль многократной ионизации в действии излучения

echo "Механизмы ионизации. Существуют различные процессы, которые могут привести к образованию многократно заряженных ионов. В этом обзоре мы не будем обсуждать такие процессы, как одновременный элек

Экспериментальное определение тока шнурования в пропанокислородных смесях

echo "Ограниченное число работ затрудняет идентификацию положительных ионов в зоне горения. Что касается носителей отрицательных зарядов, то установлено, что ими являются свободные электроны. Экспери

Тунельные и барьерные эффекты

echo "Введение "; echo ''; echo " "; echo ''; echo " ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ (туннелирование) — квантовый переход системы через область движения, запрещённую классической механикой. Типичный пример такого

Оборудование и техология эхо-импульсного метода ультразвуковой дефектоскопии

echo "Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц среды. Ультразвук имеет некоторые особенности по сравнению со звуками слышимого диапазона. В ультразв

Шпаргалки по физике за 2 курс, 2 сесестр (УГТУ-УПИ)

echo "Результат изме- 6) I "; echo ''; echo " 2 должна быть интегр. Спектральная плотность энерФормулы классической физики нения Лебедева 3. Основные идеи квантовой "; echo ''; echo " гетической свет

Суперструны и М-теория

Суперструны и М-теория

Однако по мере продвижени я науки в область более фундаментальных я влений, которые невозможно непосредственно наблюдать, значительную роль начинает играть математическа я структура теории. Теори я , обобщающа я то, что известно о мире на сегодн я шней день, все равно была бы не совсем общей. Она бы лишь отыскивала наиболее фундаментальные объекты, пыта я сь с их помощью объ я снить единую природу четырех известных взаимодействий (сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного) Стандартна я Модель описывает большинство я влений, которые мы можем наблюдать с использованием современных технических средств, но многие вопросы Природы остаютс я без ответа. Цель современной теоретической физики состоит в объединении описаний всех процессов Вселенной.

Исторически, этот путь довольно удачен.

Например, Специальна я Теори я Относительности Эйнштейна объединила электричество и магнетизм в электромагнитную силу. В работе Глэшоу, Вайнберга и Салама, получившей Нобелевскую премию 1979 года, показано, что электромагнитное и слабое взаимодействи я могут быть объединены в электрослабое.

Сегодн я есть все основани я полагать, что все силы в рамках Стандартной Модели в конечном итоге объедин я ютс я . Сравнива я сильное и электрослабое взаимодействи я , нам придетс я уйти в область больших энергий, и эти взаимодействи я сравн я ютс я по силе в районе ГэВ. Гравитаци я также сравн я етс я с ними при энерги я х пор я дка Цель теории струн состоит в объ я снении объединени я взаимодействий. II . Струны. Говор я о фундаментальной теории, обычно подразумевают квантовую теорию, описываемую уравнени я ми квантовой механики.

Однако уравнени я описывающие гравитационное поле (четвертое взаимодействие) - классические, а не квантовые. Они служат приближением к истинным квантовым уравнени я м и перестают работать, если рассто я ние между объектами очень мало или их энергии слишком велики.

Классические гравитационные уравнени я (в Общей Теории Относительности) на маленьких рассто я ни я х (~ я и по сей день, хот я такое я вление как электромагнетизм легко квантуетс я . Разрабатываемые теории содержали противоречи я . Гравитаци я описывает не свойства пространства-времени, а непосредственно его физическую сущность. Дл я устранени я противоречий, ученые математики и физики сделали предположение о существовании струн, создав новую теорию.

Вместо точечных объектов - частиц – эта теори я оперирует прот я женными объектами - струнами.

Струна не материальна, тем не менее, ее можно представл я ть себе приближенно в виде некой нат я нутой нити, веревки, или, например, скрипичной струны, наход я щейс я в дес я тимерном пространстве-времени. При этом надо помнить что струна - фундаментальный объект, который ни из чего не состоит (ее нельз я разделить на несколько меньших объектов). Струны могут быть замкнутыми или незамкнутыми (открытыми). Колебани я струны (как и колебани я струн у гитары) могут происходить с разными частотами (гармониками), начина я с некоторой низшей (основной) частоты.

Фундаментальность открыти я в том, что на достаточно большом рассто я нии от струны ее колебани я воспринимаютс я как частицы, и колеблюща я с я струна с некоторой комбинацией основных гармоник (как и у реальной струны) порождает множество, целый спектр разных частиц. На большом рассто я нии от струны Частицы выгл я д я т как кванты известных полей – гравитационного и электромагнитного.

Отсюда возникает представление о том, что частицы в квантовых теори я х - не кусочки вещества, а определенные состо я ни я более общей сущности - пол я . Масса частиц - полей возрастает по мере увеличени я частоты породивших их колебаний. Но зададимс я вопросом - а я вл я етс я ли описание струны последовательно математическим? Дл я избежани я противоречи я теори я струн должна быть построена особым образом. Итак: теори я очень быстро приходит к внутреннему противоречию, если размерность пространства - времени не равна 26. Распростран я я сь в 26-мерном пространстве – времени, струна, как объект одномерный, рисует поверхность, называемую мировым листом (по аналогии с мировой линией, которую рисует частица в 4-мерном пространстве - времени). Мировые листы замкнутых и незамкнутых струн различаютс я . Двумерна я поверхность мирового листа служит “ареной”, на которой может происходить какой-либо процесс.

Например, на ней могут существовать двумерные (не наблюдаемые непосредственно) пол я . Свойства струны в значительной степени завис я т от конкретных частиц, наход я щихс я на мировом листе, образованном ей. Пока струна существует в 26-мерном пространстве - времени, на ней ничего нет, но если что-то по я витс я , она, возможно, сможет существовать в пространстве с меньшим количеством измерений. Если рассматривать так называемую простую или бозонную струну, степени свободы возникающих на листе) двумерных полей в определенном смысле играют роль недостающих пространственных размерностей и тем самым в пространствах меньшей размерности восстанавливают 26-мерность.

Существуют и другие услови я непротиворечивости струнной теории.

Низшие гармоники соответствуют частицам, не имеющим массы.

Оказалось, что сама я низка я гармоника бозонной струны должна восприниматьс я как частица мнимой массы - тахион. Эти частицы должны двигатьс я со скоростью, превышающей скорость света, что не может не вызывать сомнений у ученых. По я вление тахионов в физической системе струны приводит к ее нестабильности, а точнее - тахионы очень быстро забирают из системы всю энергию и перенос я т ее в другие области пространства. При их по я влении можно говорить о нестабильности системы и неизбежном распаде на состо я ни я , лишенные тахионов. Таким образом, теори я самых простых (бозонных) струн оказалась несосто я тельной и возникла необходимость ее перестройки. III . Суперструны.

Существует теори я , базирующа я с я на предыдущей и основанна я на суперсимметрии. Чтобы пон я ть, в чем она заключаетс я , нужно у я снить смысл термина «измерение». Под измерением понимают некие характеристики системы.

Классический пример - кубики разных цветов. Цвет можно прин я ть за дополнительное измерение к общеизвестным трём - высоте, длине и ширине.

Симметри я - это инвариантность относительно некоторых преобразований. С повышением температуры системы уровень её симметричности повышаетс я . Иначе говор я , растет хаотичность, неупор я доченность и уменьшаетс я число параметров, пригодных дл я описани я этой системы. Таким образом, тер я етс я информаци я , котора я позвол я ет различить две любые точки внутри системы.

Например, на ранних этапах своей жизни физическа я вселенна я была очень гор я чей (ее температура была миллионы миллиардов градусов) и в ней существовала симметри я , но с понижением температуры (сейчас средн я я температура вселенной около трёх градусов по Кельвину) симметричность нарушаетс я . Все «элементарные» частицы дел я тс я на два класса — бозоны и фермионы.

Первые, например фотон и гравитон, могут собиратьс я вместе в большие скоплени я , в отличие от них каждый фермион должен подчин я тьс я принципу Паули. К фермионам относитс я в частности электрон.

Различи я физического поведени я разных типов частиц требуют различного математического описани я . И бозоны, и фермионы могут сосуществовать в одной физической системе, и така я система может обладать особым видом симметрии — суперсимметрией. Она отображает бозоны в фермионы и обратно. Дл я этого, естественно, требуетс я равное количество обоих видов частиц, но этим услови я суперсимметрии не ограничиваютс я . Суперсимметричные системы могут существовать только в так называемом суперпространстве. Оно отличаетс я от обычного пространства-времени наличием называемых фермионных координат и преобразовани я суперсимметрии в нем похожи на вращени я и сдвиги в обычном пространстве. В суперпространстве частицы и пол я представл я ютс я набором частиц и полей обычного пространства, со строго фиксированным количественным соотношением бозонов и фермионов и их характеристик (спин и т. п.). Вход я щие в такой набор частицы-пол я называют суперпартнёрами.

Суперпартнеры «сглаживают» друг друга. Это я вление, нар я ду с особенност я ми геометрии суперпространств, значительно затрудн я ет объ я снение процессов, происход я щих в суперпространствах, с точки зрени я квантовой теории.

Струны, существующие в суперпространстве, называютс я суперструнами. Иными словами, струна в обычном пространстве, на мировом листе которой существует определенный набор фермионных полей, и есть суперструна.

Суперсимметри я накладывает определенные ограничени я на поведение суперструн. В суперпространстве не может возникнуть тахионов, так как из-за его свойств у тахиона не может быть суперпартнера. Кроме того, благодар я суперсимметрии, возникает такое состо я ние, в котором суперструна избавлена от противоречий.

Размерность такого пространства оказываетс я равной 10. Причем фермионы насел я ют мировой лист суперструны уже в выделенной 10-размерности и именно их присутствие делает струну суперсимметричной. В 10-мерном пространстве, на достаточном рассто я нии от струны возникает суперсимметричный вариант гравитации, названный супергравитацией.

Оказалось, что супергравитаци я возможна только при условии, что размерности пространства-времени наход я тс я в пределах от 2-х до 11-ти. Дес я тимерные теории супергравитации представл я ют собой предел, к которому сводитс я теори я суперструн на больших рассто я ни я х, а супергравитации в пространствах меньшей размерности получаютс я из дес я тимерных. Таким образом, известные ранее теории пол я оказались пределом теории суперструн, а их симметрии частью симметрии струнной теории.

Однако, 11-мерна я супергравитаци я представл я етс я здесь лишней, и поэтому не вполне пон я тной. Какое же взаимодействие четырехмерной физики и теории суперструн возможно в дес я тимерии? Иде я взаимного вли я ни я пространств различной размерности называетс я теорией Калуцы-Клейна.

Рассмотрим самый простой случай — приведение п я тимерного мира к четырехмерному. Дл я этого в п я тимерии нужно рассматривать не «плоское» пространство, а пространство, представленное в виде «цилиндра», т. е. считать одно из измерений свернутым в кольцо.

Скрученный в тонкую полоску лист бумаги больше похож на линию, чем на плоскость, а лини я — одномерное пространство. Но все же он остаетс я именно трубкой. Но представим, что по этому листу бумаги движутс я какие-то частицы. Пока лист не скручен или радиус трубки не слишком мал, эти частицы движутс я во всех направлени я х. По мере того, как радиус цилиндра уменьшаетс я , частицы движутс я вокруг трубки все быстрее и быстрее, а их движение вдоль трубки остаетс я без изменени я и происходит с той же скоростью, что и на плоском листе. Если диаметр трубки приближаетс я к размеру самой частицы, врем я , за которое частица проходит полный круг настолько мало, что мы не можем его фиксировать, нам кажетс я , что она движетс я только вдоль «плоского» направлени я , вдоль трубки. Таким образом, двумерное пространство свелось к одномерному. В действительности движение по измерени я м, закрученным в кольцо, не удаётс я заметить, так как действует принцип неопределённости. Чем меньше размеры окружности, тем больше энергии нужно затратить, чтобы частица двигалась по ней.

Поэтому, как только измерени я сворачиваютс я в маленькие окружности, не хватает энергии, чтобы заставить частицу двигатьс я по ней, таким образом, это измерение как бы исчезает. Мы знаем, что частицы в микромире — это кванты соответствующих полей, и последовательное описание их взаимодействий осуществл я етс я исход я из этого утверждени я . Пол я могут иметь сотни различных компонент и, как правило, их тем больше, чем выше размерность пространства-времени.

Компоненты — это как бы отдельные пол я , но они все собраны в единую структуру и не обладают без неё абсолютной самосто я тельностью.

Например, электромагнитное поле в 4-мерном пространстве имеет четыре компоненты. Две из них ненаблюдаемы, а другие две соответствуют двум направлени я м пол я ризации фотона. Если представить, что поле существует в пространстве, одно или несколько измерений которого свернуты в маленькие окружности (или просто свёрнуты), то есть в эффективном пространстве меньшей размерности, это поле должно будет преобразовать себ я так, чтобы число компонент уменьшилось до количества, ожидаемого от него в новом пространстве меньшей размерности.

Лишние компоненты пол я при этом оказываютс я полностью независимыми, самосто я тельными и выступают как новые пол я . Суть теории Калуцы-Клейна состоит в том, что некоторые наборы вроде бы никак не св я занных полей в четырёхмерном пространстве могут оказатьс я осколками единого пол я в пространстве более высокой размерности. У существующих в 10 и 11-мерных пространствах полей достаточно компонентов, чтобы упаковать в них все пол я , имеющиес я в четырехмерии. Но как объ я снить, почему дес я тимерие распалось именно на 4 + 6 измерени я , а не, например, 3 + 7 или 5 + 5? На сегодн я шний день неизвестно, как осуществл я етс я выбор между разными вариантами скрутки и разбивки.

Однако возможности такого выбора встроены в теорию суперструн, поскольку суперструны порождают гравитацию, котора я и определ я ет геометрию пространства-времени. Можно определить, может ли то или иное шестимерное пространство быть отобранным суперструной, чтобы из дес я тимери я получилс я наблюдаемый четырехмерный мир.

Определ я ющим критерием дл я этого служит суперсимметри я — не во вс я ком пространстве может существовать суперструна, структура шестимери я должна быть согласована со свойствами наблюдаемого мира. Дело в том, что при скручивании лишних измерений в очень маленькие пространства, свойства теории в остающихс я измерени я х отражают некоторые геометрические характеристики этих пространств. От наблюдаемых свойств элементарных частиц (при доступных малых энерги я х в ускорител я х) переход я т к теории суперструн, экстраполиру я эти свойства на очень высокие энергии (не доступные пока, но существенные дл я струнного описани я ). В рамках струнной формулировки теории ученые пытаютс я пон я ть, каковы механизмы, «перевод я щие» струнные сущности (иногда непосредственно не наблюдаемые, как и свойства полей, наход я щихс я на мировом листе струны) в термины геометрии скрученных измерений, а затем на я зык четырехмери я и существующих в нем элементарных частиц.

Физические процессы описаны уравнени я ми, как правило с некоторыми начальными услови я ми. Т. е. теоретически мы можем рассчитать поведение какой-либо системы на длительное врем я , но практически это можно сделать лишь в некотором приближении. Дл я наиболее точного вычислени я была сознана теори я возмущений, т. е. сначала поведение системы рассчитываетс я в приближении, а затем внос я тс я коррективы.

Однако существуют ситуации, в которых теори я возмущений неприменима, например, если необходимо рассчитать движение в системе тройной звезды, массы звезд в которой примерно одинаковые. Такую ситуацию называют «сильна я св я зь» и подобные задачи решаютс я только с абсолютной точностью, если их решение вообще может быть проведено.

Проблема сильной св я зи есть и в теории суперструн.

Прежде чем приступить к ее рассмотрению, необходимо обратить внимание на один очень важный момент: струнам доступно то, что недоступно частицам. При наличии хот я бы одного скрученного измерени я они могут «наматыватьс я » на него, дела я один или несколько витков. С точки зрени я наблюдател я это выгл я дит как по я вление некоторых новых частиц. При определённых соотношени я между радиусом свернутого измерени я и количеством оборотов струны такие частицы станов я тс я легкими, и их можно сравнивать с теми безмассовыми частицами, по я вление которых ожидалось с самого начала, как соответствующих низшим гармоникам колебаний струны. В итоге получаетс я , что при слабом взаимодействии между струнами, в рамках стандартной теории возмущений струна порождает определенные частицы, реализующие некоторые виды симметрии, в частности суперсимметрию. В другом диапазоне интенсивности взаимодействи я , вне рамок теории возмущений (в области сильной св я зи) струна может порождать другие частицы.

Рассмотрим подробнее 5 существующих на сегодн я шний день теорий суперструн.

Большинство удачных теорий физики элементарных частиц основываютс я на калибровочной симметрии. В таких теори я х различные пол я могут переходить одно в другое. Эти переходы полностью определ я ютс я калибровочной группой теории. Если можно провести некое калибровочное преобразование в точке пространства и при этом теори я не изменитс я , то говор я т, что теори я имеет локальную калибровочную симметрию. У струн могут быть совершенно произвольные услови я на границе.

Например, замкнута я струна имеет периодичные граничные услови я - струна 'переходит сама в себ я '. У открытых же струн могут быть два типа граничных условий - услови я Неймана и услови я Дирихле. В первом случае конец струны может свободно двигатьс я , правда, не унос я при этом импульса. Во втором случае, конец струны может двигатьс я только по некоторому многообразию. Это многообразие и называетс я D -браной или Dp -браной (при использовании второго обозначени я ' p ' - целое число, характеризующее число пространственных измерений многообрази я ). D -браны могут иметь число пространственных измерений от -1 до числа пространственных измерений заданного пространства-времени.

Например, в теории суперструн 10 измерений - 9 пространственных и одно временное. Таким образом, дл я суперструн может существовать D 9-брана, но возникновение D 10-браны невозможно.

Отметим, что в этом случае концы струн фиксированы на многообразии, покрывающем все пространство, поэтому они могут двигатьс я везде, так что это сводитс я к наложению услови я Неймана. В случае p =-1 все пространственные и временные координаты фиксированы, и така я конфигураци я называетс я инстантоном или D -инстантоном. Если p =0, то все пространственные координаты фиксированы, и конец струны может существовать лишь в одной единственной точке в пространстве, так что D 0-браны зачастую называют D -частицами.

Совершенно аналогично D 1-браны называют D -струнами.

Кстати, само слово 'брана' произошло от слова 'мембрана', которым называют 2-мерные браны, или 2-браны. В действительности D-браны динамичны, они могут флуктуировать и двигатьс я . Например, они взаимодействуют гравитационно.

Использу я минимально-св я занную теорию возмущений, можно выделить п я ть различных согласованных суперструнных теорий, известных как Type I SO(32), Type IIA, Type IIB, SO(32) Гетеротическа я (Heterotic) и E8 x E8 Гетеротическа я (Heterotic).

Type IIB Type IIA E8 x E8 Гетеротическа я SO(32) Гетеротическа я Type I
Тип струн Замкнутые Замкнутые Замкнутые Замкнутые Открытые и замкнутые
10d Суперсимметри я N=2 (киральна я ) N=2 (некиральна я ) N=1 N=1 N=1
10d Калибровочные группы нет нет E8 x E8 SO(32) SO(32)
D-браны -1,1,3,5,7 0,2,4,6,8 нет нет 1,5,9
•Type I SO(32): Эта теори я касаетс я открытых суперструн. В ней есть только одна (N=1) суперсимметри я в дес я тимерии.

Открытые струны могут переносить на своих концах калибровочные степени свободы, а дл я того, чтобы избежать аномалий, калибровочна я группа должна быть SO(32) ( SO ( N ) - Группа N x N ортогональных матриц с определителем, равным единице.

Ортогональность означает, что транспонированна я матрица равна обратной). Кроме того, в ней рассмтриваютс я D-браны с 1,5 и 9 пространственными измерени я ми. •Type IIA: Это теори я замкнутых суперструн с двум я (N=2) суперсимметри я ми в дес я тимерии. Два гравитино (суперпартнера гравитона) движутс я в противоположных направлени я х по мировому листу замкнутой струны и имеют противоположные киральности по отношению к 10-мерной группе Лоренца, так что это некиральна я теори я . Также в ней не рассматриваетс я калибровочной группы, зато есть рассматриваютс я D-браны с 0,2,4,6 и 8 пространственными измерени я ми. •Type IIB: Это тоже теори я замкнутых суперструн с N=2 суперсимметрией.

Однако в этом случае гравитино имеют одинаковую киральность по отношению к 10-мерной группе Лоренца, так что это киральна я теори я (Хиральность - свойство объекта не совпадать, не совмещатьс я со своим зеркальным отображением (в плоском зеркале) ни при каких перемещени я х и вращени я х). Снова нет калибровочной группы, но есть D-браны с -1, 1, 3, 5, и 7 пространственными измерени я ми. •SO(32) Гетеротическа я (Heterotic): А это струнна я теори я с суперсимметричными пол я ми на мировом листе, двигающимис я в одном направлении, и несуперсимметричными, двигающимис я в противоположных. В результате получаем N=1 суперсимметрию в дес я тимерии.

Несуперсимметричные пол я делают вклад в спектр как безмассовые бозоны, а сам спектр не аномален только из-за SO(32) калибровочной симметрии. •E8 x E8 Гетеротическа я (Heterotic): Совершенно идентична SO(32) за тем исключением, что в ней вместо группы SO(32) используетс я группа E8xE8, что тоже устран я ет аномалии в спектре. Стоит отметить, что E8 x E8 Гетеротические струны исторически рассматривались как сама я перспективна я теори я дл я описани я физики вне Стандартной Модели. Она в течение длительного времени считалась единственной струнной теорией, имеющей хоть какое-то отношение к реальному миру. Св я зано это с тем, что калибровочна я группа Стандартной Модели - SU(3)xSU(2)xU(1) - хорошо соотноситс я с одной из групп E8. Втора я E8 не взаимодействует с материей кроме как через гравитацию, что может объ я снить проблему темной материи в астрофизике. Из-за того, что мы все еще не полностью понимаем струнную теорию, вопросы типа «как происходило нарушение суперсимметрии» или «почему в Стандартной Модели именно три поколени я частиц», остаютс я без ответа.

Большинство подобных вопросов имеют отношение к компактификации, котора я также называетс я теорией Калуцы-Клейна. Пока же я сно то, что струнна я теори я содержит все элементы, чтобы быть теорией объединенных взаимодействий, и можно сказать, что это пока единственна я настолько завершенна я теори я подобного толка.

Однако мы не знаем, каким же образом все эти элементы описывают наблюдаемые я влени я . Кроме того, теори я каждого из п я ти типов суперструн говорит о том, что люба я суперструна способна порождать наборы частиц, которые выгл я д я т как соответствующие колебани я суперструны другого типа. Это происходит в области сильной св я зи.

Например, струна первого типа может в области сильной св я зи имитировать поведение струны второго типа, и наоборот. На основе этого был сделан вывод, что имеющиес я описани я суперструн, все п я ть теорий, есть «подтеории», часть одной более общей теории, более глобальной, чем теори я суперструн.

Причем она выгл я дит как теори я суперструн только в области слабой св я зи, в области же сильной св я зи она может обнаружить совершенно новые возможности. IV . М-теори я . Эту, более общую, теорию назвали М-теорией, от английского слова «Mystery» - тайна. Это именно та теори я , различные фазы которой может описывать кажда я из п я ти теорий суперструн из дес я тимери я . М-теори я может перейти в каждую из теорий суперструн, если она существует в пространстве с размерностью более дес я ти.

Сначала ученые предполагали разработать М-теорию дл я 11-мерного пространства. В таком случае пон я тно, каким образом лишние, по сравнению с дес я тимерием степени свободы теории комбинируютс я в дес я тимерный мир, в котором существуют суперструны.

Например, одна теори я получаетс я , когда 11-е измерение скручиваетс я в очень маленькую окружность — что-то вроде 10-мерного цилиндра. Друга я теори я возникает, когда М-теори я выдел я ет две дес я тимерные плоскости на некотором, очень малом, рассто я нии друг от друга. Эти плоскости, а точнее гиперплоскости, параллельны друг другу. Тогда 10-мерный мир воспроизводитс я граничными эффектами чего-то более общего, происход я щего во всем объеме 11-мерного пространства.

Оказалось, что при слабой св я зи и малой энергии, М-теори я превращаетс я в 11-мерную теорию супергравитации. Таким образом, последн я я теори я , до этого сто я вша я особн я ком, включилась в общую картину мира.

Однако 11-мерность может породить только две теории суперструн.

Остальные три не смогли произойти из первых двух и был сделан шаг к увеличению размерности. Дл я вывода из одного источника всех теорий суперструн требуетс я 12-мерное пространство, где нар я ду с 10-пространственными измерени я ми имеютс я два времени. Но в то врем я как кажда я из п я ти теорий суперсимметрична, никакой суперсимметрии в 12-мерном пространстве нет. П я ть описанных выше суперструнных теорий сильно различаютс я с точки зрени я слабо-св я занной пертурбативной теории (теории возмущений, описанной выше). Но на самом деле, как вы я снилось в последние несколько лет, они все св я заны между собой различными струнными дуальност я ми. (Назовем теории дуальными, если они описывают одну и ту же физику). Первый тип дуальности, которую следует обсудить, - Т-дуальность. Такой тип дуальности св я зывает теорию, компактифицированную на окружности радиуса R , с теорией, компактифицированной на окружности радиуса 1/ R . Таким образом, если в одной теории пространство свернуто в окружность малого радиуса, то в другой оно будет свернуто в окружность большого радиуса, но обе они будут описывать одну и ту же физику.

Суперструнные теории типа IIA и типа IIB св я заны через Т-дуальность, SO(32) и E8 x E8 гетеротические теории также св я заны через нее. Еще одна дуальность, которую мы рассмотрим - S-дуальность. Проще говор я , эта дуальность св я зывает предел сильной св я зи одной теории с пределом слабой св я зи другой теории. (Отметим, что при этом слабо св я занные описани я обеих теорий могут очень сильно различатьс я .) Например, SO(32) Гетеротическа я струнна я теори я и теори я Типа I S - дуальны в 10-мерии. Это означает, что в пределе сильной св я зи SO(32) Гетеротическа я теори я переходит в теорию Типа I в пределе слабой св я зи и наоборот. Найти же свидетельства дуальности между сильным и слабым пределами можно, сравнив спектры легких состо я ний в каждой из картин и обнаружив, что они согласуютс я между собой.

Например, в струнной теории Типа I есть D-струна, т я жела я при слабой св я зи и легка я при сильной. Эта D-струна переносит те же легкие пол я , что и мировой лист SO(32) Гетеротической струны, так что когда теори я Типа I очень сильно св я зана, D-струна становитс я очень легкой и мы видим, что ее описание становитс я таким же, как и через слабо св я занную Гетеротическую струну.

Другой S-дуальностью в 10-мерии я вл я етс я самодуальность IIB струн: сильно св я занный предел IIB струны это друга я IIB теори я , но слабо св я занна я . В IIB теории тоже есть D-струна (правда, более суперсимметрична я , нежели D-струны теории Типа I, так что и физика здесь друга я ), котора я становитс я легкой при сильной св я зи, но эта D-струна также я вл я етс я другой фундаментальной струной теории Типа IIB. V . Заключение. Наше современное представление о Вселенной и ее происхождении зависит не только от фундаментальных законов физики, но и от начальных условий во времена Большого взрыва.

Например, движение брошенного м я ча определ я етс я законами гравитации.

Однако, име я лишь законы гравитации, нельз я предсказать, где упадет м я ч. Нужно еще знать начальные услови я , то есть величину и направление его скорости в момент броска. Дл я описани я начальных условий, существовавших при рождении Вселенной, используетс я модель Большого взрыва. В стандартной модели Большого взрыва начальные услови я задаютс я бесконечными значени я ми энергии, плотности и температуры в момент рождени я Вселенной.

Иногда пытаютс я представить этот момент истории как взрыв некоей космической бомбы, порождающей материю в уже существующей Вселенной.

Однако этот образ несправедлив, так как когда взрываетс я бомба, она взрываетс я в определенном месте пространства и в определенный момент времени и ее содержимое просто разлетаетс я в разные стороны.

Большой взрыв представл я ет собой порождение самого пространства. В момент Большого взрыва не было никакого пространства вне области взрыва. Или, если быть более точным, еще не было нашего пространства, возникавшего как раз в процессе взрыва и инфл я ционного расширени я Теори я струн модифицирует стандартную космологическую модель в трех ключевых пунктах. Во-первых, из теории струн следует, что Вселенна я в момент рождени я имела минимально допустимый размер. Во-вторых, из теории струн следует дуальность малых и больших радиусов. В-третьих, число пространственно-временных измерений в теории струн и М-теории больше четырех, поэтому струнна я космологи я описывает эволюцию всех этих измерений. В начальный момент существовани я Вселенной все ее пространственные измерени я равноправны и свернуты в многомерный клубок планковского размера. И только потом, в ходе инфл я ции и Большого взрыва часть измерений освобождаетс я из оков суперструн и разворачиваетс я в наше огромное 4-мерное пространство-врем я . Из теории струн (дуальности больших и малых размеров) следует, что сокращение радиусов пространств до и ниже планковского размера физически эквивалентно уменьшению размеров пространства до планковских, с последующим их увеличением.

Поэтому сжатие Вселенной до размеров, меньших планковских, приведет к прекращению роста температуры и ее последующему снижению, как после Большого взрыва, с точки зрени я внутреннего наблюдател я , наход я щегос я в этой Вселенной.

Получаетс я достаточно интересна я картина, чем-то напоминающа я пульсирующую Вселенную, когда одна Вселенна я через своеобразный коллапс до клубка планковских размеров разворачиваетс я затем в новую расшир я ющуюс я Вселенную с теми же, по сути, физическими свойствами. Теори я суперструн активно развиваетс я в последнее врем я , поскольку она может правильно описать всю нашу физику на всех энергетических масштабах. В ней есть все - квантова я физика, фермионы и бозоны, калибровочные группы и гравитаци я . В последние несколько лет произошел насто я щий прорыв в понимании сути теории, включа я D-браны и дуальность.

оценка самолета в Белгороде
оценка изобретений в Москве
оценка для вступления в наследство в Калуге