Mawazo ya msingi ya nadharia ya kamba. Unachohitaji kujua kuhusu nadharia ya kamba

Bima ya ushirikiano ni mkataba ambao kitu cha bima ni bima pamoja na bima kadhaa. Hapo awali, Sanaa ya 12 ya Sheria na Sanaa. 953 ya Kanuni ya Kiraia ilifafanua maudhui ya makubaliano ya bima ya ushirikiano kwa njia tofauti. Sheria ilihitaji kwamba makubaliano ya bima shirikishi yaainishe kwa uwazi haki na wajibu wa kila mtoa bima. Katika mazoezi, utoaji huu uliunda matatizo fulani kwa mwenye sera wakati wa kupokea kiasi cha bima (haja ya kuwasiliana na kila bima kwa malipo ya sehemu yake, nk). Kwa kuongeza, ikiwa majukumu ya bima hayajatambuliwa kwa usahihi wa kutosha, makubaliano ya bima ya ushirikiano yanaweza kutangazwa kuwa batili. Ni wazi, ndiyo sababu Art. 953 ya Kanuni ya Kiraia huweka kanuni tofauti: ikiwa makubaliano ya bima ya ushirikiano hayafafanui haki na wajibu wa kila bima, basi sheria inawapa wajibu wa kubeba dhima ya pamoja kwa wajibu. Katika toleo la kisasa la sheria, tofauti hizi kati ya sheria na Kanuni za Kiraia zimeondolewa.

Kwa asili yake ya kisheria, makubaliano ya bima ya ushirikiano ni makubaliano ya kawaida na wingi wa watu katika wajibu. Haja ya bima ya ushirikiano inaweza kutokea kwa mmiliki wa sera, wakati wa kuweka bima hatari kubwa ya mali, na bima, wakati hakuna hifadhi ya bima ya kutosha. Katika kesi hizi, hutoa faida kubwa wakati wa kukubali hatari kubwa kwa bima. Hata hivyo, njia hii haifai kwa bima ya hatari za kati na ndogo kutokana na gharama kubwa za kuhudumia mikataba hiyo. Katika suala hili, ushindani kati ya makampuni ya bima pia hauna umuhimu mdogo. Kwa kuongeza, hata wakati wa kuhakikisha hatari kubwa, mmiliki wa sera hupata usumbufu kutokana na haja ya kuwasiliana na bima kadhaa mara moja, na kwa baadhi ya bima, ushiriki katika makubaliano ya bima ya ushirikiano inaweza kuonyesha kutokuwa na uwezo wao wa kujitegemea kuhakikisha hatari kubwa, ambayo huathiri biashara zao. sifa.

Kwa hiyo, reinsurance ni njia rahisi zaidi ya kupunguza hatari ya bima.

Udhibiti wa kisheria wa reinsurance inategemea Kifungu cha 13 cha Sheria na Sanaa. 967 Kanuni ya Kiraia. Reinsurance ni bima na bima moja (reinsurer) chini ya masharti ya hatari ya kutimiza yote au sehemu ya majukumu yake kwa bima na bima mwingine (reinsurer), kuamua na mkataba. Reinsurance ni bima ya "sekondari", kiini cha ambayo ni kwamba bima yenyewe huhakikisha hatari fulani kutoka kwa bima nyingine. Reinsurance inategemea, inayotokana na bima, kwa hivyo sheria zinazotolewa kwa bima ya hatari ya biashara zinatumika kwake, isipokuwa vinginevyo hutolewa na makubaliano ya bima. Katika kesi hiyo, reinsured inabakia kuwajibika chini ya mkataba mkuu wa bima kwa mwenye sera kamili. Hitimisho mfululizo la mikataba miwili au zaidi ya bima inaruhusiwa.

Kwa kuzingatia hali halisi ya bima (mapambano ya ushindani kati ya wamiliki wengi wapya ambao wameonekana kwenye soko la bima, saizi ndogo ya fedha zao za bima, n.k.), ni lazima itambuliwe kuwa reinsurance ni karibu njia bora ya kufidia. kwa hasara kupitia ugawaji upya wa fedha za bima. Kampuni ya bima, kwa kuhamisha kwa bima moja au kadhaa sehemu ya hatari inayozidi uwezo wake wa kifedha, inafikia usawa katika kwingineko yake ya bima. Hii ina maana kwamba kampuni ya bima inaweza kuhitimisha idadi ya juu iwezekanavyo ya mikataba ya bima na dhima inayokubalika kwa kila hatari ya bima.

Kwa mtazamo wa mwenye sera, reinsurance hutoa dhamana ya ziada ya uaminifu wa fidia kwa uharibifu katika tukio la tukio la bima, na hivyo kuhakikisha huduma nzuri, na hii inathiri uamuzi wa upya mkataba wa bima na hitimisho la mikataba kwa wengine. aina za bima.

Kwa kuwa reinsurance ni aina ya pekee ya bima, inaongozwa na kanuni sawa: uwepo wa riba isiyoweza kulipwa, fidia kwa hasara, uadilifu wa juu zaidi. Kama ilivyo katika bima, ambapo maslahi mahususi ya mwenye sera ni bima, ni riba iliyopo ya bima pekee ndiyo inaweza kuwekewa bima tena. Bima, kwa kukubali hatari, pia huchukua dhima fulani, ambayo ina maana ina maslahi fulani ya bima, ambayo ni chini ya reinsurance. Vinginevyo, mtoa bima tena ataweka hatari ambazo hazipo au zilizozidishwa kwa bima tena. Dhamana tu zilizowekwa katika mkataba kuu zinaweza kugawanywa na reinsurer na reinsurer.

Wakati huo huo, udhibiti wa kisheria wa reinsurance una sifa na historia yake. Sheria "Juu ya Bima" iliweka moja kwa moja kwa bima wajibu wa kurejesha majukumu kwa kiasi kinachozidi uwezo wa kutimiza kwa gharama ya fedha zake na hifadhi ya bima (Kifungu cha 27, aya ya 2). Katika toleo la asili la Sheria "Juu ya Shirika la Biashara ya Bima katika Shirikisho la Urusi" (Kifungu cha 13) na Sura ya 48 ya Kanuni ya Kiraia (Kifungu cha 967, Sehemu ya 1), kanuni hii imebadilika na ni ya asili ya dispositive. Sasa bima anaweza kuhakikisha hatari ya malipo ya fidia ya bima au kiasi cha bima kilichochukuliwa chini ya makubaliano ya bima na mlipaji wa bima kwa ujumla au kwa sehemu chini ya makubaliano yaliyohitimishwa naye. Ikiwa tunazingatia kwamba Kanuni ya Kiraia ni kitendo cha muda mrefu cha kawaida, basi utoaji huu unakubalika kabisa. Walakini, kwa wakati huu, wakati uhusiano uliopo wa kiuchumi bado uko mbali na yale ambayo Msimbo wa Kiraia umeundwa, kawaida hii haichangia kuongeza dhamana ya kuegemea ya kampuni nyingi za bima, haswa na mfuko mdogo wa bima, kwa mmiliki wa sera. . Toleo la sasa la Sheria linakataza uhakikisho wa mikataba ya bima ya maisha kwa masharti ya kuishi kwa umri fulani au tukio la tukio lingine. Bima wanaohusika na bima ya maisha ni marufuku kurejesha hatari za mali. Hatua hizi zote zinalenga kuongeza kuegemea na dhamana ya mwenye sera au mtu aliyepewa bima katika bima ya maisha.

Kipengele cha udhibiti wa kisheria wa mikataba ya bima ni kwamba katika kesi ya reinsurance, bima ya awali ni wajibu wa kulipa fidia ya bima au kiasi cha bima kwa mwenye sera chini ya mkataba mkuu. Inafuata kwamba mwenye sera hana haki ya kudai malipo ya bima moja kwa moja dhidi ya bima tena. Ruhusa ya sheria kwa uhitimisho mfuatano wa mikataba miwili au zaidi ya bima ina maana kwamba mlipaji bima anaweza pia kuhakikisha hatari zake na mlipaji bima mwingine. Katika mazoezi ya bima, jina maalum limeandaliwa kwa orodha ya hatari zilizokubaliwa kwa bima na chini ya bima - bordereau (taarifa, rejista, hesabu).

Kutokana na ukweli kwamba kwa kweli kuna bima mbili zinazohusika katika kuhakikisha hatari ya awali, bima ya awali na reinsurer, swali kawaida hutokea kuhusu kiwango cha wajibu wa kila mmoja wao katika tukio la tukio la bima. Katika suala hili, ni lazima ieleweke kwamba kuna aina tatu za uhamisho wa hatari za bima wakati wa reinsurance: facultative, wajibu na facultative-lazima.

Kwa reinsurance ya kitivo, hatari fulani tu zilizo na habari kamili juu yao huhamishiwa kwa bima tena. Katika kesi hiyo, majukumu ya pande zote ya vyama hutokea tu baada ya hitimisho la makubaliano ya reinsurance kwa hatari yoyote maalum. Kila hatari ya bima huhamishwa kando, chini ya mkataba tofauti, na wahusika wako huru kuelezea mapenzi yao.

Katika reinsurance ya lazima, bima huhamisha kwa reinsurer bila kushindwa, kwa misingi ya makubaliano, yote au sehemu fulani ya hatari kwa ziada ya kiasi fulani, na reinsurer lazima kukubali sehemu hii ya hatari kwa reinsurance. Hasa mara nyingi, reinsurance hiyo hutumiwa na makampuni ya wazazi kuhusiana na matawi, na kikomo fulani cha dhima kinaanzishwa kwa tanzu.

Hivi sasa, mikataba iliyochanganywa, ya hiari ya lazima hutumiwa sana. Wakati tukio la bima linatokea, reinsurer hubeba wajibu chini ya masharti yaliyotajwa katika mkataba, na uchaguzi wa hatari ambazo huhamishiwa kwa bima hubakia kwa bima.

Katika mazoezi ya bima, aina mbili za ushiriki wa reinsurer katika shughuli za bima zimetengenezwa: sawia na zisizo na uwiano.

Mfumo wa uwiano unajumuisha aina tatu kuu za mikataba ya bima: mikataba ya bima ya upendeleo, mikataba ya ziada na mikataba ya ziada ya upendeleo.

Chini ya mikataba ya upendeleo, cedan inachukua kuhamisha kwa bima tena, na mlipaji tena anajitolea kukubali kushiriki katika hatari za aina fulani kwa kiwango maalum - mgawo. Sehemu ya malipo ya bima itagawanywa ipasavyo. Kwa mfano: bima huamua sehemu ya uhifadhi wake kwa kiasi cha 40% na kuhamisha 60% ya hatari kwa bima. Katika kesi hiyo, juu ya tukio la tukio la bima, bima hubeba gharama ya kulipa 40% ya kiasi cha bima au fidia na 60% ya malipo haya huanguka kwa sehemu ya reinsurer.

Mkataba wa ziada huamua kiwango cha uhifadhi wa bima mwenyewe na mwenye bima hushiriki katika malipo ya bima tu wakati kizingiti hiki kinapozidi. Kwa mfano: kiwango cha uhifadhi wa bima mwenyewe imedhamiriwa kwa kiasi cha rubles elfu 500, na reinsurer hushiriki katika malipo ya bima zaidi ya kiasi hiki.

Mikataba mchanganyiko, kiasi na ziada hutumiwa mara chache na ni mchanganyiko wa kiasi na bima ya ziada. Ziada inaweza kuwekwa kulingana na sehemu fulani (idadi) ya mtu anabakia nayo mwenyewe; juu ya kiwango cha kubaki, ziada inatumika, ambayo imewekwa kwa masharti kabisa.

Mfumo usio na uwiano unajumuisha aina mbili za mikataba: ziada ya mkataba wa hasara na ziada ya mkataba wa hasara.

Kwa ziada ya makubaliano ya upotevu, mlipa bima hutoa bima kwa sehemu hiyo ya hasara ambayo inazidi kiasi kilichowekwa cha ushiriki wa mwenye bima mwenyewe (kinachopunguzwa), lakini chini ya kiasi cha dhima ya juu ya bima (kikomo cha chanjo ya reinsurance).

Kuzidi kwa makubaliano ya upotezaji hutoa kwamba hasara hadi kikomo fulani itafunikwa peke yake na mlipaji tena, na ziada yote ya kikomo cha upotezaji itafunikwa na mlipaji tena.

Reinsurance ni biashara yenye faida, hivyo bima ya awali ina haki ya sehemu ya faida ya reinsurer iliyotajwa katika mkataba - bonus. Ni manufaa kwa reinsurer kutumia bonus ili kuvutia bima wengi iwezekanavyo na kuongeza kiwango cha ushiriki wa kila mmoja wao katika reinsurance.

Kuna masharti fulani ambayo mara nyingi hujumuishwa katika mikataba ya bima kama masharti muhimu ya mkataba:

somo na masharti ya jumla ya mkataba;

kifungu cha eneo (eneo la hatari kuwa bima tena);

uamuzi sahihi wa mwanzo na mwisho wa dhima ya reinsurer;

kifungu juu ya kutengwa kutoka kwa chanjo (force majeure);

masharti ya dhima ya reinsurer;

kifungu juu ya hali ya asili (mtoa bima ni chini ya masharti yaliyoainishwa katika sera ya bima);

sharti la mlipaji bima tena kufuata hatima ya mlipaji tena bima;

mpaka (orodha ya hatari, masharti na utaratibu wa kuripoti kwa mlipaji tena bima);

Kanusho la Makosa na Kuachwa;

tume na bonus;

haki ya bima ya kujitegemea kudhibiti hasara;

vifungu vya kukabiliana katika makazi ya pande zote;

utaratibu wa kusitisha mkataba na usuluhishi.

Wahusika, kwa hiari yao, wanaweza kujumuisha katika makubaliano ya bima masharti mengine ambayo wanaona kuwa muhimu.

mkataba wa bima ya upendeleo ni wa ajabu

Nadharia ya mfuatano mkuu

Kwa ufupi juu ya nadharia ya mfuatano mkali

Nadharia hii inaonekana ya kichaa sana kwamba inawezekana kabisa kuwa ni sahihi!

Matoleo mbalimbali ya nadharia ya uzi sasa yanazingatiwa kama washindani wakuu wa jina la nadharia ya kina, ya ulimwengu ambayo inaelezea asili ya kila kitu kilichopo. Na hii ni aina ya Grail Takatifu ya wanafizikia wa kinadharia wanaohusika katika nadharia ya chembe za msingi na cosmology. Nadharia ya jumla (aka nadharia ya kila kitu) ina milinganyo michache tu inayochanganya maarifa yote ya mwanadamu kuhusu asili ya mwingiliano na sifa za vipengele vya msingi vya maada ambayo Ulimwengu umejengwa kutoka kwao. Leo, nadharia ya kamba imeunganishwa na dhana supersymmetry, kama matokeo ya ambayo ilizaliwa nadharia ya superstring, na hadi sasa huu ndio upeo ambao umefikiwa katika suala la kuunganisha nadharia ya mwingiliano kuu nne (nguvu zinazotenda asili). Nadharia ya supersymmetry yenyewe tayari imejengwa kwa msingi wa dhana ya kisasa ya priori, kulingana na ambayo mwingiliano wowote wa mbali (shamba) unasababishwa na ubadilishanaji wa chembe za wabebaji wa mwingiliano wa aina inayolingana kati ya chembe zinazoingiliana (Mfano wa kawaida). Kwa uwazi, chembe zinazoingiliana zinaweza kuchukuliwa kuwa "matofali" ya ulimwengu, na chembe za carrier zinaweza kuchukuliwa kuwa saruji.

Ndani ya muundo wa kawaida, quarks hufanya kama vizuizi vya ujenzi, na vibebaji vya mwingiliano hufanya kama vifungo vya kupima, ambayo hawa quarks kubadilishana na kila mmoja. Nadharia ya supersymmetry inakwenda mbali zaidi na kusema kwamba quarks na leptons wenyewe sio msingi: zote zinajumuisha miundo nzito zaidi na isiyogunduliwa kwa majaribio (vizuizi vya ujenzi) vya vitu, vinavyoshikiliwa pamoja na "saruji" yenye nguvu zaidi ya chembe zenye nguvu zaidi. -wabebaji wa mwingiliano kuliko quarks zinazojumuisha hadrons na bosons. Kwa kawaida, hakuna utabiri wowote wa nadharia ya supersymmetry bado haijajaribiwa katika hali ya maabara, lakini vipengele vya siri vya ulimwengu wa nyenzo tayari vina majina - kwa mfano. elektroni(mwenzi wa ulinganifu wa elektroni), squark nk. Kuwepo kwa chembe hizi, hata hivyo, kunatabiriwa bila utata na nadharia za aina hii.

Picha ya Ulimwengu inayotolewa na nadharia hizi, hata hivyo, ni rahisi sana kuiona. Kwa kiwango cha takriban 10-35 m, ambayo ni, maagizo 20 ya ukubwa mdogo kuliko kipenyo cha protoni sawa, ambayo ni pamoja na quarks tatu zilizofungwa, muundo wa jambo hutofautiana na yale ambayo tumezoea hata katika kiwango cha chembe za msingi. . Katika umbali mdogo kama huu (na kwa nguvu nyingi za mwingiliano ambazo haziwezekani kufikiria) jambo hubadilika kuwa safu ya mawimbi yaliyosimama, sawa na yale yanayosisimka katika nyuzi za ala za muziki. Kama kamba ya gitaa, kamba kama hiyo inaweza kusisimua, pamoja na sauti kuu, nyingi sauti za ziada au harmonics Kila harmonic ina hali yake ya nishati. Kulingana na kanuni ya uhusiano(Nadharia ya Uhusiano), nishati na wingi ni sawa, ambayo ina maana kwamba juu ya mzunguko wa mtetemo wa mawimbi ya harmonic ya kamba, juu ya nishati yake, na juu ya wingi wa chembe inayozingatiwa.

Hata hivyo, ikiwa ni rahisi sana kuibua wimbi lililosimama kwenye kamba ya gitaa, mawimbi yaliyosimama yaliyopendekezwa na nadharia ya superstrings ni vigumu kuibua - ukweli ni kwamba vibrations ya superstrings hutokea katika nafasi ambayo ina vipimo 11. Tumezoea nafasi ya nne-dimensional, ambayo ina vipimo vitatu vya anga na kimoja cha muda (kushoto-kulia, juu-chini, mbele-nyuma, siku zijazo). Katika nafasi ya superstring, mambo ni ngumu zaidi (tazama kisanduku). Wanafizikia wa kinadharia huzunguka tatizo la utelezi la vipimo vya anga vya "ziada" kwa kubishana kwamba "zimefichwa" (au, kwa maneno ya kisayansi, "zimeunganishwa") na kwa hivyo hazizingatiwi kwa nguvu za kawaida.

Hivi karibuni, nadharia ya kamba imeendelezwa zaidi katika fomu nadharia ya utando multidimensional- kwa asili, haya ni masharti sawa, lakini gorofa. Kama mmoja wa waandishi wake alitania kwa utani, utando hutofautiana na kamba kwa njia sawa na ambayo tambi hutofautiana na vermicelli.

Hii, labda, ndiyo yote ambayo inaweza kuambiwa kwa ufupi kuhusu moja ya nadharia ambazo, bila sababu, leo zinadai kuwa nadharia ya ulimwengu wa Umoja Mkuu wa mwingiliano wa nguvu zote. Ole, nadharia hii sio bila dhambi. Kwanza kabisa, bado haijaletwa kwa fomu madhubuti ya hesabu kwa sababu ya utoshelevu wa vifaa vya hesabu kuileta katika mawasiliano madhubuti ya ndani. Miaka 20 imepita tangu nadharia hii kuzaliwa, na hakuna mtu ambaye ameweza kupatanisha mara kwa mara baadhi ya vipengele na matoleo yake na wengine. Kinachochukiza zaidi ni kwamba hakuna hata mmoja wa wananadharia wanaopendekeza nadharia ya uzi (na hasa mistari mikuu) ambaye hadi sasa amependekeza jaribio moja ambalo nadharia hizi zinaweza kujaribiwa katika maabara. Ole, ninaogopa kwamba hadi watakapofanya hivi, kazi zao zote zitabaki kuwa mchezo wa ajabu wa fantasia na mazoezi katika kuelewa ujuzi wa esoteric nje ya mkondo wa sayansi ya asili.

Utangulizi wa Superstrings

Tafsiri ya Sergei Pavlyuchenko

Nadharia ya kamba ni mojawapo ya nadharia za kusisimua na za kina katika fizikia ya kisasa ya kinadharia. Kwa bahati mbaya, hii bado ni jambo gumu kuelewa, ambalo linaweza kueleweka tu kutoka kwa maoni ya nadharia ya uwanja wa quantum. Ujuzi wa hisabati kama vile nadharia ya kikundi, jiometri tofauti, n.k. hautadhuru uelewa. Kwa hivyo, kwa wengi inabaki kuwa "jambo lenyewe".

Utangulizi huu unakusudiwa kama utangulizi "unaoweza kusomeka" kwa dhana za kimsingi za nadharia ya uzi kwa wale wanaovutiwa. Kwa bahati mbaya, tutalazimika kulipa ukali na ukamilifu kwa ufikiaji wa uwasilishaji. Tunatumahi kuwa itakupa majibu kwa maswali rahisi zaidi kuhusu nadharia ya kamba, na utajazwa na uzuri wa uwanja huu wa sayansi.

Nadharia ya kamba ni uwanja unaoendelea wa maarifa hadi leo; kila siku huleta kitu kipya juu yake. Bado hatujui kwa uhakika ikiwa nadharia ya kamba inaelezea Ulimwengu wetu na kwa kiwango gani. Lakini anaweza kuelezea vizuri, kama inavyoonekana kutoka kwa hakiki hii.

Toleo asili liko kwa http://www.sukidog.com/jpierre/strings/index.html.

Kwa nini nadharia ya kamba?

Ingawa Modeli ya Kawaida inaelezea matukio mengi ambayo tunaweza kuona kwa kutumia vichapuzi vya kisasa, maswali mengi kuhusu Asili hayajajibiwa. Lengo la fizikia ya kisasa ya kinadharia ni kuunganisha maelezo ya Ulimwengu. Kwa kihistoria, njia hii imefanikiwa sana. Kwa mfano, Nadharia Maalum ya Einstein ya Uhusiano iliunganisha umeme na sumaku katika nguvu ya sumakuumeme. Kazi iliyoshinda Tuzo ya Nobel ya 1979 ya Glashow, Weinberg na Salam ilionyesha kuwa nguvu za sumakuumeme na dhaifu zinaweza kuunganishwa kuwa nguvu dhaifu ya kielektroniki. Zaidi ya hayo, kuna kila sababu ya kuamini kwamba nguvu zote ndani ya Muundo wa Kawaida hatimaye zitaungana. Ikiwa tutaanza kulinganisha mwingiliano wenye nguvu na umeme, basi tutalazimika kwenda kwa mikoa ya nishati inayozidi kuongezeka hadi wawe sawa kwa nguvu katika eneo la GeV. Mvuto utajiunga kwa nguvu za utaratibu wa .

Madhumuni ya nadharia ya kamba ni kuelezea ishara " ? " kwenye mchoro hapo juu.

Kiwango cha nishati ya tabia kwa mvuto wa quantum inaitwa Misa ya Planck na inaonyeshwa kupitia kwa mara kwa mara ya Planck, kasi ya mwanga na mvuto thabiti kama ifuatavyo:

Inaweza kuzingatiwa kuwa katika fomu yake ya mwisho, nadharia ya kamba itatoa majibu kwa maswali yafuatayo:

• Ni nini asili ya nguvu 4 za Asili zinazojulikana kwetu?
• Kwa nini wingi na chaji za chembe ziko jinsi zilivyo?
• Kwa nini tunaishi katika nafasi yenye vipimo 4 vya anga?
• Ni nini asili ya muda wa nafasi na mvuto?

  Misingi ya Nadharia ya Kamba

  Tumezoea kufikiria juu ya chembe za msingi (kama vile elektroni) kama vitu vyenye mwelekeo 0. dhana ya jumla zaidi ni masharti ya msingi kama vitu vya 1-dimensional. Wao ni nyembamba sana, na urefu wao uko kwenye mpangilio wa . Lakini hii ni kidogo tu ikilinganishwa na urefu ambao sisi kawaida kukabiliana nao, hivyo tunaweza kufikiria yao kuwa kivitendo-kama. Lakini kama tutakavyoona, asili yao ya kamba ni muhimu sana.

  Kuna masharti wazi Na imefungwa. Wanaposonga kwa muda wa nafasi, hufunika uso unaoitwa karatasi ya dunia.

  

  Mifuatano hii ina modi mahususi za mtetemo ambazo huamua nambari asili za quantum za chembe, kama vile wingi, spin, n.k. Wazo la msingi ni kwamba kila modi hubeba seti ya nambari za quantum zinazolingana na aina mahususi ya chembe. Huu ndio muunganisho wa mwisho - chembe zote zinaweza kuelezewa kupitia kitu kimoja - kamba!

  Kama mfano, fikiria kamba iliyofungwa ambayo inaonekana kama hii:

  Kamba kama hiyo inalingana na isiyo na misa graviton na spin 2 - chembe inayohamisha mwingiliano wa mvuto. Kwa njia, hii ni moja wapo ya sifa za nadharia ya kamba - kwa asili na bila shaka inajumuisha mvuto kama moja ya mwingiliano wa kimsingi.

  Kamba huingiliana na fission na fusion. Kwa mfano, uharibifu wa kamba mbili zilizofungwa kwenye kamba moja iliyofungwa inaonekana kama hii:

  
  

  Kumbuka kwamba uso wa karatasi ya dunia ni uso laini. Hii inamaanisha sifa nyingine "nzuri" ya nadharia ya kamba - haina idadi ya tofauti zinazopatikana katika nadharia ya uwanja wa quantum na chembe za uhakika. Mchoro wa Feynman kwa mchakato sawa

  

  ina umoja wa kitopolojia katika sehemu ya mwingiliano.

  Ikiwa "tutaunganisha" miingiliano miwili rahisi ya kamba pamoja, tunapata mchakato ambao nyuzi mbili zilizofungwa huingiliana kupitia muungano hadi kamba iliyofungwa ya kati, ambayo hugawanyika tena kuwa mbili:
  

  Mchango huu mkubwa katika mchakato wa mwingiliano unaitwa mbinu ya arboreal. Ili kuhesabu amplitudes ya mitambo ya quantum ya michakato kwa kutumia nadharia ya usumbufu, ongeza michango kutoka kwa michakato ya juu ya quantum. Nadharia ya kupotosha inatoa matokeo mazuri kadiri michango inavyozidi kupungua kadri tunavyotumia maagizo ya juu na ya juu. Hata ukihesabu michoro chache za kwanza tu, unaweza kupata matokeo sahihi. Katika nadharia ya kamba, maagizo ya juu yanahusiana na idadi kubwa ya mashimo (au "hushughulikia") kwenye laha za ulimwengu.
  
  

  Jambo jema kuhusu mbinu hii ni kwamba kila mpangilio wa nadharia ya upotoshaji unalingana na mchoro mmoja tu (kwa mfano, katika nadharia ya uga yenye chembe za uhakika, idadi ya michoro hukua kwa kasi katika viwango vya juu). Habari mbaya ni kwamba mahesabu sahihi ya michoro yenye mashimo zaidi ya mawili ni vigumu sana kutokana na ugumu wa vifaa vya hisabati vinavyotumiwa wakati wa kufanya kazi na nyuso hizo. Nadharia ya kupotosha ni muhimu sana katika kusoma michakato iliyounganishwa dhaifu, na uvumbuzi mwingi katika fizikia ya chembe na nadharia ya uzi unahusiana nayo. Walakini, haya yote bado hayajakamilika. Majibu ya maswali ya kina ya nadharia yanaweza tu kupatikana baada ya maelezo sahihi ya nadharia hii kukamilika.

  D-brane

  Kamba zinaweza kuwa na masharti ya kiholela ya mipaka. Kwa mfano, kamba iliyofungwa ina masharti ya mipaka ya mara kwa mara (kamba "inageuka yenyewe"). Kamba za wazi zinaweza kuwa na aina mbili za masharti ya mipaka - masharti Neumann na masharti Dirichlet. Katika kesi ya kwanza, mwisho wa kamba unaweza kusonga kwa uhuru, ingawa bila kubeba kasi yoyote. Katika kesi ya pili, mwisho wa kamba unaweza kusonga pamoja na aina kadhaa. Aina hii inaitwa D-brane au Dp-brane(unapotumia nukuu ya pili, "p" ni nambari kamili inayoonyesha idadi ya vipimo vya anga vya anuwai). Mfano ni nyuzi mbili zilizo na ncha moja au zote mbili zilizounganishwa kwa brane ya D-dimensional 2 au D2-brane:

  

  Chembe za D zinaweza kuwa na idadi ya vipimo vya anga kutoka -1 hadi idadi ya vipimo vya anga vya muda wetu. Kwa mfano, katika nadharia ya superstring kuna vipimo 10 - 9 anga na wakati mmoja. Kwa hivyo, katika superstrings upeo unaoweza kuwepo ni D9-brane. Kumbuka kwamba katika kesi hii mwisho wa masharti ni fasta juu ya mbalimbali kufunika nafasi yote, ili waweze kusonga kila mahali, hivyo katika athari hali Neumann ni zilizowekwa! Katika kesi p=-1, kuratibu zote za anga na za muda zimewekwa, na usanidi kama huo unaitwa. papo hapo au D-instanton. Ikiwa p=0, basi viwianishi vyote vya anga vimewekwa, na mwisho wa kamba unaweza tu kuwepo katika sehemu moja ya nafasi, kwa hivyo brani za D0 mara nyingi huitwa. D chembe. Kwa njia sawa kabisa, branes za D1 huitwa kamba za D. Kwa njia, neno "brane" yenyewe linatokana na neno "membrane," ambayo inahusu branes 2-dimensional, au 2-branes.

  Kwa kweli, chembe za D zina nguvu; zinaweza kubadilika na kusonga. Kwa mfano, wanaingiliana kwa mvuto. Katika mchoro hapa chini unaweza kuona jinsi kamba moja iliyofungwa (kwa upande wetu graviton) inaingiliana na D2-brane. Ikumbukwe hasa ni ukweli kwamba wakati wa kuingiliana kamba iliyofungwa inakuwa wazi na ncha zote mbili kwenye D-brane.
  
  
  Kwa hivyo, nadharia ya kamba ni zaidi ya nadharia ya kamba!

  Vipimo vya ziada

  Superstrings zipo katika muda wa anga za 10, huku tunaishi katika muda wa anga za 4-dimensional. Na ikiwa mistari mikuu inaelezea Ulimwengu wetu, tunahitaji kwa njia fulani kuunganisha nafasi hizi mbili. Ili kufanya hivyo, hebu tupunguze vipimo 6 kwa ukubwa mdogo sana. Ikiwa ukubwa wa mwelekeo wa compact unageuka kuwa juu ya utaratibu wa ukubwa wa masharti (), basi kutokana na udogo wa mwelekeo huu hatutaweza kuiona moja kwa moja. Hatimaye, tutapata nafasi yetu ya (3+1)-dimensional, ambapo kila nukta ya Ulimwengu wetu wa 4-dimensional inalingana na nafasi ndogo ya 6-dimensional. Hii inaonyeshwa kwa mpangilio sana kwenye picha hapa chini:

  

  Kwa kweli hili ni wazo la zamani kabisa ambalo lilianza kazi ya Kaluza na Klein katika miaka ya 1920. Katika kesi hii, utaratibu ulioelezwa hapo juu unaitwa Nadharia ya Kaluza-Klein au kuunganishwa. Kazi ya Kaluza yenyewe inaonyesha kwamba ikiwa tutachukua uwiano katika muda wa nafasi ya 5-dimensional, kisha kukunja mwelekeo mmoja kwenye mduara, tunapata muda wa nafasi ya 4-dimensional na uhusiano pamoja na sumaku-umeme! Na hii hutokea kwa sababu sumaku-umeme ni U(1) nadharia ya upimaji. U(1) ni kikundi cha mizunguko kuzunguka sehemu moja kwenye ndege. Utaratibu wa Kaluza-Klein unatoa tafsiri rahisi ya kijiometri ya mduara huu - hii ni mwelekeo wa tano uliokunjwa sana. Ingawa vipimo vilivyokunjwa ni vidogo kwa utambuzi wa moja kwa moja, hata hivyo vinaweza kuwa na maana ya kina ya kimwili. [Kwa bahati mbaya iliyovuja kwa wanahabari, kazi ya Kaluza na Klein ilizua uvumi mwingi kuhusu mwelekeo wa tano.]

  Tunawezaje kujua ikiwa kweli kuna vipimo vya ziada na tunawezaje "kuhisi" ikiwa tuna vichapuzi vyenye nguvu nyingi za kutosha? Kutoka kwa mechanics ya quantum inajulikana kuwa ikiwa nafasi ni ya mara kwa mara, basi kasi huhesabiwa: , ambapo ikiwa nafasi haina kikomo, basi wigo wa maadili ya kasi ni endelevu. Ikiwa utapunguza radius ya kuunganishwa (saizi ya vipimo vya ziada), basi anuwai ya viwango vya kasi vinavyoruhusiwa vitaongezeka. Hivi ndivyo jinsi mnara wa majimbo ya kasi hupatikana - mnara wa Kaluza Klein.

  

  Na ikiwa radius ya mduara inachukuliwa kuwa kubwa sana ( "tunapunguza" kipimo), basi safu ya maadili inayowezekana ya kasi itakuwa nyembamba sana, lakini itakuwa "karibu inayoendelea". Wigo kama huo utakuwa sawa na wigo wa wingi wa ulimwengu bila kuunganishwa. Kwa mfano, majimbo ambayo hayana wingi katika idadi kubwa ya vipimo katika idadi ndogo ya vipimo yatafanana kabisa na mnara wa majimbo ulioelezewa hapo juu. Kisha "seti" ya chembe zilizo na wingi zilizowekwa sawa kutoka kwa kila mmoja zinapaswa kuzingatiwa. Kweli, ili "kuona" chembe kubwa zaidi, vichapuzi vinahitajika ambavyo ni bora zaidi kuliko zile tulizo nazo sasa.

  Kamba zina mali nyingine ya kushangaza - zinaweza "upepo" karibu na mwelekeo uliounganishwa, ambao husababisha kuonekana. mods zinazoweza kujadiliwa katika wigo wa wingi. Mfuatano uliofungwa unaweza kuzunguka kipimo kilichounganishwa kwa idadi kamili ya nyakati. Sawa na kesi ya Kaluza-Klein, wanachangia kasi kama . Tofauti kubwa iko katika muunganisho tofauti na radius ya usanifu. Katika kesi hii, kwa ukubwa mdogo wa vipimo vya ziada, njia za kurudi nyuma zinakuwa rahisi sana!
  
  

  Sasa tunahitaji kuhamia kwenye nafasi yetu ya 4-dimensional. Ili kufanya hivyo tunahitaji nadharia ya mfuatano wa 10-dimensional kwenye manifold 6-dimensional kompakt. Kwa kawaida, picha iliyoelezwa hapo juu inakuwa ngumu zaidi. Njia rahisi ni kudhani kuwa vipimo hivi vyote 6 ni duru 6, kwa hivyo zote zinawakilisha torasi ya 6-dimensional. Aidha, mpango huu unaruhusu mtu kuhifadhi supersymmetry. Inaaminika kuwa ulinganifu fulani wa ulinganifu pia upo katika nafasi yetu ya 4-dimensional kwenye mizani ya nishati ya utaratibu wa 1 TeV (ni kwa nishati hizi ambapo supersymmetry imetafutwa hivi karibuni kwenye vichapuzi vya kisasa). Ili kuhifadhi ulinganifu mdogo zaidi, N=1 katika 4-dimensionality, ni muhimu kuunganishwa kwenye manifold maalum ya 6-dimensional inayoitwa. Calabi-Yau nyingi.

  Sifa za aina mbalimbali za Calabi-Yo zinaweza kuwa na matumizi muhimu kwa fizikia yenye nishati kidogo—kwa chembe tunazoona, wingi wao na nambari za quantum, na idadi ya vizazi vya chembe. Shida hapa ni kwamba, kwa ujumla, kuna idadi kubwa ya aina za Calabi-Yo, na hatujui ni ipi ya kutumia. Hii ndiyo maana, kwa kuwa kwa kweli nadharia moja ya uzi wa 10-dimensional, tunapata kwamba nadharia ya 4-dimensional inakuwa sio pekee inayowezekana, angalau katika kiwango chetu cha ufahamu (bado hakijakamilika). "Watu wa kamba" (wanasayansi wanaofanya kazi katika uwanja wa nadharia za kamba) wana matumaini kwamba kwa nadharia kamili ya kamba isiyosumbua (nadharia ambayo haijajengwa juu ya misukosuko iliyoelezewa hapo juu kidogo), tutaweza kueleza jinsi Ulimwengu ulitoka kwenye fizikia ya 10-dimensional, ambayo huenda ilifanyika wakati wa nishati ya juu mara baada ya Big Bang, hadi fizikia ya 4-dimensional tunayoshughulikia sasa. [Kwa maneno mengine, tutapata aina mbalimbali za kipekee za Calabi-Yo.] Andrew Strominger alionyesha kwamba aina mbalimbali za Calabi-Yo zinaweza kuhusishwa kila mara kwa mabadiliko ya conical na hivyo mtu anaweza kusonga kati ya aina mbalimbali za Calabi-Yo kwa kubadilisha vigezo vya nadharia. Lakini hii inaonyesha uwezekano kwamba nadharia tofauti za 4-dimensional zinazotokana na aina mbalimbali za Calabi-Yo ni awamu tofauti za nadharia moja.

  Uwili

  Nadharia tano za mfuatano mkuu zilizoelezewa hapo juu zinageuka kuwa tofauti sana na mtazamo wa nadharia ya upotoshaji iliyounganishwa hafifu (nadharia ya upotoshaji iliyokuzwa hapo juu). Lakini kwa kweli, kama imekuwa wazi katika miaka michache iliyopita, wote wameunganishwa na aina mbili za kamba. Wacha tuite nadharia mbili ikiwa wanaelezea fizikia sawa.

  Aina ya kwanza ya uwili tutakaojadili hapa ni T-uwili. Aina hii ya uwili huunganisha nadharia iliyounganishwa kwenye duara ya radius na nadharia iliyounganishwa kwenye mduara wa radius. Kwa hivyo, ikiwa katika nafasi ya nadharia moja imefungwa kwenye mduara wa radius ndogo, basi kwa nyingine itavingirwa kwenye mduara wa radius kubwa, lakini wote wawili wataelezea fizikia sawa! Aina ya IIA na aina ya nadharia za mfuatano mkuu wa IIB zimeunganishwa kupitia uwili wa T-duality, SO(32) na E8 x E8 nadharia za kiheterotiki pia zimeunganishwa kupitia kwayo.

  Uwili mwingine tutauangalia ni S-uwili. Kwa ufupi, uwili huu unaunganisha kikomo chenye nguvu cha kuunganisha cha nadharia moja na kikomo dhaifu cha kuunganisha cha nadharia nyingine. (Kumbuka kwamba maelezo yaliyounganishwa kwa ulegevu ya nadharia zote mbili yanaweza kuwa tofauti sana.) Kwa mfano, nadharia ya SO(32) ya mfuatano wa Heterotic na nadharia ya Aina ya I ni S-dual katika 10-dimension. Hii ina maana kwamba katika kikomo cha uunganishaji chenye nguvu SO(32) nadharia ya Heterotic inakuwa nadharia ya Aina ya I katika kikomo dhaifu cha kuunganisha na kinyume chake. Unaweza kupata ushahidi wa uwili kati ya mipaka yenye nguvu na dhaifu kwa kulinganisha spectra ya hali ya mwanga katika kila moja ya picha na kupata kwamba wao ni sawa na kila mmoja. Kwa mfano, katika nadharia ya uzi wa Aina ya I kuna kamba ya D ambayo ni nzito inapounganishwa dhaifu na nyepesi inapounganishwa kwa nguvu. Kamba hii ya D hubeba sehemu nyepesi sawa na karatasi ya ulimwengu ya Kamba ya SO(32) ya Heterotic, kwa hivyo nadharia ya Aina ya I inapounganishwa kwa nguvu sana, kamba ya D inakuwa nyepesi sana, na tutaona kwa urahisi maelezo kuwa sawa, kama na pia kupitia kamba ya Heterotic iliyounganishwa kwa urahisi. Uwili mwingine wa S katika mwelekeo wa 10 ni uwili-wili wa mifuatano ya IIB: kikomo kilichounganishwa kwa nguvu cha mfuatano wa IIB ni nadharia nyingine ya IIB, lakini imeunganishwa kwa udhaifu. Nadharia ya IIB pia ina kamba ya D (ingawa ni ya ulinganifu zaidi kuliko nyuzi za D za nadharia ya Aina ya I, kwa hivyo fizikia ni tofauti) ambayo inakuwa nyepesi inapounganishwa kwa nguvu, lakini kamba hii ya D pia ndio safu nyingine ya msingi. nadharia ii Aina ya IIB.

  

  Uwili kati ya nadharia tofauti za kamba ni ushahidi kwamba zote ni mipaka tofauti ya nadharia moja. Kila moja ya mipaka ina utumiaji wake, na mipaka tofauti ya maelezo tofauti huingiliana. Hii ni nini Nadharia ya M inavyoonekana kwenye picha? Soma!

  Nadharia ya M

  Kwa nishati ndogo, nadharia ya M inaelezewa na nadharia inayoitwa Nguvu ya juu ya 11-dimensional. Nadharia hii ina utando na nyuzi tano kama solitons, lakini hakuna masharti. Je, tunawezaje kupata mifuatano ambayo tayari tunapenda hapa? Inawezekana kufinya nadharia ya M-dimensional 11 kwenye mduara wa radius ndogo ili kupata nadharia ya 10-dimensional. Kisha ikiwa utando wetu ulikuwa na topolojia ya torus, basi kwa kukunja moja ya miduara hii, tutapata kamba iliyofungwa! Katika kikomo ambapo radius ni ndogo sana, tunapata aina ya IIA superstring.

  

  Lakini tunajuaje kuwa nadharia ya M kwenye duara itatoa aina ya IIA ya utungo wa juu, na sio IIB au mifuatano ya kiheterotic? Jibu la swali hili linaweza kupatikana baada ya uchanganuzi wa uangalifu wa nyanja zisizo na misa ambayo tunapata kama matokeo ya kuunganishwa kwa nguvu ya juu ya 11-dimensional kwenye duara. Mtihani mwingine rahisi utakuwa kugundua kuwa nadharia ya M-D-brane ni ya kipekee kwa nadharia ya IIA. Kumbuka kwamba nadharia ya IIA ina D0, D2, D4, D6, D8-brane na NS tano-brane. Jedwali lifuatalo linatoa muhtasari wa haya hapo juu:
  

  Hapa chembe za D6 na D8 zimeachwa. Brane ya D6 inaweza kufasiriwa kama "Kalutza-Klein monopole", ambayo ni suluhisho maalum la nguvu ya juu ya 11-dimensional inapounganishwa kwenye mduara. D8-brane haina tafsiri ya wazi katika suala la M-nadharia, bado ni swali wazi.

  Njia nyingine ya kupata nadharia thabiti ya 10-dimensional ni kujumuisha nadharia ya M katika sehemu ndogo. Hii ina maana kwamba tunadhania kwamba moja ya vipimo (ya 11) ina urefu wa kikomo. Katika kesi hii, mwisho wa sehemu huamua mipaka ya vipimo 9 vya anga. Utando wazi unaweza kujengwa kwenye mipaka hii. Kwa kuwa makutano ya utando na mpaka ni kamba, tunaweza kuona kwamba (9+1)-dimensional "world volume" inaweza kuwa na masharti "kutoka nje" kutoka kwa membrane. Baada ya yote haya, ili kuepuka kutofautiana, ni muhimu kwamba kila moja ya mipaka kubeba kikundi cha kupima E8. Kwa hiyo, ikiwa tunafanya nafasi kati ya mipaka ndogo sana, tunapata nadharia ya 10-dimensional na masharti na kikundi cha kupima E8 x E8. Na hii ni kamba ya E8 x E8 heterotic!

  

  Kwa hivyo, kwa kuzingatia hali tofauti na uwili tofauti kati ya nadharia za kamba, tutafikia hitimisho kwamba kwa msingi wa haya yote kuna nadharia moja - Nadharia ya M. Zaidi ya hayo, nadharia tano za mfuatano mkuu na nguvu ya uvutano ya 11-dimensional ni mipaka yake ya kitamaduni. Hapo awali, tulijaribu kupata nadharia zinazolingana za quantum kwa "kupanua" mipaka ya kitamaduni kwa kutumia nadharia ya kupotosha (nadharia ya kupotosha). Walakini, nadharia ya kupotosha ina mipaka yake ya utumiaji, kwa hivyo kwa kusoma mambo yasiyo ya usumbufu ya nadharia hizi, kwa kutumia uwili, ulinganifu, n.k. tunafikia hitimisho kwamba wote wameunganishwa na nadharia moja ya quantum. Upekee huu unavutia sana, kwa hivyo kazi ya kuunda nadharia kamili ya M-quantum inaendelea kikamilifu.
  
  

  Mashimo nyeusi

  Maelezo ya classical ya mvuto - Nadharia ya Jumla ya Uhusiano (GTR) - ina ufumbuzi unaoitwa "mashimo nyeusi" (BH). Kuna aina chache za shimo nyeusi, lakini zote zinaonyesha mali sawa ya jumla. Upeo wa tukio ni uso katika muda wa anga ambao, kwa urahisi, hutenganisha eneo ndani ya shimo jeusi kutoka eneo la nje yake. Mvuto wa mvuto wa shimo nyeusi ni nguvu sana kwamba hakuna chochote, hata mwanga, baada ya kupenya chini ya upeo wa macho, unaweza kuepuka nyuma. Kwa hivyo, shimo nyeusi za classical zinaweza kuelezewa tu kwa kutumia vigezo kama vile wingi, malipo na kasi ya angular.

  (maelezo ya mchoro wa Penrose a)

  Shimo nyeusi ni maabara nzuri ya kusoma nadharia za kamba, kwani athari za mvuto wa quantum ni muhimu hata kwa shimo kubwa nyeusi. Mashimo meusi sio "nyeusi" kwa sababu yanaangaza! Kwa kutumia hoja za kimaadili, Stephen Hawking alionyesha kuwa mashimo meusi hutoa mionzi ya joto kutoka kwenye upeo wa macho yao. Kwa kuwa nadharia ya kamba, kati ya mambo mengine, pia ni nadharia ya mvuto wa quantum, ina uwezo wa kuelezea mashimo nyeusi mara kwa mara. Na kisha kuna mashimo meusi ambayo yanakidhi equation ya mwendo kwa masharti. Milinganyo hii ni sawa na milinganyo kutoka kwa Uhusiano wa Jumla, lakini ina sehemu zingine za ziada ambazo zilitoka kwa mifuatano. Katika nadharia za superstring kuna suluhisho maalum kama shimo nyeusi, ambazo zenyewe pia ni za ulinganifu.

  Mojawapo ya matokeo ya kustaajabisha zaidi katika nadharia ya mfuatano ilikuwa ni kupatikana kwa fomula ya Entropy ya Bekenstein-Hawking Shimo nyeusi iliyopatikana kwa kuzingatia kamba ya microscopic inasema ambayo huunda shimo nyeusi. Bekenstein alibainisha kuwa shimo nyeusi hutii "sheria ya maeneo," dM = K dA, ambapo "A" ni eneo la upeo wa macho na "K" ni mara kwa mara ya uwiano. Kwa kuwa jumla ya shimo nyeusi ni nishati yake ya kupumzika, hali hiyo ni sawa na thermodynamics: dE = T dS, kama inavyoonyeshwa na Bekenstein. Hawking baadaye alionyesha katika makadirio ya semiclassical kwamba joto la shimo nyeusi ni T = 4k, ambapo "k" ni mara kwa mara inayoitwa "mvuto wa uso". Kwa hivyo, entropy ya shimo nyeusi inaweza kuandikwa tena kama . Zaidi ya hayo, hivi majuzi Strominger na Vafa walionyesha kuwa fomula hii ya entropy inaweza kupatikana kwa hadubini (chini hadi kiwango cha 1/4) kwa kutumia kuzorota kwa hali ya quantum ya nyuzi na chembe za D zinazolingana na BH fulani za ulinganifu katika nadharia ya kamba. Kwa njia, chembe za D zinatoa maelezo kwa umbali mdogo kana kwamba zimeunganishwa dhaifu. Kwa mfano, BH zinazozingatiwa na Strominger na Vafa zinafafanuliwa na nyuzi-5, nyuzi-1, na nyuzi zilizo wazi "zinazoishi" kwenye 1-brane, zote zikiwa zimekunjwa kuwa torasi ya 5-dimensional, ikitoa kwa ufanisi kitu cha 1-dimensional - ya BH.

  

  Katika kesi hii, mionzi ya Hawking inaweza kuelezewa ndani ya mfumo wa muundo huo, lakini ikiwa kamba wazi zinaweza "kusafiri" kwa pande zote mbili. Fungua kamba huingiliana na kila mmoja na mionzi hutolewa kwa namna ya masharti yaliyofungwa.

  

  Hesabu sahihi zinaonyesha kuwa kwa aina zile zile za mashimo meusi, nadharia ya uzi hufanya ubashiri sawa na nguvu ya uvutano ya nusu-classical, ikiwa ni pamoja na urekebishaji usiotegemea mzunguko unaoitwa "kigezo cha kijivu" ( kipengele cha kijivu).

  Nguvu ya uvutano ya Quantum imegunduliwa Duniani?
  

  << Вчера

  Kesho >>

  
  Ufafanuzi: Je, kuna sehemu tofauti za mvuto? Nadharia inayojulikana kama quantum mechanics inaelezea sheria zinazotawala ulimwengu katika umbali mdogo, wakati Nadharia ya Jumla ya Uhusiano ya Einstein inaelezea asili ya mvuto na ulimwengu kwa viwango vikubwa. Hadi sasa, hakuna nadharia imeundwa inayoweza kuwaunganisha. Utafiti uliofanywa hivi karibuni nchini Ufaransa unaweza kuwa umeonyesha kuwa mvuto ni uwanja wa quantum. Imeelezwa kuwa Uwanja wa mvuto wa dunia ilionyesha asili yake ya quantum. Katika jaribio lililofanywa na Valery Nezvizhevsky na wenzake, ilionyeshwa kuwa neutroni za ultracold zinazohamia kwenye uwanja wa mvuto hugunduliwa tu kwa urefu tofauti. Wanasayansi kote ulimwenguni wanangojea uthibitisho huru wa matokeo haya. Takwimu inaonyesha katika rangi ya uongo uso ambao unaweza kuunda wakati wa mabadiliko ya kamba ya mwelekeo mmoja. Kwa kuelezea chembe za msingi kama kamba ndogo, wanafizikia wengi wanafanya kazi ili kukuza nadharia ya kweli ya quantum ya mvuto.

  (Maelezo ya mhariri: Majaribio ya wanafizikia wa Kifaransa na Kirusi yaliyoelezwa katika barua hii, iliyochapishwa katika Asili 415 , 297 (2002) haina uhusiano wowote nayo mvuto wa quantum. Maelezo yao(yote yametolewa na waandishi wa majaribio na kutolewa katika gazeti la New Scientist na kwenye tovuti ya Physicsweb.org) tofauti kabisa.

  Wajaribio hutafuta nguvu mpya zilizotabiriwa na nadharia za mfuatano mkali

  Watafiti katika Chuo Kikuu cha Colorado huko Boulder waliweza kufanya jaribio nyeti zaidi hadi sasa kutathmini mwingiliano wa mvuto kati ya raia waliotenganishwa na umbali wa mara mbili tu ya unene wa nywele za binadamu, lakini hawakuona nguvu yoyote mpya iliyotabiriwa. .

  Matokeo yaliyopatikana yanawezesha kuwatenga baadhi ya lahaja za nadharia ya msuli mkuu, ambamo kigezo kinacholingana cha ushawishi wa nguvu mpya kutoka kwa vipimo vya "kuporomoka" iko katika safu kutoka 0.1 hadi 0.01 mm.

  Nadharia ya mfuatano, inayozingatiwa kuwa mbinu yenye kuahidi zaidi ya muungano mkuu uliongojewa kwa muda mrefu—simulizi moja la nguvu na mata yote yanayojulikana—inaamini kwamba kila kitu katika ulimwengu kimeundwa na vitanzi vidogo vya nyuzi zinazotetemeka. Kulingana na matoleo mbalimbali ya nadharia ya mfuatano mkuu, lazima kuwe na angalau vipimo sita au saba vya ziada vya anga zaidi ya vitatu vinavyoweza kufikiwa na sisi, na wananadharia wanaamini kuwa vipimo hivi vya ziada vimekunjwa katika nafasi ndogo. "Ukataji" huu hutokeza zile zinazoitwa sehemu za moduli, ambazo huelezea saizi na umbo la vipimo vilivyokunjwa katika kila nukta katika wakati wa angani.

  Maeneo ya moduli hutumia nguvu zinazolingana na nguvu za mvuto wa kawaida, na kulingana na ubashiri wa hivi majuzi, yanaweza kutambuliwa kwa umbali mdogo kama 0.1 mm. Upeo wa unyeti uliopatikana katika majaribio ya awali ulifanya iwezekanavyo kupima nguvu ya mvuto kati ya raia mbili zilizotenganishwa na 0.2 mm tu, hivyo swali lilibaki wazi. Walakini, inabaki wazi sasa.

  “Kama nguvu hizi zipo kweli, basi tunajua sasa kwamba zinapaswa kujidhihirisha katika umbali mfupi kuliko tulivyojaribiwa,” aeleza mkuu wa maabara, profesa katika Chuo Kikuu cha Colorado John Price. “Hata hivyo, matokeo haya yenyewe hayakanushi. nadharia "Unahitaji tu kukumbuka kwamba athari itabidi kutafutwa kwa umbali mfupi na kutumia mipangilio yenye unyeti wa juu." Kwa kuongezea, watafiti wanadai kuwa majaribio kama haya hayakusudiwa kudhibitisha au kukanusha nadharia ya utunzi. "Mawazo tunayojaribu ni baadhi tu ya matukio iwezekanavyo yaliyotokana na masharti, sio utabiri sahihi wa nadharia yenyewe," John Price aliiambia Space.com. "Hakuna njia bado kwa nadharia ya kamba kufanya aina hizo za utabiri sahihi. ” , na ningesema kwamba hakuna anayejua kama nadharia ya uzi itaweza kamwe kufanya hivi." Walakini, majaribio katika umbali mdogo bado yanaweza "kuongeza viraka zaidi kwenye mto wa fizikia," na kwa hivyo ni muhimu kuendelea na aina hii ya utafiti kwa sababu "jambo jipya na "la msingi sana" linaweza kugunduliwa.

  Usanidi wa majaribio wa watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Colorado, unaoitwa resonator ya masafa ya juu, ulijumuisha sahani mbili nyembamba za tungsten (urefu wa mm 20 na unene wa 0.3 mm). Moja ya mabamba haya ilifanywa kutetemeka kwa mzunguko wa 1000 Hz. Harakati za sahani ya pili, iliyosababishwa na ushawishi wa kwanza, ilipimwa na umeme nyeti sana. Tunazungumza juu ya nguvu zilizopimwa katika femtonewtons (10-15 n), au milioni moja ya uzito wa punje ya mchanga. Nguvu ya uvutano inayotenda kwa umbali mfupi kama huo iligeuka kuwa ya kitamaduni, iliyoelezewa na sheria maarufu ya Newton.

  Profesa Price anatarajia kuendelea na majaribio ili kujaribu kupima nguvu katika umbali mfupi zaidi. Ili kuchukua hatua inayofuata, wajaribio wa Colorado huondoa ngao ya yakuti ya dhahabu kati ya vipande vya tungsten vilivyozuia nguvu za sumakuumeme na badala yake kuweka karatasi nyembamba ya shaba-berili, kuruhusu watu wengi kusogea karibu zaidi. Pia wanapanga kupoza usanidi wa majaribio ili kupunguza uingiliaji kutoka kwa kushuka kwa joto.

  Bila kujali hatima ya nadharia ya superstring, mawazo ya vipimo vya ziada, yaliyoletwa karibu miaka mia moja iliyopita (wakati huo wanafizikia wengi waliwacheka), yanazidi kuwa maarufu kwa sababu ya shida ya mifano ya kawaida ya kimwili ambayo haiwezi kuelezea. uchunguzi mpya. Miongoni mwa ukweli dhahiri zaidi ni upanuzi wa kasi wa Ulimwengu, ambao una uthibitisho mwingi. Nguvu mpya ya ajabu, inayoitwa nishati ya giza kwa sasa, inasukuma nafasi yetu kando, ikifanya kazi kama aina fulani ya nguvu ya uvutano. Hakuna mtu anajua ni aina gani ya jambo la kimwili liko nyuma ya hii. Wanachojua wana ulimwengu ni kwamba ingawa nguvu za uvutano hushikilia galaksi pamoja katika kiwango cha "eneo", nguvu za ajabu huzisukuma kando. O kwa kiwango kikubwa zaidi.

  Nishati ya giza inaweza kuelezewa na mwingiliano kati ya vipimo, yale ambayo tunaona na yale ambayo bado yamefichwa kutoka kwetu, wanadharia wengine wanaamini. Katika mkutano wa kila mwaka wa AAAS (Chama cha Marekani cha Kuendeleza Sayansi) uliofanyika huko Denver mapema mwezi huu, wataalamu wa juu wa ulimwengu na wanafizikia walionyesha matumaini ya tahadhari kuhusu hili.

  "Kuna matumaini kwamba mbinu hii mpya itasuluhisha seti nzima ya matatizo mara moja," anasema mwanafizikia Sean Carroll, profesa msaidizi katika Chuo Kikuu cha Chicago.

  Shida hizi zote bila shaka hukusanyika karibu na mvuto, nguvu ambayo ilihesabiwa na Newton zaidi ya karne tatu zilizopita. Nguvu ya uvutano ilikuwa ya kwanza kati ya nguvu za kimsingi kuelezewa kihisabati, lakini bado haijaeleweka vizuri zaidi. Mechanics ya quantum, iliyoandaliwa katika miaka ya 20 ya karne iliyopita, inaelezea vizuri tabia ya vitu kwenye kiwango cha atomiki, lakini sio "kirafiki" sana na mvuto. Ukweli ni kwamba ingawa mvuto hutenda kwa umbali mkubwa, bado ni dhaifu sana ikilinganishwa na nguvu zingine tatu za kimsingi (maingiliano ya sumakuumeme, nguvu na dhaifu ambayo hutawala microcosm). Kuelewa mvuto katika kiwango cha quantum kunatarajiwa kuunganisha mechanics ya quantum na maelezo kamili ya nguvu zingine.

  Hasa, wanasayansi kwa muda mrefu hawakuweza kuamua ikiwa sheria ya Newton (uwiano tofauti wa nguvu kwa mraba wa umbali) ni halali kwa umbali mdogo sana, katika ulimwengu unaoitwa quantum. Newton aliendeleza nadharia yake ya umbali wa unajimu, kama vile mwingiliano wa Jua na sayari, lakini sasa zinageuka kuwa ni halali pia katika microcosm.

  "Kinachotokea sasa hivi katika fizikia ya chembe, fizikia ya uvutano na kosmolojia inakumbusha sana wakati mechanics ya quantum ilianza kuunganishwa," anasema Maria Spiropulu, mtafiti katika Chuo Kikuu cha Chicago na mratibu wa Warsha ya AAAS kuhusu Fizikia ya Ziada ya Dimensional. (fizikia ya vipimo vya ziada).

  Kwa mara ya kwanza iliwezekana kupima kasi ya mvuto

  

  Mwanafizikia Mrusi Sergei Kopeikin, anayefanya kazi katika Chuo Kikuu cha Missouri huko Columbia, na Mmarekani Edward Fomalont kutoka Kituo cha Kitaifa cha Uchunguzi wa Unajimu cha Redio cha Charlottesville, Virginia, walisema kuwa walikuwa wa kwanza kupima kasi ya uvutano kwa usahihi unaokubalika. Jaribio lao linathibitisha maoni ya wanafizikia wengi: kasi ya mvuto ni sawa na kasi ya mwanga. Wazo hili ni msingi wa nadharia za kisasa, pamoja na Nadharia ya Jumla ya Uhusiano ya Einstein, lakini hadi sasa hakuna mtu ambaye ameweza kupima idadi hii moja kwa moja katika jaribio. Utafiti huo ulitolewa Jumanne katika mkutano wa 201 wa Jumuiya ya Wanaanga wa Marekani huko Seattle. Matokeo hayo yaliwasilishwa hapo awali ili kuchapishwa katika jarida la kisayansi, lakini yalikasolewa na baadhi ya wataalam. Kopeikin mwenyewe anaona ukosoaji huo hauna msingi.

  Nadharia ya Newton ya uvutano inadhania kwamba athari za mvuto ni za papo hapo, lakini Einstein alipendekeza kwamba uvutano husafiri kwa kasi ya mwanga. Nakala hii ikawa moja ya misingi ya Nadharia yake ya 1915 ya Uhusiano.

  Usawa wa kasi ya uvutano na kasi ya mwanga inamaanisha kwamba ikiwa Jua lingetoweka ghafla kutoka katikati ya mfumo wa jua, Dunia ingebaki kwenye mzunguko wake kwa takriban dakika 8.3 - wakati inachukua mwanga kusafiri kutoka kwa sayari. Jua kwa Dunia. Baada ya dakika hizi chache, Dunia, ikihisi kuwa imekombolewa kutoka kwa uvutano wa jua, ingeacha mzunguko wake na kuruka angani kwa mstari ulionyooka.

  Unawezaje kupima "kasi ya mvuto"? Njia moja ya kutatua tatizo hili ni kujaribu kugundua mawimbi ya mvuto - "viwimbi" vidogo katika mwendelezo wa muda wa nafasi ambavyo hutofautiana na wingi wowote unaoongeza kasi. Mitambo mbalimbali ya kunasa mawimbi ya mvuto tayari imejengwa kwa wingi, lakini hakuna hata mmoja kati yao ambaye hadi sasa ameweza kusajili athari hiyo kutokana na udhaifu wake wa kipekee.

  Kopeikin alienda njia tofauti. Aliandika upya milinganyo ya Uhusiano wa Jumla ili kueleza uga wa mvuto wa mwili unaosonga kulingana na wingi wake, kasi, na kasi ya uvutano. Iliamuliwa kutumia Jupiter kama mwili mkubwa. Fursa adimu ilitokea mnamo Septemba 2002, wakati Jupiter ilipopita mbele ya quasar (matukio kama haya hufanyika takriban mara moja kila baada ya miaka 10), yakitoa mawimbi ya redio kwa nguvu. Kopeikin na Fomalont waliunganisha uchunguzi kutoka kwa darubini kadhaa za redio katika sehemu mbalimbali za dunia, kutoka Hawaii hadi Ujerumani (kwa kutumia darubini zote mbili za redio za mita 25 za Kiangalizi cha Kitaifa cha Astronomy Observatory na ala ya Kijerumani ya mita 100 huko Effelsberg) ili kupima dakika. mabadiliko dhahiri katika nafasi ya quasar yanayosababishwa na kupinda kwa mawimbi ya redio kutoka kwa chanzo hiki kwenye uwanja wa mvuto wa Jupita. Kwa kujifunza asili ya ushawishi wa uwanja wa mvuto wa Jupiter juu ya kupitisha mawimbi ya redio, kujua wingi wake na kasi ya harakati, inawezekana kuhesabu kasi ya mvuto.

  Kazi ya pamoja ya darubini za redio za ardhini ilifanya iwezekane kupata usahihi mara 100 zaidi ya ule unaoweza kufikiwa na Darubini ya Anga ya Hubble. Uhamisho uliopimwa katika jaribio ulikuwa mdogo sana - mabadiliko katika nafasi ya quasar (umbali wa angular kati yake na quasar ya kumbukumbu ilipimwa) yalikuwa ndani ya milioni 50 ya arcsecond. Sawa ya vipimo hivyo inaweza kuwa saizi ya dola ya fedha kwenye Mwezi au unene wa nywele za binadamu kutoka umbali wa maili 250, wanaastronomia wanasema (vyanzo vya Magharibi, inaonekana, havikufikiria kuzingatia maana ya Kirusi. jina la mmoja wa waandishi wa masomo, vinginevyo hawangelinganisha saizi na dola, na kitengo chetu cha pesa ...).

  Matokeo yaliyopatikana: mvuto hupitishwa kwa kasi ya 0.95 ya mwanga, kosa linalowezekana la majaribio ni pamoja na au kupunguza 0.25. "Sasa tunajua kwamba kasi ya mvuto labda ni sawa na kasi ya mwanga," Fomalont alisema. "Na tunaweza kukataa kwa ujasiri matokeo yoyote ambayo ni mara mbili ya hayo."

  Steven Carlip, profesa wa fizikia katika Chuo Kikuu cha California, alisema jaribio hilo lilikuwa "udhihirisho mzuri" wa kanuni ya Einstein. Anasema jaribio hilo lilitanguliwa na vipimo vya kupotoka kwa nuru na Jua, lakini haya hayakuwa sahihi zaidi. Kwa kuongezea, vipimo vipya vya kasi ya mvuto katika siku za usoni italazimika kufafanua dhamana hii. Idadi ya viingilizi vya mawimbi ya mvuto vimeagizwa katika miezi ya hivi karibuni, moja ambayo hatimaye inapaswa kugundua mawimbi ya mvuto moja kwa moja na hivyo kupima kasi yao - msingi muhimu wa mara kwa mara wa Ulimwengu wetu.

  Hata hivyo, ni lazima ieleweke kwamba majaribio yenyewe sio uthibitisho usio na utata wa nadharia ya Einstein ya mvuto. Kwa mafanikio sawa inaweza kuchukuliwa kuwa uthibitisho wa nadharia mbadala zilizopo. Kwa mfano, nadharia ya Academician Logunov ya relativistic ya mvuto (RTG), ambayo ilijulikana kwa umma karibu miaka kumi iliyopita, haitofautiani na uhusiano wa jumla katika suala hili. Pia kuna mawimbi ya mvuto katika RTGs, ingawa, kama inavyojulikana, hakuna mashimo meusi. Na bado "ukanuzi" mwingine wa nadharia ya Newton ya mvuto sio ya thamani fulani. Walakini, matokeo ni muhimu kutoka kwa mtazamo wa "kufunga" matoleo kadhaa ya nadharia za kisasa na kuunga mkono zingine - inahusishwa na nadharia za ulimwengu za ulimwengu nyingi na ile inayoitwa nadharia ya kamba au superstrings, lakini ni mapema sana kuchora. hitimisho la mwisho, watafiti wanasema. Katika nadharia ya hivi karibuni inayoitwa umoja wa M-nadharia, ambayo ni ukuzaji wa nadharia ya minyororo, pamoja na "kamba", vitu vipya vya multidimensional vimeonekana - branes. Nadharia za superstring kwa asili yao ni pamoja na mvuto, kwa kuwa mahesabu kulingana nao daima hutabiri kuwepo kwa graviton, chembe ya dhahania isiyo na uzito na spin ya 2. Inachukuliwa kuwa kuna vipimo vya ziada vya anga, tu "imeanguka". Na mvuto unaweza kuchukua "njia ya mkato" kupitia vipimo hivi vya ziada, inaonekana kusafiri kwa kasi zaidi kuliko kasi ya mwanga, lakini bila kukiuka milinganyo ya Uhusiano Mkuu.

  Wanafizikia wawili wa uhusiano wanawasilisha maoni yao juu ya Ulimwengu,
  mageuzi yake na jukumu la nadharia ya quantum

  KATIKA Kisayansi Marekani mihadhara hii ilichapishwa kwa vifupisho, maeneo yanayolingana katika maandishi yamewekwa alama ya duaradufu

  Utangulizi

  Mnamo 1994, Stephen Hawking na Roger Penrose walitoa mfululizo wa mihadhara ya umma juu ya uhusiano wa jumla katika Taasisi ya Isaac Newton ya Sayansi ya Hisabati katika Chuo Kikuu cha Cambridge. Jarida letu linatoa manukuu kutoka kwa mihadhara hii, iliyochapishwa mwaka huu na Chuo Kikuu cha Princeton Press chini ya kichwa "Hali ya Nafasi na Wakati," ambayo inalinganisha maoni ya wanasayansi hawa wawili. Ingawa wote wawili ni wa shule moja ya fizikia (Tasnifu ya udaktari ya Penrose iliyosaidiwa na Hawking huko Cambridge), maoni yao juu ya jukumu la mechanics ya quantum katika mageuzi ya ulimwengu ni tofauti sana kutoka kwa kila mmoja. Hasa, Hawking na Penrose wana mawazo tofauti kuhusu kile kinachotokea kwa habari iliyohifadhiwa kwenye shimo nyeusi na kwa nini mwanzo wa ulimwengu ni tofauti na mwisho wake.

  Moja ya uvumbuzi mkuu wa Hawking, uliofanywa mwaka wa 1973, ulikuwa utabiri kwamba, kutokana na athari za quantum, shimo nyeusi zinaweza kutoa chembe. Kutokana na mchakato huu, shimo nyeusi hupuka, na hatimaye inawezekana kwamba hakuna kitu kitakachobaki cha molekuli yake ya awali. Lakini wakati wa malezi yao, shimo nyeusi huchukua chembe nyingi zinazoanguka juu yake na aina tofauti, mali na usanidi. Ingawa nadharia ya quantum inahitaji habari kama hizo zihifadhiwe, maelezo ya kile kinachofuata hubaki kuwa mada ya mjadala mkali. Hawking na Penrose wote wanaamini kwamba shimo jeusi linapotoka, hupoteza habari iliyomo. Lakini Hawking anasisitiza kuwa hasara hii haiwezi kubadilishwa, wakati Penrose anasema kuwa inasawazishwa na vipimo vya hiari vya majimbo ya quantum ambayo hurudisha habari kwenye shimo nyeusi.

  Wanasayansi wote wawili wanakubali kwamba nadharia ya baadaye ya mvuto wa quantum inahitajika kuelezea asili. Lakini maoni yao yanatofautiana katika baadhi ya vipengele vya nadharia hii. Penrose anaamini kwamba hata ikiwa mwingiliano wa kimsingi wa chembe za msingi ni ulinganifu kwa heshima na mabadiliko ya wakati, basi mvuto wa quantum unapaswa kuvunja ulinganifu kama huo. Ulinganifu wa wakati ungefafanua kwa nini ulimwengu ulianza kwa usawa (kama inavyoonyeshwa na mionzi ya nyuma ya microwave inayotokezwa na mlipuko mkubwa), na mwishowe ulimwengu lazima uwe tofauti.

  Penrose anajaribu kujumuisha asymmetry sawa katika dhana yake kuhusu mkunjo wa Weyl. Muda wa nafasi, kulingana na Albert Einstein, umepinda kutokana na kuwepo kwa maada. Lakini muda wa angani pia unaweza kuwa na mgeuko wa asili, unaojulikana kama mkunjo wa Weyl. Mawimbi ya mvuto na mashimo meusi, kwa mfano, huruhusu muda wa nafasi kuinama hata katika maeneo ambayo ni tupu. Katika ulimwengu wa mapema, mkunjo wa Weyl labda ulikuwa sufuri, lakini katika ulimwengu unaokufa, kama Penrose anavyobishana, idadi kubwa ya mashimo meusi yatasababisha mkunjo wa Weyl kuongezeka. Hii itakuwa tofauti kati ya mwanzo na mwisho wa ulimwengu.

  Hawking anakubali kwamba bang kubwa na kuanguka kwa mwisho ("Big crunch") itakuwa tofauti, lakini haoni wakati asymmetry kuwa sheria ya asili. Sababu kuu ya tofauti hii, anafikiri, ni njia ambayo maendeleo ya ulimwengu yamepangwa. Anadai aina ya demokrasia, akitangaza kwamba hakuwezi kuwa na nukta moja katika anga katika ulimwengu; na kwa hiyo, ulimwengu hauwezi kuwa na mpaka. Ni pendekezo hili la hakuna mpaka ambalo Hawking anadai anaelezea homogeneity ya mionzi ya asili ya microwave.

  Wanafizikia hao wawili pia wana maoni tofauti kimsingi juu ya tafsiri ya mechanics ya quantum. Hawking anaamini kwamba madhumuni pekee ya nadharia ni kufanya utabiri unaoendana na data ya majaribio. Penrose anaamini kwamba kulinganisha rahisi ya utabiri na majaribio haitoshi kueleza ukweli. Anadokeza kuwa nadharia ya quantum, ambayo inahitaji usimamiaji wa kazi za mawimbi, ni dhana inayoweza kusababisha upuuzi. Wanasayansi hawa kwa hivyo wanauchukua kwa kiwango kipya mjadala unaojulikana kati ya Einstein na Bohr kuhusu matokeo ya ajabu ya nadharia ya quantum.

  Stephen Hawking kwenye shimo nyeusi za quantum:

  Nadharia ya quantum ya mashimo meusi... inaonekana kuanzisha kiwango kipya cha kutotabirika katika fizikia zaidi ya kutokuwa na uhakika wa kawaida wa kimitambo wa quantum. Hii ni kwa sababu mashimo meusi yanaonekana kuwa na entropy ya ndani na kupoteza habari kutoka kwa eneo letu la ulimwengu. Lazima niseme kwamba madai haya yana ubishani mkubwa: wanasayansi wengi wanaofanya kazi katika uwanja wa mvuto wa quantum, pamoja na karibu wote waliokuja kutoka kwa fizikia ya chembe, kwa asili wanakataa wazo kwamba habari juu ya hali ya mfumo wa quantum inaweza kupotea. Hata hivyo, mtazamo huu haujapata mafanikio mengi katika kueleza jinsi habari inaweza kuepuka shimo nyeusi. Hatimaye, ninaamini kwamba watalazimishwa kukubali pendekezo langu kwamba habari itapotea kabisa, kama vile walivyolazimishwa kukubali kwamba shimo nyeusi hutoa, ambayo inapingana na dhana zao zote ...

  Ukweli kwamba nguvu ya uvutano inavutia ina maana kwamba katika ulimwengu kuna mwelekeo wa maada kukusanyika mahali pamoja, mwelekeo wa vitu kama nyota na galaksi kuunda. Ukandamizaji zaidi wa vitu hivi unaweza kuzuiwa kwa muda kwa shinikizo la joto, katika kesi ya nyota, au kwa mzunguko na mwendo wa ndani, katika kesi ya galaksi. Hata hivyo, hatimaye joto au kasi ya angular itachukuliwa na kitu kitaanza kupungua tena. Ikiwa wingi ni chini ya misa ya jua moja na nusu, mgandamizo unaweza kusimamishwa na shinikizo la gesi iliyoharibika ya elektroni au neutroni. Kitu kitatulia na kuwa kibete nyeupe au nyota ya neutroni, mtawalia. Hata hivyo, ikiwa wingi ni mkubwa zaidi kuliko kikomo hiki, basi hakuna kitu kinachoweza kuacha ukandamizaji wa kutosha. Mara tu mgandamizo wa kitu unapokaribia ukubwa fulani muhimu, uga wa mvuto juu ya uso wake utakuwa na nguvu sana hivi kwamba koni za mwanga zitainamishwa kwa ndani.... Tunaweza kuona kwamba hata miale ya mwanga inayotoka nje imejipinda kuelekea kila mmoja. ili wakaribiane zaidi kuliko kutengana. Hii inamaanisha kuwa kuna sehemu iliyofungwa ....

  Kwa hivyo, lazima kuwe na eneo la wakati wa nafasi ambayo haiwezekani kutoroka hadi umbali usio na kikomo. Eneo hili linaitwa shimo nyeusi. Mpaka wake unaitwa upeo wa macho, ni uso unaoundwa na miale ya mwanga ambayo haiwezi kutoroka hadi infinity....

  Kiasi kikubwa cha habari hupotea wakati mwili wa cosmic huanguka na kuunda shimo nyeusi. Kitu kinachoanguka kinaelezewa na idadi kubwa sana ya vigezo. Hali yake imedhamiriwa na aina za maada na nyakati nyingi za usambazaji wao wa wingi. Pamoja na hili, shimo nyeusi inayounda haitegemei kabisa aina ya jambo na hupoteza haraka wakati wote wa multipole isipokuwa mbili za kwanza: monopole, ambayo ni wingi, na dipole, ambayo ni kasi ya angular.

  Upotezaji huu wa habari haujalishi katika nadharia ya kitamaduni. Tunaweza kusema kwamba habari zote kuhusu kitu kinachoanguka huishia ndani ya shimo nyeusi. Kwa mtazamaji nje ya shimo nyeusi, itakuwa vigumu sana kuamua kitu kinachoanguka kinaonekanaje. Walakini, katika nadharia ya kitamaduni hii bado iliwezekana kwa kanuni. Mtazamaji hatawahi kupoteza kuona kitu kinachoanguka. Badala yake, ingeonekana kwake kuwa kitu hicho kilikuwa kikipungua kasi katika mnyweo wake na kuwa hafifu zaidi kinapokaribia upeo wa tukio. Mtazamaji huyu bado angeweza kuona kile kitu kinachoanguka kilifanywa na jinsi wingi wake ulivyosambazwa.

  Hata hivyo, kutoka kwa mtazamo wa nadharia ya quantum, kila kitu kinabadilika kabisa. Wakati wa kukunja, kipengee kitatoa idadi ndogo tu ya fotoni kabla ya kuvuka upeo wa tukio. Fotoni hizi hazitatosha kabisa kutuletea taarifa zote kuhusu kifaa kinachoanguka. Hii ina maana kwamba katika nadharia ya quantum hakuna njia ambayo mwangalizi wa nje anaweza kuamua hali ya kitu kama hicho. Mtu angefikiria kuwa hii haingekuwa na maana sana kwa sababu habari bado ingekuwa ndani ya shimo nyeusi, hata ikiwa haiwezi kupimwa kutoka nje. Lakini hii ndio kesi ambapo athari ya pili ya nadharia ya quantum ya shimo nyeusi inajidhihirisha ....

  Nadharia ya quantum hulazimisha mashimo meusi kutoa na kupoteza wingi. Na inaonekana hatimaye hupotea kabisa - pamoja na habari ndani yao. Ninataka kusema kwamba habari hii imepotea na haijarejeshwa kwa njia yoyote. Kama nitakavyoonyesha baadaye, kwa upotezaji huu wa habari, kutokuwa na uhakika huingia kwenye fizikia kwa kiwango cha juu kuliko kutokuwa na uhakika wa kawaida unaohusishwa na nadharia ya quantum. Kwa bahati mbaya, tofauti na uhusiano wa kutokuwa na uhakika wa Heisenberg, kiwango hiki kipya cha kutokuwa na uhakika kitakuwa ngumu sana kudhibitisha kwa majaribio katika kesi ya shimo nyeusi.

  Roger Penrose juu ya nadharia ya quantum na muda wa nafasi:

  Nadharia ya quantum, uhusiano maalum, uhusiano wa jumla na nadharia ya uwanja wa quantum ndizo nadharia kuu za kimwili za karne ya 20. Nadharia hizi hazijitegemea zenyewe: uhusiano wa jumla ulijengwa kwa msingi wa uhusiano maalum, na nadharia ya uwanja wa quantum ina uhusiano maalum na nadharia ya quantum kama msingi wake.

  Ilisemekana kuwa nadharia ya uga wa quantum ndiyo nadharia sahihi zaidi ya kimaumbile ambayo imewahi kuwepo, ikiwa sahihi kwa nafasi 11 za desimali. Walakini, ningependa kusema kwamba uhusiano wa jumla sasa umejaribiwa ndani ya maeneo 14 ya decimal (na usahihi huu ni wazi tu na usahihi wa saa zinazoendesha Duniani). Ninazungumza juu ya pulsar ya binary ya Hulse-Taylor PSR 1913+16, jozi ya nyota za neutroni zinazozunguka kulingana na kila mmoja, moja ambayo ni pulsar. Uhusiano wa jumla unatabiri kwamba obiti kama hiyo hupungua polepole (na kipindi chake hupungua) kwa sababu nishati hupotea kwa sababu ya utoaji wa mawimbi ya mvuto. Mchakato huu kwa hakika umezingatiwa kwa majaribio, na maelezo kamili ya mwendo wake, uliozingatiwa kwa miaka 20... yanapatana na nadharia ya jumla ya uhusiano (ambayo inajumuisha nadharia ya Newton) na usahihi wa ajabu uliotajwa hapo juu. Watafiti wa mfumo huu wa nyota walipokea Tuzo za Nobel kwa kazi yao. Wananadharia wa Quantum wamebishana kila wakati, wakitoa usahihi wa nadharia yao, kwamba uhusiano wa jumla unapaswa kuchukua mfano wake, lakini sasa nadhani nadharia ya uwanja wa quantum inapaswa kuchukua mfano wake.

  Ingawa nadharia hizi nne zimepata mafanikio makubwa, haziko huru kutokana na matatizo.... Uhusiano wa jumla unatabiri kuwepo kwa umoja katika muda wa anga. Kuna "tatizo la kipimo" katika nadharia ya quantum, ambayo nitaelezea baadaye. Inaweza kugeuka kuwa suluhisho la matatizo ya nadharia hizi ni kutambua ukweli kwamba wao ni nadharia zisizo kamili. Kwa mfano, wengi wanatarajia kwamba nadharia ya uga wa quantum inaweza kwa namna fulani "kuchafua" umoja wa nadharia ya jumla ya uhusiano ...

  Sasa ningependa kusema maneno machache kuhusu upotevu wa habari katika mashimo meusi, ambayo naamini yanahusiana na taarifa ya mwisho. Ninakubaliana na karibu kila kitu Stephen alisema kuhusu hili. Lakini wakati Stephen anachukulia upotevu wa habari katika shimo nyeusi kama kutokuwa na uhakika mpya katika fizikia, katika kiwango cha juu kuliko kutokuwa na uhakika wa kiufundi wa quantum, naona kama kutokuwa na uhakika "kwa ziada" .... Inawezekana kwamba kiasi kidogo cha habari kupotea wakati wa uvukizi wa shimo nyeusi ... lakini athari hii itakuwa chini sana kuliko kupoteza habari wakati wa kuanguka (ambayo ninakubali picha yoyote ya busara ya kutoweka kwa mwisho kwa shimo nyeusi kuelezea).

  Kama jaribio la mawazo, zingatia mfumo uliofungwa katika kisanduku kikubwa na uzingatie mwendo wa mada ndani ya kisanduku katika nafasi ya awamu. Katika maeneo ya nafasi ya awamu inayolingana na maeneo ya shimo nyeusi, trajectories zinazoelezea mabadiliko ya kimwili ya mfumo zitaunganishwa, na kiasi cha awamu kilichojazwa na trajectories hizi kitapungua. Hii hutokea kama matokeo ya upotezaji wa habari kwenye umoja wa shimo nyeusi. Upunguzaji huu unapingana moja kwa moja na sheria ya mechanics ya classical, inayojulikana kama theorem ya Liouville, ambayo inasema kwamba kiasi cha awamu kinachobebwa na trajectories ya awamu hubakia mara kwa mara .... Kwa hiyo, muda wa nafasi ya shimo nyeusi hukiuka uhifadhi wa kiasi hicho. . Hata hivyo, katika picha yangu, upotevu huu wa kiasi cha nafasi ya awamu ni uwiano na mchakato wa vipimo vya quantum vya hiari, ambayo inasababisha urejesho wa habari na ongezeko la kiasi katika nafasi ya awamu. Kama ninavyoelewa, hii hutokea kwa sababu kutokuwa na uhakika unaohusishwa na upotezaji wa habari kwenye shimo nyeusi ni, kama ilivyokuwa, "ziada" kwa kutokuwa na uhakika wa kiufundi: kila moja ni upande mmoja tu wa sarafu moja ....

  Sasa hebu tuangalie jaribio la mawazo ya paka la Schrödinger. Anaelezea nafasi isiyoweza kuepukika ya paka katika sanduku, ambayo photon iliyotolewa huanguka kwenye kioo cha translucent, na sehemu iliyopitishwa ya kazi yake ya wimbi imeandikwa na sensor. Ikiwa sensor inatambua photon, bunduki huenda, na kuua paka. Ikiwa sensor haioni photon, basi paka inabaki hai na vizuri. (Ninajua kwamba Stefano hakubaliani na unyanyasaji wa paka, hata katika majaribio ya mawazo!) Kazi ya wimbi la mfumo kama huo ni nafasi ya juu ya uwezekano huu wawili .... Lakini kwa nini tu mbadala za macroscopic "paka zimekufa" na "paka hai" inapatikana kwa mtazamo wetu? na sio nafasi kuu za majimbo kama haya? ...

  Ninapendekeza kwamba kwa utumiaji wa uhusiano wa jumla, utumiaji wa nafasi za juu za jiometri za wakati wa nafasi zinakabiliwa na shida kubwa. Inawezekana kwamba nafasi ya juu ya jiometri mbili tofauti haina uthabiti na inaoza kuwa mojawapo ya njia hizi mbili mbadala. Jiometri kama hizo zinaweza kuwa, kwa mfano, nafasi na wakati wa paka hai au iliyokufa. Ili kurejelea uozo huu wa nafasi kuu katika mojawapo ya majimbo mbadala, ninatumia neno upunguzaji wa lengo, ambalo ninapenda kwa sababu lina kifupi kizuri (AU). Je, urefu wa Planck wa sentimita 10-33 una uhusiano gani na hili? Urefu huu ni kigezo cha asili cha kubainisha ikiwa jiometri ni ulimwengu tofauti. Kiwango cha Planck pia huamua kiwango cha wakati ambapo kupunguzwa kwa njia mbadala mbalimbali hutokea.

  Hawking juu ya quantum cosmology:

  Ninamalizia mhadhara huu kwa kujadili suala ambalo mimi na Roger tuna maoni tofauti: mshale wa wakati. Kuna tofauti ya wazi kabisa kati ya mwelekeo wa mbele na wa nyuma wa wakati katika sehemu yetu ya ulimwengu. Unahitaji tu kurudisha nyuma filamu yoyote ili kuona tofauti hii. Badala ya vikombe kuanguka kutoka kwenye meza na kuvunjika vipande vidogo, tungeona vipande hivi vikirudi pamoja na kuruka tena kwenye meza. Je, maisha halisi si kitu kama hicho?

  Sheria za mitaa za uga halisi hukidhi hitaji la ulinganifu kwa wakati, au, kwa usahihi zaidi, kutofautiana kwa CPT (Muda wa Uwiano wa Malipo). Kwa hivyo, tofauti inayoonekana kati ya wakati uliopita na ujao inatokana na hali ya mipaka ya ulimwengu. Wacha tuchunguze mfano ambao ulimwengu uliofungwa kwa anga unapanuka hadi saizi yake ya juu na kisha kuanguka tena. Kama Roger alivyoonyesha, ulimwengu utakuwa tofauti sana mwishoni mwa hadithi hii. Mwanzoni, ulimwengu, tunafikiria sasa, utakuwa laini na wa kawaida. Hata hivyo, inapoanza kuporomoka tena, tunatarajia itakuwa imevurugika sana na isiyo ya kawaida. Kwa kuwa kuna usanidi mwingi zaidi usio na mpangilio kuliko ulioagizwa, hii inamaanisha kuwa masharti ya awali lazima ichaguliwe kwa usahihi sana.

  Matokeo yake, hali ya mipaka lazima iwe tofauti kwa nyakati hizi. Wazo la Roger ni kwamba tensor ya Weyl inapaswa kutoweka tu mwisho mmoja wa wakati. Tena ya Weyl ni ile sehemu ya mkunjo wa muda wa nafasi ambayo haijabainishwa na usambazaji wa ndani wa maada kupitia milinganyo ya Einstein. Mviringo huu ni mdogo sana katika hatua ya awali iliyopangwa, na ni kubwa sana katika ulimwengu unaoporomoka. Kwa hivyo, pendekezo hili litaturuhusu kutofautisha ncha zote mbili za wakati kutoka kwa kila mmoja na kuelezea uwepo wa mshale wa wakati.

  Nadhani pendekezo la Roger ni Weylian kwa maana mbili za neno. Kwanza, sio CPT-invariant. Roger anaona mali hii kama faida, lakini ninahisi kuwa ulinganifu haupaswi kuachwa bila sababu nzuri. Pili, ikiwa tensor ya Weyl ingekuwa sawa kabisa na sifuri katika hatua ya awali ya ulimwengu, basi ingebaki kuwa moja na isotropiki katika muda wote unaofuata. Nadharia ya Roger's Weyl haiwezi kueleza mabadiliko ya hali ya asili ya microwave au misukosuko inayosababishwa na galaksi na miili kama sisi.

  Licha ya haya yote, nadhani Roger ameonyesha tofauti muhimu sana kati ya mipaka hii miwili ya wakati. Lakini ukweli kwamba udogo wa tensor ya Weyl katika moja ya mipaka haipaswi kukubaliwa na sisi kwa dharura, lakini inapaswa kupatikana kutoka kwa kanuni ya msingi zaidi ya "kutokuwa na mipaka" ....

  Mipaka miwili ya wakati inawezaje kuwa tofauti? Kwa nini usumbufu unapaswa kuwa mdogo katika mmoja wao, lakini sio kwa mwingine? Sababu ya hii ni kwamba milinganyo ya uwanja ina masuluhisho mawili changamano yanayowezekana.... Ni wazi kwamba, suluhu moja linalingana na mwisho mmoja wa wakati, na lingine hadi lingine.... Katika mwisho mmoja wa wakati, ulimwengu ulikuwa laini sana. , na tensor ya Weyl ilikuwa ndogo. Walakini, haiwezi kuwa sawa na sifuri, kwani hii inasababisha ukiukaji wa uhusiano wa kutokuwa na uhakika. Badala yake, lazima kuwe na mabadiliko madogo ambayo yanaweza kukua baadaye kuwa galaksi na miili kama sisi. Tofauti na mwanzo, mwisho wa ulimwengu unapaswa kuwa wa kawaida sana na wenye machafuko, na tensor ya Weyl ni kubwa sana. Hii inaweza kuelezea kwa nini mshale wa wakati unafanyika na kwa nini vikombe huanguka kutoka kwa meza na kuvunjika kwa urahisi zaidi kuliko vile vinavyorejeshwa na kurudi nyuma.

  Penrose juu ya quantum cosmology:

  Kutokana na kile ninachoelewa kuhusu dhana ya Stephen, ninahitimisha kwamba kutokubaliana kwetu kuhusu suala hili (dhahania ya curvature ya Weyl) ni kubwa mno... Kwa umoja wa awali, mkunjo wa Weyl ni takriban sufuri.... Stephen alidai kuwa katika hali ya awali ni ndogo. mabadiliko ya quantum lazima yafanyike, na kwa hivyo nadharia ya sifuri ya curvature ya Weyl ni ya kawaida na haikubaliki. Lakini nadhani kuna uhuru fulani kuhusu uundaji sahihi wa nadharia hii. Usumbufu mdogo bila shaka unakubalika kutoka kwa mtazamo wangu katika utawala wa quantum. Tunahitaji tu kupunguza kwa kiasi kikubwa mabadiliko haya karibu na sifuri....

  Inawezekana kwamba kanuni ya James-Hartley-Hawking "hakuna mipaka" ni mgombea mzuri wa kuelezea muundo wa hali ya awali. Walakini, inaonekana kwangu kwamba kitu kingine kinahitajika kuelezea hali ya mwisho. Hasa, nadharia inayoelezea muundo wa umoja itabidi ijumuishe kuvunjwa kwa CPT na ulinganifu mwingine ili kuendana na nadharia ya curvature ya Weyl. Ukiukaji huo wa ulinganifu wa wakati unaweza kuwa mdogo kabisa; na inaweza kuwa ndani ya nadharia mpya inayovuka mipaka ya quantum mechanics.

  Hawking juu ya ukweli wa kimwili:

  Mihadhara hii ilifanya tofauti kati ya Roger na mimi kuwa wazi sana. Yeye ni Platonist, na mimi ni chanya. Ana wasiwasi sana kwamba paka wa Schrödinger yuko katika hali ya quantum ambayo yuko hai na nusu mfu. Anahisi kutofautiana na ukweli katika hili. Lakini mambo kama hayo hayanisumbui. Sitaki nadharia ilingane na ukweli, kwa sababu sijui ukweli ni nini. Ukweli sio ubora ambao unaweza kujaribu na karatasi ya litmus. Ninachojali ni kwamba nadharia inatabiri matokeo ya vipimo. Nadharia ya Quantum hufanya hivi kwa mafanikio sana ....

  Roger anahisi kuwa...kuporomoka kwa utendaji wa wimbi kunaleta ulinganifu wa CPT kuvunjika katika fizikia. Anaona usumbufu huo ukifanya kazi katika angalau maeneo mawili ya fizikia: cosmology na shimo nyeusi. Ninakubali kwamba tunaweza kutumia ulinganifu wa wakati tunapouliza maswali kuhusu uchunguzi. Lakini ninakataa kabisa wazo kwamba kuna baadhi ya taratibu za kimwili zinazosababisha kupunguzwa kwa kazi ya wimbi, au kwamba hii ina uhusiano wowote na mvuto wa quantum au fahamu. Haya yote yanahusiana na uchawi na uchawi, lakini sio sayansi.

  Penrose juu ya ukweli wa kimwili:

  Mechanics ya Quantum imekuwepo kwa miaka 75 tu. Hii sio sana, hasa ikilinganishwa, kwa mfano, na nadharia ya Newton ya mvuto. Kwa hivyo singeshangaa ikiwa mechanics ya quantum itarekebishwa kwa vitu vikubwa sana.

  Mwanzoni mwa mjadala huu Stefano alipendekeza kuwa yeye ni mwanachanya na mimi nilikuwa mwanaplatonist. Ninafurahi kuwa yeye ni mtu wa maoni chanya, lakini mwenyewe naweza kusema kuwa mimi ni mwanahalisi. Pia, ukilinganisha mjadala huu na mjadala maarufu wa Bohr-Einstein miaka 70 iliyopita, nadhani Stephen anacheza nafasi ya Bohr na mimi ninacheza nafasi ya Einstein! Kwa Einstein, ilikuwa ni lazima kuwe na kitu sawa na ulimwengu wa kweli, ambacho si lazima kuelezewa na kazi ya wimbi, wakati Bohr alisisitiza kwamba kazi ya wimbi haielezei ulimwengu wa kweli, lakini ujuzi muhimu tu wa kutabiri matokeo ya jaribio.

  Sasa inaaminika kuwa hoja za Bohr zilikuwa na nguvu zaidi, na kwamba Einstein (kulingana na wasifu wake ulioandikwa na Abraham Pais) angeweza kuvua samaki tangu 1925. Kwa kweli, hakutoa mchango mkubwa kwa mechanics ya quantum, ingawa ukosoaji wake wa busara ulikuwa muhimu sana kwa wa pili. Ninaamini kuwa sababu ya hii ni kwamba nadharia ya quantum ilikuwa inakosa vipengele muhimu. Moja ya vipengele hivi ilikuwa mionzi ya mashimo meusi yaliyogunduliwa na Stephen miaka 50 baadaye. Uvujaji wa habari unaohusishwa na mionzi ya shimo nyeusi ni jambo ambalo linaweza kuchukua nadharia ya quantum kwenye ngazi mpya.

  Stephen Hawking anaamini kuwa kunaweza kusiwe na nadharia ya uhakika ya ulimwengu

  Mhadhara wa televisheni uliotolewa na mwanafizikia maarufu Stephen Hawking kutoka Uingereza kwa hadhira kadhaa katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT) ulielezea utafutaji wa wanasayansi wa nadharia kamili ya Ulimwengu. Na kwa kumalizia, mwandishi wa vitabu vya kisayansi vinavyouzwa zaidi "Historia Fupi ya Wakati" na "Nadharia ya Kila kitu", profesa wa hisabati katika Chuo Kikuu cha Cambridge, alipendekeza kwamba "inawezekana [nadharia kama hiyo] haiwezekani."

  "Baadhi ya watu watasikitishwa sana kujua kwamba hakuna nadharia ya uhakika," Hawking alisema. "Nilikuwa kwenye kambi hiyo pia, lakini sasa nimebadili mawazo yangu. Tutakabiliwa na changamoto kila wakati na uvumbuzi mpya wa kisayansi. Bila hiyo, ustaarabu utadumaa.” "Utafutaji unaweza kuendelea kwa muda mrefu sana."

  Programu ya runinga, ambayo shida kadhaa za kiufundi ziliibuka na picha na sauti, pia ilitangazwa kupitia mtandao. Iliandaliwa na Taasisi ya Cambridge-MIT (CMI) - ushirikiano wa kimkakati wa miaka mitatu kati ya Chuo Kikuu cha Cambridge nchini Uingereza na Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts.

  Hawking kimsingi alifupisha historia ya fizikia ya chembe, akizingatia takwimu na nadharia muhimu katika uwanja huo, kutoka kwa Aristotle hadi Stephen Weinberg, mshindi wa Tuzo ya Nobel aliyezaliwa mnamo 1933.

  Milinganyo ya Maxwell na Dirac, kwa mfano, "hutawala karibu fizikia yote na kemia na biolojia yote," Hawking alisababu. kuna mafanikio makubwa katika jambo hili,” alimalizia kwa vicheko kutoka kwa watazamaji.

  Ubongo wa mwanadamu una chembechembe nyingi sana kutatua milinganyo yote inayohitajika kutabiri tabia ya mtu. Labda siku moja katika siku zijazo zinazoonekana tutajifunza kutabiri tabia ya mdudu wa nematode.

  Nadharia zote zilizotengenezwa hadi sasa kuelezea ulimwengu "zinapingana au hazijakamilika," Hawking alisema. Na alipendekeza kwa nini haiwezekani kimsingi kukuza nadharia moja kamili ya Ulimwengu. Aliegemeza hoja yake juu ya kazi ya Kurt Gödel, mwanahisabati wa Kicheki ambaye aliandika nadharia maarufu kwamba, ndani ya tawi lolote la hisabati, mapendekezo fulani kamwe hayawezi kuthibitishwa au kukanushwa.

  Sayansi ni uwanja mkubwa na idadi kubwa ya utafiti na uvumbuzi hufanywa kila siku, na inafaa kuzingatia kwamba nadharia zingine zinaonekana kuwa za kupendeza, lakini wakati huo huo hazina uthibitisho wa kweli na zinaonekana "kutegemea hewa.”

  Nadharia ya kamba ni nini?

  Nadharia ya kimwili inayowakilisha chembe katika mfumo wa mtetemo inaitwa nadharia ya kamba. Mawimbi haya yana parameter moja tu - longitudo, na hakuna urefu au upana. Katika kufahamu nadharia ya uzi ni nini, tunahitaji kuangalia dhana kuu inayoelezea.

  1. Inachukuliwa kuwa kila kitu kinachotuzunguka kina nyuzi zinazotetemeka na utando wa nishati.
  2. Inajaribu kuchanganya uhusiano wa jumla na fizikia ya quantum.
  3. Nadharia ya kamba inatoa nafasi ya kuunganisha nguvu zote za kimsingi za Ulimwengu.
  4. Inatabiri kuunganisha kwa ulinganifu kati ya aina tofauti za chembe: bosons na fermions.
  5. Hutoa nafasi ya kuelezea na kufikiria vipimo vya Ulimwengu ambavyo havijazingatiwa hapo awali.

  Nadharia ya kamba - ni nani aliyeigundua?

  1. Nadharia ya kamba ya Quantum iliundwa kwa mara ya kwanza mnamo 1960 ili kuelezea matukio katika fizikia ya hadroniki. Kwa wakati huu ilitengenezwa na: G. Veneziano, L. Susskind, T. Goto na wengine.
  2. Mwanasayansi D. Schwartz, J. Scherk na T. Enet waliambia nadharia ya kamba ni nini, kwa kuwa walikuwa wakiendeleza hypothesis ya kamba ya bosonic, na hii ilitokea miaka 10 baadaye.
  3. Mnamo 1980, wanasayansi wawili: M. Green na D. Schwartz waligundua nadharia ya superstrings, ambayo ilikuwa na ulinganifu wa kipekee.
  4. Utafiti juu ya nadharia iliyopendekezwa bado unaendelea, lakini bado haijathibitishwa.

  Nadharia ya kamba - falsafa

  Kuna mwelekeo wa kifalsafa ambao una uhusiano na nadharia ya kamba, na inaitwa monad. Inahusisha matumizi ya alama ili kuunganisha kiasi chochote cha habari. Nadharia ya monad na kamba hutumia vinyume na uwili katika falsafa. Alama maarufu ya monad ni Yin-Yang. Wataalam wamependekeza kuonyesha nadharia ya kamba kwenye volumetric, na sio kwenye gorofa, monad, na kisha kamba zitakuwa ukweli, ingawa urefu wao utakuwa mdogo.

  Ikiwa monad ya volumetric inatumiwa, basi mstari unaogawanya Yin-Yang utakuwa ndege, na wakati wa kutumia monad ya multidimensional, kiasi kilichopigwa kwenye ond kinapatikana. Bado hakuna kazi juu ya falsafa inayohusiana na monadi zenye sura nyingi - hili ni eneo la masomo ya siku zijazo. Wanafalsafa wanaamini kwamba utambuzi ni mchakato usio na mwisho na wakati wa kujaribu kuunda mfano wa umoja wa ulimwengu, mtu atashangaa zaidi ya mara moja na kubadilisha dhana zake za msingi.

  
  

  Hasara za Nadharia ya Kamba

  Kwa kuwa nadharia iliyopendekezwa na wanasayansi kadhaa haijathibitishwa, inaeleweka kabisa kuwa kuna shida kadhaa zinazoonyesha hitaji la uboreshaji wake.

  1. Nadharia ya kamba ina makosa, kwa mfano, wakati wa mahesabu aina mpya ya chembe iligunduliwa - tachyons, lakini haiwezi kuwepo kwa asili, kwani mraba wa wingi wao ni chini ya sifuri, na kasi ya harakati ni kubwa kuliko kasi ya mwanga.
  2. Nadharia ya kamba inaweza kuwepo tu katika nafasi ya kumi-dimensional, lakini basi swali linalofaa ni: kwa nini mtu haoni vipimo vingine?

  Nadharia ya kamba - ushahidi

  Kanuni mbili kuu za kimwili ambazo ushahidi wa kisayansi umeegemezwa kwa kweli zinapingana, kwa kuwa zinawakilisha muundo wa ulimwengu katika ngazi ndogo tofauti. Ili kuwajaribu, nadharia ya kamba za cosmic ilipendekezwa. Kwa njia nyingi, inaonekana ya kuaminika, si kwa maneno tu, bali pia katika mahesabu ya hisabati, lakini leo mtu hawana fursa ya kuthibitisha kivitendo. Ikiwa mifuatano ipo, iko katika kiwango cha hadubini, na hakuna uwezo wa kiufundi wa kuzitambua.

  Nadharia ya kamba na Mungu

  Mwanafizikia wa kinadharia maarufu M. Kaku alipendekeza nadharia ambamo anatumia nadharia ya uzi ili kuthibitisha kuwepo kwa Mungu. Alifikia hitimisho kwamba kila kitu duniani kinafanya kazi kulingana na sheria na kanuni fulani zilizowekwa na Akili moja. Kulingana na Kaku, nadharia ya kamba na vipimo vilivyofichwa vya Ulimwengu vitasaidia kuunda mlinganyo unaounganisha nguvu zote za asili na kuturuhusu kuelewa mawazo ya Mungu. Anazingatia hypothesis yake juu ya chembe za tachyon, ambazo huenda kwa kasi zaidi kuliko mwanga. Einstein pia alisema kwamba ikiwa sehemu kama hizo zitagunduliwa, itawezekana kurudisha wakati.

  Baada ya kufanya mfululizo wa majaribio, Kaku alihitimisha kwamba maisha ya mwanadamu yanatawaliwa na sheria thabiti na haijibu aksidenti za ulimwengu. Nadharia ya kamba ya maisha ipo na inahusishwa na nguvu isiyojulikana ambayo inadhibiti maisha na kuifanya kuwa kamili. Kwa maoni yake, hii ndivyo ilivyo. Kaku ana uhakika kwamba Ulimwengu unatetemeka kamba zinazotoka katika akili ya Mwenyezi.

  Mwanzoni mwa karne ya 20, nguzo mbili za ujuzi wa kisasa wa kisayansi ziliundwa. Mmoja wao ni nadharia ya jumla ya Einstein ya uhusiano, ambayo inaelezea jambo la mvuto na muundo wa muda wa nafasi. Nyingine ni mechanics ya quantum, ambayo inaelezea michakato ya kimwili kupitia prism ya uwezekano. Nadharia ya mfuatano imekusudiwa kuchanganya mbinu hizi mbili. Inaweza kuelezewa kwa ufupi na kwa uwazi kwa kutumia analogies katika maisha ya kila siku.

  Nadharia ya kamba kwa maneno rahisi

  Masharti kuu ya moja ya "nadharia za kila kitu" maarufu zaidi ni zifuatazo:

  1. Msingi wa ulimwengu umeundwa na vitu vilivyopanuliwa ambavyo vina umbo la nyuzi;
  2. Vitu hivi huwa na mitetemo mbalimbali, kana kwamba kwenye ala ya muziki;
  3. Kama matokeo ya vibrations hizi, chembe mbalimbali za msingi (quarks, elektroni, nk) huundwa.
  4. Uzito wa kitu kinachosababisha ni sawia moja kwa moja na amplitude ya vibration kamilifu;
  5. Nadharia husaidia kutoa ufahamu mpya katika shimo nyeusi;
  6. Pia, kwa msaada wa mafundisho mapya, iliwezekana kufunua nguvu ya uvutano katika mwingiliano kati ya chembe za msingi;
  7. Tofauti na mawazo yanayotawala kwa sasa kuhusu ulimwengu wa pande nne, nadharia mpya inaleta vipimo vya ziada;
  8. Hivi sasa, dhana hiyo bado haijakubaliwa rasmi na jumuiya pana ya kisayansi. Hakuna jaribio hata moja linalojulikana ambalo lingethibitisha nadharia hii yenye upatanifu na iliyothibitishwa kwenye karatasi.

  

  Rejea ya kihistoria

  Historia ya dhana hii inahusu miongo kadhaa ya utafiti wa kina. Shukrani kwa juhudi za pamoja za wanafizikia duniani kote, nadharia madhubuti ilitengenezwa ambayo ilijumuisha dhana za jambo lililofupishwa, kosmolojia na hisabati ya kinadharia.

  Hatua kuu za maendeleo yake:

  1. 1943-1959 Mafundisho ya Werner Heisenberg ya s-matrix yalionekana, ambayo ndani yake ilipendekezwa kutupilia mbali dhana za nafasi na wakati kwa matukio ya quantum. Heisenberg alikuwa wa kwanza kugundua kwamba washiriki katika mwingiliano mkali ni vitu vilivyopanuliwa, sio pointi;
  2. 1959-1968 Chembe zilizo na mizunguko ya juu (wakati wa kuzunguka) ziligunduliwa. Mwanafizikia wa Kiitaliano Tullio Regge atapendekeza kugawa majimbo ya quantum katika trajectories (ambayo yaliitwa baada yake);
  3. 1968-1974 Garibral Veneziano alipendekeza muundo wa resonance mara mbili ili kuelezea mwingiliano mkali. Yoshiro Nambu alianzisha wazo hili na kuelezea nguvu za nyuklia kama zile zinazotetemeka zenye mwelekeo mmoja;
  4. 1974-1994 Ugunduzi wa superstrings, kwa kiasi kikubwa kutokana na kazi ya mwanasayansi wa Kirusi Alexander Polyakov;
  5. 1994-2003 Kuibuka kwa nadharia ya M kuruhusiwa kwa vipimo zaidi ya 11;
  6. 2003 - sasa V. Michael Douglas aliendeleza nadharia ya kamba ya mazingira na dhana hiyo utupu wa uwongo.

  

  Nadharia ya kamba ya Quantum

  Vitu muhimu katika dhana mpya ya kisayansi ni vitu bora zaidi, ambayo, pamoja na harakati zao za oscillatory, hutoa wingi na malipo kwa chembe yoyote ya msingi.

  Sifa kuu za kamba kulingana na maoni ya kisasa:

  • Urefu wao ni mdogo sana - kama mita 10 -35. Kwa kiwango hiki, mwingiliano wa quantum unaonekana;
  • Hata hivyo, chini ya hali ya kawaida ya maabara, ambayo haifanyiki na vitu vidogo vile, kamba haiwezi kutofautishwa kabisa na kitu kisicho na kipimo;
  • Tabia muhimu ya kitu cha kamba ni mwelekeo. Kamba zilizo nayo zina jozi na mwelekeo tofauti. Pia kuna matukio yasiyoelekezwa.

  Kamba zinaweza kuwepo ama kwa namna ya sehemu iliyopunguzwa kwenye ncha zote mbili, au kwa namna ya kitanzi kilichofungwa. Kwa kuongeza, mabadiliko yafuatayo yanawezekana:

  • Sehemu au kitanzi kinaweza "kuzidisha" ili kutoa jozi ya vitu vinavyolingana;
  • Sehemu hutoa kitanzi ikiwa sehemu yake "kitanzi";
  • Kitanzi kinavunjika na kuwa kamba wazi;
  • Sehemu mbili zinabadilishana sehemu.

  

  Vitu vingine vya msingi

  Mnamo 1995, iliibuka kuwa sio tu vitu vyenye sura moja ndio nyenzo za ujenzi wa ulimwengu wetu. Uwepo wa uundaji usio wa kawaida ulitabiriwa - brani- kwa namna ya silinda au pete ya volumetric, ambayo ina sifa zifuatazo:

  • Ni ndogo mara bilioni kadhaa kuliko atomi;
  • Inaweza kueneza kupitia nafasi na wakati, kuwa na wingi na malipo;
  • Katika Ulimwengu wetu ni vitu vyenye sura tatu. Walakini, inapendekezwa kuwa umbo lao ni la kushangaza zaidi, kwani sehemu kubwa yao inaweza kupanua kwa vipimo vingine;
  • Nafasi ya multidimensional ambayo iko chini ya branes ni hyperspace;
  • Miundo hii inahusishwa na kuwepo kwa chembe zinazobeba mvuto - gravitons. Wanajitenga kwa uhuru kutoka kwa branes na hutiririka vizuri katika vipimo vingine;
  • Mwingiliano wa sumakuumeme, nyuklia na dhaifu pia huwekwa kwenye chapa;
  • Aina muhimu zaidi ni D-branes. Sehemu za mwisho za kamba iliyo wazi zimeunganishwa kwenye uso wao wakati unapita kwenye nafasi.

  

  Ukosoaji

  Kama mapinduzi yoyote ya kisayansi, haya hupitia miiba ya kutokuelewana na ukosoaji kutoka kwa wafuasi wa maoni ya jadi.

  Miongoni mwa maoni yaliyotolewa mara kwa mara:

  • Kuanzishwa kwa vipimo vya ziada vya muda wa nafasi hujenga uwezekano wa dhahania wa kuwepo kwa idadi kubwa ya ulimwengu. Kulingana na mwanahisabati Peter Volt, hii inasababisha kutowezekana kwa kutabiri michakato au matukio yoyote. Kila jaribio husababisha idadi kubwa ya matukio tofauti ambayo yanaweza kufasiriwa kwa njia tofauti;
  • Hakuna chaguo la uthibitisho. Kiwango cha sasa cha maendeleo ya teknolojia hairuhusu utafiti wa mezani kuthibitishwa kwa majaribio au kukanushwa;
  • Uchunguzi wa hivi karibuni wa vitu vya angani haufanani na nadharia, ambayo huwalazimisha wanasayansi kutafakari upya baadhi ya hitimisho lao;
  • Wanafizikia kadhaa wanaelezea maoni kwamba dhana hiyo ni ya kubahatisha na inazuia ukuzaji wa dhana zingine za kimsingi.

  Labda ni rahisi kudhibitisha nadharia ya Fermat kuliko kuelezea nadharia ya uzi kwa maneno rahisi. Vifaa vyake vya hisabati ni pana sana hivi kwamba ni wanasayansi wenye ujuzi kutoka taasisi kubwa zaidi za utafiti wanaweza kuielewa.

  Bado haijulikani ikiwa uvumbuzi uliofanywa kwa ncha ya kalamu katika miongo kadhaa iliyopita utapata matumizi halisi. Ikiwa ndivyo, basi ulimwengu mpya wenye ujasiri unatungojea na antigravity, ulimwengu nyingi na dalili za asili ya shimo nyeusi.

  

  Video: nadharia ya kamba fupi na inayopatikana

  Katika video hii, mwanafizikia Stanislav Efremov atakuambia kwa maneno rahisi nadharia ya kamba ni nini:

  Matoleo mbalimbali ya nadharia ya uzi sasa yanachukuliwa kuwa wagombea wakuu wa jina la nadharia ya kina, ya ulimwengu ambayo inaelezea asili ya kila kitu. Na hii ni aina ya Grail Takatifu ya wanafizikia wa kinadharia wanaohusika katika nadharia ya chembe za msingi na cosmology. Nadharia ya kiulimwengu (pia nadharia ya kila kitu kilichopo) ina milinganyo michache tu inayochanganya maarifa yote ya mwanadamu kuhusu asili ya mwingiliano na sifa za vipengele vya msingi vya maada ambayo Ulimwengu umejengwa kutoka kwao.

  Leo, nadharia ya kamba imeunganishwa na dhana ya supersymmetry, na kusababisha kuzaliwa kwa nadharia ya superstring, na leo hii ni kiwango cha juu ambacho kimepatikana kwa suala la kuunganisha nadharia ya mwingiliano wa msingi wa nne (nguvu zinazofanya kazi katika asili). Nadharia ya supersymmetry yenyewe tayari imejengwa kwa msingi wa dhana ya kisasa ya priori, kulingana na ambayo mwingiliano wowote wa mbali (uwanja) ni kwa sababu ya ubadilishanaji wa chembe za wabebaji wa mwingiliano wa aina inayolingana kati ya chembe zinazoingiliana (angalia Modeli ya Kawaida). Kwa uwazi, chembe zinazoingiliana zinaweza kuchukuliwa kuwa "matofali" ya ulimwengu, na chembe za carrier zinaweza kuchukuliwa kuwa saruji.

  Nadharia ya kamba ni tawi la fizikia ya hisabati ambayo husoma mienendo si ya chembe za uhakika, kama matawi mengi ya fizikia, lakini ya vitu vilivyopanuliwa vya mwelekeo mmoja, i.e. masharti
  Ndani ya muundo wa kawaida, quarks hufanya kama vizuizi vya ujenzi, na bosons za kupima, ambazo quark hizi hubadilishana, hufanya kama vibebaji mwingiliano. Nadharia ya supersymmetry inakwenda mbali zaidi na kusema kwamba quarks na leptons wenyewe sio msingi: zote zinajumuisha miundo nzito zaidi na isiyogunduliwa kwa majaribio (vizuizi vya ujenzi) vya vitu, vinavyoshikiliwa pamoja na "saruji" yenye nguvu zaidi ya chembe zenye nguvu zaidi. -wabebaji wa mwingiliano kuliko quarks zinazojumuisha hadrons na bosons.

  Kwa kawaida, hakuna utabiri wowote wa nadharia ya supersymmetry bado haijajaribiwa katika hali ya maabara, hata hivyo, vipengele vya siri vya ulimwengu wa nyenzo tayari vina majina - kwa mfano, elektroni (mwenzi wa supersymmetric wa elektroni), squark, nk. Kuwepo kwa chembe hizi, hata hivyo, ni aina ya nadharia inatabiriwa bila utata.

  Picha ya Ulimwengu inayotolewa na nadharia hizi, hata hivyo, ni rahisi sana kuiona. Kwa kiwango cha takriban 10E-35 m, ambayo ni, maagizo 20 ya ukubwa mdogo kuliko kipenyo cha protoni sawa, ambayo ni pamoja na quarks tatu zilizofungwa, muundo wa jambo hutofautiana na kile tulichozoea hata katika kiwango cha chembe za msingi. . Katika umbali mdogo kama huu (na kwa nguvu nyingi za mwingiliano ambazo haziwezekani kufikiria) jambo hubadilika kuwa safu ya mawimbi yaliyosimama, sawa na yale yanayosisimka katika nyuzi za ala za muziki. Kama kamba ya gitaa, kwenye kamba kama hiyo, pamoja na sauti ya msingi, sauti nyingi au sauti za sauti zinaweza kusisimka. Kila harmonic ina hali yake ya nishati. Kulingana na kanuni ya uhusiano (angalia Nadharia ya Uhusiano), nishati na wingi ni sawa, ambayo ina maana kwamba juu ya mzunguko wa mtetemo wa mawimbi ya harmonic ya kamba, juu ya nishati yake, na juu ya wingi wa chembe inayozingatiwa.

  Walakini, ikiwa ni rahisi sana kuibua wimbi lililosimama kwenye kamba ya gitaa, mawimbi yaliyosimama yaliyopendekezwa na nadharia ya utunzi ni ngumu kuibua - ukweli ni kwamba mitetemo ya nyuzi kuu hutokea katika nafasi ambayo ina vipimo 11. Tumezoea nafasi ya nne-dimensional, ambayo ina vipimo vitatu vya anga na kimoja cha muda (kushoto-kulia, juu-chini, mbele-nyuma, siku zijazo). Katika nafasi ya superstring, mambo ni ngumu zaidi (tazama kisanduku). Wanafizikia wa kinadharia huzunguka tatizo la utelezi la vipimo vya anga vya "ziada" kwa kubishana kwamba "zimefichwa" (au, kwa maneno ya kisayansi, "zimeunganishwa") na kwa hivyo hazizingatiwi kwa nguvu za kawaida.

  Hivi karibuni zaidi, nadharia ya kamba imeendelezwa zaidi kwa namna ya nadharia ya utando wa multidimensional - kimsingi, haya ni masharti sawa, lakini gorofa. Kama mmoja wa waandishi wake alitania kwa utani, utando hutofautiana na kamba kwa njia sawa na ambayo tambi hutofautiana na vermicelli.

  Hii, labda, ndiyo yote ambayo inaweza kuambiwa kwa ufupi kuhusu moja ya nadharia ambazo, bila sababu, leo zinadai kuwa nadharia ya ulimwengu wa Umoja Mkuu wa mwingiliano wa nguvu zote. Ole, nadharia hii sio bila dhambi. Kwanza kabisa, bado haijaletwa kwa fomu madhubuti ya hesabu kwa sababu ya utoshelevu wa vifaa vya hesabu kuileta katika mawasiliano madhubuti ya ndani. Miaka 20 imepita tangu nadharia hii kuzaliwa, na hakuna mtu ambaye ameweza kuoanisha mara kwa mara baadhi ya vipengele na matoleo yake na wengine. Kinachochukiza zaidi ni kwamba hakuna hata mmoja wa wananadharia wanaopendekeza nadharia ya uzi (na hasa mihimili mikuu) ambaye bado amependekeza jaribio moja ambalo nadharia hizi zinaweza kujaribiwa katika maabara. Ole, ninaogopa kwamba hadi watakapofanya hivi, kazi zao zote zitabaki kuwa mchezo wa ajabu wa fantasia na mazoezi katika kuelewa ujuzi wa esoteric nje ya mkondo wa sayansi ya asili.

  Kusoma mali ya shimo nyeusi

  Mnamo 1996, wananadharia wa safu Andrew Strominger na Kumrun Vafa waliunda matokeo ya awali ya Susskind na Sen kuchapisha "The Microscopic Nature of Bekenstein na Hawking Entropy." Katika kazi hii, Strominger na Vafa waliweza kutumia nadharia ya kamba ili kupata vipengele vya microscopic vya darasa fulani la shimo nyeusi, na kuhesabu kwa usahihi michango ya entropy ya vipengele hivi. Kazi hiyo ilitokana na mbinu mpya ambayo ilienda mbali zaidi ya nadharia ya upotoshaji iliyotumiwa katika miaka ya 1980 na mwanzoni mwa 1990. Matokeo ya kazi hiyo yaliambatana kabisa na utabiri wa Bekenstein na Hawking, uliofanywa zaidi ya miaka ishirini mapema.

  Strominger na Vafa walipinga michakato halisi ya malezi ya shimo nyeusi na mbinu ya kujenga. Walibadilisha mtazamo wa uundaji wa shimo jeusi, kuonyesha kwamba wanaweza kujengwa kwa kuunganisha kwa uchungu katika utaratibu mmoja seti kamili ya chembe zilizogunduliwa wakati wa mapinduzi ya pili ya nyuzi.

  Wakiwa na vidhibiti vyote kwenye muundo wa hadubini wa shimo jeusi mkononi, Strominger na Vafa waliweza kukokotoa idadi ya vibali vya vijenzi vya hadubini vya shimo jeusi ambavyo vingeacha sifa za jumla zinazoonekana, kama vile wingi na chaji, bila kubadilika. Kisha walilinganisha nambari inayotokana na eneo la upeo wa tukio la shimo nyeusi - entropy iliyotabiriwa na Bekenstein na Hawking - na kupata makubaliano kamili. Angalau kwa darasa la mashimo meusi yaliyokithiri, Strominger na Vafa waliweza kupata matumizi ya nadharia ya mfuatano ili kuchanganua vijenzi vya hadubini na kukokotoa kwa usahihi entropi inayolingana. Tatizo ambalo lilikuwa limewakabili wanafizikia kwa robo ya karne lilikuwa limetatuliwa.

  Kwa wananadharia wengi, ugunduzi huu ulikuwa ni hoja muhimu na yenye kusadikisha kuunga mkono nadharia ya uzi. Ukuzaji wa nadharia ya uzi bado ni ghafi sana kwa kulinganisha moja kwa moja na sahihi na matokeo ya majaribio, kwa mfano, na vipimo vya wingi wa quark au elektroni. Nadharia ya kamba, hata hivyo, inatoa maelezo ya kwanza ya msingi kwa mali iliyogunduliwa kwa muda mrefu ya shimo nyeusi, kutowezekana kwa kuelezea ambayo imezuia utafiti wa wanafizikia wanaofanya kazi na nadharia za jadi kwa miaka mingi. Hata Sheldon Glashow, mshindi wa Tuzo ya Nobel katika fizikia na mpinzani mkubwa wa nadharia ya nyuzi katika miaka ya 1980, alikiri katika mahojiano mwaka wa 1997 kwamba "wakati wananadharia wa nyuzi wanazungumza juu ya shimo nyeusi, wanazungumza karibu juu ya matukio yanayoonekana, na hiyo inavutia."

  Kosmolojia ya kamba

  Kuna njia tatu kuu ambazo nadharia ya kamba hurekebisha muundo wa kawaida wa ulimwengu. Kwanza, kwa roho ya utafiti wa kisasa, ambayo inazidi kufafanua hali hiyo, inafuata kutoka kwa nadharia ya kamba kwamba Ulimwengu lazima uwe na ukubwa wa chini unaokubalika. Hitimisho hili linabadilisha uelewa wa muundo wa Ulimwengu mara moja wakati wa Big Bang, ambayo mtindo wa kawaida hutoa ukubwa wa sifuri wa Ulimwengu. Pili, dhana ya T-duality, yaani, uwili wa radii ndogo na kubwa (katika uhusiano wake wa karibu na kuwepo kwa ukubwa wa chini) katika nadharia ya kamba, pia ni muhimu katika cosmology. Tatu, idadi ya vipimo vya muda wa nafasi katika nadharia ya uzi ni zaidi ya nne, kwa hivyo kosmolojia lazima ielezee mageuzi ya vipimo hivi vyote.

  Mfano wa Brandenberg na Vafa

  Mwishoni mwa miaka ya 1980. Robert Brandenberger na Kumrun Vafa wamechukua hatua za kwanza muhimu kuelekea kuelewa jinsi nadharia ya kamba itabadilisha athari za muundo wa kawaida wa cosmology. Walifikia hitimisho mbili muhimu. Kwanza, tunaporudi kwenye Big Bang, halijoto inaendelea kupanda hadi saizi ya Ulimwengu katika pande zote inakuwa sawa na urefu wa Planck. Katika hatua hii joto litafikia upeo wake na kuanza kupungua. Kwa kiwango cha angavu, si vigumu kuelewa sababu ya jambo hili. Hebu tuchukulie kwa urahisi (kufuata Brandenberger na Vafa) kwamba vipimo vyote vya anga vya Ulimwengu ni vya mzunguko. Tunaporudi nyuma kwa wakati, radius ya kila duara hupungua na joto la ulimwengu huongezeka. Kutoka kwa nadharia ya kamba, tunajua kwamba kukandamiza radii kwanza na kisha chini ya urefu wa Planck ni sawa na kupunguza radii hadi urefu wa Planck, ikifuatiwa na ongezeko lao la baadaye. Kwa kuwa halijoto hupungua wakati wa upanuzi wa Ulimwengu, majaribio yasiyofanikiwa ya kukandamiza Ulimwengu kwa ukubwa mdogo kuliko urefu wa Planck itasababisha kukoma kwa ukuaji wa joto na kupungua kwake zaidi.

  Kama matokeo, Brandenberger na Vafa walifika kwenye picha ifuatayo ya kikosmolojia: kwanza, vipimo vyote vya anga katika nadharia ya kamba vimekunjwa vizuri hadi saizi ya chini kwa mpangilio wa urefu wa Planck. Joto na nishati ni ya juu, lakini sio isiyo na kikomo: vitendawili vya sehemu ya kuanzia ya saizi ya sifuri katika nadharia ya kamba vinatatuliwa. Katika wakati wa awali wa kuwepo kwa Ulimwengu, vipimo vyote vya anga vya nadharia ya kamba ni sawa kabisa na ni ulinganifu kabisa: zote zimekunjwa kwenye donge la multidimensional la vipimo vya Planck. Zaidi ya hayo, kulingana na Brandenberger na Vafa, Ulimwengu unapitia hatua ya kwanza ya kupunguza ulinganifu, wakati kwa wakati wa Planck vipimo vitatu vya anga huchaguliwa kwa upanuzi unaofuata, na wengine huhifadhi saizi yao ya asili ya Planck. Vipimo hivi vitatu basi vinatambuliwa na vipimo katika hali ya mfumuko wa bei ya ulimwengu wa ulimwengu na, kupitia mchakato wa mageuzi, kuchukua fomu inayozingatiwa sasa.

  Mfano wa Veneziano na Gasperini

  Tangu kazi ya Brandenberger na Vafa, wanafizikia wamekuwa wakifanya maendeleo endelevu kuelekea kuelewa kamba ya cosmolojia. Miongoni mwa wanaoongoza utafiti huu ni Gabriele Veneziano na mwenzake Maurizio Gasperini kutoka Chuo Kikuu cha Turin. Wanasayansi hawa waliwasilisha toleo lao la cosmology ya kamba, ambayo katika maeneo mengine ni sawa na hali iliyoelezwa hapo juu, lakini katika maeneo mengine kimsingi ni tofauti nayo. Kama Brandenberger na Vafa, ili kudhibiti halijoto isiyo na kikomo na msongamano wa nishati ambayo hutokea katika mifano ya kawaida na ya mfumuko wa bei, walitegemea kuwepo kwa urefu wa chini zaidi katika nadharia ya kamba. Walakini, badala ya kuhitimisha kwamba, kwa sababu ya mali hii, Ulimwengu unazaliwa kutoka kwa donge la vipimo vya Planck, Gasperini na Veneziano walipendekeza kwamba kulikuwa na ulimwengu wa prehistoric ambao uliibuka muda mrefu kabla ya wakati unaoitwa nukta sifuri, na ambayo ilizaa hii. cosmic "embryo" ya vipimo Planck.

  Hali ya awali ya Ulimwengu katika hali hii na katika mfano wa Big Bang ni tofauti sana. Kulingana na Gasperini na Veneziano, Ulimwengu haukuwa mpira wa vipimo vya moto na uliosokotwa sana, lakini ulikuwa baridi na ulikuwa na kiwango kisicho na mwisho. Kisha, kama ifuatavyo kutoka kwa hesabu za nadharia ya kamba, kutokuwa na utulivu kulivamia Ulimwengu, na vidokezo vyake vyote vilianza, kama katika enzi ya mfumuko wa bei kulingana na Guth, kutawanyika kwa haraka pande zote.

  Gasperini na Veneziano walionyesha kuwa kwa sababu ya hii, nafasi ilizidi kujipinda na matokeo yake kulikuwa na kuruka kwa kasi kwa joto na msongamano wa nishati. Muda kidogo ulipita, na eneo la pande tatu la vipimo vya milimita ndani ya upanuzi huu usio na mwisho lilibadilishwa kuwa mahali pa moto na mnene, sawa na doa ambayo hutengenezwa wakati wa upanuzi wa mfumuko wa bei kulingana na Guth. Kisha kila kitu kilikwenda kulingana na hali ya kawaida ya Kosmolojia ya Big Bang, na eneo linalopanuka likageuka kuwa Ulimwengu unaoonekana.

  Kwa kuwa enzi ya kabla ya Big Bang ilikuwa ikipitia upanuzi wake wa mfumuko wa bei, suluhu la Guth kwa kitendawili cha upeo wa macho linajengwa kiotomatiki katika mazingira haya ya kikosmolojia. Kama Veneziano alivyoiweka (katika mahojiano ya 1998), "nadharia ya kamba inatupatia toleo la mfumuko wa bei ya ulimwengu kwenye sinia la fedha."

  Utafiti wa cosmology ya kamba ni haraka kuwa eneo la utafiti hai na wenye tija. Kwa mfano, hali ya mageuzi kabla ya Big Bang imekuwa mada ya mjadala mkali zaidi ya mara moja, na nafasi yake katika uundaji wa siku zijazo wa ulimwengu ni mbali na dhahiri. Hata hivyo, hakuna shaka kwamba uundaji huu wa kikosmolojia utaegemezwa kwa uthabiti wa uelewa wa wanafizikia wa matokeo yaliyogunduliwa wakati wa mapinduzi ya pili ya mfuatano mkuu. Kwa mfano, matokeo ya cosmological ya kuwepo kwa utando wa multidimensional bado haijulikani. Kwa maneno mengine, wazo la wakati wa kwanza wa uwepo wa Ulimwengu litabadilikaje kama matokeo ya uchambuzi wa nadharia iliyokamilishwa ya M? Suala hili linafanyiwa utafiti wa kina.