Dimensiune compactă

Teoria corzilor
Teoria corzilor Şir Coarda bosonică Teoria superstring Tastați șirul I Șir de tip II Coarda heterotică Teoria M Supergravitate D _p -brane Teoria Brane-lume și modelul ecpirotic

Dualitate
T-dualitate · S-dualitate · U-dualitate
Fizică
Glosar fizic Calendarul evenimentelor

Compactarea uneia sau mai multor dimensiuni suplimentare, numite dimensiuni compactate , este un model utilizat în fizica teoretică în teoria șirurilor : o dimensiune compactată este o dimensiune îndoită în sine la o dimensiune mai mică decât lungimea lui Planck .

Orice lucru care se mișcă de-a lungul acestei dimensiuni compactate este forțat să revină aproape instantaneu la punctul său de plecare. Faptul că măsurătorile unei dimensiuni compactate sunt mai mici decât cea mai mică particulă înseamnă că nu poate fi observată prin mijloace convenționale cunoscute și cunoscute în fizică.

Dimensiune suplimentară

În fizică , prin dimensiune suplimentară înțelegem o dimensiune - indiferent spațială sau temporală - în plus față de cele patru pe care le experimentăm continuu ( lățime , înălțime, lungime și timp ).

În prezent, există multe teorii fizice, în principal în căutarea unei Teorii a Totului , care presupune existența uneia sau mai multor dimensiuni suplimentare - dintre care cea mai faimoasă este teoria șirurilor , care presupune până la 22 de dimensiuni suplimentare. Astfel de dimensiuni ar fi inaccesibile experienței de zi cu zi, deoarece efectele lor (cele care ar servi pentru a-și demonstra existența) sunt limitate la scări ultra-microscopice, apropiate sau chiar mai mici decât cea a lungimii lui Planck . Colectorul diferențiat Calabi-Yau este un model în 6 dimensiuni.

De obicei, geometria spațială produsă de aceste dimensiuni este din ce în ce mai complexă pe măsură ce dimensiunile cresc pe măsură ce hipervolumele care sunt create în aceste spații au mult mai multe elemente geodezice , adică căi care identifică punctele îndepărtate din spațiul menționat. Această creștere a complexității duce la o abatere de la geometria euclidiană .

Dimensiuni suplimentare în teoria corzilor

O caracteristică interesantă a teoriei șirurilor este că prezice numărul de dimensiuni pe care Universul ar trebui să le aibă. Nici una dintre „teoria electromagnetismului lui Maxwell și nici teoria relativității lui Einstein nu spun nimic despre acest subiect: ambele teorii necesită ca potrivirea fizică să„ potrivească ”numărul de dimensiuni.

În schimb, teoria șirurilor vă permite să calculați numărul de dimensiuni ale spațiu-timp din principiile sale de bază. Din punct de vedere tehnic, acest lucru se întâmplă deoarece principiul invarianței Lorentz poate fi satisfăcut doar într-un anumit număr de dimensiuni. Mai mult sau mai puțin, este același lucru cu a spune că dacă măsurăm distanța dintre două puncte și apoi rotim observatorul cu un anumit unghi și măsurăm din nou, distanța observată rămâne aceeași numai dacă universul are un număr specific de dimensiuni.

Singura problemă este că, atunci când faceți acest calcul, numărul dimensiunilor din univers nu este de patru, așa cum v-ați putea aștepta (trei axe spațiale și o axă de timp), ci douăzeci și șase. Mai precis, teoriile bosonice implică 26 de dimensiuni, în timp ce superstring și teoriile M par să necesite 10 sau 11 dimensiuni. În teoriile șirurilor bosonice, cele 26 de dimensiuni rezultă din ecuația Polyakov

Z=\int D^{F}\left[\rho \left(\xi \right)\right]\exp \left(-{(26-D) \over 12\pi }\int _{\xi }\left[{\frac {1}{2}}{\left(\partial _{a}\rho \right)^{2} \over \rho ^{2}}\right]+\int _{\xi }\mu _{R}^{2}\rho ^{2}\right).

{\ displaystyle Z = \ int D ^ {F} \ left [\ rho \ left (\ xi \ right) \ right] \ exp \ left (- {(26-D) \ over 12 \ pi} \ int _ { \ xi} \ left [{\ frac {1} {2}} {\ left (\ partial _ {a} \ rho \ right) ^ {2} \ over \ rho ^ {2}} \ right] + \ int _ {\ xi} \ mu _ {R} ^ {2} \ rho ^ {2} \ right).}

{\ displaystyle Z = \ int D ^ {F} \ left [\ rho \ left (\ xi \ right) \ right] \ exp \ left (- {(26-D) \ over 12 \ pi} \ int _ { \ xi} \ left [{\ frac {1} {2}} {\ left (\ partial _ {a} \ rho \ right) ^ {2} \ over \ rho ^ {2}} \ right] + \ int _ {\ xi} \ mu _ {R} ^ {2} \ rho ^ {2} \ right).}

O reprezentare tridimensională a unui spațiu Calabi-Yau .

Cu toate acestea, aceste modele par să contrazică fenomenele observate. Fizicienii rezolvă de obicei această problemă într-unul din cele două moduri. Primul este compactarea dimensiunilor suplimentare; adică, cele 6 sau 7 dimensiuni suplimentare ar trebui să producă efecte fizice pe o rază atât de mică încât nu pot fi detectate în observațiile noastre. Fără a adăuga fluxurile, suntem capabili să obținem rezoluția modelului în 6 dimensiuni cu spațiile Calabi-Yau . În 7 dimensiuni, acestea sunt numite soiuri G2 și în 8 soiuri de spin (7) . În esență, aceste dimensiuni suplimentare sunt compactate matematic făcându-le să se plieze pe ele însele.

O analogie larg utilizată este aceea de a considera spațiul multidimensional ca un tub de cauciuc. Dacă îl privim de la distanță, pare să aibă o singură dimensiune, lungimea. Aceasta corespunde celor patru dimensiuni macroscopice cu care suntem obișnuiți în mod normal. Totuși, dacă ne apropiem, descoperim că are și o a doua dimensiune, circumferința. Această dimensiune, vizibilă doar de aproape, este ca dimensiunile suplimentare ale spațiilor Calabi-Yau, vizibile doar la distanțe extrem de mici, deci nu ușor.

(Evident, un furtun normal de grădină există în trei dimensiuni spațiale, dar pentru a permite analogia, neglijăm grosimea acestuia și luăm în considerare doar mișcarea de pe suprafața tubului. Un punct de pe suprafața tubului poate fi identificat cu două numere, distanța de la un capăt și o distanță de circumferință, la fel cum un punct de pe suprafața pământului poate fi identificat în mod unic prin latitudine și longitudine. În ambele cazuri, spunem că obiectul are două dimensiuni spațiale. Tevile de grădină au un interior, un regiune care necesită o dimensiune suplimentară; totuși, spre deosebire de țevi, un spațiu Calabi-Yau nu are interior).

O altă posibilitate este că suntem blocați într-un sub-spațiu dimensional "3 + 1" al întregului univers, unde 3 + 1 ne amintește că timpul este o dimensiune a unui alt tip decât spațiul. Deoarece această idee implică obiecte matematice numite D-branes , este cunoscută sub numele de teoria world-brane .

În ambele cazuri, gravitația, acționând în dimensiunile ascunse, produce alte forțe non-gravitaționale, precum electromagnetismul. Prin urmare, în principiu, este posibil să se deducă natura acestor dimensiuni suplimentare prin impunerea congruenței cu modelul standard, dar aceasta nu este încă o posibilitate practică.

Notă

Bibliografie

Textele de diseminare

Particule, corzi și multe altele de Warren Siegel, Di Renzo Editore (2008), ISBN 88-8323-204-6 .
Universul elegant de Brian Greene, Einaudi (2000), ISBN 88-06-15523-7 .
Complotul Cosmosului de Brian Greene, Einaudi (2004), ISBN 88-06-18091-6
Oglinda materie de Robert Foot, Macro Edizioni (2005) ISBN 88-7507-448-8
Un univers diferit de Robert Laughlin, Editions Code (2006) ISBN 88-7578-033-1
Creierul cuantic de Jeffrey Satinover, Macro Editions (2002) ISBN 88-7507-408-9
Grădina particulelor de Gordon Kane, Tea Editions (1997) ISBN 88-502-0125-7
Peisajul cosmic: de la teoria corzilor la megavers de Leonard Susskind , Adelphi (2006), ISBN 88-459-2153-0
Nici macar gresit. Eșecul teoriei corzilor și graba de a unifica legile fizicii . de Peter Woit, Editions Code, (2007) ISBN 88-7578-072-2
Riscând cu Dumnezeu (după Einstein) de Antonino Palumbo, Ediții științifice italiene, (2006), ISBN 88-495-1257-0
Unificarea cunoașterii de Antonino Palumbo, Ediții științifice italiene, (2008), ISBN 978-88-495-1745-3

Manuale

Michael Green, John Schwarz și Edward Witten, teoria Superstring , Cambridge University Press (1987). Manualul original.
- Vol. 1: Introducere, ISBN 0-521-35752-7 .
- Vol. 2: Amplitudini de buclă, anomalii și fenomenologie, ISBN 0-521-35753-5 .
Johnson, Clifford, D-branes , Cambridge University Press (2003). ISBN 0-521-80912-6 .
Joseph Polchinski, Teoria corzilor , Cambridge University Press (1998). Un text modern.
- Vol. 1: O introducere în șirul bosonic , ISBN 0-521-63303-6 .
- Vol. 2: Teoria supercordurilor și dincolo, ISBN 0-521-63304-4 .
Zwiebach, Barton. Un prim curs în teoria corzilor. Cambridge University Press (2004). ISBN 0-521-83143-1 . Corecțiile sunt disponibile online .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe Compacted Size

linkuri externe

Totul despre șiruri (inclusiv un test de autoevaluare) în ScienzaPerTutti , pe Scienzapertutti.lnf.infn.it .
( RO ) Site-ul oficial Teoria șirurilor - Site de diseminare excelent, conține și un aparat matematic util pentru experți , pe superstringtheory.com .
( RO ) Pagina principală PLANCK , la aether.lbl.gov .
( EN ) Rezultate WMAP , pe map.gsfc.nasa.gov .
(RO) Superstringtheory.com - Ajutor online.
(EN) Beyond String Theory - Proiect continuu care explică multe aspecte ale teoriei corzilor și subiecte conexe.
( RO ) Universul elegant - documentarul NOVA de Brian Greene. Diverse imagini, texte, videoclipuri și animații despre teoria corzilor.
( EN ) The Symphony of Everything: o scurtă introducere interactivă la teoria corzilor. , pe msnbc.com . Adus la 12 noiembrie 2010 (arhivat din original la 24 septembrie 2008) .
( EN ) "Șiruri cosmice renăscute?" de Tom Kibble, prelegere din septembrie 2004 .
( EN ) SCI.physics.STRINGS - Pagina principală a unui grup de știri dedicat teoriei șirurilor.
(EN) Resource Letter - Un bun ghid pentru studenții către literatura de specialitate despre teoria corzilor.
( EN ) Superstrings! Pagina principală a teoriei șirurilor - Tutorial online.
( EN ) Un blog popular despre teoria corzilor , pe math.columbia.edu .
(EN) Teoria corzilor este chiar greșită? - Critica teoriei corzilor.

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica