لقد تم دحض نظرية الأوتار. عيوب نظرية الأوتار

بيئة المعرفة: أكبر مشكلة يواجهها علماء الفيزياء النظرية هي كيفية الجمع بين جميع التفاعلات الأساسية (الجاذبية والكهرومغناطيسية والضعيفة والقوية) في نظرية واحدة. تدعي نظرية الأوتار الفائقة أنها نظرية كل شيء

العد من ثلاثة إلى عشرة

أكبر مشكلة يواجهها علماء الفيزياء النظرية هي كيفية الجمع بين جميع التفاعلات الأساسية (الجاذبية والكهرومغناطيسية والضعيفة والقوية) في نظرية واحدة. تدعي نظرية الأوتار الفائقة أنها نظرية كل شيء.

لكن اتضح أن العدد الأكثر ملائمة للأبعاد المطلوبة لكي تعمل هذه النظرية هو ما يصل إلى عشرة (تسعة منها مكانية وواحدة زمانية)! إذا كانت هناك أبعاد أكثر أو أقل، فإن المعادلات الرياضية تعطي نتائج غير عقلانية تصل إلى ما لا نهاية - التفرد.

المرحلة التالية في تطور نظرية الأوتار الفائقة - نظرية M - قد أحصت بالفعل أحد عشر بعدًا. ونسخة أخرى منها - نظرية F - كلها اثني عشر. وهذا ليس تعقيدًا على الإطلاق. تصف نظرية F الفضاء ذو 12 بعدًا بمعادلات أبسط من نظرية M التي تصف الفضاء ذو 11 بعدًا.

بالطبع، لا تسمى الفيزياء النظرية نظرية من أجل لا شيء. كل إنجازاتها موجودة حتى الآن على الورق فقط. لذا، لشرح سبب عدم قدرتنا على التحرك إلا في الفضاء ثلاثي الأبعاد، بدأ العلماء يتحدثون عن كيفية تقلص الأبعاد المتبقية المؤسفة إلى مجالات مدمجة على المستوى الكمي. على وجه الدقة، ليس في المجالات، ولكن في مساحات كالابي ياو. هذه شخصيات ثلاثية الأبعاد يوجد بداخلها عالمها الخاص بأبعاده الخاصة. يبدو الإسقاط ثنائي الأبعاد لمثل هذا المشعب كما يلي:

أكثر من 470 مليون من هذه الأرقام معروفة. أي منهم يتوافق مع واقعنا يجري حسابه حاليًا. ليس من السهل أن تكون فيزيائيًا نظريًا.

نعم، يبدو هذا بعيد المنال بعض الشيء. ولكن ربما هذا هو بالضبط ما يفسر سبب اختلاف العالم الكمي عن العالم الذي ندركه.

نقطة، نقطة، فاصلة

لنبدأ من البداية. البعد الصفري هو نقطة. ليس لها حجم. لا يوجد مكان للتحرك، ولا حاجة إلى إحداثيات للإشارة إلى الموقع في مثل هذا البعد.

لنضع نقطة ثانية بجوار النقطة الأولى ونرسم خطًا من خلالها. وهنا البعد الأول. الكائن أحادي البعد له حجم - طول، ولكن ليس له عرض أو عمق. الحركة داخل الفضاء أحادي البعد محدودة للغاية، لأنه لا يمكن تجنب العوائق التي تظهر في الطريق. لتحديد الموقع على هذا الجزء، تحتاج إلى إحداثي واحد فقط.

دعونا نضع نقطة بجانب هذا الجزء. لملاءمة هذين الجسمين، سنحتاج إلى مساحة ثنائية الأبعاد بطول وعرض، أي مساحة، ولكن بدون عمق، أي حجم. يتم تحديد موقع أي نقطة في هذا المجال بإحداثيتين.

وينشأ البعد الثالث عندما نضيف محور إحداثي ثالث لهذا النظام. من السهل جدًا علينا، نحن سكان الكون ثلاثي الأبعاد، أن نتخيل ذلك.

دعونا نحاول أن نتخيل كيف يرى سكان الفضاء ثنائي الأبعاد العالم. على سبيل المثال هذين الرجلين:

سيرى كل واحد منهم رفيقه هكذا:

وفي هذه الحالة:

سوف يرى أبطالنا بعضهم البعض مثل هذا:

إن تغيير وجهة النظر هو الذي يسمح لأبطالنا بالحكم على بعضهم البعض ككائنات ثنائية الأبعاد، وليس شرائح ذات بعد واحد.

والآن لنتخيل أن جسمًا حجميًا معينًا يتحرك في البعد الثالث، وهو ما يتقاطع مع هذا العالم ثنائي الأبعاد. بالنسبة لمراقب خارجي، سيتم التعبير عن هذه الحركة في تغيير في الإسقاطات ثنائية الأبعاد للجسم الموجود على المستوى، مثل القرنبيط في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي:

لكن بالنسبة لساكن أرضنا المسطحة فإن مثل هذه الصورة غير مفهومة! لا يستطيع حتى أن يتخيلها. بالنسبة له، سيتم النظر إلى كل من الإسقاطات ثنائية الأبعاد على أنها قطعة أحادية البعد ذات طول متغير بشكل غامض، تظهر في مكان غير متوقع وتختفي أيضًا بشكل غير متوقع. إن محاولات حساب طول ومكان أصل هذه الأجسام باستخدام قوانين فيزياء الفضاء ثنائي الأبعاد محكوم عليها بالفشل.

نحن، سكان العالم ثلاثي الأبعاد، نرى كل شيء ثنائي الأبعاد. فقط حركة الجسم في الفضاء هي التي تسمح لنا بالشعور بحجمه. سنرى أيضًا أي كائن متعدد الأبعاد على أنه ثنائي الأبعاد، لكنه سيتغير بطرق مذهلة اعتمادًا على علاقتنا به أو بالزمن.

من وجهة النظر هذه، من المثير للاهتمام التفكير، على سبيل المثال، في الجاذبية. ربما رأى الجميع صورًا مثل هذه:

وهي عادة ما تصور كيف تنحني الجاذبية الزمكان. ينحني... أين؟ بالضبط ليس في أي من الأبعاد المألوفة لدينا. وماذا عن النفق الكمي، أي قدرة الجسيم على الاختفاء في مكان والظهور في مكان مختلف تماما، وخلف عائق لا يستطيع في واقعنا أن يخترق من خلاله دون إحداث ثقب فيه؟ ماذا عن الثقوب السوداء؟ ماذا لو تم تفسير كل هذه الألغاز وغيرها من أسرار العلم الحديث بحقيقة أن هندسة الفضاء ليست على الإطلاق كما اعتدنا على إدراكها؟

الساعة تدق

يضيف الوقت إحداثيًا آخر إلى كوننا. من أجل إقامة الحفلة، لا تحتاج إلى معرفة الشريط الذي ستقام فيه فحسب، بل أيضًا الوقت المحدد لهذا الحدث.

بناءً على تصورنا، فإن الوقت ليس خطًا مستقيمًا بقدر ما هو شعاع. أي أن لها نقطة انطلاق، والحركة تتم في اتجاه واحد فقط - من الماضي إلى المستقبل. علاوة على ذلك، فإن الحاضر وحده هو الحقيقي. لا الماضي ولا المستقبل موجودان، كما أن وجبات الإفطار والعشاء غير موجودة من وجهة نظر موظف المكتب في وقت الغداء.

لكن النظرية النسبية لا تتفق مع هذا. من وجهة نظرها، الوقت هو بعد كامل. كل الأحداث التي كانت وتوجد وستوجد هي حقيقية بنفس القدر، كما أن شاطئ البحر حقيقي، بغض النظر عن المكان الذي فاجأتنا فيه أحلام صوت الأمواج. إن إدراكنا هو مجرد شيء يشبه الضوء الذي ينير جزءًا معينًا على خط مستقيم من الزمن. تبدو الإنسانية في بعدها الرابع كما يلي:

لكننا نرى فقط إسقاطًا، شريحة من هذا البعد في كل لحظة من الزمن. نعم، نعم، مثل البروكلي في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي.

حتى الآن، عملت جميع النظريات مع عدد كبير من الأبعاد المكانية، وكان البعد الزمني هو الوحيد دائمًا. ولكن لماذا يسمح الفضاء بأبعاد متعددة للمكان ولكن مرة واحدة فقط؟ وإلى أن يتمكن العلماء من الإجابة على هذا السؤال، فإن فرضية وجود مكانين زمنيين أو أكثر ستبدو جذابة للغاية لجميع الفلاسفة وكتاب الخيال العلمي. والفيزيائيون أيضًا، فماذا في ذلك؟ على سبيل المثال، يرى عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي إسحق بارز أن أصل كل المشاكل المتعلقة بنظرية كل شيء هو البعد الزمني الثاني الذي تم تجاهله. كتمرين عقلي، دعونا نحاول تخيل عالم ذو زمنين.

كل البعد موجود بشكل منفصل. يتم التعبير عن ذلك في حقيقة أنه إذا قمنا بتغيير إحداثيات كائن ما في أحد الأبعاد، فقد تظل الإحداثيات في الأبعاد الأخرى دون تغيير. لذا، إذا تحركت على طول محور زمني يتقاطع مع محور زمني آخر بزاوية قائمة، فسيتوقف الزمن المحيط عند نقطة التقاطع. من الناحية العملية سيبدو الأمر كالتالي:

كل ما كان على نيو فعله هو وضع محوره الزمني أحادي البعد بشكل متعامد مع المحور الزمني للرصاص. مجرد تافه، وسوف توافق. في الواقع، كل شيء أكثر تعقيدا بكثير.

سيتم تحديد الوقت المحدد في الكون ذو بعدين زمنيين بقيمتين. هل من الصعب تخيل حدث ثنائي الأبعاد؟ أي أنه ممتد في وقت واحد على طول محورين زمنيين؟ ومن المرجح أن مثل هذا العالم سيتطلب متخصصين في رسم خرائط الزمن، تمامًا كما يرسم رسامي الخرائط سطح الكرة الأرضية ثنائي الأبعاد.

ما الذي يميز الفضاء ثنائي الأبعاد عن الفضاء أحادي البعد؟ القدرة على تجاوز عقبة، على سبيل المثال. وهذا خارج حدود عقولنا تمامًا. لا يمكن للمقيم في عالم أحادي البعد أن يتخيل كيف يكون الأمر عند المنعطف. وما هذه الزاوية في الزمن؟ بالإضافة إلى ذلك، في الفضاء ثنائي الأبعاد، يمكنك السفر للأمام أو للخلف أو حتى بشكل قطري. ليس لدي أي فكرة عما يعنيه المرور عبر الزمن بشكل قطري. ناهيك عن حقيقة أن الوقت يكمن وراء العديد من القوانين الفيزيائية، ومن المستحيل تخيل كيف ستتغير فيزياء الكون مع ظهور بُعد زمني آخر. لكن من المثير جدًا التفكير في الأمر!

موسوعة كبيرة جدا

ولم يتم اكتشاف أبعاد أخرى بعد وهي موجودة فقط في النماذج الرياضية. لكن يمكنك محاولة تخيلهم بهذه الطريقة.

وكما اكتشفنا سابقاً، فإننا نرى إسقاطاً ثلاثي الأبعاد للبعد الرابع (الزمني) للكون. بمعنى آخر، كل لحظة من وجود عالمنا هي نقطة (شبيهة بالبعد الصفري) في الفترة الزمنية من الانفجار الكبير إلى نهاية العالم.

أولئك منكم الذين قرأوا عن السفر عبر الزمن يعرفون الدور المهم الذي يلعبه انحناء استمرارية الزمان والمكان فيه. هذا هو البعد الخامس - حيث "ينحني" الزمكان رباعي الأبعاد من أجل تقريب نقطتين على هذا الخط من بعضهما البعض. وبدون ذلك، سيكون السفر بين هذه النقاط طويلاً للغاية، أو حتى مستحيلاً. بشكل تقريبي، البعد الخامس مشابه للبعد الثاني - فهو ينقل خط الزمكان "أحادي البعد" إلى مستوى "ثنائي الأبعاد" مع كل ما يتضمنه في شكل القدرة على الانعطاف من زاوية.

في وقت سابق قليلا، ربما فكر قرائنا ذوي التفكير الفلسفي بشكل خاص في إمكانية الإرادة الحرة في الظروف التي يكون فيها المستقبل موجودا بالفعل، لكنه غير معروف بعد. يجيب العلم على هذا السؤال بهذه الطريقة: الاحتمالات. المستقبل ليس عصا، بل مكنسة كاملة من السيناريوهات المحتملة. سنكتشف أي واحد سيتحقق عندما نصل إلى هناك.

وكل احتمال من هذه الاحتمالات موجود على شكل قطعة "أحادية البعد" على "مستوى" البعد الخامس. ما هي أسرع طريقة للانتقال من قطعة إلى أخرى؟ هذا صحيح - قم بثني هذه الطائرة مثل ورقة. أين يجب أن ثنيها؟ ومرة أخرى بشكل صحيح - في البعد السادس، الذي يعطي "الحجم" هذا الهيكل المعقد بأكمله. وبالتالي، فإنه، مثل الفضاء ثلاثي الأبعاد، "انتهى"، نقطة جديدة.

البعد السابع هو خط مستقيم جديد يتكون من "نقاط" سداسية الأبعاد. ما هي أي نقطة أخرى على هذا الخط؟ مجموعة لا حصر لها من الخيارات لتطوير الأحداث في عالم آخر، لم تتشكل نتيجة للانفجار الكبير، ولكن في ظل ظروف أخرى، وتعمل وفقًا لقوانين أخرى. أي أن البعد السابع عبارة عن خرزات من عوالم متوازية. يجمع البعد الثامن هذه "الخطوط المستقيمة" في "مستوى" واحد. ويمكن تشبيه التاسع بكتاب يحتوي على كل «أوراق» البعد الثامن. هذا هو مجمل كل تواريخ كل الأكوان مع كل قوانين الفيزياء وكل الشروط الأولية. الفترة مرة أخرى.

هنا وصلنا إلى الحد الأقصى. لتخيل البعد العاشر، نحتاج إلى خط مستقيم. وما هي النقطة الأخرى التي يمكن أن تكون على هذا الخط، إذا كان البعد التاسع يغطي بالفعل كل ما يمكن تخيله، وحتى ما لا يمكن تخيله؟ اتضح أن البعد التاسع ليس مجرد نقطة بداية أخرى، بل هو النقطة النهائية - لخيالنا، على الأقل.

تنص نظرية الأوتار على أن الأوتار تهتز في البعد العاشر، وهي الجسيمات الأساسية التي تشكل كل شيء. إذا كان البعد العاشر يحتوي على كل الأكوان وكل الاحتمالات، فإن الأوتار موجودة في كل مكان وفي كل وقت. أعني أن كل وتر موجود في عالمنا وفي أي عالم آخر. في أي وقت. حالا. رائع، أليس كذلك؟نشرت

العلم مجال هائل ويتم إجراء قدر هائل من الأبحاث والاكتشافات كل يوم، ومن الجدير بالذكر أن بعض النظريات تبدو مثيرة للاهتمام، ولكن في الوقت نفسه ليس لديها تأكيد حقيقي ويبدو أنها "معلقة في هواء."

ما هي نظرية الأوتار؟

النظرية الفيزيائية التي تمثل الجسيمات على شكل اهتزاز تسمى نظرية الأوتار. هذه الموجات لها معلمة واحدة فقط - خط الطول، وليس لها ارتفاع أو عرض. لمعرفة ما هي نظرية الأوتار، نحتاج إلى النظر إلى الفرضيات الرئيسية التي تصفها.

من المفترض أن كل شيء حولنا يتكون من خيوط تهتز وأغشية من الطاقة.
يحاول الجمع بين النسبية العامة وفيزياء الكم.
توفر نظرية الأوتار فرصة لتوحيد جميع القوى الأساسية للكون.
يتنبأ بالاقتران المتماثل بين أنواع مختلفة من الجسيمات: البوزونات والفرميونات.
يوفر فرصة لوصف وتخيل أبعاد الكون التي لم يتم ملاحظتها من قبل.

نظرية الأوتار - من اكتشفها؟

تم إنشاء نظرية الأوتار الكمومية لأول مرة في عام 1960 لشرح الظواهر في الفيزياء الهادرونية. في هذا الوقت تم تطويره بواسطة: G. Veneziano، L. Susskind، T. Goto وآخرون.
أخبر العالم D. Schwartz، J. Scherk و T. Ene ما هي نظرية الأوتار، لأنهم طوروا فرضية الأوتار البوزونية، وقد حدث هذا بعد 10 سنوات.
في عام 1980، حدد عالمان: إم جرين ود. شوارتز نظرية الأوتار الفائقة، التي لها تماثلات فريدة.
ولا تزال الأبحاث حول الفرضية المقترحة مستمرة، لكن لم يتم إثباتها بعد.

نظرية الأوتار - الفلسفة

هناك اتجاه فلسفي له علاقة بنظرية الأوتار، ويسمى الموناد. أنه ينطوي على استخدام الرموز من أجل ضغط أي قدر من المعلومات. تستفيد نظرية الموناد والأوتار من الأضداد والثنائيات في الفلسفة. الرمز الأحادي البسيط الأكثر شيوعًا هو Yin-Yang. اقترح الخبراء تصوير نظرية الأوتار على شكل أحادي حجمي، وليس على شكل مسطح، ومن ثم ستصبح الأوتار حقيقة، على الرغم من أن طولها سيكون ضئيلًا.

إذا تم استخدام أحادي حجمي، فسيكون الخط الذي يقسم Yin-Yang مستويًا، وعند استخدام أحادي متعدد الأبعاد، يتم الحصول على حجم ملتوي في دوامة. لا يوجد أي عمل حتى الآن على الفلسفة المتعلقة بالمونادات متعددة الأبعاد - وهذا مجال للدراسة المستقبلية. يعتقد الفلاسفة أن الإدراك عملية لا نهاية لها، وعند محاولة إنشاء نموذج موحد للكون، سيتفاجأ الإنسان أكثر من مرة ويغير مفاهيمه الأساسية.

عيوب نظرية الأوتار

وبما أن الفرضية التي اقترحها عدد من العلماء غير مؤكدة، فمن المفهوم تماما أن هناك عددا من المشاكل التي تشير إلى الحاجة إلى تنقيحها.

نظرية الأوتار بها أخطاء، على سبيل المثال، أثناء الحسابات تم اكتشاف نوع جديد من الجسيمات - التاكيونات، لكنها لا يمكن أن توجد في الطبيعة، لأن مربع كتلتها أقل من الصفر، وسرعة حركتها أكبر من سرعة حركتها. ضوء.
لا يمكن لنظرية الأوتار أن توجد إلا في الفضاء ذي الأبعاد العشرة، ولكن السؤال ذو الصلة هو: لماذا لا يدرك الشخص الأبعاد الأخرى؟

نظرية الأوتار - برهان

إن الاتفاقيتين الفيزيائيتين الرئيسيتين اللتين تقوم عليهما الأدلة العلمية تتعارضان في الواقع مع بعضهما البعض، حيث أنهما تمثلان بنية الكون على المستوى الجزئي بشكل مختلف. لتجربتها، تم اقتراح نظرية الأوتار الكونية. في كثير من النواحي، يبدو موثوقا، ليس فقط بالكلمات، ولكن أيضا في الحسابات الرياضية، ولكن اليوم ليس لدى الشخص الفرصة لإثبات ذلك عمليا. إذا كانت الأوتار موجودة، فهي على المستوى المجهري، ولا توجد قدرة تقنية حتى الآن للتعرف عليها.

نظرية الأوتار والله

اقترح عالم الفيزياء النظرية الشهير م. كاكو نظرية يستخدم فيها فرضية الأوتار لإثبات وجود الله. لقد توصل إلى استنتاج مفاده أن كل شيء في العالم يعمل وفقًا لقوانين وقواعد معينة وضعها عقل واحد. ووفقا لكاكو، فإن نظرية الأوتار والأبعاد الخفية للكون ستساعد في خلق معادلة توحد كل قوى الطبيعة وتسمح لنا بفهم عقل الله. ويركز فرضيته على جزيئات التاكيون، التي تتحرك بشكل أسرع من الضوء. وقال أينشتاين أيضًا أنه إذا تم اكتشاف مثل هذه الأجزاء، فسيكون من الممكن إرجاع الزمن إلى الوراء.

وبعد إجراء سلسلة من التجارب، توصل كاكو إلى أن حياة الإنسان تحكمها قوانين مستقرة ولا تتفاعل مع الحوادث الكونية. نظرية الأوتار للحياة موجودة وهي مرتبطة بقوة مجهولة تتحكم في الحياة وتجعلها كاملة. في رأيه، هذا هو ما هو عليه. كاكو متأكد من أن الكون عبارة عن أوتار تهتز تنبثق من عقل القدير.

تعتبر الإصدارات المختلفة من نظرية الأوتار الآن هي المتنافسين الرئيسيين على لقب نظرية عالمية شاملة تشرح طبيعة كل شيء. وهذا نوع من الكأس المقدسة لعلماء الفيزياء النظرية المشاركين في نظرية الجسيمات الأولية وعلم الكونيات. تحتوي النظرية العالمية (أيضًا نظرية كل شيء موجود) على عدد قليل من المعادلات التي تجمع كامل المعرفة الإنسانية حول طبيعة التفاعلات وخصائص العناصر الأساسية للمادة التي بني منها الكون.

اليوم تم دمج نظرية الأوتار مع مفهوم التناظر الفائق، مما أدى إلى ولادة نظرية الأوتار الفائقة، واليوم هذا هو أقصى ما تم تحقيقه من حيث توحيد نظرية التفاعلات الأربعة الأساسية (القوى المؤثرة في الطبيعة). إن نظرية التناظر الفائق نفسها مبنية بالفعل على أساس مفهوم حديث بديهي، والذي بموجبه أي تفاعل (مجالي) بعيد يرجع إلى تبادل الجسيمات الحاملة للتفاعل من النوع المقابل بين الجسيمات المتفاعلة (انظر النموذج القياسي). وللتوضيح، يمكن اعتبار الجسيمات المتفاعلة "طوبًا" للكون، ويمكن اعتبار الجسيمات الحاملة إسمنتًا.

نظرية الأوتار هي فرع من الفيزياء الرياضية التي لا تدرس ديناميكيات الجسيمات النقطية، مثل معظم فروع الفيزياء، ولكن تدرس ديناميكيات الأجسام الممتدة أحادية البعد، أي. سلاسل
في النموذج القياسي، تعمل الكواركات كوحدات بناء، وتعمل البوزونات القياس، التي تتبادلها هذه الكواركات مع بعضها البعض، كحاملات للتفاعل. تذهب نظرية التناظر الفائق إلى أبعد من ذلك، حيث تنص على أن الكواركات واللبتونات نفسها ليست أساسية: فهي تتكون جميعًا من هياكل (لبنات بناء) أثقل وزنًا ولم يتم اكتشافها تجريبيًا، ويتم ربطها معًا بواسطة "أسمنت" أقوى من جسيمات الطاقة الفائقة. -حاملات التفاعلات من الكواركات المكونة من الهادرونات والبوزونات.

وبطبيعة الحال، لم يتم حتى الآن اختبار أي من تنبؤات نظرية التناظر الفائق في الظروف المختبرية، ومع ذلك، فإن المكونات الافتراضية المخفية للعالم المادي لها بالفعل أسماء - على سبيل المثال، سيليكترون (شريك الإلكترون الفائق)، سكوارك، وما إلى ذلك. ومع وجود هذه الجسيمات، فإن نظريات من هذا النوع يتم التنبؤ بها بشكل لا لبس فيه.

ومع ذلك، من السهل جدًا تصور صورة الكون التي تقدمها هذه النظريات. على مقياس حوالي 10E–35 م، أي أصغر بـ 20 مرة من قطر نفس البروتون، الذي يتضمن ثلاثة كواركات مرتبطة، تختلف بنية المادة عما اعتدنا عليه حتى على مستوى الجسيمات الأولية . عند هذه المسافات الصغيرة (وعند طاقات تفاعل عالية لا يمكن تصورها) تتحول المادة إلى سلسلة من موجات المجال المستقرة، تشبه تلك المثارة في أوتار الآلات الموسيقية. مثل سلسلة الغيتار، في مثل هذه السلسلة، بالإضافة إلى النغمة الأساسية، يمكن إثارة العديد من النغمات أو التوافقيات. كل توافقي له حالة الطاقة الخاصة به. وفقًا لمبدأ النسبية (انظر النظرية النسبية)، فإن الطاقة والكتلة متكافئتان، مما يعني أنه كلما زاد تردد اهتزاز الموجة التوافقية للوتر، زادت طاقتها، وارتفعت كتلة الجسيم المرصود.

ومع ذلك، إذا كان من السهل جدًا تصور موجة واقفة في أوتار الجيتار، فمن الصعب تصور الموجات الدائمة التي تقترحها نظرية الأوتار الفائقة - والحقيقة هي أن اهتزازات الأوتار الفائقة تحدث في مساحة لها 11 بُعدًا. لقد اعتدنا على الفضاء رباعي الأبعاد، الذي يحتوي على ثلاثة أبعاد مكانية وواحدة زمانية (يسار يمين، أعلى أسفل، للأمام والخلف، الماضي والمستقبل). في فضاء الأوتار الفائقة، تكون الأمور أكثر تعقيدًا (انظر الإطار). يتغلب الفيزيائيون النظريون على المشكلة الزلقة المتمثلة في الأبعاد المكانية "الإضافية" من خلال القول بأنها "مخفية" (أو، من الناحية العلمية، "مضغوطة") وبالتالي لا يمكن ملاحظتها في الطاقات العادية.

في الآونة الأخيرة، تم تطوير نظرية الأوتار بشكل أكبر في شكل نظرية الأغشية متعددة الأبعاد - وهي في الأساس نفس الأوتار، ولكنها مسطحة. وكما قال أحد مؤلفيها مازحاً، فإن الأغشية تختلف عن الخيوط بنفس الطريقة التي تختلف بها المعكرونة عن الشعيرية.

ربما هذا هو كل ما يمكن قوله باختصار عن إحدى النظريات التي تدعي اليوم، وليس بدون سبب، أنها النظرية العالمية للتوحيد العظيم لجميع تفاعلات القوى. للأسف، هذه النظرية لا تخلو من الخطيئة. بادئ ذي بدء، لم يتم تقديمه بعد إلى شكل رياضي صارم بسبب عدم كفاية الجهاز الرياضي لإحضاره إلى المراسلات الداخلية الصارمة. لقد مرت 20 عامًا على ولادة هذه النظرية، ولم يتمكن أحد من التوفيق المستمر بين بعض جوانبها وإصداراتها مع البعض الآخر. الأمر الأكثر إزعاجًا هو أن أيًا من المنظرين الذين يقترحون نظرية الأوتار (وخاصة الأوتار الفائقة) لم يقترح بعد تجربة واحدة يمكن من خلالها اختبار هذه النظريات في المختبر. للأسف، أخشى أنه إلى أن يفعلوا ذلك، ستظل جميع أعمالهم مجرد لعبة غريبة من الخيال وتدريبات على فهم المعرفة الباطنية خارج نطاق العلوم الطبيعية.

دراسة خصائص الثقوب السوداء

في عام 1996، اعتمد مُنظِّرا الأوتار أندرو سترومينجر وكومرون فافا على نتائج سابقة لساسكيند وسين لنشر كتاب "الطبيعة المجهرية لبيكنشتاين وأنتروبيا هوكينج". في هذا العمل، تمكن سترومينجر وفافا من استخدام نظرية الأوتار للعثور على المكونات المجهرية لفئة معينة من الثقوب السوداء، ولحساب مساهمات الإنتروبيا لهذه المكونات بدقة. اعتمد العمل على طريقة جديدة تجاوزت جزئيًا نظرية الاضطراب المستخدمة في الثمانينيات وأوائل التسعينيات. تزامنت نتيجة العمل تمامًا مع تنبؤات بيكنشتاين وهوكينج التي تم إجراؤها قبل أكثر من عشرين عامًا.

عارض سترومينجر وفافا العمليات الحقيقية لتكوين الثقب الأسود بنهج بناء. لقد غيروا وجهة نظرهم حول تكوين الثقب الأسود، وأظهروا أنه يمكن بناؤه عن طريق تجميع مجموعة الأغشية الدقيقة التي تم اكتشافها خلال ثورة الأوتار الفائقة الثانية في آلية واحدة.

مع توفر جميع أدوات التحكم في البنية المجهرية للثقب الأسود، تمكن سترومينجر وفافا من حساب عدد التباديل للمكونات المجهرية للثقب الأسود والتي من شأنها أن تترك الخصائص الإجمالية التي يمكن ملاحظتها، مثل الكتلة والشحنة، دون تغيير. ثم قارنوا الرقم الناتج بمساحة أفق الحدث للثقب الأسود - الإنتروبيا التي تنبأ بها بيكنشتاين وهوكينج - ووجدوا اتفاقًا تامًا. على الأقل بالنسبة لفئة الثقوب السوداء المتطرفة، تمكن سترومينجر وفافا من العثور على تطبيق لنظرية الأوتار لتحليل المكونات المجهرية وحساب الإنتروبيا المقابلة بدقة. لقد تم حل المشكلة التي واجهت الفيزيائيين لمدة ربع قرن.

بالنسبة للعديد من المنظرين، كان هذا الاكتشاف حجة مهمة ومقنعة لدعم نظرية الأوتار. لا يزال تطوير نظرية الأوتار بدائيًا للغاية بحيث لا يمكن مقارنتها مباشرة ودقيقة مع النتائج التجريبية، على سبيل المثال، مع قياسات كتلة الكوارك أو الإلكترون. ومع ذلك، توفر نظرية الأوتار أول تفسير أساسي لخاصية الثقوب السوداء المكتشفة منذ فترة طويلة، وهي استحالة التفسير التي أوقفت أبحاث الفيزيائيين الذين يعملون مع النظريات التقليدية لسنوات عديدة. حتى شيلدون جلاشو، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء والمعارض القوي لنظرية الأوتار في الثمانينيات، اعترف في مقابلة أجريت معه عام 1997 أنه "عندما يتحدث منظرو الأوتار عن الثقوب السوداء، فإنهم يتحدثون تقريبًا عن ظواهر يمكن ملاحظتها، وهذا مثير للإعجاب".

علم الكونيات السلسلة

هناك ثلاث طرق رئيسية تقوم بها نظرية الأوتار بتعديل النموذج الكوني القياسي. أولاً، بروح البحث الحديث، الذي يوضح الموقف بشكل متزايد، يستنتج من نظرية الأوتار أن الكون يجب أن يكون له حد أدنى مقبول من الحجم. يغير هذا الاستنتاج فهم بنية الكون فورًا في لحظة الانفجار الكبير، حيث ينتج النموذج القياسي حجمًا للكون صفرًا. ثانيًا، إن مفهوم ازدواجية T، أي ازدواجية نصف القطر الصغير والكبير (في ارتباطها الوثيق بوجود الحد الأدنى للحجم) في نظرية الأوتار، مهم أيضًا في علم الكون. ثالثًا، عدد أبعاد الزمكان في نظرية الأوتار أكثر من أربعة، لذلك يجب على علم الكونيات أن يصف تطور كل هذه الأبعاد.

نموذج براندنبرغ وفافا

في نهاية الثمانينات. اتخذ روبرت براندنبرجر وكومرون فافا الخطوات الأولى المهمة نحو فهم كيف ستغير نظرية الأوتار مضامين النموذج القياسي لعلم الكونيات. لقد توصلوا إلى نتيجتين مهمتين. أولاً، عندما نعود إلى الانفجار الكبير، تستمر درجة الحرارة في الارتفاع حتى يصبح حجم الكون في جميع الاتجاهات مساويًا لطول بلانك. في هذه المرحلة ستصل درجة الحرارة إلى الحد الأقصى وتبدأ في الانخفاض. على المستوى البديهي، ليس من الصعب فهم سبب هذه الظاهرة. لنفترض من باب البساطة (بعد براندنبرجر وفافا) أن جميع الأبعاد المكانية للكون هي أبعاد دورية. ومع رجوعنا بالزمن إلى الوراء، يتقلص نصف قطر كل دائرة وترتفع درجة حرارة الكون. من نظرية الأوتار، نعلم أن تقليص نصف القطر أولًا إلى طول بلانك ثم أسفله يعادل فيزيائيًا تقليل نصف القطر إلى طول بلانك، يليه زيادته لاحقًا. نظرًا لأن درجة الحرارة تنخفض أثناء تمدد الكون، فإن المحاولات الفاشلة لضغط الكون إلى أحجام أصغر من طول بلانك ستؤدي إلى توقف نمو درجة الحرارة ومزيد من الانخفاض.

ونتيجة لذلك، توصل براندنبرجر وفافا إلى الصورة الكونية التالية: أولاً، جميع الأبعاد المكانية في نظرية الأوتار مطوية بإحكام إلى الحد الأدنى للحجم وفقًا لطول بلانك. درجة الحرارة والطاقة مرتفعتان، لكن ليسا لا نهائيتين: تم حل مفارقات نقطة البداية ذات الحجم الصفري في نظرية الأوتار. في اللحظة الأولى لوجود الكون، كانت جميع الأبعاد المكانية لنظرية الأوتار متساوية تمامًا ومتماثلة تمامًا: جميعها ملتفة في كتلة متعددة الأبعاد من أبعاد بلانك. علاوة على ذلك، وفقًا لبراندنبرجر وفافا، يمر الكون بالمرحلة الأولى من تقليل التناظر، عندما يتم في لحظة بلانك اختيار ثلاثة أبعاد مكانية للتوسع اللاحق، ويحتفظ الباقي بحجم بلانك الأصلي. يتم بعد ذلك تحديد هذه الأبعاد الثلاثة مع الأبعاد الموجودة في سيناريو علم الكونيات التضخمي، ومن خلال عملية التطور، تأخذ الشكل الملاحظ الآن.

نموذج فينيزيانو وغاسبريني

منذ عمل براندنبرجر وفافا، حقق الفيزيائيون تقدمًا مستمرًا نحو فهم علم الكونيات الوترية. ومن بين الذين يقودون هذا البحث غابرييل فينيزيانو وزميله ماوريتسيو جاسبريني من جامعة تورينو. قدم هؤلاء العلماء نسختهم الخاصة من علم الكونيات الخيطية، والتي تشبه في بعض الأماكن السيناريو الموصوف أعلاه، ولكنها تختلف عنه بشكل أساسي في أماكن أخرى. مثل براندنبرجر وفافا، لاستبعاد درجة الحرارة اللانهائية وكثافة الطاقة التي تنشأ في النماذج القياسية والتضخمية، اعتمدوا على وجود حد أدنى للطول في نظرية الأوتار. ومع ذلك، بدلًا من استنتاج أنه بسبب هذه الخاصية، ولد الكون من كتلة من أبعاد بلانك، اقترح جاسبريني وفينيزيانو أن هناك كونًا ما قبل التاريخ نشأ قبل وقت طويل من اللحظة التي تسمى نقطة الصفر، والتي ولدت هذه النقطة. "الجنين" الكوني بأبعاد بلانك.

تختلف الحالة الأولية للكون في هذا السيناريو وفي نموذج الانفجار الكبير اختلافًا كبيرًا. وفقًا لجاسبريني وفينيزيانو، لم يكن الكون عبارة عن كرة ذات أبعاد ساخنة وملتوية بإحكام، ولكنه كان باردًا وله مدى لا نهائي. ثم، كما يلي من معادلات نظرية الأوتار، اجتاح عدم الاستقرار الكون، وبدأت جميع نقاطه، كما في عصر التضخم حسب جوث، تتناثر بسرعة إلى الجوانب.

أظهر جاسبريني وفينيزيانو أنه بسبب هذا، أصبح الفضاء منحنيًا بشكل متزايد ونتيجة لذلك حدثت قفزة حادة في درجة الحرارة وكثافة الطاقة. وبعد مرور القليل من الوقت، تحولت المنطقة ثلاثية الأبعاد ذات الأبعاد المليمترية داخل هذه المساحات اللامتناهية إلى بقعة ساخنة وكثيفة، مطابقة للبقعة التي تتشكل أثناء التمدد التضخمي بحسب جوث. ثم سار كل شيء وفقًا للسيناريو القياسي لعلم الكونيات الخاص بالانفجار الكبير، وتحولت البقعة المتوسعة إلى الكون المرئي.

وبما أن عصر ما قبل الانفجار الكبير كان يمر بتوسع تضخمي خاص به، فإن حل جوث لمفارقة الأفق مدمج تلقائيًا في هذا السيناريو الكوني. وعلى حد تعبير فينيزيانو (في مقابلة عام 1998)، فإن «نظرية الأوتار تقدم لنا نسخة من علم الكونيات التضخمي على طبق من فضة».

سرعان ما أصبحت دراسة علم الكونيات الخيطية مجالًا للبحث النشط والمثمر. على سبيل المثال، كان سيناريو التطور قبل الانفجار الكبير موضوع نقاش ساخن أكثر من مرة، ومكانه في الصياغة الكونية المستقبلية أبعد ما يكون عن الوضوح. ومع ذلك، ليس هناك شك في أن هذه الصيغة الكونية ستعتمد بقوة على فهم الفيزيائيين للنتائج المكتشفة خلال ثورة الأوتار الفائقة الثانية. على سبيل المثال، لا تزال العواقب الكونية لوجود الأغشية متعددة الأبعاد غير واضحة. بمعنى آخر، كيف ستتغير فكرة اللحظات الأولى لوجود الكون نتيجة تحليل نظرية إم المكتملة؟ يتم بحث هذه القضية بشكل مكثف.

ومن خلال الدراسة الشاملة لكوننا، يحدد العلماء عددًا من الأنماط والحقائق، والتي تصبح فيما بعد قوانين مثبتة بالفرضيات. وبناءً عليها، تستمر الأبحاث الأخرى في المساهمة في دراسة شاملة للعالم بالأرقام.

نظرية الأوتار في الكون هي طريقة لتمثيل فضاء الكون، الذي يتكون من خيوط معينة تسمى الأوتار والأغشية. وبعبارة بسيطة (للدمى)، فإن أساس العالم ليس الجسيمات (كما نعلم)، ولكن عناصر الطاقة المهتزة التي تسمى الأوتار والأغشية. حجم الخيط صغير جدًا جدًا - حوالي 10 -33 سم.

ما فائدة هذا وهل هو مفيد؟ قدمت النظرية الدافع لوصف مفهوم "الجاذبية".

نظرية الأوتار هي نظرية رياضية، أي أن الطبيعة الفيزيائية توصف بالمعادلات. هناك الكثير منهم، ولكن لا يوجد أحد وصحيح. ولم يتم بعد تحديد الأبعاد الخفية للكون تجريبيا.

تقوم النظرية على 5 مفاهيم:

يتكون العالم من خيوط في حالة اهتزاز وأغشية طاقة.
وتستند النظرية على نظرية الجاذبية وفيزياء الكم.
النظرية توحد جميع القوى الأساسية للكون.
تمتلك جسيمات البوزونات والفرميونات نوعًا جديدًا من الاتصال - التناظر الفائق.
تصف النظرية أبعادًا في الكون لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية.

ستساعدك المقارنة مع الجيتار على فهم نظرية الأوتار بشكل أفضل.

سمع العالم عن هذه النظرية لأول مرة في سبعينيات القرن العشرين. أسماء العلماء الذين وضعوا هذه الفرضية:

ويتن؛
فينيزيانو.
أخضر؛
إجمالي؛
كاكو؛
مالداسينا.
بولياكوف.
ساسكيند.
شوارتز.

كانت خيوط الطاقة تعتبر ذات بعد واحد - أوتار. هذا يعني أن السلسلة لها بعد واحد - الطول (بدون ارتفاع). هناك نوعان:

مفتوحة، حيث لا تلمس الأطراف بعضها البعض؛
حلقة مغلقة.

وقد وجد أنه يمكنهم التفاعل بخمس طرق من هذا القبيل، وهذا يعتمد على القدرة على الاتصال والفصل بين الأطراف. إن غياب الأوتار الحلقية أمر مستحيل، وذلك بسبب إمكانية الجمع بين الأوتار المفتوحة.

ونتيجة لذلك، يعتقد العلماء أن النظرية قادرة على وصف سلوك الجاذبية، وليس ارتباط الجسيمات. تعتبر الأغشية أو الصفائح بمثابة العناصر التي ترتبط بها الأوتار.

قد تكون مهتمًا بـ

الجاذبية الكمومية

في الفيزياء هناك قانون الكم والنظرية النسبية العامة. تدرس فيزياء الكم الجسيمات على نطاق الكون. وتسمى الفرضيات الموجودة فيها بنظريات الجاذبية الكمومية وتعتبر من أهمها.

تعمل الخيوط المغلقة فيه وفقًا لقوى الجاذبية، ولها خصائص الجرافيتون - وهو جسيم ينقل الخصائص بين الجزيئات.

توحيد القوى. تتضمن النظرية القوى مجتمعة في قوة واحدة - الكهرومغناطيسية والنووية والجاذبية. يعتقد العلماء أن هذا هو بالضبط ما كان عليه الحال من قبل، قبل تقسيم القوات.

التناظر الفائق. وفقا لمفهوم التناظر الفائق، هناك علاقة بين البوزونات والفرميونات (الوحدات الهيكلية للكون). لكل بوزون هناك فرميون، والعكس صحيح أيضًا: بالنسبة للفرميون يوجد بوزون. تم حساب ذلك بناءً على المعادلات، لكن لم يتم تأكيده تجريبيًا. ميزة التناظر الفائق هي إمكانية القضاء على بعض المتغيرات (مستويات الطاقة اللانهائية والتخيلية).

وبحسب علماء الفيزياء فإن سبب عدم القدرة على إثبات التناظر الفائق هو السبب في الطاقة الكبيرة المرتبطة بالكتلة. وكانت موجودة في وقت سابق، قبل فترة انخفاض درجة الحرارة في الكون. بعد الانفجار الكبير، تبددت الطاقة وانتقلت الجزيئات إلى مستويات طاقة أقل.

وببساطة، فإن الأوتار التي يمكن أن تهتز بخصائص الجسيمات ذات الطاقة العالية، بعد أن فقدت هذه الطاقة، أصبحت منخفضة الاهتزاز.

عند إنشاء مسرعات الجسيمات، يريد العلماء تحديد العناصر فائقة التناظر مع مستوى الطاقة المطلوب.

أبعاد إضافية لنظرية الأوتار

النتيجة الطبيعية لنظرية الأوتار هي المفهوم الرياضي القائل بأنه يجب أن يكون هناك أكثر من ثلاثة أبعاد. التفسير الأول لذلك هو أن الأبعاد الإضافية أصبحت مدمجة وصغيرة، ونتيجة لذلك لا يمكن رؤيتها أو إدراكها.

نحن نعيش في غشاء ثلاثي الأبعاد، معزول عن الأبعاد الأخرى. فقط القدرة على استخدام النمذجة الرياضية أعطت الأمل في الحصول على الإحداثيات التي تربطهم. تتيح الأبحاث الحديثة في هذا المجال افتراض ظهور بيانات متفائلة جديدة.

فهم بسيط للهدف

يحاول العلماء في جميع أنحاء العالم، الذين يدرسون الأوتار الفائقة، إثبات النظرية فيما يتعلق بالواقع المادي بأكمله. يمكن لفرضية واحدة أن تصف كل شيء على المستوى الأساسي، وتشرح بنية الكوكب.

ظهرت نظرية الأوتار من وصف الهادرونات، وهي جسيمات ذات حالات اهتزاز أعلى للوتر. باختصار، فإنه يفسر بسهولة الانتقال من الطول إلى الكتلة.

هناك العديد من نظريات الأوتار الفائقة. اليوم ليس من المعروف على وجه اليقين ما إذا كان من الممكن استخدامه لشرح نظرية الزمكان بشكل أكثر دقة من أينشتاين. القياسات المأخوذة لا توفر بيانات دقيقة. وبعضها، فيما يتعلق بالزمكان، كان نتيجة لتفاعلات الأوتار، لكنها كانت في النهاية عرضة للنقد.

ستكون نظرية الجاذبية هي النتيجة الرئيسية للنظرية الموصوفة إذا تم تأكيدها.

أصبحت الأوتار والأغشية الدافع لظهور أكثر من 10 آلاف نوع من الأحكام حول الكون. الكتب المتعلقة بنظرية الأوتار متاحة للعامة على الإنترنت، وقد تم وصفها بالتفصيل والوضوح من قبل المؤلفين:

ياو شينتان؛
ستيف ناديس "نظرية الأوتار والأبعاد الخفية للكون"؛
يتحدث بريان جرين عن هذا في كتابه الكون الأنيق.

يمكن العثور على الآراء والأدلة والمنطق وأدق التفاصيل من خلال النظر في أحد الكتب العديدة التي تقدم معلومات عن العالم بطريقة سهلة وممتعة. يشرح الفيزيائيون الكون الموجود بوجودنا، ووجود أكوان أخرى (حتى مشابهة لكوننا). وفقا لأينشتاين، هناك نسخة مطوية من الفضاء.

في نظرية الأوتار الفائقة، يمكن توصيل نقاط العوالم المتوازية. تعطي القوانين الراسخة في الفيزياء الأمل بإمكانية الانتقال بين الأكوان. وفي الوقت نفسه، فإن نظرية الجاذبية الكمومية تلغي ذلك.

يتحدث الفيزيائيون أيضًا عن التسجيل المجسم للبيانات، عندما يتم تسجيلها على السطح. وفي المستقبل، سيعطي هذا قوة دافعة لفهم الحكم على خيوط الطاقة. وهناك أحكام حول تعدد أبعاد الزمن وإمكانية الحركة فيه. تشير فرضية الانفجار الأعظم الناتج عن اصطدام غشاءين إلى إمكانية تكرار الدورات.

لقد شغل الكون وظهور كل شيء والتحول التدريجي لكل شيء دائمًا عقول البشرية المتميزة. لقد كانت هناك، وستكون هناك اكتشافات جديدة. إن التفسير النهائي لنظرية الأوتار سيجعل من الممكن تحديد كثافة المادة، أي الثابت الكوني.

وبفضل هذا، سيحددون قدرة الكون على الانكماش حتى لحظة الانفجار اللاحقة والبداية الجديدة لكل شيء. يتم تطوير النظريات وإثباتها وتؤدي إلى شيء ما. وهكذا أصبحت معادلة أينشتاين، التي تصف اعتماد الطاقة على الكتلة ومربع سرعة الضوء E=mc^2، الدافع لظهور الأسلحة النووية. وبعد ذلك تم اختراع الليزر والترانزستور. اليوم لا نعرف ماذا نتوقع، لكنه بالتأكيد سيؤدي إلى شيء ما.

في نهاية المطاف، يمكن تمثيل جميع الجسيمات الأولية كأوتار مجهرية متعددة الأبعاد يتم فيها إثارة اهتزازات التوافقيات المختلفة.

انتبهوا، اربطوا أحزمة الأمان بإحكام - وسأحاول أن أصف لكم إحدى أغرب النظريات من بين تلك النظريات التي تمت مناقشتها بجدية في الدوائر العلمية اليوم، والتي يمكن أن توفر أخيرًا دليلًا نهائيًا لبنية الكون. تبدو هذه النظرية مجنونة جدًا لدرجة أنه من الممكن أن تكون صحيحة!

يُنظر الآن إلى الإصدارات المختلفة من نظرية الأوتار على أنها المتنافسة الرئيسية على لقب النظرية العالمية الشاملة التي تشرح طبيعة كل شيء. وهذا نوع من الكأس المقدسة لعلماء الفيزياء النظرية المشاركين في نظرية الجسيمات الأولية وعلم الكونيات. النظرية العالمية (ويعرف أيضا باسم نظرية كل شيء) لا يحتوي إلا على عدد قليل من المعادلات التي تجمع كامل المعرفة الإنسانية حول طبيعة التفاعلات وخصائص العناصر الأساسية للمادة التي بني منها الكون. اليوم تم دمج نظرية الأوتار مع هذا المفهوم التناظر الفائقونتيجة لذلك ولدت نظرية الأوتار الفائقةوحتى الآن هذا هو الحد الأقصى الذي تم تحقيقه من حيث توحيد نظرية التفاعلات الأربعة الرئيسية (القوى المؤثرة في الطبيعة). إن نظرية التناظر الفائق نفسها مبنية بالفعل على أساس مفهوم حديث مسبق، والذي بموجبه يكون أي تفاعل (مجالي) عن بعد ناتجًا عن تبادل الجسيمات الحاملة للتفاعل من النوع المقابل بين الجسيمات المتفاعلة ( سم.النموذج القياسي). وللتوضيح، يمكن اعتبار الجسيمات المتفاعلة "طوبًا" للكون، ويمكن اعتبار الجسيمات الحاملة إسمنتًا.

في النموذج القياسي، تعمل الكواركات كوحدات بناء، وتعمل ناقلات التفاعل أيضًا قياس البوزوناتوالتي تتبادلها هذه الكواركات مع بعضها البعض. تذهب نظرية التناظر الفائق إلى أبعد من ذلك، حيث تنص على أن الكواركات واللبتونات نفسها ليست أساسية: فهي تتكون جميعًا من هياكل (لبنات بناء) أثقل وزنًا ولم يتم اكتشافها تجريبيًا، ويتم ربطها معًا بواسطة "أسمنت" أقوى من جسيمات الطاقة الفائقة. -حاملات التفاعلات من الكواركات المكونة من الهادرونات والبوزونات. وبطبيعة الحال، لم يتم حتى الآن اختبار أي من تنبؤات نظرية التناظر الفائق في الظروف المختبرية، ولكن المكونات الافتراضية المخفية للعالم المادي لها أسماء بالفعل - على سبيل المثال، سيليكترون(شريك فائق التناظر للإلكترون)، كواركإلخ. ومع ذلك، فإن وجود هذه الجسيمات يتم التنبؤ به بشكل لا لبس فيه من خلال نظريات من هذا النوع.

ومع ذلك، من السهل جدًا تصور صورة الكون التي تقدمها هذه النظريات. على مقياس من حوالي 10 -35 م، أي أصغر بـ 20 مرة من قطر نفس البروتون، الذي يتضمن ثلاثة كواركات مرتبطة، تختلف بنية المادة عما اعتدنا عليه حتى على مستوى الجسيمات الأولية . عند هذه المسافات الصغيرة (وعند طاقات تفاعل عالية لا يمكن تصورها) تتحول المادة إلى سلسلة من موجات المجال المستقرة، تشبه تلك المثارة في أوتار الآلات الموسيقية. مثل سلسلة الغيتار، يمكن أن تثير هذه السلسلة، بالإضافة إلى النغمة الرئيسية، الكثير إيحاءاتأو التوافقياتكل توافقي له حالة الطاقة الخاصة به. وفق مبدأ النسبية (سم.(نظرية النسبية) الطاقة والكتلة متكافئتان، مما يعني أنه كلما زاد تردد اهتزاز الموجة التوافقية للوتر، زادت طاقتها، وزادت كتلة الجسيم المرصود.

في الآونة الأخيرة، تم تطوير نظرية الأوتار بشكل أكبر نظرية الغشاء متعدد الأبعاد- في جوهرها، هذه هي نفس السلاسل، ولكن مسطحة. وكما قال أحد مؤلفيها مازحاً، فإن الأغشية تختلف عن الخيوط بنفس الطريقة التي تختلف بها المعكرونة عن الشعيرية.

أنظر أيضا:

1972	الديناميكا اللونية الكمومية

كم عدد الأبعاد هناك في المجموع؟

بالنسبة لنا، نحن الناس العاديين، كانت الأبعاد الثلاثة كافية دائمًا. منذ زمن سحيق، اعتدنا على وصف العالم المادي بمثل هذه المصطلحات المتواضعة (نمر ذو أسنان سيفية 40 مترًا أمامي، و11 مترًا إلى اليمين، و4 أمتار فوقي - حصاة كبيرة للمعركة!). لقد علمت النظرية النسبية معظمنا أن الزمن هو البعد الرابع (النمر ذو الأسنان السيفية ليس هنا فقط - إنه هنا ويهددنا الآن!). وهكذا، بدءًا من منتصف القرن العشرين، بدأ المنظرون يتحدثون عن وجود أبعاد أكثر في الواقع - إما 10، أو 11، أو حتى 26. بالطبع، دون تفسير لماذا لا نلاحظها، نحن الأشخاص العاديون، هنا لا يمكن القيام بذلك. ومن ثم نشأ مفهوم "الضغط" - التصاق الأبعاد ببعضها البعض أو انهيارها.

دعونا نتخيل خرطوم سقي الحديقة. عن قرب، يُنظر إليه على أنه كائن عادي ثلاثي الأبعاد. ومع ذلك، إذا تحركت مسافة كافية بعيدًا عن الخرطوم، فسوف يظهر لنا كجسم خطي أحادي البعد: وسنتوقف ببساطة عن إدراك سمكه. هذا هو بالضبط التأثير الذي يتم الحديث عنه عادة على أنه ضغط القياس: في هذه الحالة، تبين أن سمك الخرطوم "مضغوط" - مقياس مقياس القياس صغير جدًا.

هذه هي بالضبط الطريقة التي تختفي بها، وفقًا للمنظرين، الأبعاد الإضافية في الحياة الواقعية، والضرورية للتفسير المناسب لخصائص المادة على المستوى دون الذري، من مجال إدراكنا التجريبي: فهي مضغوطة، بدءًا من مقياس مقياس من 10 إلى 35 مترًا، وطرق المراقبة وأدوات القياس الحديثة ببساطة غير قادرة على اكتشاف الهياكل على هذا النطاق الصغير. ربما يكون الأمر كذلك، أو ربما يكون كل شيء مختلفًا تمامًا. وطالما لا توجد مثل هذه الأدوات وطرق المراقبة، فإن جميع الحجج والحجج المضادة المذكورة أعلاه ستبقى على مستوى التخمينات الخاملة.