Apakah pendapat anda tentang teori rentetan? Teori graviti kuantum gelung

Sejak tahun 80-an abad yang lalu, paradigma telah dibangunkan untuk menggambarkan apa yang berlaku pada permulaan Alam Semesta. Dengan menggunakan alat matematik yang dipanggil kosmologi kuantum gelung (penyederhanaan graviti kuantum gelung), kita boleh berharap untuk menerangkan apa yang berlaku di Alam Semesta lebih jauh daripada yang dibenarkan oleh teori kuantum klasik - mungkin sehingga saat Big Bang. Sebagai alat universal yang menghubungkan mekanik kuantum dan teori relativiti, model gelung mempunyai pesaing utamanya dalam bentuk teori rentetan. Teori ini juga mempunyai implikasi terhadap apa yang kita lihat sekarang. Mengikut keputusannya, semua struktur besar moden di Alam Semesta mempunyai asal-usulnya dalam turun naik kuantum ruang-masa yang berlaku pada kelahiran dunia. Teori tertentu mengenai peristiwa tertentu - contohnya, teori Big Bang - boleh dimuatkan ke dalam teori ini, dan dengan bantuan alat matematik baru dan penambahbaikan masa depan dalam keupayaan astronomi pemerhatian, kita boleh mengharapkan penjelasan dan pengesahan teori moden tentang kosmologi.

"Kami manusia sentiasa berusaha untuk memahami sebanyak mungkin tentang struktur dan evolusi Alam Semesta," kata pengarang pertama penerbitan karya itu, Abay Ashtekar. "Jadi ini adalah masa yang sangat menarik untuk kumpulan kami, kerana dengan bantuan model baharu kami, kami kini boleh mengkaji secara terperinci apa yang berlaku kepada jirim dan geometri ruang-masa semasa momen pertama Alam Semesta, dan mungkin juga pada masanya. sangat awal.” Ashtekar ialah pengarah Institut Graviti dan Angkasa Universiti, dan pengarang bersama karya itu ialah Ivan Agullo dan William Nelson.

Paradigma baharu menyediakan alat konsep dan matematik untuk menerangkan keadaan eksotik ruang-masa pada permulaan Alam Semesta. Pertama sekali, menurut model baharu, Alam Semesta telah dimampatkan kepada ketumpatan yang luar biasa - kira-kira sepuluh hingga sembilan puluh empat kuasa gram per sentimeter padu. Pada ketumpatan sedemikian, tingkah laku Alam Semesta, sudah tentu, tidak diterangkan oleh fizik klasik atau bahkan teori relativiti umum Einstein. Sebaliknya, teori asas baru dicadangkan yang merangkumi mekanik kuantum. Dalam keadaan mekanikal kuantum sedemikian, apabila kita hanya boleh bercakap tentang kebarangkalian kejadian, sifat fizikal jirim sepatutnya sangat berbeza daripada apa yang biasa kita hadapi dalam situasi harian. Antara perbezaan utama ialah konsep masa.

Untuk pemerhatian moden, keadaan sedemikian tidak kurang boleh diakses daripada pemahaman harian. Hanya beberapa keputusan astronomi yang hampir dengan kelahiran Alam Semesta yang jauh. Sinaran CMB dilihat pada masa-masa ketika usia dunia hanya 380 ribu tahun. Pada ketika ini, selepas inflasi - tempoh pengembangan yang sangat pesat - Alam Semesta telah menjadi lebih besar daripada semasa lahir, dan bukan lagi fenomena paradoks dari sudut pandangan fizik. Tetapi walaupun pada permulaan inflasi, ketumpatan Alam Semesta adalah berbilion kali lebih rendah daripada saat-saat pertama, dan tingkah lakunya tidak lagi digambarkan oleh mekanik kuantum. Jadi semua pengetahuan kita tentang detik-detik pertama Alam Semesta, apabila sifat-sifatnya melampau, datang dari pemerhatian zaman kemudian, apabila sifat-sifatnya sudah biasa.

Pemerhatian CMB menunjukkan bahawa Alam Semesta selepas inflasi pada asasnya seragam, dengan hanya beberapa wilayah yang menunjukkan herotan dalam CMB. Kawasan ini sama ada nyata lebih padat atau kurang padat sebelum inflasi. “Paradigma inflasi adalah satu kejayaan besar kerana ia menerangkan struktur yang boleh dilihat sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik. Tetapi model ini tidak lengkap. Ia mengandaikan bahawa alam semesta mula muncul daripada tiada selepas Big Bang, yang benar-benar hanya dijelaskan oleh ketidakupayaan pendekatan standard untuk menjelaskan keadaan mekanikal kuantum yang melampau, kata Agullo. "Teori kuantum graviti, seperti kosmologi kuantum gelung, diperlukan untuk melampaui had yang dikenakan oleh teori Einstein dan menerangkan proses fizikal yang berlaku semasa kelahiran Alam Semesta." Kerja-kerja lepas kumpulan Ashtekar telah pun mengemukakan teori Big Bang yang diubah suai, di mana Alam Semesta kita timbul bukan dari ketiadaan, tetapi daripada bahan yang sangat mampat, yang mungkin mempunyai sejarah sebelum itu.

Walaupun keadaan yang diterangkan oleh mekanik kuantum untuk kelahiran Alam Semesta adalah sangat berbeza daripada keadaan yang diterangkan oleh relativiti untuk masa selepas inflasi, terdapat hubungan antara model yang menggambarkan kedua-dua era ini. Menggunakan kedua-dua alat matematik, kakitangan Universiti dapat menunjukkan bagaimana gugusan galaksi dan semua struktur besar yang kita lihat kini berkembang dari tempat yang menonjol dengan latar belakang umum sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik dengan turun naik dalam ketumpatan jirim. Apa yang lebih menarik ialah alat matematik kosmologi kuantum gelung memungkinkan untuk mendapatkan ciri-ciri sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik daripada turun naik sejak awal Alam Semesta. "Kerja kami menolak had pengetahuan tentang apa yang berlaku di Alam Semesta kembali ke Big Bang, meningkatkan had ketumpatan jirim yang boleh dicapai dengan 11 pesanan magnitud," kata Nelson. "Kami dapat mengecilkan skop keadaan awal semasa letupan, dan juga menunjukkan bahawa keadaan awal ini adalah selaras dengan ciri-ciri sinaran latar belakang gelombang mikro kosmik." Teori baharu ini menyimpang dalam beberapa bahagian daripada andaian standard Big Bang dan teori inflasi, membolehkan perbandingan antara keduanya. Dengan tahap pemerhatian semasa, ini adalah mustahil.

Sejarah asal usul
Pengasas "teori kuantum graviti gelung" pada tahun 80-an abad ke-20 ialah Lee Smolin, Abey Ashtekar, Ted Jacobson dan Carlo Rovelli. Menurut teori ini, ruang dan masa terdiri daripada bahagian yang diskret. Sel-sel kuantum ruang kecil ini disambungkan antara satu sama lain dengan cara tertentu, supaya pada skala kecil masa dan panjang mereka mencipta struktur ruang yang beraneka ragam, dan pada skala besar mereka lancar berubah menjadi ruang-masa lancar yang berterusan.

Graviti gelung dan fizik zarah
Salah satu kelebihan teori kuantum gelung graviti ialah sifat semula jadi yang menerangkan Model Standard fizik zarah.

Dalam kertas kerjanya pada tahun 2005, Sundance Bilson-Thompson mencadangkan model (nampaknya berdasarkan teori jalinan M. Khovanov yang lebih umum) di mana rison Harari ditukar menjadi objek seperti reben yang dipanjangkan dipanggil reben. Berkemungkinan, ini boleh menjelaskan sebab-sebab penyusunan diri subkomponen zarah asas, yang membawa kepada kemunculan caj warna, manakala dalam model preon (Rishon) sebelumnya unsur-unsur asas ialah zarah titik, dan caj warna didalilkan. Bilson-Thompson memanggil reben lanjutannya "gelon" dan modelnya gelon. Model ini membawa kepada tafsiran cas elektrik sebagai entiti topologi yang timbul apabila reben dipintal.

Makalah kedua, yang diterbitkan oleh Bilson-Thompson pada tahun 2006 dengan Fotini Markopolou dan Lee Smolin, mencadangkan bahawa untuk mana-mana teori gelung graviti kuantum di mana ruang masa dikuantisasi, keadaan teruja ruang-masa itu sendiri boleh memainkan peranan preon, yang membawa kepada kemunculan model piawai sebagai sifat kemunculan teori graviti kuantum.

Oleh itu, Bilson-Thompson dan pengarang bersamanya mencadangkan bahawa teori graviti kuantum gelung boleh menghasilkan semula Model Standard dengan menyatukan keempat-empat daya asas secara automatik. Pada masa yang sama, dengan bantuan preon, yang dibentangkan dalam bentuk brads (tenunan ruang masa berserabut), adalah mungkin untuk membina model yang berjaya bagi generasi pertama fermion asas (quark dan lepton) dengan lebih atau pengeluaran semula kurang betul bagi caj dan pariti mereka.

Kertas asal Bilson-Thompson mencadangkan bahawa fermion asas generasi kedua dan ketiga boleh diwakili sebagai brad yang lebih kompleks, dan fermion generasi pertama sebagai brad yang paling mudah, walaupun tiada perwakilan khusus brad kompleks diberikan. Adalah dipercayai bahawa caj elektrik dan warna, serta pariti zarah yang dimiliki oleh generasi yang lebih tinggi, harus diperoleh dengan cara yang sama seperti zarah generasi pertama. Penggunaan kaedah pengkomputeran kuantum telah memungkinkan untuk menunjukkan bahawa zarah jenis ini adalah stabil dan tidak reput di bawah pengaruh turun naik kuantum.

Struktur reben dalam model Bilson-Thompson diwakili sebagai entiti yang terdiri daripada perkara yang sama seperti ruang-masa itu sendiri. Walaupun kertas Bilson-Thompson menunjukkan bagaimana fermion dan boson boleh dihasilkan daripada struktur ini, mereka tidak membincangkan bagaimana penjenamaan boleh digunakan untuk menghasilkan boson Higgs.

L. Freidel, J. Kowalski-Glikman, dan A. Starodubtsev mencadangkan dalam makalah 2006 mereka bahawa zarah asas boleh diwakili menggunakan garis Wilson medan graviti, membayangkan bahawa sifat zarah (jisim, tenaga dan putarannya) boleh sepadan dengan sifat gelung Wilson - objek asas teori graviti kuantum gelung. Kerja ini boleh dilihat sebagai sokongan teori tambahan untuk model preon Bilson-Thompson.

Menggunakan formalisme model buih putaran, yang berkaitan secara langsung dengan teori graviti kuantum gelung, dan hanya berdasarkan prinsip awal yang terakhir, ia juga mungkin untuk menghasilkan semula beberapa zarah lain Model Standard, seperti foton, gluon dan graviton - tanpa mengira skema Billson-Thompson Brad untuk fermion . Walau bagaimanapun, sehingga 2006, masih belum dapat membina model helon menggunakan formalisme ini. Model helon tidak mengandungi brad yang boleh digunakan untuk membina boson Higgs, tetapi pada dasarnya model ini tidak menafikan kemungkinan kewujudan boson ini dalam bentuk beberapa jenis sistem komposit. Bilson-Thompson menyatakan bahawa oleh kerana zarah dengan jisim yang lebih besar secara amnya mempunyai struktur dalaman yang lebih kompleks (termasuk pemusingan brad), struktur ini mungkin berkaitan dengan mekanisme pembentukan jisim. Sebagai contoh, dalam model Bilson-Thompson, struktur foton yang mempunyai jisim sifar sepadan dengan brad yang tidak dipintal. Walau bagaimanapun, masih tidak jelas sama ada model foton yang diperolehi dalam formalisme buih putaran sepadan dengan foton Bilson-Thompson, yang dalam modelnya terdiri daripada tiga reben yang tidak dipilin (ada kemungkinan beberapa varian model foton boleh dibina dalam busa putaran. formalisme).

Pada mulanya, konsep "preon" digunakan untuk menetapkan subzarah titik yang termasuk dalam struktur fermion separuh putaran (lepton dan quark). Seperti yang telah disebutkan, penggunaan zarah titik membawa kepada paradoks jisim. Dalam model Bilson-Thompson, reben bukan struktur titik "klasik". Bilson-Thompson menggunakan istilah "preon" untuk mengekalkan kesinambungan dalam istilah, tetapi dengan istilah ini merujuk kepada kelas objek yang lebih luas yang merupakan komponen struktur quark, lepton dan boson pengukur.

Penting untuk memahami pendekatan Bilson-Thompson ialah dalam model preonnya, zarah asas seperti elektron diterangkan dari segi fungsi gelombang. Jumlah keadaan kuantum buih putaran yang mempunyai fasa koheren juga diterangkan dari segi fungsi gelombang. Oleh itu adalah mungkin bahawa menggunakan formalisme busa putaran seseorang boleh memperoleh fungsi gelombang yang sepadan dengan zarah asas (foton dan elektron). Pada masa ini, menggabungkan teori zarah asas dengan teori graviti kuantum gelung adalah bidang penyelidikan yang sangat aktif.

Pada Oktober 2006, Bilson-Thompson mengubah suai kertas kerjanya, dengan menyatakan bahawa walaupun modelnya diilhamkan oleh model preon, ia bukanlah preon dalam erti kata yang ketat, jadi gambar rajah topologi dari model preonnya kemungkinan besar boleh digunakan dalam teori asas lain. , seperti, sebagai contoh, teori-M. Sekatan teori yang dikenakan ke atas model preon tidak terpakai pada modelnya, kerana di dalamnya sifat zarah asas tidak timbul daripada sifat subzarah, tetapi daripada sambungan subzarah ini antara satu sama lain (brads). Satu kemungkinan ialah, sebagai contoh, "membenamkan" preon ke dalam teori-M atau ke dalam teori graviti kuantum gelung.

Gelung graviti kuantum - apakah itu? Soalan inilah yang akan kita pertimbangkan dalam artikel ini. Sebagai permulaan, kita akan menentukan ciri-ciri dan maklumat faktanya, dan kemudian kita akan berkenalan dengan lawannya - teori rentetan, yang akan kita pertimbangkan dalam bentuk umum untuk memahami dan saling berkaitan dengan graviti kuantum gelung.

pengenalan

Salah satu teori yang menerangkan graviti kuantum ialah satu set data tentang graviti gelung pada tahap kuantum organisasi Alam Semesta. Teori-teori ini adalah berdasarkan konsep diskret masa dan ruang pada skala Planck. Membenarkan hipotesis Alam Semesta yang berdenyut direalisasikan.

Lee Smolin, T. Jacobson, C. Rovelli, dan A. Ashtekar adalah pengasas teori graviti kuantum gelung. Pembentukannya bermula pada tahun 80-an. abad XX. Selaras dengan kenyataan teori ini, "sumber" - masa dan ruang - adalah sistem serpihan diskret. Mereka digambarkan sebagai sel bersaiz kuanta yang disatukan dengan cara yang istimewa. Walau bagaimanapun, mencapai saiz yang besar, kami melihat kelancaran ruang-masa, dan ia kelihatan berterusan kepada kami.

Graviti gelung dan zarah alam semesta

Salah satu "ciri" yang paling menarik dalam teori graviti kuantum gelung ialah keupayaan semula jadinya untuk menyelesaikan masalah tertentu dalam fizik. Ia membolehkan kami menerangkan banyak soalan yang berkaitan dengan model piawai fizik zarah asas.

Pada tahun 2005, sebuah artikel telah diterbitkan oleh S. Bilson-Thompson, yang mencadangkan model dengan Rishon Harari yang diubahsuai, yang mengambil bentuk objek reben yang dilanjutkan. Yang terakhir dipanggil reben. Anggaran potensi menunjukkan bahawa ia boleh menjelaskan sebab organisasi bebas semua subkomponen. Lagipun, fenomena inilah yang menyebabkan caj warna. Model preon sebelum ini menganggap zarah titik sebagai elemen asasnya. Caj warna boleh didalilkan. Model ini membolehkan kami menerangkan cas elektrik sebagai entiti topologi, yang boleh timbul dalam kes berpusing reben.

Artikel kedua oleh pengarang bersama ini, yang diterbitkan pada tahun 2006, adalah karya di mana L. Smolin dan F. Markopolou turut mengambil bahagian. Para saintis telah mengemukakan andaian bahawa semua teori graviti gelung kuantum, termasuk dalam kelas gelung, menyatakan bahawa di dalamnya ruang dan masa adalah keadaan teruja oleh kuantisasi. Keadaan ini boleh bertindak sebagai preon yang menimbulkan model standard yang diketahui. Ini, seterusnya, menentukan kemunculan sifat-sifat teori.

Empat saintis itu juga mencadangkan bahawa teori graviti gelung kuantum mampu menghasilkan semula Model Standard. Ia secara automatik menghubungkan empat kuasa asas bersama-sama. Dalam bentuk ini, konsep "brad" (berjalin ruang-masa berserabut) di sini merujuk kepada konsep preon. Bradslah yang memungkinkan untuk mencipta semula model yang betul daripada wakil zarah "generasi pertama", yang berasaskan fermion (quark dan lepton) dengan kaedah yang paling betul untuk mencipta semula cas dan pariti fermion itu sendiri.

Bilson-Thompson mengandaikan bahawa fermion daripada "siri" asas generasi ke-2 dan ke-3 boleh diwakili dalam bentuk brad yang sama, tetapi dengan struktur yang lebih kompleks. Fermion generasi pertama diwakili di sini oleh brad yang paling mudah. Walau bagaimanapun, adalah penting untuk mengetahui di sini bahawa idea khusus tentang kerumitan struktur mereka masih belum dikemukakan. Adalah dipercayai bahawa caj jenis warna dan elektrik, serta "status" pariti zarah dalam generasi pertama, terbentuk dengan cara yang sama seperti yang lain. Selepas zarah ini ditemui, banyak eksperimen telah dijalankan untuk mencipta kesan ke atasnya melalui turun naik kuantum. Keputusan akhir eksperimen menunjukkan bahawa zarah ini stabil dan tidak hancur.

Struktur band

Oleh kerana di sini kita sedang mempertimbangkan maklumat tentang teori tanpa menggunakan pengiraan, kita boleh mengatakan bahawa ini adalah graviti kuantum gelung "untuk boneka." Dan ia tidak boleh dilakukan tanpa menerangkan struktur reben.

Entiti, di mana jirim diwakili oleh "barangan" yang sama seperti ruang masa, ialah perwakilan deskriptif umum model yang dikemukakan oleh Bilson-Thompson kepada kami. Entiti ini ialah struktur reben bagi ciri deskriptif yang diberikan. Model ini menunjukkan kepada kita bagaimana fermion dihasilkan dan bagaimana boson terbentuk. Walau bagaimanapun, ia tidak menjawab persoalan bagaimana boson Higgs boleh diperoleh menggunakan penjenamaan.

L. Freidel, J. Kowalski-Glickman dan A. Starodubtsev pada tahun 2006 dalam satu artikel mencadangkan bahawa garisan medan graviti Wilson boleh menggambarkan zarah asas. Ini menunjukkan bahawa sifat yang dimiliki oleh zarah mampu sepadan dengan parameter kualitatif gelung Wilson. Yang terakhir, seterusnya, adalah objek asas graviti kuantum gelung. Kajian dan pengiraan ini juga dianggap sebagai asas tambahan untuk sokongan teori yang menerangkan model Bilson-Thompson.

Menggunakan formalisme model buih putaran, yang berkaitan secara langsung dengan teori yang dikaji dan dianalisis dalam artikel ini (T.P.K.G.), serta mendasarkannya pada set prinsip asal teori graviti gelung kuantum ini, memungkinkan untuk menghasilkan semula beberapa zarah Model Standard, yang tidak dapat mereka perolehi sebelum ini. Ini adalah zarah fotonik, juga gluon dan graviton.

Terdapat juga model gelon, di mana brad tidak dianggap kerana ketiadaan mereka seperti itu. Tetapi model itu sendiri tidak memberikan cara yang tepat untuk menafikan kewujudan mereka. Kelebihannya ialah kita boleh menggambarkan boson Higgs sebagai sejenis sistem komposit. Ini dijelaskan oleh kehadiran struktur dalaman yang lebih kompleks dalam zarah dengan jisim yang besar. Memandangkan pemusingan brad, kami mempunyai hak untuk menganggap bahawa struktur ini mungkin berkaitan dengan mekanisme penciptaan massa. Sebagai contoh, bentuk model Bilson-Thompson, yang menerangkan foton sebagai zarah dengan jisim sifar, sepadan dengan keadaan brad dalam keadaan tidak dipilin.

Memahami Pendekatan Billson-Thompson

Dalam kuliah tentang graviti gelung kuantum, apabila menerangkan pendekatan yang lebih baik untuk memahami model Bilson-Thompson, mereka menyebut bahawa penerangan model preon zarah asas ini membolehkan elektron dicirikan sebagai fungsi sifat gelombang. Hakikatnya ialah jumlah bilangan keadaan kuantum yang dimiliki oleh buih putaran dengan fasa koheren juga boleh diterangkan menggunakan istilah Pada masa ini, kerja aktif sedang dijalankan bertujuan untuk menyatukan teori zarah asas dan T.P.K.G.

Di antara buku mengenai graviti kuantum gelung, anda boleh menemui banyak maklumat, contohnya, dalam karya O. Feirin mengenai paradoks dunia kuantum. Antara karya lain, patut diberi perhatian kepada artikel Lee Smolin.

Isu

Kertas Bilson-Thompson yang diubah suai mengakui bahawa spektrum jisim zarah adalah masalah yang tidak dapat diselesaikan yang modelnya tidak dapat menerangkan. Juga, ia tidak menyelesaikan isu yang berkaitan dengan putaran, pencampuran Cabibbo. Ia memerlukan sambungan kepada teori yang lebih asas. Versi kemudian artikel menggunakan kaedah untuk menerangkan dinamika brad menggunakan peralihan Puchner.

Terdapat konfrontasi berterusan dalam dunia fizik: teori rentetan vs teori graviti kuantum gelung. Ini adalah dua karya asas yang telah diusahakan dan diusahakan oleh ramai saintis terkenal di seluruh dunia.

Teori rentetan

Apabila bercakap tentang teori graviti gelung kuantum dan teori rentetan, adalah penting untuk memahami bahawa ini adalah dua cara yang sama sekali berbeza untuk memahami struktur jirim dan tenaga di Alam Semesta.

Teori rentetan ialah "laluan evolusi" sains fizik, yang cuba mengkaji dinamik tindakan bersama bukan antara zarah titik, tetapi rentetan kuantum. Bahan teori menggabungkan idea mekanik dunia kuantum dan teori relativiti. Ini mungkin akan membantu manusia membina teori graviti kuantum masa depan. Justru kerana bentuk objek kajian teori ini cuba menggambarkan asas Alam Semesta dengan cara yang berbeza.

Tidak seperti teori graviti gelung kuantum, teori rentetan dan asasnya adalah berdasarkan data hipotetikal yang menunjukkan bahawa mana-mana zarah asas dan semua interaksinya yang bersifat asas adalah akibat daripada getaran rentetan kuantum. "Unsur" Alam Semesta ini mempunyai dimensi ultramikroskopik dan, pada skala urutan panjang Planck, adalah sama dengan 10 -35 m.

Data teori ini secara matematik bermakna agak tepat, tetapi ia masih belum dapat mencari pengesahan sebenar dalam bidang eksperimen. Teori rentetan dikaitkan dengan multiverses, yang merupakan tafsiran maklumat dalam bilangan dunia yang tidak terhingga dengan jenis dan bentuk perkembangan yang berbeza dari segala-galanya.

meledingkan

Gelung graviti kuantum atau Ini adalah soalan yang agak penting yang sukar, tetapi perlu difahami. Ini amat penting untuk ahli fizik. Untuk lebih memahami teori rentetan, adalah penting untuk mengetahui beberapa perkara.

Teori rentetan boleh memberi kita penerangan tentang peralihan dan semua ciri setiap zarah asas, tetapi ini hanya mungkin jika kita juga boleh mengekstrapolasi rentetan ke dalam kawasan fizik tenaga rendah. Dalam kes sedemikian, semua zarah ini akan mengambil bentuk sekatan pada spektrum pengujaan dalam kanta satu dimensi bukan tempatan, yang mempunyai nombor tak terhingga. Dimensi ciri rentetan adalah nilai yang sangat kecil (kira-kira 10 -33 m). Kerana ini, seseorang tidak dapat memerhatikannya semasa eksperimen. Analogi fenomena ini ialah getaran tali alat muzik. Data spektrum yang "membentuk" rentetan hanya boleh didapati untuk frekuensi tertentu. Apabila frekuensi bertambah, begitu juga tenaga (terkumpul daripada getaran). Jika kita menggunakan formula E = mc 2 pada pernyataan ini, maka kita boleh membuat penerangan tentang perkara yang membentuk Alam Semesta. Teori ini menyatakan bahawa dimensi jisim zarah yang menampakkan diri sebagai rentetan bergetar boleh diperhatikan di dunia nyata.

Fizik rentetan membuka persoalan tentang dimensi ruang-masa. Ketiadaan dimensi spatial tambahan dalam dunia makroskopik dijelaskan dalam dua cara:

Pemadatan dimensi yang digulung sehingga saiz yang sesuai dengan susunan panjang Planck;
Penyetempatan keseluruhan bilangan zarah yang membentuk Alam Semesta multidimensi pada "lembaran Dunia" empat dimensi, yang digambarkan sebagai multiverse.

Kuantisasi

Artikel ini merangkumi konsep teori graviti kuantum gelung untuk boneka. Topik ini amat sukar untuk difahami pada peringkat matematik. Di sini kita mempertimbangkan idea umum berdasarkan pendekatan deskriptif. Selain itu, berhubung dengan dua teori "bertentangan".

Untuk memahami teori rentetan dengan lebih baik, ia juga penting untuk mengetahui tentang kewujudan pendekatan pengkuantitian primer dan sekunder.

Pengkuantitian sekunder adalah berdasarkan konsep medan rentetan, iaitu fungsi ruang gelung, yang serupa dengan teori medan kuantum. Formalisme pendekatan utama mencipta penerangan tentang gerakan rentetan ujian dalam medan luarannya menggunakan teknik matematik. Ini tidak menjejaskan interaksi antara rentetan secara negatif, dan juga termasuk fenomena pereputan rentetan dan penyatuan. Pendekatan utama ialah hubungan antara teori rentetan dan pernyataan teori medan biasa di permukaan dunia.

Supersimetri

Yang paling penting dan perlu, serta realistik, "elemen" teori rentetan ialah supersimetri. Set umum zarah dan interaksi antara mereka, yang diperhatikan pada tenaga yang agak rendah, mampu menghasilkan semula komposisi struktur model standard dalam hampir keseluruhan bentuknya. Banyak sifat model standard memperoleh penjelasan yang elegan dari segi teori superstring, yang juga merupakan hujah penting untuk teori tersebut. Walau bagaimanapun, belum ada prinsip yang boleh menjelaskan batasan ini atau itu bagi teori rentetan. Postulat-postulat ini sepatutnya membolehkan kita mendapatkan satu bentuk dunia yang serupa dengan model standard.

Hartanah

Sifat yang paling penting bagi teori rentetan adalah seperti berikut:

Prinsip yang menentukan struktur Alam Semesta ialah graviti dan mekanik dunia kuantum. Mereka adalah komponen yang tidak boleh dipisahkan apabila mencipta teori umum. Teori rentetan melaksanakan andaian ini.
Kajian tentang banyak konsep yang dibangunkan pada abad kedua puluh, yang membolehkan kita memahami struktur asas dunia, dengan semua banyak prinsip operasi dan penjelasannya, digabungkan dan diikuti dari teori rentetan.
Teori rentetan tidak mempunyai parameter bebas yang mesti diselaraskan untuk memastikan persetujuan, sebagai contoh, diperlukan dalam model standard.

Kesimpulannya

Secara ringkas, graviti gelung kuantum adalah salah satu cara untuk melihat realiti, yang cuba menggambarkan struktur asas dunia pada tahap zarah asas. Ia membolehkan anda menyelesaikan banyak masalah dalam fizik yang mempengaruhi organisasi jirim, dan juga merupakan salah satu teori terkemuka di seluruh dunia. Lawan utamanya ialah teori rentetan, yang agak logik, memandangkan banyak kenyataan yang benar dari yang terakhir. Kedua-dua teori itu disahkan dalam pelbagai bidang penyelidikan zarah asas, dan percubaan untuk menyatukan "dunia kuantum" dan graviti berterusan sehingga hari ini.

Ahli fizik teori Sabine Hossenfelder dari Stockholm menganggap dua calon alternatif untuk "teori segala-galanya" (teori rentetan dan graviti kuantum gelung) sebagai sisi syiling yang sama. Pada pendapatnya, graviti kuantum gelung kini telah mencapai kemajuan yang besar. Para saintis bercakap tentang perkara ini di halaman penerbitan dalam talian Majalah Quanta.

Teori rentetan

Teori rentetan ialah cabang fizik teori yang mengkaji dinamik interaksi bukan zarah titik, tetapi objek lanjutan satu dimensi, yang dipanggil rentetan kuantum. Teori rentetan menggabungkan idea mekanik kuantum dan teori relativiti, jadi teori graviti kuantum masa depan boleh dibina berdasarkannya.

Teori rentetan adalah berdasarkan hipotesis bahawa semua zarah asas dan interaksi asasnya timbul sebagai hasil daripada ayunan dan interaksi rentetan kuantum ultramikroskopik pada skala mengikut susunan panjang Planck 10?35 m. mengelakkan kesukaran seperti teori medan kuantum, seperti penormalan semula, dan sebaliknya, membawa kepada pandangan yang lebih mendalam pada struktur jirim dan ruang-masa. Teori rentetan kuantum timbul pada awal 1970-an hasil daripada pemahaman formula Gabriele Veneziano yang dikaitkan dengan model rentetan struktur hadron. Pertengahan 1980-an dan pertengahan 1990-an ditandai dengan perkembangan pesat teori rentetan dijangka dalam masa terdekat, berdasarkan teori rentetan, apa yang dipanggil "teori bersatu" atau "teori segala-galanya" akan menjadi; dirumuskan, pencarian yang Einstein habiskan selama beberapa dekad tidak berjaya. Tetapi, walaupun ketegasan matematik dan integriti teori, pilihan untuk pengesahan eksperimen teori rentetan masih belum ditemui. Setelah timbul untuk menerangkan fizik hadron, tetapi tidak begitu sesuai untuk ini, teori itu mendapati dirinya dalam sejenis vakum eksperimen untuk menerangkan semua interaksi.

Salah satu masalah utama apabila cuba menerangkan prosedur untuk mengurangkan teori rentetan daripada dimensi 26 atau 10 kepada fizik tenaga rendah dimensi 4 ialah sejumlah besar pilihan untuk pemadatan dimensi tambahan ke dalam manifold dan orbifold Calabi-Yau, yang mungkin kes mengehadkan khas ruang Calabi-Yau . Sebilangan besar kemungkinan penyelesaian sejak akhir 1970-an dan awal 1980-an telah mencipta apa yang dikenali sebagai "masalah landskap," menyebabkan beberapa saintis mempersoalkan sama ada teori rentetan layak mendapat status saintifik.

Walaupun kesukaran ini, perkembangan teori rentetan merangsang perkembangan formalisme matematik, terutamanya geometri algebra dan pembezaan, topologi, dan juga memungkinkan untuk lebih memahami struktur teori graviti kuantum sebelumnya. Pembangunan teori rentetan diteruskan, dan diharapkan unsur-unsur teori rentetan yang hilang dan fenomena yang sepadan akan ditemui dalam masa terdekat, termasuk hasil daripada eksperimen di Large Hadron Collider.

Teori graviti kuantum gelung

Graviti kuantum gelung adalah salah satu daripada teori graviti kuantum.

Dalam teori graviti kuantum, ruang licin dan berterusan yang kita kenali pada skala ultra-kecil ternyata menjadi struktur dengan geometri yang sangat kompleks.

Salah satu kelebihan teori kuantum gelung graviti ialah sifat semula jadi yang menerangkan Model Standard fizik zarah.

Dalam kertas kerjanya pada tahun 2005, Sundance Bilson-Thompson mencadangkan model (nampaknya berdasarkan teori jalinan M. Khovanov yang lebih umum) di mana rison Harari diubah menjadi objek berbentuk reben yang dipanjangkan dipanggil reben. Berkemungkinan, ini boleh menjelaskan sebab-sebab penyusunan diri subkomponen zarah asas, yang membawa kepada kemunculan caj warna, manakala dalam model preon (Rishon) sebelumnya unsur-unsur asas ialah zarah titik, dan caj warna didalilkan. Bilson-Thompson memanggil reben lanjutannya "gelon" dan modelnya gelon. Model ini membawa kepada tafsiran cas elektrik sebagai entiti topologi yang timbul apabila reben dipintal.

Pada Oktober 2006, Bilson-Thompson mengubah suai kertas kerjanya, dengan menyatakan bahawa walaupun modelnya diilhamkan oleh model preon, ia bukan preon dalam erti kata yang ketat, jadi gambar rajah topologi dari model preonnya mungkin digunakan dalam teori asas lain. , seperti teori-M. Sekatan teori yang dikenakan ke atas model preon tidak terpakai pada modelnya, kerana di dalamnya sifat zarah asas tidak timbul daripada sifat subzarah, tetapi daripada sambungan subzarah ini antara satu sama lain (brads). Satu kemungkinan ialah, sebagai contoh, "membenamkan" preon ke dalam teori-M atau ke dalam teori graviti kuantum gelung.

Seperti yang dilaporkan oleh Hossenfelder, lanjutan graviti kuantum gelung dalam dimensi yang lebih tinggi melibatkan, seperti teori rentetan, supersimetri. Agar graviti kuantum gelung konsisten dengan relativiti khas, yang pertama, seperti yang dipercayai oleh Rodolfo Gambini dari Uruguay, memerlukan pengenalan interaksi yang serupa dengan teori rentetan.

Hermann Verlinde dari Universiti Princeton percaya bahawa graviti kuantum gelung boleh membantu membuat kemajuan dalam memahami idea korespondensi AdS/CFT (anti-de Sitter / koresponden teori medan konformal) antara teori medan konform dan graviti. Dalam kerja baru-baru ini, Hossenfelder melaporkan, ahli fizik menggunakan kaedah graviti kuantum gelung untuk menerangkan ruang-masa tiga dimensi (di mana dua koordinat adalah ruang dan satu adalah masa).

Pada masa ini, beberapa ribu ahli fizik teori sedang mengusahakan teori rentetan. Di atas graviti kuantum gelung terdapat ratusan kali lebih sedikit pakar. Kebanyakan ahli teori rentetan tidak mengambil serius graviti kuantum gelung. Teori rentetan adalah berdasarkan andaian kewujudan pada skala Planck objek satu dimensi hipotesis - rentetan, pengujaan yang ditafsirkan sebagai zarah asas dan interaksinya.

Teori ini adalah perkembangan konsisten teori medan kuantum, yang kini merupakan alat matematik untuk fizik zarah moden - Model Standard. Tidak seperti teori rentetan, graviti kuantum gelung mengandaikan kewujudan grid ruang masa diskret yang dibentuk oleh sel kuantum. Dinamik sel-sel ini menentukan struktur ruang-masa.

Kami menjemput anda untuk menonton perdebatan antara ahli fizik yang mempertahankan teori yang bertentangan dengan pengkhususan mereka:

Jika anda mendapati ralat, sila serlahkan sekeping teks dan klik Ctrl+Enter.

Pandangan: 227

YouTube ensiklopedia

1 / 5
Pengasas "teori kuantum graviti gelung" pada tahun 80-an abad ke-20 ialah Lee Smolin, Abey Ashtekar, Ted Jacobson (Bahasa Inggeris) Dan Carlo Rovelli [alih keluar templat] . Menurut teori ini, ruang dan masa terdiri daripada bahagian yang diskret. Sel-sel kuantum ruang kecil ini disambungkan antara satu sama lain dengan cara tertentu, supaya pada skala kecil masa dan panjang mereka mencipta struktur ruang yang beraneka ragam, dan pada skala besar mereka lancar berubah menjadi ruang-masa lancar yang berterusan.

Graviti gelung dan fizik zarah

Salah satu kelebihan teori kuantum gelung graviti ialah sifat semula jadi yang menerangkan Model Standard fizik zarah.
Oleh itu, Bilson-Thompson dan pengarang bersamanya mencadangkan bahawa teori graviti kuantum gelung boleh menghasilkan semula Model Standard dengan menyatukan keempat-empat interaksi asas secara automatik. Pada masa yang sama, dengan bantuan preon, yang dibentangkan dalam bentuk brads (tenunan ruang masa berserabut), adalah mungkin untuk membina model yang berjaya bagi generasi pertama fermion asas (quark dan lepton) dengan lebih atau pengeluaran semula kurang betul bagi caj dan pariti mereka.
Kertas asal Bilson-Thompson mencadangkan bahawa fermion asas generasi kedua dan ketiga boleh diwakili sebagai brad yang lebih kompleks, dan fermion generasi pertama sebagai brad yang paling mudah, walaupun tiada perwakilan khusus brad kompleks diberikan. Adalah dipercayai bahawa caj elektrik dan warna, serta pariti zarah yang dimiliki oleh generasi yang lebih tinggi, harus diperoleh dengan cara yang sama seperti zarah generasi pertama. Penggunaan kaedah pengkomputeran kuantum telah memungkinkan untuk menunjukkan bahawa zarah jenis ini adalah stabil dan tidak reput di bawah pengaruh turun naik kuantum.
Struktur reben dalam model Bilson-Thompson diwakili sebagai entiti yang terdiri daripada perkara yang sama seperti ruang masa itu sendiri. Walaupun kertas Bilson-Thompson menunjukkan bagaimana fermion dan boson boleh diperoleh daripada struktur ini, persoalan bagaimana boson Higgs boleh diperoleh menggunakan penjenamaan tidak dibincangkan di dalamnya.
L. Freidel ( L. Freidel), J. Kowalski-Glickman ( J. Kowalski-Glikman) dan A. Starodubtsev dalam makalah 2006 mereka mencadangkan bahawa zarah asas boleh diwakili menggunakan garis Wilson medan graviti, membayangkan bahawa sifat zarah (jisim, tenaga dan putarannya) boleh sepadan dengan sifat gelung Wilson - objek asas daripada teori graviti kuantum gelung. Kerja ini boleh dilihat sebagai sokongan teori lanjut untuk model preon Bilson-Thompson.
Menggunakan formalisme model buih putaran, yang berkaitan secara langsung dengan teori graviti kuantum gelung, dan hanya berdasarkan prinsip awal yang terakhir, ia juga mungkin untuk menghasilkan semula beberapa zarah lain Model Standard, seperti foton, gluon dan graviton - tanpa mengira Bradson -Skim Thompson untuk fermion. Walau bagaimanapun, sehingga 2006, masih belum dapat membina model helon menggunakan formalisme ini. Model helon tidak mengandungi brad yang boleh digunakan untuk membina boson Higgs, tetapi pada dasarnya model ini tidak menafikan kemungkinan kewujudan boson ini dalam bentuk beberapa jenis sistem komposit. Bilson-Thompson menyatakan bahawa oleh kerana zarah dengan jisim yang lebih besar secara amnya mempunyai struktur dalaman yang lebih kompleks (termasuk pemusingan brad), struktur ini mungkin berkaitan dengan mekanisme pembentukan jisim. Sebagai contoh, dalam model Bilson-Thompson, struktur foton yang mempunyai jisim sifar sepadan dengan brad yang tidak dipintal. Benar, masih tidak jelas sama ada model foton yang diperolehi dalam formalisme buih putaran sepadan dengan foton Bilson-Thompson, yang dalam modelnya terdiri daripada tiga reben yang tidak dipilin (ada kemungkinan beberapa versi model foton boleh dibina dalam busa putaran. formalisme).
Pada mulanya, konsep "preon" digunakan untuk menetapkan subzarah titik yang termasuk dalam struktur fermion separuh putaran (lepton dan quark). Seperti yang telah disebutkan, penggunaan zarah titik membawa kepada paradoks jisim. Dalam model Bilson-Thompson, reben bukan struktur titik "klasik". Bilson-Thompson menggunakan istilah "preon" untuk mengekalkan kesinambungan dalam istilah, tetapi dengan istilah ini merujuk kepada kelas objek yang lebih luas yang merupakan komponen struktur quark, lepton dan boson pengukur.
Penting untuk memahami pendekatan Bilson-Thompson ialah dalam model preonnya, zarah asas seperti elektron diterangkan dari segi fungsi gelombang. Jumlah keadaan kuantum buih putaran yang mempunyai fasa koheren juga diterangkan dari segi fungsi gelombang. Oleh itu adalah mungkin bahawa menggunakan formalisme busa putaran seseorang boleh memperoleh fungsi gelombang yang sepadan dengan zarah asas (foton dan elektron). Pada masa ini, menggabungkan teori zarah asas dengan teori graviti kuantum gelung adalah bidang penyelidikan yang sangat aktif.
Pada Oktober 2006, Bilson-Thompson mengubah suai kertas kerjanya, dengan menyatakan bahawa walaupun modelnya diilhamkan oleh model preon, ia bukanlah preon dalam erti kata yang ketat, jadi gambar rajah topologi dari model preonnya kemungkinan besar boleh digunakan dalam teori asas lain. , seperti, sebagai contoh, teori-M. Sekatan teori yang dikenakan ke atas model preon tidak terpakai pada modelnya, kerana di dalamnya sifat zarah asas tidak timbul daripada sifat subzarah, tetapi daripada sambungan subzarah ini antara satu sama lain (brads). Satu kemungkinan ialah, sebagai contoh, "membenamkan" preon ke dalam teori-M atau ke dalam teori graviti kuantum gelung.
Sabine Hossenfelder mencadangkan mempertimbangkan dua calon alternatif untuk "teori segala-galanya" - teori rentetan dan graviti kuantum gelung - sebagai sisi syiling yang sama. Untuk memastikan graviti kuantum gelung tidak bercanggah dengan teori relativiti khas, adalah perlu untuk memperkenalkan interaksi yang serupa dengan yang dipertimbangkan dalam teori rentetan. .

Masalah teori

Dalam versi diubah suai kertas kerjanya, Bilson-Thompson mengakui bahawa masalah yang tidak dapat diselesaikan dalam modelnya kekal sebagai spektrum jisim zarah, putaran, pencampuran Cabibbo, dan keperluan untuk menghubungkan modelnya kepada teori yang lebih asas.
Versi artikel yang lebih baru menerangkan dinamika brad menggunakan gerakan Pachner.

Apakah pendapat anda tentang teori rentetan? Teori graviti kuantum gelung

pengenalan

Graviti gelung dan zarah alam semesta

Struktur band

Memahami Pendekatan Billson-Thompson

Isu

Teori rentetan

meledingkan

Kuantisasi

Supersimetri

Hartanah

Kesimpulannya

YouTube ensiklopedia

Graviti gelung dan fizik zarah

Masalah teori