teoria M

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - „M-Teoria“ se referă aici. Dacă sunteți în căutarea pentru a înregistra albumul, vezi M-Theory (album) .
Pagini de îmbinat
Această pagină pe tema fizicii pare să se ocupe de argumente care pot fi fuzionat cu teoria Introducere M pagina care pot fi îmbinate aici.
Puteți contribui prin fuzionarea conținutului într-o singură pagină. Comentează procesul de îmbinare folosind această pagină de discuții . Urmați sfaturile de proiectare de referință .
Teoria corzilor
Dualitate
T-dualitate · S-dualitate · U-dualitate
Fizică
Glosar fizic
Calendarul evenimentelor

În fizica teoretică, teoria M (din limba engleză M-teorie) este o posibilă teorie a tot .

Încă încercări de teorie incompletă a combina cele cinci teorii superstringurilor și 11-dimensionale supergravitatie , inclusiv ideea lumii brane și multivers .

Sensul „M“

Semnificația literei „M“ a fost subiectul discuțiilor generate de indecizia despre ea promotorului său, fizician teoretic Edward Witten . Inițial, „M“ a fost pentru membrană (prescurtat „brane“), un termen conceput pentru a generaliza șiruri în șir teorie . Fizicianul a ales o „teorie M“, generic, deoarece el a fost cel mai sceptic cu privire la natura acestor membrane. Witten , astfel , a părăsit sensul „M“ la interpretarea liberă a cititorului, care ar putea alege între „magic“, „taina“, „matrice“ sau (teoretic) „mama“ [1] . Revenind la subiectul în 2013 plin de sine, Witten a clarificat sensul „M“: „membrană“. Era sigur că colegii săi ar înțelege că libertatea de alegere a fost doar o glumă și nu a imaginat confuzia creată [2] [3] .

Caracteristicile teoriei M

În funcție de substratul geometric , teoria M este asociată cu diferite teorii superstringurilor (în diferite substraturi geometrice) , iar aceste limite sunt corelate unele cu altele în conformitate cu principiul dualității . Două fizice teorii sunt numite dublă în cazul în care acestea au fost aplicate au efecte fizice identice după anumite transformări matematice. Iată principalele caracteristici ale teoriilor șir cunoscute:

Tip Dimensiuni Detalii
bosonic 26 Numai bosoni , fără fermioni , deci numai forțe, indiferent, atât șiruri închise cât și deschise; inconsistență majoră: o particulă cu imaginar masă , numit tahionic
THE 10 Supersimetria între forțele și materie , cu ambele șiruri deschise și închise, fără tahionică , SO (32) grup de simetrie
IIA 10 Supersimetrie între forțe și materie , numai corzi închise, fără tahion , fermioni fără masă cu rotire în ambele direcții (non-chirale)
IIB 10 Supersimetrie între forțe și materie , numai corzi închise, fără tahion , fermioni fără masă cu rotire într-o singură direcție (chirali)
EU AM 10 Supersimetria între forțele și materie , numai șiruri închise, adică șiruri heterotice, se deplasează spre dreapta sunt diferite de cele în mișcare la stânga, nici tahionică , SO grup de simetrie (32)
EL 10 Supersimetria între forțele și materie , numai șiruri închise, heterotice, adică șirurile se deplasează spre dreapta diferă de cele care se deplasează spre stânga, nici tahionică , un grup de simetrie E 8 × E 8

O evoluție șir poate fi un spațiu-timp descris matematic prin funcții cum ar fi care reprezintă modul în care coordonatele a două - dimensional plan al șirului variază în spațiu-timp . Una dintre interpretările acestui rezultat este că dimensiunea unsprezecea este întotdeauna prezent, dar invizibil, atât pentru că raza sa este proporțională cu constanta de cuplare a șirului, și pentru că teoria perturbațiilor tradițională din șir presupune că este infima . O altă interpretare este că dimensiunea nu este un drept fundamental conceptul teoriei M.

Relațiile dintre supercorzile și supergravitatie

Așa cum este definit anterior, există cinci teorii superstringurilor cunoscute: acestea sunt consecvente; această coerență este primul indiciu care ne permite să credem că acestea sunt, de asemenea, într-un fel legate între ele. După cum sugerează numele lor proprii, unele dintre ele sunt în mod clar legate. De exemplu, de tip IIA și IIB tip sunt conectate prin ceea ce este cunoscut sub numele de T-dualitate : aceasta înseamnă că descrierea matematică a unui cerc de rază în AII teorie corespunde cu cea a unui cerc de rază în IIB teorie. Acest lucru este cu siguranță un rezultat de greutate mare , atât pentru că este definită printr - o cuantică abordare, și pentru că orice tip de spațiu poate fi construit , pur și simplu prin cuplarea cercuri împreună în diferite moduri, astfel încât ceea ce este descris într - o teorie este exact echivalent. De asemenea, în celălalt. Deci, puteți trece cu ușurință de la o teorie la alta.

Același tip de raționament poate fi aplicat la cele două teorii heterotice, de asemenea, legate de T-dualitate: astfel, întotdeauna pornind de la exemplul cercului, la raza din CO teoriei (32) corespunde ca înaintea razei E 8 × E 8 teorie. În acest moment, aplicat transformărilor, este ca și cum în cazul în care există doar trei supercorzile : tip I, tip II și heterotic.

Acum , a doua dualitate intră în joc. Este tocmai S-dualitate care unește supercorzilor de tip I cu teoria heterotic SO (32): de fapt, slab interactioneaza particulele in tip I egal cu particule cu interacțiunile de mare intensitate în teoria SO (32). În acest caz, legătura este mai subtilă, întrucât numai limitele pot fi identificate ale teoriilor respective. Există foarte convingătoare dovezi care să susțină că cele două teorii sunt, de fapt, la fel, cu toate acestea ele nu satisfac pe deplin criteriile riguroase de consecvență matematice, care sunt, de altfel, indispensabil într-o teorie ca asta. Dar , dincolo de aceasta, este încă clar că teoriile sunt legate într - un fel [4] . Deci, acum există doar două supercorzile: cel care se face referire aici, pentru scurtarea ca heterotic (dar care, de fapt, include, de asemenea, de tip I) și de tip II.

Unificarea celor din urmă este cea mai problematică pas: de fapt, trebuie să se facă o foarte special , raționament.

Situația teoriei M în raport cu celelalte 5 teorii string și supergravitatie , în funcție de tipul de dualitate
  1. Teoria reprezinta siruri de caractere ca fiind extrem de mici și dificil de obiecte „vedea“.
  2. Teoria cuantică potrivit pentru a descrie mai mici de energie limite consideră, mai degrabă decât siruri de caractere, particule care se deplasează în spațiu-timp : aceasta este ceea ce este cunoscut sub numele de teoria câmpului cuantic .
  3. Deoarece siruri de caractere includ , de asemenea interacțiunea gravitațională , este rezonabil să ne așteptăm ca pentru energii joase care corespund particulelor obișnuite, care totuși se mișcă într - un câmp gravitațional.
  4. Teoria corzilor se bucură de supersimetria , care , prin urmare , ar trebui să apară în aproximările descrieri teoretice ale statelor cu emisii reduse de energie.

Aceste indicii sugerează că omologul teoriei supercorzilor în aproximări de mică energie este o teorie a supergravitatie . Este pe acest tip de teorii că problema se mișcă. În acest sens, în măsura în care 10 dimensiuni sunt în cauză, există doar două teorii ale supergravitatie, numite, nu în mod surprinzător, de tip IIA și IIB tip. De fapt, corespunde supergravitatie IIA la teoria corzilor IIA, ca limita inferioară de energie, și în mod similar șirul IIB se dezvoltă în supergravitatie IIB. Faptul că cele două teorii heterotice pot fi reduse la cele două tipuri II, tocmai în limita inferioară de energie menționat deja de mai multe ori, pare să furnizeze dovezi cu privire la posibilitatea de legătură între teoriile.

Dar este cu ajutorul topologiei că această legătură aparent slabă a fost întărită. Edward Witten , în 1995 , a emis ipoteza ca supergravitatie tip IIA, corespunzând supercorzile heterotice SO (32) și E 8 × E 8 și la supercorzilor IIA tip, ar fi putut fi obținute prin reduceri dimensionale dintr - o singură teorie a supergravitatie în unsprezece dimensiuni [5] . Adică, dacă supergravitatie este studiat într - un 11-dimensional spațiu-timp , de tip supergravitatie IIA este obținut, care prin T-dualitate poate fi transformata in IIB. Cu toate acestea supergravitatie 11-dimensional nu este în mod inerent consistentă: de exemplu, oferă rezultate paradoxale la energii înalte, deci este nevoie de o anumită formă de finalizare. Se pare acceptabil, apoi, existența unor teorii cuantice, care Witten sa numit pe sine tocmai teoria M, în 11 dimensiuni și care, pentru energii joase oferă aceleași rezultate ca supergravitatie 11-dimensional; acesta trebuie să fie legate prin reduceri dimensionale la o teorie șir în 10 dimensiuni. Efectuarea acestor operații asupra unui cerc reproduce tipul IIA supercorzilor, în timp ce aplicarea lor la un segment recade în cazul supercorzilor heterotic SO (32).

M și teoria Brane

Tocmai din cauza adăugării unei suplimentare dimensiuni , teoria M cuprinde mult mai mult decât doar siruri de caractere. Această adăugare permite existența altor obiecte care merg sub numele generic de p -brane , unde p reprezintă numărul de dimensiuni corespunzătoare fiecărui brane: de aceea un obiect 1-brane este un șir și o grupare 2-brane este o membrană. Chiar și obiectele mai mari sunt prezente în teoria superstringurilor, cu toate că studiul lor este complicat din cauza lor non-perturbativa natură. Includerea acestor noi entități nu, cu toate acestea, face greșit lucrările anterioare, care nu le-a luat în considerare: de fapt, aceste obiecte multidimensionale sunt mult mai masive decât siruri de caractere normale și poate, din acest motiv, să fie ignorate, deoarece acestea a facut. necunoștință cercetatorii, atunci când este vorba doar cu siruri de caractere.

Proprietățile fundamentale non-perturbative ale sucursalelor P- provin din clasa lor speciale, numite ramuri P- lui Dirichlet (abreviat ramuri D p ). Această denumire derivă din condițiile limită Dirichlet ., Atribuite punctelor terminale ale siruri deschise în supercorzile de tip I Importanța acestor dispozitive matematice a fost înțeleasă la scurt timp după 1995 lucrări Witten: a fost Joseph Polchinski care a descoperit că, în anumite situații, tipuri particulare string nu ar fi putut să se deplaseze în toate dimensiunile disponibile pentru a le [6] . Ele ar putea fi imaginat ca incapabil să se detașeze de anumite regiuni ale spațiului , deși perfect liber să se miște în ele. Prin aceeași intuiție a Polchinski, aceste părți ale spațiului ar putea fi exact D p -brane și calculele au dovedit acuratețea acestei ipoteze. O altă confirmare vine de la faptul că șiruri deschise de tip I pot avea terminare punctul pe care , de asemenea , satisface condiția limită Neumann . În aceste condiții, punctul final al corzilor este liber să se miște, dar nici un „ moment de “ poate fluctua în sau în afara sfârșitul șirului. T-dualitate presupune existența unor șiruri deschise cu poziții fixe în dimensiuni, care nu sunt altceva decât transformări de tip T În general, în teoriile de tip II se poate imagina șiruri deschise cu poziții specifice endpoint în oricare dintre diferitele dimensiuni:.. Din acest lucru rezultă că acestea trebuie să se încheie pe o preferențial suprafață . Se pare că acest fapt ar părea să rupă invarianta relativistă a teoriei, introducerea unui paradox . Dizolvarea acestui paradox este , de asemenea , încredințată faptul că șirurile se termină pe un p obiect dinamic -dimensional, adică D p -brana.

Trei-dimensional brane paralele ( d-brane ) compuse din bidimensionale brane ( p-brane ), la rândul său , conține siruri ; în figură, un șir le leagă, iar cele două brane se pot ciocni accidental într-un ecpirotic Big Splat

Dar nu toate șirurile sunt limitate la brane: existența unor șiruri închise , poate , de asemenea , incredibil explica slăbiciunea gravitației în ceea ce privește electromagnetism . Problema este rezolvată presupunând că, de fapt, nu există: gravitația nu este mai slabă decât electromagnetismul, dar pur și simplu pare să fie așa. Motivul rezidă tocmai în șirurile închise: a particulă elementară responsabilă pentru forța gravitațională, The graviton , fiind corespunzătoare unui șir de buclă, este în nici un fel legat de brane și este din acest motiv că reușește să le scape, astfel ceea ce face să pară mai puțin intense. puterea de care mediază.

Importanța a ramurilor D- derivă din faptul că acestea permit să studieze excitații lor folosind bidimensională renormare a teoriei cuantice a câmpurilor din șirul deschis în teoria non-renormabil volumul universal al ramurilor D- înșiși. În acest fel, devine posibil să se calculeze fenomene non-perturbative folosind metode care sunt. Multe dintre ramurile P- identificate anterior sunt ramuri D-. Altele se referă la ramurile D- cu dublă simetrii , astfel încât ele să poată fi aduse înapoi sub control matematic. Numeroase aplicații utile ale ramurilor D- au fost găsite, dintre care cea mai notabilă este studiul găurilor negre . Andrew Strominger și Cumrun Vafa au arătat că tehnica de ramură D poate fi folosit pentru a număra microstările cuantice asociate cu configurații clasice gaură neagră. Primul simplu caz explorat a fost extrem statică încărcată găuri negre în 5 dimensiuni. Strominger și Vafa au documentat faptul că pentru valori mari ale taxelor de entropie , unde este este echivalent cu numărul stărilor cuantice în care sistemul poate fi găsit, în conformitate cu previziunile Bekenstein-Hawking (1/4 din suprafața orizontului evenimentului) [7] .

Acest rezultat a fost generalizat pentru găuri negre cu patru dimensiuni precum și cele mai aproape de extremitatea (și iradiate în mod corespunzător) sau rotative, care este un succes remarcabil. Nu mecanică cuantică eșec a fost încă dovedită în ceea ce privește găurile negre.

Big Bang

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: teoria Brane lumea și universul ecpirotic .
Hiperspațiul numit vrac și branuri

Deși încă nu este complet și contrar multor alte ipoteze formulate cu privire la formarea universului , care sunt ex nihilo, teoria M presupune că universul observabil este format din doar patru, din cele unsprezece dimensiuni existente, care au extins în ciuda altele; este emis ipoteza, în special, că Big Bang - ul nu este nimic mai mult decât o coliziune Brane , care a dezvoltat suficient de energie pentru a forma acest univers, care în acest fel ar fi pe un 3-brane. La fel cum este posibil existența unor universuri situate pe alte brane apropiată de cea a universului observabil, în care ar putea exista , de asemenea , legi fizice diferite de cele obișnuite, la fel ca și numărul lor de dimensiuni ar putea fi diferite. Prezența lor ar fi evidențiate prin atracția lor gravitațională.

Reinterpretare ca teoria matrice

Atunci când este formulat, teoria M a fost pur și simplu gândit ca o teorie care descrie o relativ joasă de energie câmp, și anume unsprezece-dimensional supergravitatie . Cu toate că acest lucru a fost tocmai link - ul care a unit această fundamentală teoria cu teoria corzilor , se pare plauzibil că a existat și o limită superioară de energie, la care, în mod coerent, corespundea o declarație matematică, o formulare care a portretizat imaginea de ansamblu a comportamentelor și a interacțiunilor dintre acestea mono sau obiecte multidimensionale. Ceea ce am deja posedat a fost, de fapt, o astfel de viziune coerentă, dar numai superficial și exclus tratamentul elementelor cu adevărat fundamentale. Prin analogie, este ca avand in vedere apa ca fluid continuu și incompresibil, o situație care este cu siguranță adecvat pe scară largă pentru a face față cu curenți și valuri, dar inadecvate atunci când vine vorba de evaporare, sau acele fenomene cu energie mai mare, pentru care studiul comportamentelor moleculare este necesară.

Astfel, pornind tocmai de la aceste ipoteze, Tom Banks , Fischler , Shenker și Susskind (prescurtat BFSS) a crezut că soluția a fost o cu totul matrice formulare a teoriei [8] . Ei au arătat că o nouă teorie a matricelor foarte mari în continuă evoluție a lungul timpului ar putea reproduce descrierea redus de energie a supergravitatie, în timp ce încetează să fie valabile pentru energii mai mari; Prin urmare, în timp ce supergravitatie consideră că spațiu-timp pentru a fi un continuum, teoria matricei prezice că la distanțe mici „geometrie non-comutativă“ încetează să mai fie valabilă, ceva foarte similar cu modul în care continuitatea pauze de apă în jos pentru a da drumul la moleculare Descriere.

Fizicienii care au contribuit la teoria M

Notă

  1. ^ Edward Witten, Magic, Mystery, and Matrix Arhivat la 23 mai 2013 în Internet Archive . .
  2. ^ Accesul interzis pe peluza lui Einstein | Nu a fost chiar gresita
  3. ^ [Amanda Gefter, The Mysterious Letter, pp. 58-59, International n ° 1056, 20/26 iunie 2014.]
  4. ^ Joseph Polchinski si Edward Witten, Dovezi pentru heterotic - tip I String Dualitate (Septembrie Octombrie Noiembrie de 23 1995 de ).
  5. ^ Petr Hořava si Edward Witten, heterotic și de tip I String Dynamics de la unsprezece Dimensiuni (Septembrie Octombrie Noiembrie de 29, 1995 de ).
  6. ^ Joseph Polchinski, Dirichlet-Branes și Taxe Ramond-RAMOND (luna noiembrie 8, 1995 de ).
  7. ^ Andrew Strominger și Cumrun Vafa, Microscopic Originea Bekenstein-Hawking Entropiei (9 gerar, anul 1996 ).
  8. ^ Tom Banks, Willy Fischler, Steve H. Shenker și Leonard Susskind, M Teoria ca o matrice Model: A Conjectură (luna ianuarie de 15, 1997 de ).

Bibliografie

Elemente conexe

linkuri externe

Controlul autorității GND (DE) 4612243-6
Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Meoria_M&oldid=121877232 “