O que a Teoria das Cordas As tentativas de Realizar

Para muitos, o objetivo da teoria das cordas é ser um # 147 teoria de tudo # 148- - isto é, ser a única teoria física que, no nível mais fundamental, descreve toda a realidade física. Se for bem sucedido, a teoria das cordas poderia explicar muitas das questões fundamentais sobre o nosso universo.

Explicar a matéria e massa

Um dos principais objetivos da pesquisa a teoria das cordas atual é construir uma solução da teoria das cordas que contém as partículas que realmente existem em nosso universo.

A teoria das cordas começou como uma teoria para explicar as partículas, tais como hádrons, como os diferentes modos de vibração superior de uma string. Na maioria das formulações atuais da teoria das cordas, a questão observada em nosso universo provém das vibrações menor consumo de energia de cordas e branas. (As vibrações de maior energia representam partículas mais energéticas que atualmente não existem em nosso universo.)

A massa dessas partículas fundamentais vem das maneiras que estas cordas e branas são enrolados nas dimensões extras que são compactadas dentro da teoria, de maneiras que são bastante confuso e detalhado.

Por exemplo, considerar um caso simplificado onde as dimensões adicionais são enrolado na forma de uma rosca (denominado toro por matemáticos e físicos), como nesta figura.

A cadeia tem duas maneiras de envolver uma vez em torno desta forma:

• Um pequeno laço em torno do tubo, através do meio do donut

• Um longo ciclo envolvendo em torno de todo o comprimento da rosca (como uma corda envolve em torno de um yo-yo)

O circuito curto seria uma partícula mais leve, enquanto o circuito de tempo é uma partícula mais pesada. Como você enrolar cordas em torno das dimensões compactadas em forma de toro, você obter novas partículas com diferentes massas.

Uma das principais razões que a teoria das cordas foi capturado em é que esta ideia - que o comprimento traduz em massa - é tão simples e elegante. As dimensões compactadas na teoria das cordas são muito mais elaborado do que um toro simples, mas eles funcionam da mesma maneira em princípio.

É mesmo possível (embora mais difícil de visualizar) para uma corda para embrulhar em ambas as direções simultaneamente - o que, mais uma vez, dão ainda uma outra partícula com outra massa. Branas também pode envolver em torno de dimensões extras, criando ainda mais possibilidades.

Definindo o espaço eo tempo

Em muitas versões da teoria das cordas, as dimensões extras do espaço são compactadas em um muito pequeno tamanho, por isso eles são observáveis ​​à nossa tecnologia atual. Tentando olhar para o espaço menor que este tamanho compactada iria fornecer resultados que não correspondem a nossa compreensão do espaço-tempo. Um dos principais obstáculos da teoria das cordas está tentando descobrir como espaço-tempo podem surgir a partir da teoria.

Como regra geral, porém, a teoria das cordas é construído em cima noção de espaço-tempo (três dimensões espaciais e uma dimensão de tempo) de Einstein. A teoria das cordas prevê mais algumas dimensões espaciais, mas não altera as regras fundamentais do jogo tanto assim, pelo menos, a baixas energias.

No momento, não está claro se a teoria das cordas pode fazer sentido de a natureza fundamental do espaço e do tempo mais do que Einstein fez. Na teoria das cordas, é quase como se as dimensões de espaço e tempo do universo são um pano de fundo para as interações de cordas, sem significado real por conta própria.

Algumas propostas têm sido desenvolvidos para como isto poderia ser abordada, concentrando-se principalmente no espaço-tempo como um fenómeno emergente - isto é, o espaço de tempo de sai de a soma total de todas as interacções de corda de um modo que ainda não tenha sido completamente desenvolvidas no âmbito da teoria.

No entanto, estas abordagens não cumprem a definição de alguns físicos, levando a crítica à teoria. da teoria das cordas maior gravidade concorrente, quântica em loop, utiliza a quantização do espaço e do tempo que o ponto de sua própria teoria de partida. Alguns acreditam que isso acabará por ser uma outra abordagem para a mesma teoria básica.

quantização da gravidade

A principal realização da teoria das cordas, se for bem sucedida, será a de mostrar que é uma teoria quântica da gravidade. A teoria atual da gravidade, relatividade geral, não permite que os resultados da física quântica. Porque a física quântica coloca limitações sobre o comportamento de pequenos objetos, cria grandes inconsistências ao tentar examinar o universo em escalas extremamente pequenas.

unificar forças

Atualmente, quatro forças fundamentais (mais precisamente chamada # 147-interações # 148- entre os físicos) são conhecidos da física: a gravidade, força eletromagnética, a força nuclear fraca, e força nuclear forte. A teoria das cordas cria um quadro em que todos os quatro destas interações eram uma parte da mesma força unificada do universo.

Sob essa teoria, como o início do universo esfriou após o Big Bang, esta força unificada começou a quebrar em diferentes forças que vivemos hoje. Experimentos a altas energias pode um dia permitir-nos detectar a unificação dessas forças, embora tais experiências estão bem fora do nosso reino atual da tecnologia.