Superstring txoj kev xav, hauv cov lus nrov, sawv cev rau lub ntiaj teb raws li kev sau ntawm vibrating strands ntawm lub zog - hlua. Lawv yog lub hauv paus ntawm xwm. Lub hypothesis kuj piav txog lwm yam - branes. Txhua yam teeb meem hauv peb lub ntiaj teb yog tsim los ntawm kev vibrations ntawm cov hlua thiab branes. Ib qho txiaj ntsig ntawm txoj kev xav yog kev piav qhia ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Yog vim li cas cov kws tshawb fawb ntseeg tias nws tuav tus yuam sij rau kev sib sau lub ntiajteb txawj nqus nrog rau lwm lub zog.
Kev hloov pauv hloov pauv
Kev sib koom ua ke txoj kev tshawb xav, superstring theory, yog lej nkaus xwb. Zoo li txhua lub tswv yim ntawm lub cev, nws yog nyob ntawm qhov sib npaug uas tuaj yeem txhais tau qee txoj hauv kev.
Hnub no tsis muaj leej twg paub tseeb tias qhov kawg ntawm txoj kev xav no yuav yog li cas. Cov kws tshawb fawb muaj lub tswv yim tsis meej ntawm nws cov ntsiab lus dav dav, tab sis tsis muaj leej twg tseem tuaj nrog qhov sib npaug sib luag uas yuav npog tag nrho cov kev xav ntawm superstring, thiab kev sim nws tseem tsis tau paub meej tias nws (txawm tias tsis tau lees paub nws los yog). Physicists tau tsim cov qauv yooj yim ntawm qhov sib npaug, tab sis txog tam sim no nws tsis tau piav qhia txog peb lub ntiaj teb.
Superstring Theory for Beginners
Qhov kev xav yog ua raws tsib lub tswv yim tseem ceeb.
- Superstring txoj kev xav kwv yees tias txhua yam khoom hauv peb lub ntiaj teb yog tsim los ntawm kev vibrating filaments thiab daim nyias nyias ntawm lub zog.
- Nws sim ua ke kev sib txheeb dav dav (lub ntiajteb txawj nqus) nrog quantum physics.
- Superstring txoj kev xav yuav sib sau ua ke txhua lub zog ntawm lub ntiaj teb.
- Qhov kev xav no kwv yees qhov kev sib txuas tshiab, supersymmetry, ntawm ob hom sib txawv ntawm cov khoom, bosons thiab fermions.
- Lub tswvyim piav txog ntau qhov ntxiv, feem ntau tsis pom qhov ntev ntawm lub Ntiaj Teb.
Thaum txoj kev xav tau tshwm sim nyob rau xyoo 1970, cov xov ntawm lub zog hauv nws tau suav tias yog 1-dimensional khoom - hlua. Lo lus "ib-dimensional" txhais tau hais tias txoj hlua tsuas muaj 1 qhov ntev, qhov ntev, tsis zoo li, piv txwv li, square, uas muaj ob qhov ntev thiab qhov siab.
Txoj kev xav faib cov superstrings no ua ob hom - kaw thiab qhib. Ib txoj hlua qhib muaj qhov xaus uas tsis txhob kov ib leeg, thaum ib txoj hlua kaw yog lub voj uas tsis muaj qhov qhib xaus. Raws li qhov tshwm sim, nws tau pom tias cov hlua no, hu ua cov hlua ntawm thawj hom, raug rau 5 hom kev sib cuam tshuam.
Kev sib cuam tshuam yog raws li lub peev xwm ntawm txoj hlua txuas thiab cais nws qhov kawg. Txij li thaum xaus ntawm cov hlua qhib tuaj yeem ua ke los ua cov hlua kaw, nws tsis tuaj yeem tsim txoj kev xav superstring uas tsis suav nrog cov hlua khi.
Qhov no tau dhau los ua qhov tseem ceeb, vim cov hlua kaw muaj cov khoom, cov kws tshawb fawb ntseeg tias, uas tuaj yeem piav qhia lub ntiajteb txawj nqus. Hauv lwm lo lus, cov kws tshawb fawbpom tau hais tias superstring txoj kev xav, es tsis txhob piav qhia txog qhov teeb meem, tuaj yeem piav qhia lawv tus cwj pwm thiab lub ntiajteb txawj nqus.
Tom qab ntau xyoo, nws tau pom tias, ntxiv rau cov hlua, lwm cov ntsiab lus tsim nyog rau txoj kev xav. Lawv tuaj yeem xav tias yog nplooj ntawv, lossis branes. Cov hlua tuaj yeem txuas rau ib sab lossis ob sab.
Quantum gravity
Niaj hnub physics muaj ob txoj cai kev tshawb fawb tseem ceeb: kev sib txheeb dav dav (GR) thiab quantum. Lawv sawv cev rau txhua qhov sib txawv ntawm kev tshawb fawb. Quantum physics kawm txog qhov me me ntawm ntuj, thiab GR, raws li txoj cai, piav qhia txog xwm txheej ntawm cov ntiaj chaw, galaxies thiab lub ntiaj teb tag nrho. Cov kev xav uas sim ua kom sib koom ua ke yog hu ua quantum gravity theories. Qhov zoo tshaj plaws ntawm lawv hnub no yog txoj hlua.
Kaw xov sib raug rau tus cwj pwm ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Tshwj xeeb, lawv muaj cov khoom ntawm graviton, ib qho khoom uas nqa lub ntiajteb txawj nqus ntawm cov khoom.
Koom Tes
Txoj hlua txoj kev xav sim ua ke plaub lub zog - electromagnetic, muaj zog thiab tsis muaj zog nuclear, thiab lub ntiajteb txawj nqus - ua ib qho. Nyob rau hauv peb lub ntiaj teb no, lawv tshwm sim lawv tus kheej li plaub yam tshwm sim, tab sis txoj hlua theorists ntseeg hais tias nyob rau hauv lub ntiaj teb no thaum ntxov, thaum muaj incredibly siab zog ntawm lub zog, tag nrho cov quab yuam yog piav los ntawm cov hlua interacting nrog ib leeg.
supersymmetry
Tag nrho cov khoom nyob hauv lub ntiaj teb tuaj yeem muab faib ua ob hom: bosons thiab fermions. Txoj hlua txoj kev xavkwv yees tias muaj kev sib raug zoo ntawm lawv, hu ua supersymmetry. Nyob rau hauv supersymmetry, yuav tsum muaj ib tug fermion rau txhua boson thiab ib tug boson rau txhua fermion. Hmoov tsis zoo, lub hav zoov ntawm cov khoom no tsis tau sim ua kom paub tseeb.
Supersymmetry yog kev sib raug zoo lej ntawm cov ntsiab lus ntawm lub cev sib npaug. Nws tau pom nyob rau hauv lwm qhov chaw ntawm physics, thiab nws daim ntawv thov coj mus rau lub renaming ntawm supersymmetric hlua txoj kev xav (los yog superstring txoj kev xav, nyob rau hauv nrov parlance) nyob rau hauv nruab nrab-1970s.
Ib qho ntawm cov txiaj ntsig ntawm supersymmetry yog tias nws yooj yim heev rau kev sib npaug los ntawm kev tso cai rau qee qhov sib txawv kom tshem tawm. Yog tsis muaj supersymmetry, qhov sib npaug ua rau lub cev tsis sib haum xeeb xws li qhov muaj nuj nqis tsis kawg thiab kev xav txog qib zog.
Vim cov kws tshawb fawb tsis tau soj ntsuam cov khoom kwv yees los ntawm supersymmetry, nws tseem yog qhov kev xav. Ntau tus kws kho mob ntseeg tias yog vim li cas qhov no yog qhov xav tau ntawm lub zog loj, uas cuam tshuam nrog huab hwm coj los ntawm Einstein tus lej E=mc2. Cov khoom no tuaj yeem muaj nyob rau hauv lub ntiaj teb thaum ntxov, tab sis thaum nws txias thiab lub zog kis tau tom qab Big Bang, cov khoom no tau txav mus rau qib qis zog.
Hauv lwm lo lus, cov hlua uas ua rau lub zog loj poob lawv lub zog, tig mus rau hauv qis qis qis.
Cov kws tshawb fawb vam tias kev soj ntsuam astronomical lossis kev sim nrog particle accelerators yuav lees paub qhov kev xav los ntawm kev nthuav tawm qee cov ntsiab lus supersymmetric nrog ntau dua.zog.
ntsuas ntxiv
Lwm qhov txiaj ntsig ntawm kev ua lej ntawm txoj hlua txoj hlua yog tias nws ua rau kev nkag siab hauv lub ntiaj teb uas muaj ntau tshaj peb qhov ntev. Tam sim no muaj ob qhov kev piav qhia rau qhov no:
- Qhov qhov ntev ntxiv (rau ntawm lawv) tau tawg, lossis, hauv txoj hlua txoj kev xav, kev cog lus rau qhov loj me me uas yuav tsis pom.
- Peb tau daig hauv 3D brane, thiab lwm qhov ntev txuas ntxiv dhau nws thiab nkag tsis tau rau peb.
Ib kab tseem ceeb ntawm kev tshawb fawb ntawm cov theorists yog tus qauv lej ntawm qhov kev sib koom tes ntxiv no yuav cuam tshuam li cas rau peb. Cov txiaj ntsig tshiab tshaj plaws tau kwv yees tias cov kws tshawb fawb yuav pom sai sai no qhov ntev ntxiv (yog tias lawv muaj) hauv kev sim yav tom ntej, vim tias lawv yuav loj dua li qhov xav tau yav dhau los.
Nkag siab lub hom phiaj
Lub hom phiaj uas cov kws tshawb fawb siv zog rau thaum tshawb nrhiav superstrings yog "kev xav ntawm txhua yam", uas yog, ib qho kev xav ntawm lub cev uas piav txog tag nrho lub cev qhov tseeb ntawm theem pib. Yog tias ua tiav, nws tuaj yeem piav qhia ntau yam lus nug txog tus qauv ntawm peb lub ntiaj teb.
Kev piav qhia ntawm qhov teeb meem thiab pawg
Ib lub luag haujlwm tseem ceeb ntawm kev tshawb fawb niaj hnub no yog nrhiav cov kev daws teeb meem tiag tiag.
String txoj kev xav tau pib raws li lub tswv yim piav qhia txog cov khoom xws li hadrons hauv ntau lub xeev vibrational siab dua ntawm txoj hlua. Nyob rau hauv feem ntau niaj hnub formulations, qhov teeb meem pom nyob rau hauv pebntug, yog qhov tshwm sim ntawm kev co ntawm cov hlua thiab branes nrog lub zog qis tshaj. Kev vibrations siab dua ua rau cov khoom siv hluav taws xob siab uas tam sim no tsis muaj nyob hauv peb lub ntiaj teb.
Qhov loj ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb no yog qhov tshwm sim ntawm txoj hlua thiab branes tau qhwv hauv qhov loj me me ntxiv. Piv txwv li, nyob rau hauv ib tug yooj yim rooj plaub uas lawv muab tais rau hauv ib tug donut puab, hu ua ib tug torus los ntawm mathematicians thiab physicists, ib txoj hlua yuav qhwv cov duab no nyob rau hauv ob txoj kev:
- luv luv hla nruab nrab ntawm lub torus;
- ib lub voj ntev nyob ib ncig ntawm tag nrho cov txheej ncig ntawm lub torus.
Lub voj luv yuav yog lub teeb me me, thiab lub voj loj yuav hnyav. Cov hlua qhwv ib ncig ntawm toroidal compactified qhov ntev tsim cov ntsiab lus tshiab nrog ntau pawg.
Superstring txoj kev xav kom meej meej thiab meej, yooj yim thiab zoo nkauj piav qhia txog kev hloov pauv ntawm qhov ntev mus rau hauv pawg. Cov folding qhov ntev ntawm no yog qhov nyuaj ntau dua li lub torus, tab sis hauv txoj cai lawv ua haujlwm tib yam.
Nws tseem ua tau, txawm tias nyuaj rau kev xav, tias txoj hlua qhwv ib ncig ntawm lub torus nyob rau hauv ob qho kev qhia tib lub sijhawm, ua rau muaj qhov sib txawv nrog qhov sib txawv. Branes tseem tuaj yeem qhwv qhov ntev ntxiv, tsim kom muaj peev xwm ntau dua.
Kev txiav txim qhov chaw thiab sijhawm
Nyob rau hauv ntau lub versions ntawm superstring txoj kev xav, qhov loj me vau, ua rau lawv unobservable nyob rau hauv tam sim no theem ntawm kev loj hlob technology.
Tam sim no nws tsis paub meej tias txoj hlua txoj hlua tuaj yeem piav qhia qhov tseem ceeb ntawm qhov chaw thiab lub sijhawmntau tshaj li Einstein ua. Hauv nws, kev ntsuas yog keeb kwm yav dhau los rau kev sib cuam tshuam ntawm cov hlua thiab tsis muaj lub ntsiab lus tiag tiag.
Cov lus piav qhia tau muab, tsis tau tsim kho tag nrho, hais txog qhov sawv cev ntawm qhov chaw-lub sijhawm raws li qhov sib piv ntawm tag nrho cov lej ntawm txhua txoj hlua sib cuam tshuam.
Txoj hauv kev no tsis ua raws li cov tswv yim ntawm qee tus kws kho mob, uas ua rau muaj kev thuam ntawm qhov kev xav. Kev sib tw txoj kev xav ntawm lub voj quantum gravity siv qhov quantization ntawm qhov chaw thiab lub sijhawm ua qhov pib. Qee tus ntseeg tias nws yuav xaus tsuas yog txoj hauv kev sib txawv rau tib qhov kev xav.
Quantization of gravity
Qhov kev ua tiav tseem ceeb ntawm qhov kev xav no, yog tias nws tau lees paub, yuav yog quantum txoj kev xav ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Cov lus piav qhia tam sim no ntawm lub ntiajteb txawj nqus hauv kev sib piv dav dav tsis sib haum nrog quantum physics. Qhov kawg, los ntawm kev txwv kev txwv rau tus cwj pwm ntawm cov khoom me me, ua rau muaj kev tsis sib haum xeeb thaum sim tshawb txog lub Ntiaj Teb ntawm qhov me me.
Kev sib sau ua ke
Tam sim no, physicists paub plaub lub zog tseem ceeb: lub ntiajteb txawj nqus, electromagnetic, tsis muaj zog thiab muaj zog nuclear kev sib cuam tshuam. Nws ua raws los ntawm txoj hlua txoj kev xav tias lawv txhua tus tau tshwm sim ib zaug.
Raws li qhov kev xav no, txij li lub ntiaj teb thaum ntxov txias tom qab lub suab nrov, qhov kev sib cuam tshuam ib leeg pib tawg mus rau ntau qhov sib txawv uas niaj hnub no.
Kev sim siab lub zog yuav muaj ib hnub tso cai rau peb pom kev sib koom ua ke ntawm cov rog no, txawm hais tias qhov kev sim no tau dhau mus dhau qhov kev txhim kho tam sim no ntawm thev naus laus zis.
tsib xaiv
Tom qab lub kiv puag ncig superstring hauv xyoo 1984, kev txhim kho tau ua rau kub taub hau. Yog li ntawd, tsis yog ib lub tswv yim, muaj tsib, muaj npe hom I, IIA, IIB, HO, HE, txhua yam uas yuav luag tag nrho piav txog peb lub ntiaj teb, tab sis tsis tag.
Physicists, txheeb los ntawm cov qauv ntawm txoj hlua txoj hlua nyob rau hauv kev cia siab ntawm kev nrhiav tus qauv tseeb thoob ntiaj teb, tau tsim 5 qhov sib txawv ntawm tus kheej txaus. Qee yam ntawm lawv cov khoom tau cuam tshuam txog lub cev qhov tseeb ntawm lub ntiaj teb, lwm tus tsis sib haum rau qhov tseeb.
M-theory
Nyob ntawm lub rooj sib tham hauv xyoo 1995, tus kws kho mob Edward Witten tau tawm tswv yim txog kev daws teeb meem ntawm tsib qhov kev xav. Raws li qhov kev tshawb pom tshiab dua, lawv txhua tus tau dhau los ua cov xwm txheej tshwj xeeb ntawm tib lub tswv yim, hu ua Witten's M-theory of superstrings. Ib qho ntawm nws cov ntsiab lus tseem ceeb yog branes (luv rau daim nyias nyias), cov khoom tseem ceeb uas muaj ntau tshaj 1 qhov ntev. Txawm hais tias tus sau tsis tau muab ib daim ntawv qhia tag nrho, uas tseem tsis tau muaj, M-kev xav ntawm superstrings luv luv muaj cov yam ntxwv hauv qab no:
- 11-dimension (10 spatial plus 1 time dimension);
- dualities uas ua rau tsib txoj kev xav piav qhia tib lub cev muaj tseeb;
- branes yog cov hlua uas muaj ntau tshaj 1 qhov ntev.
Txhais tau
Vim li ntawd, tsis yog ib qho, muaj 10 500 daws. Rau qee tus kws tshawb fawb physicists, qhov no ua rau muaj kev kub ntxhov, thaum lwm tus tau txais lub hauv paus ntsiab lus anthropic, uas piav qhia txog cov khoom ntawm lub ntiaj teb los ntawm peb qhov muaj nyob hauv nws. Nws tseem yuav pom thaum theorists yuav pom lwm qhovtxoj kev taw qhia nyob rau hauv superstring txoj kev xav.
Ib txhia txhais hais tias peb lub ntiaj teb no tsis yog tib leeg xwb. Cov feem ntau radical versions tso cai rau lub hav zoov ntawm ib tug infinite naj npawb ntawm ntug, ib co ntawm cov muaj pes tsawg daim ntawv luam ntawm peb tus kheej.
Einstein txoj kev xav kwv yees qhov muaj nyob ntawm qhov chaw coiled, uas yog hu ua wormhole lossis tus choj Einstein-Rosen. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, ob qhov chaw nyob deb yog kev cob cog rua los ntawm ib tug luv luv passage. Superstring txoj kev xav tso cai tsis tsuas yog qhov no, tab sis kuj tseem muaj kev sib txuas ntawm cov ntsiab lus nyob deb ntawm lub ntiaj teb sib npaug. Nws tseem tuaj yeem hloov pauv ntawm lub ntiaj teb nrog ntau txoj cai ntawm physics. Txawm li cas los xij, nws zoo li quantum txoj kev xav ntawm lub ntiajteb txawj nqus yuav ua rau lawv lub neej ua tsis tau.
Ntau tus kws kho mob ntseeg tias lub hauv paus ntsiab lus holographic, thaum tag nrho cov ntaub ntawv muaj nyob hauv qhov ntim ntawm qhov chaw sib raug rau cov ntaub ntawv sau tseg rau ntawm nws qhov chaw, yuav tso cai rau kev nkag siab tob txog lub tswv yim ntawm lub zog xov.
Qee tus ntseeg tias txoj kev xav superstring tso cai rau ntau qhov ntev ntawm lub sijhawm, uas tuaj yeem ua rau kev mus los ntawm lawv.
Tsis tas li ntawd, nyob rau hauv lub moj khaum ntawm qhov kev xav, muaj lwm txoj hauv kev rau tus qauv loj loj, raws li peb lub ntiaj teb tau tshwm sim los ntawm kev sib tsoo ntawm ob lub branes thiab dhau mus dhau ntawm kev tsim thiab kev puas tsuaj.
Txoj hmoo kawg ntawm lub qab ntuj khwb yeej ib txwm nyob physicists, thiab qhov kawg version ntawm txoj hlua txoj kev xav yuav pab txiav txim seb qhov ntom ntawm cov teeb meem thiab cosmological tas li. Paub txog cov txiaj ntsig no, cosmologists tuaj yeem txiav txim siab seb lub ntiaj teb puas yuavshrink kom txog thaum nws tawg los pib dua.
Tsis muaj leej twg paub qhov twg txoj kev tshawb fawb tuaj yeem coj mus txog thaum nws tsim thiab sim. Einstein, sau cov kab zauv E=mc2, tsis tau xav tias nws yuav ua rau muaj qhov tshwm sim ntawm riam phom nuclear. Cov neeg tsim ntawm quantum physics tsis paub tias nws yuav dhau los ua lub hauv paus tsim lub laser thiab transistor. Thiab txawm hais tias nws tseem tsis tau paub tias lub tswv yim zoo li no yuav coj mus rau qhov twg, keeb kwm qhia tau hais tias ib yam dab tsi zoo yuav tshwm sim.
Yog xav paub ntxiv txog qhov kev xav no, saib Andrew Zimmerman's Superstring Theory for Dummies.
