Wanafizikia wamezoea kufanya kazi na chembe: nadharia imefanywa, majaribio yanaungana. Vinu vya nyuklia na mabomu ya atomiki huhesabiwa kwa kutumia chembe. Kwa pango moja - mvuto hauzingatiwi katika mahesabu yote.
Mvuto ni kivutio cha miili. Tunapozungumza juu ya mvuto, tunafikiria mvuto. Simu huanguka kutoka kwa mikono yako hadi kwenye lami chini ya ushawishi wa mvuto. Katika nafasi, Mwezi unavutiwa na Dunia, Dunia kwa Jua. Kila kitu ulimwenguni kinavutiwa na kila mmoja, lakini kuhisi hii, unahitaji vitu vizito sana. Tunahisi uzito wa Dunia, ambayo ni 7.5 × 10 mara 22 zaidi kuliko mtu, na hatuoni uzito wa skyscraper, ambayo ni 4 × 10 mara 6 nzito.
7.5×10 22 = 75,000,000,000,000,000,000,000
4×10 6 = 4,000,000
Mvuto unaelezewa na nadharia ya jumla ya Einstein ya uhusiano. Kwa nadharia, vitu vikubwa vinapinda nafasi. Ili kuelewa, nenda kwenye bustani ya watoto na uweke jiwe nzito kwenye trampoline. Crater itaonekana kwenye mpira wa trampoline. Ikiwa utaweka mpira mdogo kwenye trampoline, itashuka chini ya funnel kuelekea jiwe. Hii ni takriban jinsi sayari huunda funnel katika nafasi, na sisi, kama mipira, tunaanguka juu yao.
Sayari kubwa sana zinapinda nafasi
Ili kuelezea kila kitu kwa kiwango cha chembe za msingi, mvuto hauhitajiki. Ikilinganishwa na nguvu zingine, mvuto ni mdogo sana hivi kwamba ilitupwa nje ya mahesabu ya quantum. Nguvu ya uvutano wa dunia ni mara 10 38 chini ya nguvu inayoshikilia chembe za kiini cha atomiki. Hii ni kweli kwa karibu ulimwengu wote.
10 38 = 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000
Mahali pekee ambapo mvuto una nguvu kama nguvu zingine ni ndani ya shimo jeusi. Hii ni funeli kubwa ambayo mvuto hujikunja nafasi yenyewe na huchota kila kitu kilicho karibu. Hata mwanga huruka kwenye shimo jeusi na haurudi tena.
Kufanya kazi na mvuto kama vile chembe nyingine, wanafizikia walikuja na quantum ya mvuto - graviton. Tulifanya mahesabu, lakini hayakujumlisha. Mahesabu yalionyesha kuwa nishati ya graviton inakua hadi isiyo na mwisho. Lakini hii haipaswi kutokea.
Wanafizikia kwanza huvumbua, kisha hutafuta. Higgs boson ilivumbuliwa miaka 50 kabla ya ugunduzi wake.
Matatizo ya tofauti katika hesabu yalitoweka wakati graviton ilizingatiwa sio kama chembe, lakini kama kamba. Kamba zina urefu na nishati yenye kikomo, hivyo nishati ya graviton inaweza kukua hadi kikomo fulani. Kwa hivyo wanasayansi wana kifaa cha kufanya kazi ambacho wanasomea shimo nyeusi.
Maendeleo katika uchunguzi wa mashimo meusi yanatusaidia kuelewa jinsi ulimwengu ulivyotokea. Kulingana na nadharia ya Big Bang, ulimwengu ulikua kutoka kwa kiwango cha hadubini. Katika dakika za kwanza za maisha, ulimwengu ulikuwa mnene sana - nyota zote za kisasa na sayari zilikusanyika kwa kiasi kidogo. Mvuto ulikuwa na nguvu sawa na nguvu zingine, kwa hivyo kujua athari za mvuto ni muhimu kuelewa ulimwengu wa mapema.
Mafanikio katika kuelezea mvuto wa quantum ni hatua ya kuunda nadharia ambayo itaelezea kila kitu ulimwenguni. Nadharia kama hiyo itaeleza jinsi ulimwengu ulivyozaliwa, kile kinachotokea ndani yake sasa, na mwisho wake utakuwa nini.
Nadharia ya kamba ni uzi mwembamba unaounganisha nadharia ya uhusiano (au Nadharia ya Jumla ya Uhusiano - GTR) na fizikia ya quantum. Sehemu hizi zote mbili zimeonekana hivi karibuni kwa kiwango cha kisayansi, kwa hivyo bado hakuna fasihi nyingi za kisayansi kwenye nyanja hizi. Na, ikiwa nadharia ya uhusiano bado ina aina fulani ya msingi uliojaribiwa kwa wakati, basi tawi la quantum la fizikia bado ni mchanga sana katika suala hili. Hebu kwanza tuelewe tasnia hizi mbili.
Hakika wengi wenu mmesikia kuhusu nadharia ya uhusiano, na hata wanafahamu kidogo baadhi ya postulates yake, lakini swali ni: kwa nini haiwezi kuunganishwa na fizikia ya quantum, ambayo inafanya kazi katika ngazi ndogo?
Zinatenganisha Nadharia za Jumla na Maalum za Uhusiano (zilizofupishwa kama GTR na SRT; kuanzia sasa zitatumika kama vifupisho). Kwa kifupi, GTR inatangaza kuhusu anga ya juu na mkunjo wake, na STR kuhusu uhusiano wa muda wa nafasi kutoka kwa upande wa binadamu. Tunapozungumza juu ya nadharia ya kamba, tunazungumza haswa juu ya uhusiano wa jumla. Nadharia ya Jumla ya Uhusiano inasema kwamba katika nafasi, chini ya ushawishi wa vitu vikubwa, nafasi huinama kuzunguka (na wakati huo, kwa sababu nafasi na wakati ni dhana zisizoweza kutenganishwa kabisa). Mfano kutoka kwa maisha ya wanasayansi utakusaidia kuelewa jinsi hii inatokea. Kesi kama hiyo ilirekodiwa hivi majuzi, kwa hivyo kila kitu kinachosemwa kinaweza kuzingatiwa "kulingana na matukio halisi." Mwanasayansi anatazama kupitia darubini na kuona nyota mbili: moja mbele yake na nyingine nyuma yake. Je, tuliwezaje kuelewa hili? Ni rahisi sana, kwa sababu nyota ambayo kituo chake hatuoni, lakini tu kando yake inaonekana, ni kubwa zaidi ya hizi mbili, na nyota nyingine, ambayo inaonekana kwa fomu yake kamili, ni ndogo zaidi. Walakini, shukrani kwa uhusiano wa jumla, inaweza kuwa kwamba nyota iliyo mbele ni kubwa kuliko ile ya nyuma. Lakini hii inawezekana?
Inageuka ndiyo. Ikiwa nyota ya mbele itageuka kuwa kitu cha juu sana ambacho kitapinda kwa nguvu sana nafasi karibu nayo, basi picha ya nyota iliyo nyuma itazunguka tu nyota ya juu sana kwa curvature na tutaona picha iliyotajwa hapo juu. mwanzo sana. Unaweza kuona kile kilichosemwa kwa undani zaidi kwenye Mtini. 1.
Fizikia ya quantum ni ngumu zaidi kwa mtu wa kawaida kuliko TO. Ikiwa tunajumuisha vifungu vyake vyote, tunapata zifuatazo: vitu vidogo vipo tu tunapoviangalia. Kwa kuongezea, fizikia ya quantum pia inasema kwamba ikiwa chembe ndogo imegawanywa katika sehemu mbili, basi sehemu hizi mbili zitaendelea kuzunguka kwenye mhimili wao kwa mwelekeo sawa. Na athari yoyote kwenye chembe ya kwanza bila shaka itapitishwa kwa pili, papo hapo na kabisa bila kujali umbali wa chembe hizi. 
Kwa hivyo kuna ugumu gani katika kuchanganya dhana za nadharia hizi mbili? Ukweli ni kwamba GTR inazingatia vitu katika ulimwengu mkubwa, na tunapozungumza juu ya kupotosha / kupindika kwa nafasi, tunamaanisha nafasi laini, ambayo haiendani kabisa na vifungu vya ulimwengu mdogo. Kulingana na nadharia ya fizikia ya quantum, ulimwengu mdogo haufanani kabisa na una ukali wa kila mahali. Hii ni kuzungumza kwa lugha ya kila siku. Na wanahisabati na wanafizikia walitafsiri nadharia zao katika fomula. Na kwa hivyo, walipojaribu kuchanganya fomula za fizikia ya quantum na uhusiano wa jumla, jibu liligeuka kuwa lisilo na mwisho. Infinity katika fizikia ni sawa na kusema kwamba equation imeundwa kimakosa. Usawa uliopatikana uliangaliwa upya mara nyingi, lakini jibu bado lilikuwa lisilo na mwisho.
Nadharia ya kamba imeleta mabadiliko ya kimsingi kwa ulimwengu wa kila siku wa sayansi. Inawakilisha amri kwamba chembe ndogo ndogo zote si za umbo la duara, lakini katika umbo la nyuzi ndefu ambazo hupenya ulimwengu wetu wote. Kiasi kama vile wingi, kasi ya chembe, n.k. huanzishwa na mitetemo ya nyuzi hizi. Kila kamba kama hiyo iko kinadharia katika anuwai ya Calabi-Yau. Mikunjo hii inawakilisha nafasi iliyopinda sana. Kwa mujibu wa nadharia ya utofauti, hawajaunganishwa na chochote katika nafasi na hupatikana tofauti katika mipira ndogo. Nadharia ya kamba inafuta kabisa mipaka ya wazi ya mchakato wa kuunganisha microparticles mbili. Wakati chembe ndogo zinawakilishwa na mipira, basi tunaweza kufuatilia kwa uwazi mpaka katika muda wa nafasi wakati zinaunganishwa. Hata hivyo, ikiwa masharti mawili yanaunganishwa, basi mahali ambapo "gundi" inaweza kutazamwa kutoka kwa pembe tofauti. Na kwa pembe tofauti tutapata matokeo tofauti kabisa ya mpaka wa uunganisho wao, yaani, hakuna dhana halisi ya mpaka huo!
Katika hatua ya kwanza ya masomo, nadharia ya kamba, iliyosemwa hata kwa maneno rahisi, inaonekana ya kushangaza, ya kushangaza na hata ya uwongo, lakini sio maneno yasiyo na msingi ambayo yanazungumza juu yake, lakini utafiti kwamba, kwa kutumia hesabu nyingi na vigezo, unathibitisha uwezekano wa kutokea. kuwepo kwa chembe za kamba.
Na hatimaye, video nyingine inayoelezea nadharia ya kamba katika lugha rahisi kutoka kwa jarida la mtandao la QWRT.
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 vidhibiti vya 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. . Uwepo wa 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 hiyo hiyo, ambayo ni pamoja na quarks tatu zilizofungwa, muundo wa maada 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 kutotosha kwa 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 mazungumzo 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 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.
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.
- Inachukuliwa kuwa kila kitu kinachotuzunguka kina nyuzi zinazotetemeka na utando wa nishati.
- Inajaribu kuchanganya uhusiano wa jumla na fizikia ya quantum.
- Nadharia ya kamba inatoa nafasi ya kuunganisha nguvu zote za kimsingi za Ulimwengu.
- Inatabiri kuunganisha kwa ulinganifu kati ya aina tofauti za chembe: bosons na fermions.
- Hutoa nafasi ya kuelezea na kufikiria vipimo vya Ulimwengu ambavyo havijazingatiwa hapo awali.
Nadharia ya kamba - ni nani aliyeigundua?
- 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.
- 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.
- Mnamo 1980, wanasayansi wawili: M. Green na D. Schwartz waligundua nadharia ya superstrings, ambayo ilikuwa na ulinganifu wa kipekee.
- 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.
- 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.
- 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.
Bila shaka, nyuzi za ulimwengu hazifanani kabisa na zile tunazowazia. Katika nadharia ya kamba, ni nyuzi ndogo sana zinazotetemeka za nishati. Nyuzi hizi zinafanana zaidi na "bendi za raba" ambazo zinaweza kujipinda, kunyoosha na kubana kwa kila aina ya njia. Haya yote, hata hivyo, haimaanishi kuwa haiwezekani "kucheza" symphony ya Ulimwengu juu yao, kwa sababu, kulingana na wanadharia wa kamba, kila kitu kilichopo kinajumuisha "nyuzi" hizi.
Upinzani wa fizikia
Katika nusu ya pili ya karne ya 19, ilionekana kwa wanafizikia kwamba hakuna kitu kikubwa ambacho kinaweza kugunduliwa katika sayansi yao tena. Fizikia ya kitamaduni iliamini kuwa hakuna shida kubwa zilizobaki ndani yake, na muundo mzima wa ulimwengu ulionekana kama mashine iliyodhibitiwa kikamilifu na inayotabirika. Shida, kama kawaida, ilitokea kwa sababu ya upuuzi - moja ya "mawingu" madogo ambayo bado yalibaki kwenye anga wazi, inayoeleweka ya sayansi. Yaani, wakati wa kuhesabu nishati ya mionzi ya mwili mweusi kabisa (mwili wa dhahania ambao, kwa joto lolote, huchukua kabisa tukio la mionzi juu yake, bila kujali urefu wa wimbi - NS).
Mahesabu yalionyesha kuwa jumla ya nishati ya mionzi ya mwili wowote mweusi inapaswa kuwa kubwa sana. Ili kuondokana na upuuzi huo wa wazi, mwanasayansi wa Ujerumani Max Planck mwaka wa 1900 alipendekeza kwamba mwanga unaoonekana, X-rays na mawimbi mengine ya umeme yanaweza tu kutolewa na sehemu fulani za nishati, ambazo aliziita quanta. Kwa msaada wao, iliwezekana kutatua shida fulani ya mwili mweusi kabisa. Walakini, matokeo ya nadharia ya quantum kwa uamuzi bado hayajafikiwa. Hadi, mwaka wa 1926, mwanasayansi mwingine wa Ujerumani, Werner Heisenberg, alitunga kanuni maarufu ya kutokuwa na uhakika.
Kiini chake kinatokana na ukweli kwamba, kinyume na taarifa zote zilizotawala hapo awali, asili huweka mipaka ya uwezo wetu wa kutabiri wakati ujao kwa misingi ya sheria za kimwili. Kwa kweli, tunazungumza juu ya siku zijazo na za sasa za chembe za subatomic. Ilibadilika kuwa wanafanya tofauti kabisa na jinsi mambo yoyote yanavyofanya katika macrocosm inayotuzunguka. Katika ngazi ya subatomic, kitambaa cha nafasi kinakuwa cha kutofautiana na cha machafuko. Ulimwengu wa chembe ndogo una msukosuko na haueleweki hivi kwamba unapinga akili ya kawaida. Nafasi na wakati vimepindishwa na kuunganishwa ndani yake hivi kwamba hakuna dhana za kawaida za kushoto na kulia, juu na chini, au hata kabla na baada.
Hakuna njia ya kusema kwa uhakika katika hatua gani katika nafasi chembe fulani iko sasa, na kasi yake ya angular ni nini. Kuna uwezekano fulani tu wa kupata chembe katika maeneo mengi ya muda wa nafasi. Chembe katika kiwango cha atomiki zinaonekana "kupakwa" katika nafasi. Sio hivyo tu, lakini "hali" ya chembe yenyewe haijafafanuliwa: katika baadhi ya matukio wanafanya kama mawimbi, kwa wengine wanaonyesha mali ya chembe. Hivi ndivyo wanafizikia huita uwili wa chembe ya wimbi ya mechanics ya quantum.
Viwango vya muundo wa ulimwengu: 1. Kiwango cha macroscopic - jambo 2. Kiwango cha molekuli 3. Kiwango cha atomiki - protoni, neutroni na elektroni 4. Kiwango cha Subatomic - elektroni 5. Kiwango cha Subatomic - quarks 6. Kiwango cha kamba /©Bruno P. Ramos
Katika Nadharia ya Jumla ya Uhusiano, kana kwamba katika hali iliyo na sheria tofauti, hali ni tofauti kimsingi. Nafasi inaonekana kama trampoline - kitambaa laini ambacho kinaweza kukunjwa na kunyooshwa na vitu vyenye misa. Wanaunda vita katika wakati wa anga-yale tunayopitia kama mvuto. Bila kusema, Nadharia ya Jumla ya Uhusiano yenye usawa, sahihi na inayoweza kutabirika iko katika mzozo usioweza kutatuliwa na "hooligan eccentric" - mechanics ya quantum, na, kwa sababu hiyo, ulimwengu mkubwa hauwezi "kufanya amani" na ulimwengu mdogo. Hapa ndipo nadharia ya kamba inakuja kuwaokoa.
Ulimwengu wa 2D. Grafu ya polihedron E8 /©John Stembridge/Atlas of Lie Groups Project
Nadharia ya Kila kitu
Nadharia ya kamba inajumuisha ndoto ya wanafizikia wote kuunganisha uhusiano wa jumla unaokinzana wa kimsingi na mechanics ya quantum, ndoto ambayo ilimtesa "gypsy na tramp" mkuu Albert Einstein hadi mwisho wa siku zake.
Wanasayansi wengi wanaamini kwamba kila kitu kutoka kwa dansi ya kupendeza ya galaksi hadi dansi ya kichaa ya chembe ndogo za atomiki inaweza hatimaye kuelezewa na kanuni moja ya kimsingi ya mwili. Labda hata sheria moja ambayo inaunganisha kila aina ya nishati, chembe na mwingiliano katika fomula fulani ya kifahari.
Uhusiano wa jumla unaelezea mojawapo ya nguvu maarufu zaidi za Ulimwengu - mvuto. Mekaniki ya quantum inaeleza nguvu nyingine tatu: nguvu kali ya nyuklia, ambayo huunganisha protoni na neutroni pamoja katika atomi, sumaku-umeme, na nguvu dhaifu, ambayo inahusika katika kuoza kwa mionzi. Tukio lolote katika ulimwengu, kutoka kwa ionization ya atomi hadi kuzaliwa kwa nyota, linaelezewa na mwingiliano wa suala kupitia nguvu hizi nne.
Kwa msaada wa hisabati ngumu zaidi, iliwezekana kuonyesha kwamba mwingiliano wa umeme na dhaifu una asili ya kawaida, kuchanganya katika mwingiliano mmoja wa electroweak. Baadaye, mwingiliano mkali wa nyuklia uliongezwa kwao - lakini mvuto hauungani nao kwa njia yoyote. Nadharia ya kamba ni moja wapo ya wagombea wakubwa zaidi wa kuunganisha nguvu zote nne, na, kwa hivyo, kukumbatia matukio yote ya Ulimwengu - sio bure kwamba pia inaitwa "Nadharia ya Kila kitu".
Hapo mwanzo kulikuwa na hadithi
Hadi sasa, sio wanafizikia wote wanafurahishwa na nadharia ya kamba. Na mwanzoni mwa kuonekana kwake, ilionekana kuwa mbali sana na ukweli. Kuzaliwa kwake ni hadithi.
Mwishoni mwa miaka ya 1960, mwanafizikia mchanga wa Kiitaliano wa nadharia, Gabriele Veneziano, alikuwa akitafuta milinganyo inayoweza kueleza nguvu kubwa ya nyuklia—“gundi” yenye nguvu sana ambayo inashikilia viini vya atomi pamoja, ikiunganisha protoni na neutroni pamoja. Kulingana na hadithi, siku moja alijikwaa kwa bahati mbaya kitabu chenye vumbi juu ya historia ya hisabati, ambamo alipata kazi ya umri wa miaka mia mbili iliyoandikwa kwanza na mwanahisabati wa Uswizi Leonhard Euler. Hebu fikiria mshangao wa Veneziano alipogundua kwamba kazi ya Euler, ambayo kwa muda mrefu haikuzingatiwa chochote zaidi ya udadisi wa hisabati, ilielezea mwingiliano huu mkali.
Ilikuwaje hasa? Fomula labda ilikuwa matokeo ya kazi ya miaka mingi ya Veneziano, na bahati ilisaidia tu kuchukua hatua ya kwanza kuelekea ugunduzi wa nadharia ya kamba. Kazi ya Euler, ambayo ilielezea kwa muujiza nguvu kali, imepata maisha mapya.
Hatimaye, ilivutia macho ya mwanafizikia mchanga wa Kiamerika Leonard Susskind, ambaye aliona kwamba, kwanza kabisa, fomula ilielezea chembe ambazo hazikuwa na muundo wa ndani na zinaweza kutetemeka. Chembe hizi zilitenda kwa namna ambayo hazingeweza kuwa chembe za uhakika tu. Susskind alielewa - formula inaelezea uzi ambao ni kama bendi ya elastic. Hakuweza tu kunyoosha na mkataba, lakini pia oscillate na squirm. Baada ya kuelezea ugunduzi wake, Susskind alianzisha wazo la mapinduzi ya kamba.
Kwa bahati mbaya, idadi kubwa ya wenzake walisalimia nadharia hiyo kwa upole sana.
Mfano wa kawaida
Wakati huo, sayansi ya kawaida iliwakilisha chembe kama pointi badala ya kamba. Kwa miaka mingi, wanafizikia wamesoma tabia ya chembe za subatomic kwa kuzigonga kwa kasi kubwa na kusoma matokeo ya migongano hii. Ilibadilika kuwa Ulimwengu ni tajiri zaidi kuliko mtu angeweza kufikiria. Ilikuwa "mlipuko wa idadi ya watu" wa chembe za msingi. Wanafunzi waliohitimu masomo ya Fizikia walikimbia kwenye korido wakipiga kelele kwamba wamegundua chembe mpya - hakukuwa na hata herufi za kutosha kuwataja. Lakini, ole, katika "hospitali ya uzazi" ya chembe mpya, wanasayansi hawakuweza kupata jibu la swali - kwa nini kuna wengi wao na wanatoka wapi?
Hii ilisababisha wanafizikia kufanya utabiri usio wa kawaida na wa kushangaza - waligundua kuwa nguvu zinazofanya kazi katika asili zinaweza pia kuelezewa kwa suala la chembe. Hiyo ni, kuna chembe za maada, na kuna chembe zinazobeba mwingiliano. Kwa mfano, photon ni chembe ya mwanga. Kadiri chembe hizi za wabebaji zinavyozidi - ndivyo fotoni ambazo chembe muhimu hubadilishana - ndivyo mwanga unavyozidi kuwa mkali. Wanasayansi walitabiri kwamba ubadilishanaji huu maalum wa chembe za mbebaji sio chochote zaidi ya kile tunachoona kama nguvu. Hii ilithibitishwa na majaribio. Hivi ndivyo wanafizikia waliweza kupata karibu na ndoto ya Einstein ya kuunganisha nguvu.
Mwingiliano kati ya chembe anuwai katika Modeli ya Kawaida /
Wanasayansi wanaamini kwamba ikiwa tutaharakisha baada tu ya Mlipuko mkubwa, wakati Ulimwengu ulikuwa na joto la matrilioni ya digrii, chembe zinazobeba sumaku-umeme na nguvu dhaifu hazitatofautishwa na kuunganishwa na kuwa nguvu moja inayoitwa nguvu ya umeme. Na tukirudi nyuma hata zaidi baada ya muda, mwingiliano wa nguvu ya kielektroniki ungeungana na ule wenye nguvu kuwa “nguvu bora” moja.
Ingawa haya yote bado yanangojea kuthibitishwa, mechanics ya quantum ilielezea ghafla jinsi nguvu tatu kati ya nne zinavyoingiliana katika kiwango cha subatomic. Na aliielezea kwa uzuri na mfululizo. Picha hii thabiti ya mwingiliano hatimaye ilijulikana kama Modeli ya Kawaida. Lakini, ole, nadharia hii kamili ilikuwa na shida moja kubwa - haikujumuisha nguvu maarufu ya kiwango cha juu - mvuto.
Graviton
Kwa nadharia ya kamba, ambayo ilikuwa bado haijapata muda wa "kuchanua," "vuli" imekuja; Kwa mfano, mahesabu ya nadharia yalitabiri kuwepo kwa chembe, ambazo, kama ilivyoanzishwa hivi karibuni, hazipo. Hii ndio inayoitwa tachyon - chembe inayotembea kwa utupu kwa kasi zaidi kuliko mwanga. Miongoni mwa mambo mengine, iliibuka kuwa nadharia inahitaji vipimo kama 10. Haishangazi kwamba jambo hili limekuwa likiwachanganya sana wanafizikia, kwani ni wazi kuwa ni kubwa zaidi kuliko tunavyoona.
Kufikia 1973, ni wanafizikia wachanga wachache tu ambao walikuwa bado wanapambana na mafumbo ya nadharia ya kamba. Mmoja wao alikuwa mwanafizikia wa nadharia wa Marekani John Schwartz. Kwa miaka minne, Schwartz alijaribu kudhibiti hesabu zisizo za kawaida, lakini bila mafanikio. Miongoni mwa matatizo mengine, mojawapo ya milinganyo hii iliendelea katika kuelezea chembe ya ajabu ambayo haikuwa na wingi na haijazingatiwa katika asili.
Mwanasayansi alikuwa tayari ameamua kuachana na biashara yake mbaya, na ndipo ikamjia - labda equations ya nadharia ya kamba pia inaelezea mvuto? Hata hivyo, hii ilimaanisha marekebisho ya vipimo vya "mashujaa" kuu wa nadharia - masharti. Kwa kudhani kuwa nyuzi ni mabilioni na mabilioni ya mara ndogo kuliko atomi, "mifuatano" iligeuza ubaya wa nadharia kuwa faida yake. Chembe ya ajabu ambayo John Schwartz alikuwa amejaribu sana kuiondoa sasa ilifanya kazi kama graviton - chembe ambayo ilikuwa ikitafutwa kwa muda mrefu na ambayo ingeruhusu mvuto kuhamishiwa kwa kiwango cha quantum. Hivi ndivyo nadharia ya mfuatano ilivyokamilisha fumbo kwa mvuto, ambao haukuwepo katika Muundo wa Kawaida. Lakini, ole, hata kwa ugunduzi huu jumuiya ya kisayansi haikuguswa kwa njia yoyote. Nadharia ya kamba ilibaki ukingoni mwa kuishi. Lakini hiyo haikumzuia Schwartz. Mwanasayansi mmoja tu alitaka kujiunga na utafutaji wake, tayari kuhatarisha kazi yake kwa ajili ya kamba za ajabu - Michael Green.
Wanasesere wa kiota wa Subatomic
Licha ya kila kitu, mwanzoni mwa miaka ya 1980, nadharia ya kamba bado ilikuwa na utata usioweza kuepukika, unaoitwa anomalies katika sayansi. Schwartz na Green waliamua kuwaondoa. Na jitihada zao hazikuwa bure: wanasayansi waliweza kuondoa baadhi ya utata katika nadharia. Hebu fikiria mshangao wa hawa wawili, tayari wamezoea ukweli kwamba nadharia yao ilipuuzwa, wakati mmenyuko wa jumuiya ya kisayansi ulipiga ulimwengu wa kisayansi. Katika chini ya mwaka mmoja, idadi ya wananadharia wa kamba imeongezeka hadi mamia ya watu. Hapo ndipo nadharia ya uzi ilitunukiwa jina la Nadharia ya Kila kitu. Nadharia hiyo mpya ilionekana kuwa na uwezo wa kueleza vipengele vyote vya ulimwengu. Na hizi ni vipengele.
Kila chembe, kama tunavyojua, ina chembe ndogo zaidi - elektroni, ambazo huzunguka kiini kinachojumuisha protoni na neutroni. Protoni na neutroni, kwa upande wake, zinajumuisha hata chembe ndogo - quarks. Lakini nadharia ya kamba inasema haiishii na quarks. Quark hutengenezwa kwa nyuzi ndogo, zinazopindana za nishati zinazofanana na nyuzi. Kila moja ya nyuzi hizi ni ndogo sana.
Ni ndogo sana hivi kwamba ikiwa atomi ingepanuliwa kufikia saizi ya mfumo wa jua, uzi huo ungekuwa saizi ya mti. Kama vile mitetemo tofauti ya kamba ya cello huunda kile tunachosikia, jinsi noti tofauti za muziki, njia tofauti (njia) za mtetemo wa kamba hupeana chembe sifa zao za kipekee - wingi, chaji, n.k. Je! unajua jinsi, tukizungumza, protoni zilizo kwenye ncha ya ukucha wako hutofautiana na mvuto ambao bado haujagunduliwa? Ni kwa mkusanyo wa nyuzi ndogo zinazoziunda tu, na jinsi nyuzi hizo zinavyotetemeka.
Bila shaka, haya yote ni zaidi ya kushangaza. Tangu nyakati za Ugiriki ya Kale, wanafizikia wamezoea ukweli kwamba kila kitu katika ulimwengu huu kina kitu kama mipira, chembe ndogo. Na kwa hivyo, bila kuwa na wakati wa kuzoea tabia isiyo na maana ya mipira hii, ambayo inafuata kutoka kwa mechanics ya quantum, wanaulizwa kuachana kabisa na dhana hiyo na kufanya kazi na aina fulani ya chakavu cha tambi ...
Dimension ya Tano
Ingawa wanasayansi wengi huita nadharia ya kamba ushindi wa hisabati, shida zingine bado zinabaki nayo - haswa, ukosefu wa uwezekano wowote wa kuijaribu kwa majaribio katika siku za usoni. Hakuna chombo kimoja duniani, kilichopo au kinachoweza kuonekana katika siku zijazo, kinachoweza "kuona" kamba. Kwa hiyo, wanasayansi wengine, kwa njia, hata kuuliza swali: ni nadharia ya kamba nadharia ya fizikia au falsafa? .. Kweli, kuona masharti "kwa macho yako mwenyewe" sio lazima kabisa. Nadharia ya mfuatano ya kuthibitisha inahitaji, badala yake, kitu kingine—kinachosikika kama hadithi za kisayansi—uthibitisho wa kuwepo kwa vipimo vya ziada vya anga.
Inahusu nini? Sisi sote tumezoea vipimo vitatu vya nafasi na moja - wakati. Lakini nadharia ya kamba inatabiri uwepo wa vipimo vingine - vya ziada. Lakini hebu tuanze kwa utaratibu.
Kwa kweli, wazo la uwepo wa vipimo vingine liliibuka karibu miaka mia moja iliyopita. Ilikuja akilini mwa mwanahisabati Mjerumani wakati huo Theodor Kaluza mnamo 1919. Alipendekeza uwezekano wa mwelekeo mwingine katika Ulimwengu wetu ambao hatuuoni. Albert Einstein alijifunza juu ya wazo hili, na mwanzoni alilipenda sana. Baadaye, hata hivyo, alitilia shaka usahihi wake, na kuchelewesha uchapishaji wa Kaluza kwa miaka miwili mizima. Hatimaye, hata hivyo, makala hiyo ilichapishwa, na mwelekeo wa ziada ukawa aina ya hobby kwa fikra ya fizikia.
Kama unavyojua, Einstein alionyesha kuwa mvuto sio kitu zaidi ya mabadiliko ya vipimo vya wakati wa nafasi. Kaluza alipendekeza kuwa sumaku-umeme pia inaweza kuwa mawimbi. Kwa nini hatuioni? Kaluza alipata jibu la swali hili - ripples ya electromagnetism inaweza kuwepo katika mwelekeo wa ziada, siri. Lakini iko wapi?
Jibu la swali hili lilitolewa na mwanafizikia wa Uswidi Oskar Klein, ambaye alipendekeza kwamba mwelekeo wa tano wa Kaluza umekunjwa mabilioni ya nguvu zaidi ya ukubwa wa atomi moja, ndiyo sababu hatuwezi kuiona. Wazo la mwelekeo huu mdogo ambao uko karibu nasi ni kiini cha nadharia ya kamba.
Moja ya aina zilizopendekezwa za vipimo vya ziada vilivyopotoka. Ndani ya kila moja ya fomu hizi, kamba hutetemeka na kusonga - sehemu kuu ya Ulimwengu. Kila fomu ni sita-dimensional - kulingana na idadi ya vipimo sita vya ziada /
Vipimo kumi
Lakini kwa kweli, hesabu za nadharia ya kamba hazihitaji hata moja, lakini vipimo sita vya ziada (kwa jumla, na nne tunazojua, kuna 10 kati yao). Zote zina umbo changamano lililopinda sana na lililopinda. Na kila kitu ni kidogo sana.
Vipimo hivi vidogo vinawezaje kuathiri ulimwengu wetu mkubwa? Kulingana na nadharia ya kamba, ni maamuzi: kwa ajili yake, sura huamua kila kitu. Unapobonyeza funguo tofauti kwenye saxophone, unapata sauti tofauti. Hii hutokea kwa sababu unapobonyeza kitufe fulani au mchanganyiko wa funguo, unabadilisha sura ya nafasi kwenye ala ya muziki ambapo hewa inazunguka. Shukrani kwa hili, sauti tofauti huzaliwa.
Nadharia ya kamba inapendekeza kwamba vipimo vya ziada vya nafasi vilivyopinda na vilivyopinda vinajidhihirisha kwa njia sawa. Maumbo ya vipimo hivi vya ziada ni changamano na tofauti, na kila moja husababisha mfuatano ulio ndani ya vipimo hivyo kutetema kwa njia tofauti kwa sababu ya maumbo yao. Baada ya yote, ikiwa tunadhania, kwa mfano, kwamba kamba moja hutetemeka ndani ya jagi, na nyingine ndani ya pembe ya posta iliyopinda, hizi zitakuwa vibrations tofauti kabisa. Walakini, ikiwa unaamini nadharia ya kamba, kwa kweli aina za vipimo vya ziada zinaonekana ngumu zaidi kuliko jagi.
Jinsi ulimwengu unavyofanya kazi
Sayansi leo inajua seti ya nambari ambazo ni msingi thabiti wa Ulimwengu. Ndio wanaoamua mali na sifa za kila kitu kinachozunguka. Miongoni mwa mara kwa mara vile ni, kwa mfano, malipo ya elektroni, mara kwa mara ya mvuto, kasi ya mwanga katika utupu ... Na ikiwa tunabadilisha nambari hizi hata kwa idadi isiyo na maana ya nyakati, matokeo yatakuwa ya janga. Tuseme tumeongeza nguvu ya mwingiliano wa sumakuumeme. Nini kimetokea? Tunaweza kupata ghafla kwamba ioni huanza kurudishana kwa nguvu zaidi, na muunganisho wa nyuklia, ambao hufanya nyota kuangaza na kutoa joto, hushindwa ghafla. Nyota zote zitatoka.
Lakini nadharia ya kamba na vipimo vyake vya ziada ina uhusiano gani nayo? Ukweli ni kwamba, kulingana na hayo, ni vipimo vya ziada vinavyoamua thamani halisi ya vipengele vya msingi. Baadhi ya aina za vipimo husababisha mfuatano mmoja kutetemeka kwa njia fulani, na kutoa kile tunachokiona kama fotoni. Katika aina nyingine, masharti hutetemeka tofauti na kuzalisha elektroni. Kwa kweli, Mungu yuko katika “vitu vidogo” - ni aina hizi ndogondogo zinazoamua mambo yote ya kimsingi ya ulimwengu huu.
Nadharia ya mfuatano mkuu
Katikati ya miaka ya 1980, nadharia ya kamba ilichukua sura nzuri na ya utaratibu, lakini ndani ya mnara huo kulikuwa na machafuko. Katika miaka michache tu, matoleo mengi kama matano ya nadharia ya uzi yameibuka. Na ingawa kila moja yao imejengwa kwa kamba na vipimo vya ziada (matoleo yote matano yamejumuishwa katika nadharia ya jumla ya miunganisho - NS), matoleo haya yalitofautiana sana kwa maelezo.
Kwa hiyo, katika matoleo mengine masharti yalikuwa na ncha za wazi, kwa wengine zilifanana na pete. Na katika matoleo mengine, nadharia hata haikuhitaji 10, lakini vipimo 26. Kitendawili ni kwamba matoleo yote matano leo yanaweza kuitwa kweli sawa. Lakini ni yupi anayeelezea Ulimwengu wetu kweli? Hili ni fumbo lingine la nadharia ya kamba. Ndio maana wanafizikia wengi waliacha tena nadharia ya "wazimu".
Lakini shida kuu ya kamba, kama ilivyotajwa tayari, ni kutowezekana (angalau kwa sasa) ya kudhibitisha uwepo wao kwa majaribio.
Wanasayansi wengine, hata hivyo, bado wanasema kwamba kizazi kijacho cha accelerators kina ndogo sana, lakini bado nafasi ya kupima hypothesis ya vipimo vya ziada. Ingawa wengi, bila shaka, wana hakika kwamba ikiwa hii inawezekana, basi, ole, haitatokea hivi karibuni - angalau katika miongo kadhaa, kwa kiwango cha juu - hata katika miaka mia moja.