Aici, oile D6 și D8 sunt omise. D6-brana poate fi interpretată ca "monopolul Kaluza-Klein", care este o soluție specială de supergravitate 11-dimensională în conformitate cu compactificarea pe circumferință. D8-brana nu are o interpretare clară în ceea ce privește teoria M, este încă o întrebare deschisă.
O altă modalitate de a obține o teorie consistentă de 10 dimensiuni este compactificarea teoriei M într-un segment mic. Aceasta înseamnă că presupunem că una dintre dimensiuni (11-e) are o lungime finită. Capetele segmentului definesc limitele a 9 dimensiuni spațiale. La aceste limite, poate fi construită o membrană deschisă. Deoarece intersecția membranei cu limita este un șir, se poate observa că "volumele lumii" (9 + 1) -dimensionale pot conține șiruri "lipite" din membrană. După toate acestea, pentru a evita anomaliile, este necesar ca fiecare limită să aibă un grup de calibrare E8. Prin urmare, dacă facem spațiul dintre granițe foarte mic, obținem o teorie de 10 dimensiuni cu șiruri de caractere și un grup de ecartament E8 x E8. Și acesta este șirul E8 x E8 heterotic!
Astfel, luând în considerare diferite condiții și dualități diferite între teoriile șirului, ajungem la faptul că la baza tuturor acestor lucruri se află o teorie - teoria M. Mai mult decât atât, cinci teorii superstring și o supergravitate 11-dimensională sunt limitele sale clasice. Inițial, am încercat să obținem teoriile cuantice corespunzătoare, "extinderea" limitelor clasice, folosind teoria perturbativă (teoria perturbării). Cu toate acestea, teoria perturbativă are limitele de aplicabilitate, astfel încât prin studierea aspectelor neperturbatoare ale acestor teorii, folosind dualități, supersimetrie etc. ajungem la concluzia că toate acestea sunt unite printr-o singură teorie cuantică. Această unicitate este foarte atractivă, astfel încât lucrarea de construire a unei teorii complete cuantice M este în plină desfășurare.
6.Gauri negre
Descrierea clasică a gravitației - Teoria relativității generale (GTR) - conține soluții numite "găuri negre" (BH). Există destul de multe tipuri de găuri negre, dar toate prezintă proprietăți generale similare. Orizonul evenimentului este o suprafață în spațiu-timp, care, mai simplu, separă zona din interiorul BH de zona din afara acestuia. Atracția gravitațională a găurilor negre este atât de mare încât nimic, nici chiar lumina, care pătrunde în orizont, nu poate fi tras înapoi. Astfel, găurile negre clasice pot fi descrise numai prin utilizarea unor parametri cum ar fi masa, încărcătura și impulsul unghiular.
(o explicație a diagramei Penrose)
Găurile negre sunt laboratoare bune pentru studierea teoriilor șirului, deoarece efectele gravitației cuantice sunt importante chiar și pentru găurile negre destul de mari. Găurile negre nu sunt într-adevăr "negre", pe măsură ce radiază. Folosind argumente semi-clasice, Stephen Hawking a arătat că BH-urile emit radiații termice din orizontul lor. Din moment ce teoria corzilor, printre altele, și teoria gravitației cuantice, este capabilă să descrie BH într-o manieră consecventă. Și există, de asemenea, găuri negre care satisfac ecuația de mișcare pentru șiruri de caractere. Aceste ecuații sunt similare cu ecuațiile relativității generale, dar există și câmpuri suplimentare care provin din șiruri. În teoriile superstring există soluții speciale de tip BH, care în sine sunt supersimetrice.
Unul dintre cele mai dramatice rezultate din teoria corzilor a fost derivarea formulei pentru entropia Beckenstein-Hawking BH, obținută din considerente de stări microscopice de șir formând BH. Bekenstein a observat că găurile negre respectă "legea zonei", dM = K dA, unde "A" este zona orizontului și "K" este constanta proporționalității. Deoarece masa totală a găurii negre este energia de odihnă, situația este foarte asemănătoare cu cea a termodinamicii: dE = T dS, care a fost demonstrată de Bekenstein. Hawking mai târziu în aproximația semiclastică a arătat că temperatura BH este egală cu T = 4k, unde "k" este o constantă numită "gravitație de suprafață". Astfel, entropia BH poate fi rescrisă ca
. Mai mult decât atât, recent Strominger (Strominger) și Vafa (Vafa) a arătat că formula pentru entropia poate fi obținută microscopic (până la un factor de 1/4) folosind degenerării stările cuantice de coarde si D-brane corespunzătoare anumitor BH supersimetrică string teoria. Apropo, D-branele oferă o descriere la distanțe scurte, cum ar fi cu cuplajul slab. De exemplu, BH a considerat Strominger și Vafa sunt descrise de 5-brane, 1-Branes și șiruri deschise, "vii", în 1-brane toate laminate într-un tor 5-dimensional, care oferă în mod eficient obiectul 1-dimensional - o gaură neagră.
În acest caz, radiația Hawking poate fi descrisă în aceeași structură, dar dacă șirurile deschise pot "călători" în ambele direcții. Comenzile deschise interacționează una cu cealaltă și radiația este emisă sub formă de șiruri închise.
Calculele exacte arată că, pentru același tip de teoria corzilor BH dă aceeași predicție ca supergravitation semiclasice, inclusiv dependente de frecvența netriviala corecție și numit „parametrul cenușiul“ (factor greybody).
concluzie
Diferitele versiuni ale teoriei corzilor sunt considerate astăzi ca fiind principalii concurenți pentru titlul unei teorii universale cuprinzătoare care explică natura tuturor lucrurilor. Și acesta este un fel de Sfânt Graal al fizicienilor teoretici care se ocupă de teoria particulelor elementare și a cosmologiei. Teoria universală (este teoria tuturor lucrurilor) conține doar câteva ecuații care unesc întregul corp al cunoașterii umane despre natura interacțiunilor și proprietăților elementelor fundamentale ale materiei din care este construit universul. Astăzi, teoria corzilor a fost combinată cu conceptul de supersimetrie. în urma căruia sa născut teoria superstructurilor. și astăzi este un maxim de ceea ce sa realizat în ceea ce privește combinarea teoriei tuturor celor patru principale interacțiuni (forțele care acționează în natură). Teoria suprasimetriei însăși este deja construită pe baza conceptului a priori modern, conform căruia orice interacțiune de la distanță (câmp) se datorează schimbului de particule purtătoare de tipul respectiv între particulele interacționante (modelul standard). Pentru claritate, particulele care interacționează pot fi considerate "cărămizi" ale universului și particule purtătoare - prin ciment.
În cadrul modelului standard ca cărămizi sunt quarcii, și rolul interacțiunii mediei - bosoni gauge. care aceste cuarci se schimbă între ele. Teoria supersimetriei merge chiar mai departe și susține că fac cuarci și leptoni nu sunt fundamentale: ele sunt formate din structuri experimentale și mai grele și deschise (blocuri) de materie, a avut loc împreună și mai puternică „ciment“ particule purtătoare sverhenergetichnyh interacțiuni, mai degrabă decât quarcii în compoziția hadronilor și a bosonilor. Firește, în condiții de laborator, nici unul dintre predictiile teoriei supersimetriei nu este încă verificată, componente ascunse toate acestea ipotetice ale lumii materiale au deja nume - de exemplu, selektron (partener de electroni supersimetric) squark etc. Existența acestor particule, cu toate acestea, teoria acestui .. un fel este prezis fără echivoc.
Imaginea universului oferită de aceste teorii, totuși, este suficient de simplă pentru a fi vizualizată. Pe o scară de ordinul 10-35 m, adică 20 de ordine de mărime mai mică decât diametrul aceluiași proton, care constă din trei cuarci cuplați, structura materiei diferă de ceea ce suntem familiari chiar și la nivelul particulelor elementare. La distanțe atât de scurte (și la energii de interacțiune atât de ridicate, încât acest lucru este de neconceput), materia este transformată într-o serie de valuri de câmp, asemănătoare cu cele care sunt încântați de corzile instrumentelor muzicale. Ca un șir de chitară, într-un astfel de șir, în plus față de tonul fundamental, o multitudine de tonuri sau armonici pot fi excitate. Fiecare armonic corespunde stării sale energetice proprii. Conform principiului relativității (teoria relativității), energia și masa sunt echivalente și, prin urmare, cu cât este mai mare frecvența vibrațiilor armonice ale unui șir, cu atât este mai mare energia și cu atât este mai mare masa particulei observate.
Cu toate acestea, în cazul în care un val de picioare într-un șir de chitară să-și imagineze vizual destul de simplu, valuri în picioare, a propus teoria supercorzile vizibile randamentul cu dificultate - faptul că vibrațiile corzilor apar în spațiul respectiv, care are 11 dimensiuni. Suntem obișnuiți cu un spațiu tridimensional care conține trei dimensiuni spațiale și o singură dată (stânga-dreapta, sus-jos, înainte-înapoi, trecut-viitor). În spațiul superstructurilor, totul este mult mai complicat. fizicienii teoretice ocolesc problema alunecoasă a dimensiunilor „extra“ spațiale, susținând că acestea sunt „mascate“ (sau, să-l pună în termeni științifici, „compactified“) și, prin urmare, nu se observă în energii convenționale.
Aici, poate, și tot ceea ce se poate spune pe scurt despre una dintre teoriile, nu fără justificare, care pretinde că datează pentru titlul teoriei universale a Marii Unificări a tuturor interacțiunilor de putere. Din păcate, această teorie nu este eronată. Mai întâi de toate, nu a fost încă adusă la o formă matematică strictă datorită insuficienței aparatului matematic pentru aducerea lui în corespondență strictă internă. Au trecut 20 de ani de la crearea acestei teorii și nu a fost posibil să se coordoneze consecvent unele dintre aspectele și versiunile sale cu alții. Chiar și mai neplăcut este că niciunul dintre teoreticienii care oferă teoria corzilor (și, în special, superstructurile) nu a propus până acum nicio experiență pe care aceste teorii ar putea fi verificate în laborator. Din păcate, mă tem că până când vor face acest lucru, toată munca lor va rămâne un joc fantezist și exerciții de înțelegere a cunoștințelor esoterice dincolo de știința naturală.
Lista literaturii utilizate.