Introducere în teoria M

Teoria M este o posibilă teorie a tot ceea ce (ETE, Teoria Totul), adică, capabil să explice pe deplin universul în care trăim.

Propusă în 1995 de către Edward Witten și încă în faza de formulare finală, aceasta se manifestă în unsprezece dimensiuni , dar detaliile matematice sunt încă necunoscute. Gradele de libertate fundamentale sunt descrise prin vibrarea membrane ( p-brane ). Grupurile de teorie cele cinci teorii șir , arătând că acestea sunt , în esență , descrieri ale diferitelor aspecte ale aceleiași teorii de bază.

Istoria teoriilor de unificare a interacțiunilor

De ani de zile fizicienii au tratat matematic particulele fundamentale ale naturii, cum ar fi electronii și fotonii , considerându - le ca non-dimensionale, adică, 0-dimensional entități punct-ca. În acest sens a fost imposibil de a unifica cele patru forțe fundamentale ale naturii: gravitație , puternică interacțiune, interacțiune slabă și electromagnetism . Proiectul ambitios de unificare a celor patru forțe derivă în mod necesar din faptul că ele provin dintr - o singură entitate la momentul originii universului . In ultimul secol, unificarea electromagnetismul, de interacțiune puternică și slabă în domeniul mecanicii cuantice, a fost atins. Această unificare este , de asemenea , cunoscut sub numele de modelul standard și are ca protagonist lumea infinit mici, adică, a particulelor fundamentale și legile care le guvernează.

Modelul standard nu reconciliază, cu toate acestea, cu teoria relativității generale , care are ca protagoniști săi forța gravitației și lumea infinit de mari dimensiuni, care este, planete , stele , galaxii și întregul univers. Mecanica cuantică și relativitatea generală sunt „la cote“, iar Einstein însuși a încercat fără succes să găsească soluția la această problemă imensă. În toate probabilitățile, a existat o lipsă de cunoștințe fundamentale în momentul în care s-ar pune în lumină pe enigma.

De-a lungul ultimilor treizeci de ani, în timp ce cei mai mulți fizicieni au fost dedicate altor probleme, unii teoreticieni a urmărit cu încăpățânare studiile privind unificarea forțelor. Fructul angajamentului lor a fost ceea ce știm astăzi ca „ teoria corzilor “, deși în limba italiană ar fi mai corect să - l numim teoria corzilor, deoarece termenul de „siruri de caractere“ în limba engleză înseamnă „șir“ și nu „șir de caractere“.

Marea revoluție introdusă de teoria corzilor (din care există cinci versiuni) a fost să ia în considerare particulele fundamentale nu mai ca obiecte de puncte de bază non-dimensionale, adică cu 0-dimensiuni, dar mono-dimensională, adică cu 1-dimensiuni, în practică " siruri de caractere“sau«corzi» , care pot fi închise (cum ar fi inele) sau deschise (cum ar fi cablurile). Marea varietate de particule fundamentale pe care le observăm în universul nostru ar fi din cauza modului diferit de „vibrare“ a corzilor. Acest mod de a privi fizicii fundamentale, a făcut posibilă pentru prima dată la relativitatea generală și mecanica cuantică Unificarea.

Teoria corzilor, obiecte 1-dimensionale, implica calcule matematice extrem de complexe și acest lucru a fost unul dintre motivele pentru care a avut succes și difuzarea în comunitatea științifică. Mai mult , aceasta implică existența unor particule, numite tahioni , care se deplasează mai repede decât fotonii într - un vid, o limită ultimă și insurmontabile conform relativității generale. Pe de altă parte, multe dintre dificultățile prezentate de modelul standard ar putea fi depășită în conformitate cu noua teorie. De exemplu, modelul standard are douăzeci de parametri liberi introduse pentru a „face capete întâlni“ calcule matematice, și un foarte mare, aproape exagerat, numărul de particule. De asemenea, este în imposibilitatea de a descrie forța de gravitație, care, de toate forțele, este cel mai familiar pentru noi. În teoria corzilor, cei douăzeci de parametri liberi sunt reduse la doar unul, care corespunde cu lungimea șirului, în timp ce marea varietate de particule, așa cum sa menționat deja, pot fi urmărite înapoi la modul în care corzile vibrează, și , de asemenea , prezice existența a unei noi particule fundamental, graviton , care poartă gravitate, unificarea, de fapt, forța gravitațională cu celelalte trei forțe ale naturii.

În ciuda realizării aparente a obiectivului stabilit, care este de a înțelege sub o singură teorie a tuturor mecanismelor universului, teoria corzilor chiar a fost în mod necesar perfectibil.

Este un bun candidat pentru „teoria totul“, dar ne transportă într-o lume cu mult dincolo de imaginația noastră sălbatice. Este o lume cu mai mult de trei dimensiuni spațiale (chiar și de la nouă la douăzeci și cinci de dimensiuni spațiale în total, în conformitate cu unele versiuni ale teoriei), o lume infinit de mică în cazul în care elementele constitutive fundamentale ale materiei și energiei sunt miliarde și miliarde de ori mai mică decât electronii sau fotonii, o lume alcătuită din mai multe universuri paralele care pot veni , de asemenea , în contact unul cu celălalt.

Extra dimensiuni spațiale furnizate de teoria originală sunt șase, pentru un total de nouă dimensiuni spațiale , plus o dimensiune temporală. Dar de ce putem percepe doar patru dimensiuni? În cazul în care sunt celelalte șase dimensiuni? Teoria ne spune că dimensiunile suplimentare pot fi percepute și „văzut“ doar pe o distanță infinitezimală, deoarece acestea sunt pliate în pe ei înșiși și, prin urmare, dincolo de cunoștințele noastre directe (și poate chiar indirectă). Șirurile, fiind mai mică decât raza de apreciere a dimensiunilor suplimentare, Vibrații nu numai în cele trei dimensiuni, dar , de asemenea , în celelalte șase. Pentru a încerca să înțeleagă, sau cel puțin pentru a avea o idee vagă a ceea ce acest univers ciudat ar putea fi ca, această analogie este adesea prezentat: să presupunem că ne uităm la un fir electric întins între doi piloni de foarte departe: de ea putem percepe doar lungimea sa, ceea ce înseamnă că firul este un obiect 1-dimensional pentru noi. Dacă ne apropiem de sârmă ne dăm seama treptat că are o grosime, care este ca un mic cilindru cu suprafață și, prin urmare, ne dăm seama că este un obiect 2-dimensional. Noi, în lumea noastră, sunt foarte „departe“ de șireturile și, prin urmare, putem percepe doar cele trei dimensiuni cunoscute; dar dacă am putea micșora până la cordon sau puțin mai mare, atunci am putea „vedea“ dimensiunile spațiale care lipsesc.

Problemele cu teoria corzilor, cu toate acestea, nu se termina aici. De fapt, există cinci versiuni ale teoriei corzilor , care se disting în funcție de forma de siruri de caractere și modul în care acestea să pună în aplicare supersimetria , care este o parte tehnică a teoriei care duce la așa-numita teoria corzilor . Cele cinci teorii sunt:

Tip I.
tipul IIA
tipul IIB
SO tip (32)
Type E ₈ XE ₈

Este în acest moment că intervine teoria M.

În 1995, Edward Witten a inițiat a doua revoluție corzilor ( a doua Revoluția corzilor), introducând teoria M. Grupuri Această teorie cinci teoria corzilor într - o formulare matematică coerentă unică și abandoneaza încercare anterioară a relativității generale și mecanicii cuantice Unificarea, cunoscut sub numele de supergravitatie, care a introdus o dimensiune a unsprezecea. Unificarea teorii șir a fost realizat prin asocierea lor într - un fel de rețea de relații reciproce, numita dualitate (in detaliu S-dualitate, T-dualitate si U-dualitate). Fiecare dintre aceste dualități oferă o metodă de conversie a unei teorii șir de caractere la altul.

T-dualitate este , probabil , cel mai simplu pentru a descrie pentru a înțelege teoria M. Ea are de a face cu magnitudinea, al cărui simbol este litera R, a dimensiunilor laminate-up de teorii șir. Acesta a fost, de fapt, a descoperit că, dacă luăm în considerare teoria IIA tip care are o anumită valoare de R și de a schimba raza la 1 / R, atunci obținem tip IIB, care are raza valorii R. Această dualitate, precum și a altele, creează o interconexiune între cele cinci teorii (sau șase dacă doriți să includă supergravitatie, de asemenea). Conceptul de dualitate a fost deja cunoscut înainte de Witten a propus teoria M. Meritul de știință a fost în menționând că toate teoriile sunt conectate reciproc, ca urmare a unei teorii care stau la baza chiar mai fundamentală dintre care cele cinci formulări sunt aproximări. In plus, sa constatat că ecuațiile cerute de teoria corzilor în dimensiunile zece sunt de asemenea aproximări.

Notă

Bibliografie

Duff, Michael J., Teoria Cunoscut anterior sub denumirea Strings , Scientific American, februarie 1998, on - line pe site - ul Universității din Michigan.
Gribbin, John, căutarea supercorzile, Simetria, și teoria Totul, ISBN 0316329754 , Little, Brown & Company, 1ST BACK B Edition, august 2000, în special paginile 177-180.
Greene, Brian, Universul Elegant: supercorzile, ascunse Dimensiuni, și Quest pentru Teoria Ultimate, ISBN 0393046885 , WW Norton & Company, februarie 1999; există , de asemenea , un DVD lansat în septembrie 2005 , care poate fi , de asemenea , găsite aici: [1] arhivării la 1 mai 2008 în Internet Archive ..
Taubes, Gary, "teoreticienii coarde găsi o Rosetta Stone." Știința, v. 285, 23 iulie 1999: 512-515, 517. Q1.S35.
David Z. Albert, "Mecanica cuantică și bun simț", 2000, Adelphi, Milano
Rivka Galchen, David Z. Albert, "Quantum provocare a relativității speciale" Stiintele (Scientific American), 23 mai 2009 n.489

Elemente conexe

linkuri externe

Descoperirea siruri de caractere - De la atomul de la M-teorie - în ScienzaPerTutti , pe Scienzapertutti.lnf.infn.it.
M-Teoria Italiană Grupul de discuții ^{[ link rupt ]} , pe it.groups.yahoo.com .
(EN)M-Theory-Cambridge , pe damtp.cam.ac.uk.
(EN) M-Theory-Caltech , pe theory.caltech.edu. Accesat 11 octombrie 2010 (arhivate de original pe 12 octombrie 2006).
(RO) Universul Elegant , pe pbs.org.

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica