V oblasti částicové fyziky spojuje teorie strun kvantovou mechaniku a obecnou teorii relativity Alberta Einsteina.
Přejít na sekci
- Co je teorie strun?
- 5 ústředních myšlenek teorie strun
- Stručná historie teorie strun
- Zjistit více
- Další informace o MasterClass Neila deGrasse Tysona
Renomovaný astrofyzik Neil deGrasse Tyson vás naučí, jak najít objektivní pravdy, a sdílí své nástroje pro komunikaci toho, co objevíte.
Zjistit více
Co je teorie strun?
Teorie strun poskytuje teoretický rámec, ve kterém jsou všechny částice, od fotonů po kvarky, jednorozměrné řetězce na rozdíl od nulových bodů. Pokud by byla nalezena verze teorie strun, která by obstála ve všech kontextech, sloužila by jako jediný matematický model pro popis podstaty vesmíru - teorie všeho, která by nahradila standardní model fyziky, který nevysvětluje gravitaci.
5 ústředních myšlenek teorie strun
Pochopení detailů teorie strun vyžaduje rozsáhlé studium, ale seznámení s hlavními prvky teorie strun vám poskytne základní pochopení jejích hlavních konceptů.
- Struny a otruby : Řetězce jsou jednorozměrná vlákna, která mají dvě formy: otevřené řetězce a uzavřené řetězce. Otevřený řetězec má konce, které se nepřipojují, zatímco uzavřený řetězec tvoří uzavřenou smyčku. Větve (odvozené od slova „membrána“) jsou objekty podobné listům, ke kterým se řetězce mohou připojit na obou koncích. Brány jsou schopné se pohybovat v časoprostoru podle pravidel kvantové mechaniky.
- Další prostorové rozměry : Fyzici připouštějí, že náš vesmír obsahuje tři prostorové dimenze, ale teoretici strun argumentují pro model, který popisuje další dimenze vesmíru. V teorii strun je nejméně šest dalších dimenzí nezjištěno, protože jsou pevně zhutněny do složitého složeného tvaru zvaného potrubí Calabi-Yau.
- Kvantová gravitace : Teorie strun je teorie kvantové gravitace, protože se pokouší spojit kvantovou fyziku s teorií obecné relativity. Kvantová fyzika studuje nejmenší objekty ve vesmíru - jako atomy a subatomární částice - zatímco obecná relativita se obvykle zaměřuje na objekty ve vesmíru ve větším měřítku.
- Supersymetrie : Také známá jako teorie superstrun, supersymetrie popisuje vztah mezi dvěma typy částic, bosony a fermiony. V teorii strun supersymetrie má boson (nebo silová částice) vždy protějšek fermion (nebo hmotnou částici) a naopak. Koncept supersymetrie je stále teoretický, protože vědci dosud žádnou z těchto částic neviděli. Někteří fyzici spekulují, že je to proto, že generování bosonů a fermionů by vyžadovalo neuvěřitelně vysokou hladinu energie. Tyto částice mohly existovat v časném vesmíru před velkým třeskem, ale poté byly rozděleny na částice s nižší energií, které jsou dnes vidět. Velký hadronový urychlovač (urychlovač částic s nejvyšší energií na světě) může v určitém okamžiku generovat dostatek energie na podporu této teorie - i když dosud se neobjevil důkaz supersymetrie.
- Sjednocené síly : String teoretici věří, že mohou pomocí interagujících řetězců vysvětlit, jak čtyři základní síly přírody - gravitační síla, elektromagnetická síla, silná jaderná síla a slabá jaderná síla - vytvářejí jednotnou teorii všeho.
Stručná historie teorie strun
Následující časová osa označuje významné úspěchy v oblasti teorie strun.
- 1968 : Gabriele Veneziano, italský teoretický fyzik pracující v Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN), použil data shromážděná od různých urychlovačů částic k formulaci základů teorie strun. Konstruoval model s dvojitou rezonancí poté, co si uvědomil, že může použít 200 let starý vzorec funkce Euler beta k vysvětlení fyzikálních charakteristik silně interagujících částic.
- 1970 : Název „teorie strun“ je vytvořen, když tři fyzici - Leonard Susskind, Holger Nielsen a Yoichiro Nambu - kteří pomocí Venezianova modelu navrhli, že vesmír je tvořen malými vibrujícími strunami.
- 1971 : Profesor teoretické fyziky Pierre Ramond zahájil vývoj teorie superstrun formulováním konceptu supersymetrie.
- 1974 : Japonský fyzik Tamiaki Yoneya objevil, že teorie strun obsahuje částici s vlastnostmi gravitonu - kvantovou částici, která nese gravitační sílu - a uvědomil si, že aspekty teorie strun mohou být také teorií gravitace.
- 1984 : Anglický fyzik Michael Green a americký fyzik John Schwarz objevili zrušení anomálií v teorii strun typu I, která se stala známou jako Green-Schwarzův mechanismus. Tato událost dále spojila myšlenky teorie strun se supersymetrií a zahájila první revoluci superstrun.
- 1985 : „Princetonský smyčcový kvartet“ - David Goss, Jeffrey Harvey, Emil Martinec a Ryan Rohm - objevil heterotické řetězce, které jsou uzavřenými řetězci, které jsou hybridy řetězce superstrun a bosonic.
- devatenáct devadesát pět : Edward Witten, teoretický fyzik na Institutu pro pokročilé studium v Princetonu v New Jersey, navrhl, že pět různých přijatých verzí teorie strun ve skutečnosti neodděluje teorie. Witten navrhl, že jsou to jen různé limity jedné teorie, kterou Witten nazval M-theory. Myšlenka M-teorie zahájila druhou superstrunovou revoluci.
Mistrovská třída
Navrženo pro vás
Online kurzy vyučované těmi největšími světovými mozky. Rozšiřte své znalosti v těchto kategoriích.
Neil deGrasse TysonUčí vědecké myšlení a komunikaci
Zjistit více Dr. Jane GoodallUčí konzervování
Další informace Chris Hadfield
Učí průzkum vesmíru
Zjistit více Matthew WalkerUčí vědu o lepším spánku
Zjistit víceZjistit více
Dostaň Roční členství MasterClass za exkluzivní přístup k video lekcím vyučovaným obchodními a vědeckými osobnostmi, včetně Neila deGrasse Tysona, Chrisa Hadfielda, Jane Goodallové a dalších.
Zajímavé Články
