Stringtheorie und Vibrations

Die String-Theorie zeigt Saiten von Energie, die vibrieren, aber die Saiten sind so winzig, dass man nie die Schwingungen direkt wahrnehmen, nur deren Folgen. Um diese Schwingungen zu verstehen, müssen Sie eine klassische Art der Welle verstehen genannt stehende Welle - eine Welle, die nicht bewegen scheint zu.

In einer stehenden Welle, bestimmte Punkte, die so genannte Knoten, erscheinen überhaupt nicht zu bewegen. Andere Punkte, die so genannte einZinnOden, haben die maximale Verschiebung. Die Anordnung von Knoten und Schwingungsbäuche bestimmt die Eigenschaften der verschiedenen Arten von stehenden Wellen.

Das einfachste Beispiel einer stehenden Welle ist eine mit einem Knoten an jedem Ende, wie beispielsweise eine Zeichenkette, die an Ort und Stelle an den Enden und gezupft befestigt ist. Wenn es einen Knoten an jedem Ende, ist und nur eine Schwingungsbauches in zwischen ihnen wird die Welle an der zu vibrieren wobei fundamentale Frequenz.

Betrachten wir ein Springseil, das an jedem Ende durch ein Kind gehalten wird. Die Enden des Seils repräsentieren Knoten, weil sie nicht viel bewegen. Das Zentrum des Seils ist die Schwingungsbauches, wobei die Verschiebung der größte und wo ein anderes Kind in springen versucht. Dies ist Schwingung mit der Grundfrequenz, wie in dieser Figur gezeigt (a).

Wenn die Kinder ehrgeizig bekommen, aber, und mehr Energie in die Wellenbewegung der Sprung-Seil setzen beginnen, eine seltsame Sache passiert.

Schließlich werden die Kinder genügend Energie in das Seil Pumpe, die statt einer großen Schwingungsbauches, zwei kleinere Schwingungsbäuchen erzeugt werden, und die Mitte des Seils scheint in Ruhe zu sein, wie in der Figur (b) gezeigt. Es ist fast, als ob jemand an der Mitte des Seils gepackt und vorsichtig, aber fest, wird es in Position zu halten!

Eine zweite Art der stehenden Welle kann in Betracht gezogen werden, wenn anstelle eines Kindes jedes Ende des Seils hält, wobei ein Ende an einem Ring um eine Stange montiert ist. Das Kind ein Ende hält beginnt die Wellenbewegung, aber das Ende auf der Stange ist jetzt ungezwungen und bewegt sich nach oben und unten.

Anstelle eines Knotens an jedem Ende aufweist, wobei ein Ende ein Knoten (durch das Kind gehalten wird) und der andere ist ein Schwingungsbauch (nach oben und unten auf der Stange).

Eine ähnliche Situation in der Musik passiert, wenn ein Rohr verwenden, das an einem Ende und offen an dem anderen, wie in einem Organ geschlossen ist. Ein Knoten bildet sich an dem geschlossenen Ende des Rohres, aber das offene Ende des Rohres ist stets ein Schwingungsbauch.

Eine dritte Art Welle der stehenden hat eine Bauchs an jedem Ende. Dies würde entweder ein Rohr, das an beiden Enden oder einem Seil offen ist, die an beiden Enden zu bewegen ist kostenlos.

Je mehr Energie in die stehende Welle gepumpt ist, desto mehr Knoten bilden (siehe Abbildung [c]). Die Reihe von Frequenzen, die neue Knoten Form verursachen, werden genannt Harmonischen. (In der Musik werden Harmonische genannt Anklängen.Die Wellen), die Harmonischen entsprechen, werden genannt normalen Modi, oder Schwingungsmoden.

Musik funktioniert, weil der Manipulation und Überlagerung von Obertöne durch diese Normalschwingungen erzeugt. Die ersten drei normalen Betriebsarten sind in der Figur gezeigt, in dem eine Zeichenfolge an beiden Enden befestigt ist.

In der Stringtheorie sind die Schwingungsmoden von Strings (und andere Objekte) zu diesem Beispiel ähnlich. In der Tat ist die Materie selbst als die Manifestation von stehenden Wellen auf Saiten gesehen. Verschiedene Schwingungsmoden führen zu verschiedenen Teilchen! Wir sehen die Partikel von den niedrigsten Schwingungsmoden, jedoch mit höheren Energien, können wir andere, erkennen können höherenergetischen Teilchen.