Stygų teorija: Skirtumas tarp puslapio versijų

9 098 pridėti baitai ,  prieš 11 metų
nėra keitimo aprašymo
S (Bot: ru:Теория струн is a former featured article)
No edit summary
{{Stygų teorija}}
'''Stygų teorija''' tai [[fizika|fizikos]] [[modelis]], kurio „statybiniai blokai“ yra vienmačiai objektai (stygos). [[Standartinis modelis|Standartiniame]] [[Dalelių fizika|Dalelių fizikos]] modelyje, šie „blokai“ yra bedimensinės taškinės dalelės. Dėl šios priežasties stygų teorija išvengia kai kurių problemų, susijusių su bedimensinėmis dalelėmis standartiniame modelyje. Pakeitus taškines daleles stygomis išaiškėja pastovi [[kvantinė gravitacija|kvantinės gravitacijos teorija]]. Galų gale manoma, jog galima suvienyti žinomas elementariąsias sąveikas ([[gravitacija|gravitacinę]], [[elektromagnetinė sąveika|elektromagnetinę]], [[stiprioji sąveika|stipriąją]] ir [[silpnoji sąveika|silpnąją]]), aprašant jas tuo pačiu lygčių rinkiniu, kaip teigia [[Visuotinė teorija]].
 
===Bendros žinios===
 
Stygų teorijos tyrinėjimai parodė, kad ši teorija reikalauja ne tik stygų, bet ir [[Brana|branų]] - aukštesnių dimensijų objektų (angl. vadinamų ''brane'').
Nuo pat stygų teorijos kaip dvigubo rezonanso modelio, aprašančio stipriai sąveikaujančius hadronus kaip stygas, gimimo, sąvoka ,,Stygų teorija” pasikeitė įtraukdama bet kokią susijusią superstygų teorijų grupę ir jas suvienydama. Viena bendra šių teorijų savybė yra [[Holografinis principas]]. Stygų teorija gali turėti daug formuluočių, kurių kiekviena turi skirtingą matematinę struktūrą ir kekviena geriausiai aprašo skirtingas fizikines sąlygas. Tačiau bendri principai visoms teorijoms, abipusiškas nuoseklumas ir faktas, kad kai kurios iš jų gali standartinį dalelių fizikos modelį, daugeliui fizikų leido tikėti, kad teorija yra teisingas fundamentalus gamtos aprašymas. Tačiau svarbiausia, kad stygų teorija pirmiausia kandidatė tapti Visko Teorija (TOE)- teorija, kuri tvarkinga matematine sistema aparašytų visas sąveikas ir materiją. Tokia teorija dar vadinama [[M teorija]].
Daug šios teorijos priešininkų kritikuoja stygų teoriją, nes ji dar nedavė kiekybinių eksperimentinių rezultatų. Kaip ir visos kitos [[kvantinė gravitacija|kvantinės gravitacijos]] teorijos, ši tai pat nurodo, kad tiesioginis eksperimentinis teorijos tikrinimas reikalautų neįmanomai brangių inžinerijos žygdarbių ir išradimų. Jei ir yra griežtų netiesioginių teorijos testų, jie dar nežinomi.
Stygų teorija yra daugybės fizikų dėmesio centras, nes ji reikalauja naujų matematinių ir fizikinių idėjų, kurios būtų sujungtos su labai skirtingomis matematinėmis formuluotėmis. Viena iš viską apimančių idėjų yra 11 dimensijų M teorija, reikalaujanti, kad erdvėlaikis turėtų 11 dimensijų- kitaip nei įprastos trys erdvės ir viena laiko dimensija. Originalios stygų teorijos nuo 1980 aprašo specialias M teorijos sąlygas, kur 11-oji dimensija yra labai maža linija ar apskritimas ir, jei tokios formuluotės yra laikomos fundamentaliomis, tada stygų teorija reikalauja 10-ies dimensijų. Tačiau teorija aprašo ir mums įprastą visatą su keturmačiu erdvėlaikiu ir atvejus, kur koordinatė 10-matėje erdvėje aprašoma ne realiais skaičiais, o visai kitokio tipo matematiniais dydžiais. Taigi, erdvėlaikio sąvokos supratimas stygų teorijoje nėra fiksuotas tam tikra sąvoka: erdvėlaikis geriausiai suprantamas kaip esantis skirtingas skirtingose sąlygose.
Stygų teorija įtraukia ir bendresnius nei stygos objektus, vadinamus [[Brana|Branomis]] (sutrumpinimas iš ,,membranų"). Ši sąvoka įtraukia skirtingų objektų įvairovę- D-branas, juodas p-branas, Neveu- Švarco 5-mates branas. Tai yra išplėsti objektai, krūvio šaltiniai vektorinio potencialo elektro-magnetinio lauko diferen-cialinės formos apibendrinimams. Šie objektai yra susiję vieni su kitais [[dvilypumas|dvivypumų]] įvairove. [[Juodoji skylė|Juodosios skylės]] tipo p-branos yra identifikuojamos su [[D-Brana|D branomis]], kurios yra stygų galiniai taškai, o toks identifikavimas vadinamas Kalibraciniu- gravitacijos dualumu (angl.- Gauge-gravity duality). Tokio ekvivalentiškumo tyrimas leido naujai pažvelgti į [[Kvantinė chromodinamika|Kvantinę Chromodinamiką]].
Stygų teorijoje elektronai ir kvarkai atomo viduje yra ne taškiniai objektai, o viendimensinės stygos. šios stygos gali judėti ar vibruoti taip skurdamos skirtingas stebimas daleles su skirtingu aromatu, krūviu, mase ar sukiniu. Stygos sudaro uždaras kilpas ir kartais paviršius, vadinamus D-branomis, kurie gali atsidaryti į viendimensines linijas. Stygos galiniai taškai gali prasiskverbti pro D-braną.
Stygų teorija yra gravitacijos teorija, [[Bendroji Reliatyvumo teorija|Bendrosios Reliatyvumo Teorijos]] (BRT) plėtotė ir klasikinė stygų ir branų interpretacija teigianti, kad tai yra kvantmechaniškai vibruojančios, turinčios krūvį išplėstos juodosios skylės. Viską apimantis fizikinis ,,žvilgsnis” už stygos teorijos yra Holografinis principas, kuris sako, kad juodosios skylės paviršiaus svyravimų apibrėžimas taipogi turi aprašyti ir aplink ją esantį erdvėlaikį. Holografija reikalauja, kad mažų dimensijų teorija, aprašanti horizonto fliuktuacijas, baigsis aprašydama viską, kas gali kristi į bet ką. Todėl juodosios skylės horizonto teorija yra TOE.
Randant bent vieną pilną holografinį aprašymą, pirmumas atrodo kaip ilga sąskaita, nes turi būti atsietas nelokalus kvantinės gravitacijos aprašymas. Stygų teorijoje yra ne vienas toks aprašymas, jų yra net keletas, kurių kiekvienas aprašo horizontų su skirtingais krūviais ir dimensijomis fliuktuacijas ir visus juos kartu pritaiko. Taigi, tie patys fizikiniai objektai ir sąveikos gali būti aprašomi viendimensinių juodųjų skylių horizontų fliuktuacijomis, arba taškiniais horizontais. Faktas, kad tokie skirtingi aprašymai aprašo tą pačią fiziką yra įrodymas, kad stygų teorija yra nuosekli.
Paprastos astronominės juodosios skylės neturi tinkamo holografinio aprašymo, nes turi [[Hokingo spinduliavimas|Hokingo temperatūrą]] . Stygų teorija formuluojama šaltoms juodosioms skylėms, kurios turi tokį didelį krūvį, koks tik įmanomas. Pirmoji parašyta holografinė teorija aprašė viendimensinių stygų sklaidą, mažas vibruojančio horizonto, įkraunamo dvejeto formos vektoriniu potencialu, kilpas. Šis potencialas padaro juodąją skylę vienmate linija. Šios linijos horizonto fliuktuacijos aprašo visą materiją, taigi, kiekviena elementari dalelė gali būti aprašoma kaip stygos ar kilpos ( ar net jos dalies) svyravimo moda. Stygos ilgis yra apytiksliai lygus [[Planko parametrai|Planko ilgiui]], bet gali būti ir ženkliai didesnis, kai stygos silpnai sąveikauja.
 
== Teorijos ==
|}
Reikia pastebėti, jog IIA ir IIB stygų teorijose uždaros stygos gali judėti visomis kryptimis 10 dimensijų [[erdvėlaikis|erdvėlaikyje]], kai tuo tarpu uždaros stygų galai prijungti prie [[D-brana|D-branos]], kurie yra žemesnės dimensijos membranos (jų dimensijos neįprastos: 1, 3, 5, 7 ar 9 IIA tipui ir 0, 2, 4, 6 ar 8 IIB tipui, įskaitant ir laiko kryptį).
 
===Stygų teorijos objektai===
 
Visos stygų teorijos pranašauja laisvės laipsnių egzistavimą, kurie vadinami ,,eksta dimensijomis". Be [[Fermionai|fermionų]], [[Bozonai|bozoninės]] stygos gali svyruoti plokščiame, bet nestabiliame 26 dimensijų erdvėlaikyje. Superstygų teorijoje, kuri aprašo fermionus, silpno jungimosi (be sąveikos) riba aprašo stabilų 10 dimensijų erdvėlaikį. Sąveikaujančios superstygų teorijos yra geriausiai suprantamos kaip 11 dimensijų [[supergravitacija|supergravitacijos]] teorijos, vadinamos M teorija, konfiguracijos, kur viena ar daugiau dimensijų yra kompaktiškos- ,,užlankstytos” taip, kad linijiškai išplėsta krūvį turinti juodoji skylė tampa ilga ir lengva.
Ilgos ir lengvos stygos gali vibruoti skirtinguose rezonansiniuose dažniuose, o kiekvienas rezonansinis dažnis aprašo skirtingą dalelės tipą. Todėl stygų ribose bet kokia elementari dalelė turi būti suprantama kaip vibruojanti plona linija o ne taškas. Styga gali vibruoti skirtingomis modomis sukurdama skirtingas daleles lygiai taip pat, kaip gitaros styga gali išgauti skirtingas natas.
Vienintelis būdas kaip stygos gali sąveikauti yra išplitimas ir tolygus susijungimas. Neįmanoma apžvelgti pasirinktos sutartinės medžiagos, sudarytos iš taškinių dalelių, kurios sąveikauja su stygomis susidūrimų metu, nes dalelės gali kristi į juodąją skylę ir holografija reikalauja, kad tai turi pasirodyti kaip svyravimo moda. Vienintelis būdas apžvelgti naują medžiagą yra gravitaciniai fonai, kur stygos gali sklaidyti nuosekliai arba esant dar pridėtinėms sąlygoms. Kai kurie iš fonų yra skirtingų dimensijų juodųjų skylių plokšumos su itin dideliu krūviu ir vadinamos NS branomis. Kiti krūvinių juodųjų skylių fonai yra D-branos, turinčios alternatyvų aprašymą kaip plokštumos, kur stygos gali baigtis ar slysti. Stygos yra ilgos ir lengvos, o branos yra sunkios. Kitose ribose, kur stygos gali tapti sunkiomis, kai kurios branos gali tapti lengvomis.
Kol tikima, kad stygų teorija gali būti tinkama kvantinės gravitacijos teorija, daug mokslininkų tiki, kad ji teisingai aprašo visatą ir gali tapti visko teorija. Yra žinomos konfiguracijos, aprašančios visas daleles ir jėgas, tačiau jose laikoma, kad kosmologinė konstanta lygi nuliui. Taip pat yra modeliai ir esant skirtingoms šios konstantos vertėms. Jie yra metastabilūs, tačiau ilgai gyvuojantys. Todėl ir tikimasi, kad yra tokia [[Kosmologinė konstanta|kosmologinės konstantos]] vertė, kuri duotų metastabilų sprendinį, kiekybiškai sutampantį su standartiniu modeliu, talpinantį tamsiąją medžiagą ir patikimą [[Kosminė infliacija|kosminės infliacijos]] mechanizmą. Dar nežinoma, ar stygų teorija turi tokį sprendinį ir kiek laisvai galima pasirinkti kai kuriuos parametrus.
Pilna teorija dar neturi tinkamo apibrėžimo visose sąlygose, kol stygos nėra papračiausiai ir lengviausiai apibrėžiamos perturbacijų teorijoje. Teisinga aukštų dimensijų branų kvantinė mechanika nėra lengvai apibrėžiama ir stygų teorijos elgesys [[Kosmologija|kosmologijos]] skalėse nėra pilnai aprašytas. Dar nepatikrinta, ar, jei yra principas, pagal kurį stygų teorija surenka vakuumo būsenas, egzistuoja erdvėlaikio konfiguracijos, aprašančios mūsų visatos savybes.
 
== Taip pat skaitykite ==
* [[Stygų dvilypumas]]
* [[Visuotinė teorija]]
*[[Supergravitacija]]
 
== Nuorodos ==
33

pakeitimai