24 518 subscribers

Теория струн (относительно просто)

1,4k full reads
1,7k story viewsUnique page visitors
1,4k read the story to the endThat's 82% of the total page views
4 minutes — average reading time

Теория струн (относительно просто)

Многие из нас слышали о новейшей теории, способной объяснить устройство мироздания, - о Теории струн, но когда мы изучаем справочный материал, наши глаза шокирующе-удивлённо открываются всё шире и шире, а разум порой не воспринимает и половину написанного. Что ж, попробуем разобраться вместе!

Суть Теории струн

Теория струн – это попытка создания Теории всего, на основе которой возможно объединение Общей Теории Относительности (ОТО) и квантовой механики в единую теорию квантовой гравитации. Если мы откроем словарь, то найдем следующее определение:

Теория струн – это направление в теоретической физике, изучающее взаимодействия не частиц, а одномерно протяженных объектов – квантовых струн.

Квантовая струна – это бесконечно тонкие одномерные объекты, чьи колебания воспроизводят всё многообразие элементарных частиц. Именно характер таких колебаний и задаёт свойства материи (ее массу и электрический заряд).

Внутри атомов существуют ещё меньшие частички материи – протоны и нейтроны, а они, в свою очередь состоят из ещё более мелких частиц – кварков, однако это ещё не конец – в самих кварках могут находиться струны – вибрирующие петли, и всё состоит именно из них.

Теория струн (относительно просто)

Струны, в зависимости от своих колебаний, могут проявлять различные свойства. Это схоже с простым примером: на гитаре в зависимости от вибрации струны получаются разные звуки. Такие свойства струн рождают и различные частицы. Чем больше частота колебаний, тем больше энергия и масса такой частицы. В результате этих колебаний и рождается энергия, вследствие чего делается вывод, что вся материя и есть энергия, энергия колебаний струн. Сторонники данной теории опровергают версию Большого взрыва, утверждая, что пространство-время существовало всегда в нескончаемой череде сжатия и расширения Вселенных (причем, из такой струны развернулась и наша Вселенная), и что мы не видим и дополнительных измерений, свёрнутых в струны. Теоретическая физика насчитывает 10 пространственных и одно временное измерение.

В таком мире находятся пространства – браны, одним из которых является и наша трехмерная Вселенная, а Большой взрыв был по этой гипотезе результатом столкновения бран, в результате чего началось расширение области пространства-времени, которое постепенно замедлялось. Когда браны притягивались друг к другу, колебания струн становились сильнее, что вызывало деформацию пространственно-временной ткани, и в местах такой деформации рождались галактики.

Такой подход непременно оценят сторонники Теории мультивселенной. Почему же мы не видим дополнительные измерения? Если бы мы уменьшились до размеров паука, ползущего по круглой ветке, то нам бы открылось ещё одно, круговое измерение. Так и со струнами – они настолько малы, что мы не в состоянии увидеть эти дополнительные измерения, свёрнутые в них. Как было сказано выше, наша Вселенная могла развернуться из такой струны, а сколько ещё таких вселенных, заточённых в эти крохотные струны, которые ждут своего часа?..

Теория струн (относительно просто)

Сами струны тоже могут выглядеть разнообразно: концы струн либо соединены друг с другом (в этом случае струна похожа на резинку для волос) – это закрытые струны; либо открытые струны, концы которых свободны (подобно обычному отрезку нитки). Сама по себе струна в пространстве может двигаться в любом направлении, и в своём движении в пространстве – времени струна покрывает поверхность – мировой лист. Если струна открытая, то её мировой лист похож на кусок ткани (или на лист бумаги). Если струна замкнутая, то ее мировой лист будет напоминать цилиндр. Струны могут объединяться друг с другом и разрываться, рождая, возможно, новые измерения.

Теория струн (относительно просто)

Вопрос о новых измерениях всегда греет душу любителям пофантазировать, и действительно это было бы здорово, если бы все гипотезы оказались правдой! Ведь согласно ОТО ничто не может двигаться быстрее света, а до потенциально обитаемых планет, похожих на нашу Землю, лететь придётся не один световой год. Выдержит ли наш организм столь долгий полёт, даже если поместить путешественника в специальную камеру? А при помощи этих дополнительных измерений можно было бы рискнуть сократить путь, пройдя через них, только проблема возникнет другая: если эти измерения так ничтожно малы, как туда сможет войти космический корабль?

К сожалению, на данный момент эта интересная и увлекательная Теория не подтверждена экспериментально. Всё её описание существует пока лишь на бумаге, и человечеству ещё предстоит либо добавить её в свою копилку открытий, либо смириться с тем, что она является мифом, и продолжить свои исследования.