Was für Stringtheorie Versuche, Erledigen

Für viele ist es das Ziel der Stringtheorie eine zu sein # 147-Theorie von Allem # 148- - das heißt, die einzige physikalische Theorie zu sein, dass auf der grundlegendsten Ebene, die alle physischen Realität beschreibt. Wenn dies gelingt, könnte der Stringtheorie viele der grundlegenden Fragen über unser Universum zu erklären.

Erklären Materie und Masse

Eines der wichtigsten Ziele der aktuellen Stringtheorie Forschung ist es, eine Lösung der String-Theorie zu konstruieren, die die Teilchen enthält, die tatsächlich in unserem Universum existieren.

Die String-Theorie begann als eine Theorie Teilchen zu erklären, wie Hadronen, wie die verschiedenen höheren Schwingungsmoden eines Strings. In den meisten aktuellen Formulierungen der Stringtheorie, die Materie in unserem Universum beobachtet kommt von den niedrigsten Energie Schwingungen der Saiten und branes. (Die höheren Energieschwingungen repräsentieren mehr energetischen Teilchen, die derzeit nicht in unserem Universum existieren.)

Die Masse dieser fundamentalen Teilchen kommt von den Möglichkeiten, die diese Zeichenfolge und branes in die zusätzlichen Dimensionen eingewickelt werden, die in der Theorie kompaktifiziert sind, in einer Weise, die eher chaotisch und detailliert sind.

Ein Beispiel eines vereinfachten Fall betrachtet, wo die zusätzlichen Dimensionen sind in der Form eines Donut oben gekräuselt (genannt Wulst Mathematiker und Physiker), wie in dieser Figur.

Eine Zeichenfolge, hat zwei Möglichkeiten zu wickeln einmal um diese Form:

• Eine kurze Schleife um das Rohr durch die Mitte des Donut

• Eine lange Schleife Wickeln um die gesamte Länge des Donut (wie ein String wickelt sich um ein Jo-Jo)

Die kurze Schleife würde eine leichtere Teilchen sein, während die lange Schleife eine schwerere Teilchen ist. Wie Sie Strings um die torusförmige kompaktifiziert Dimensionen wickeln, erhalten Sie neue Teilchen mit verschiedenen Massen.

Einer der wichtigsten Gründe dafür, dass die Stringtheorie auf gefangen hat, ist, dass diese Idee - dass Länge übersetzt in Masse - so einfach ist und elegant. Die kompaktifiziert Dimensionen in der Stringtheorie sind sehr viel aufwendiger als eine einfache Torus, aber sie funktionieren auf die gleiche Art und Weise im Prinzip.

Es ist sogar möglich (wenn auch schwieriger zu visualisieren) für eine Zeichenfolge gleichzeitig in beide Richtungen zu wickeln - das würde wiederum noch mit einem weiteren Massen ein anderes Teilchen geben. Branes kann auch um zusätzliche Dimensionen wickeln, wodurch noch mehr Möglichkeiten.

Definieren von Raum und Zeit

In vielen Versionen der Stringtheorie, die zusätzlichen Dimensionen des Raumes in eine sehr kleine Größe kompaktifiziert, so dass sie nicht beobachtbar zu unserer aktuellen Technologie. Der Versuch, im Raum zu sehen kleiner als dieser kompaktifiziert Größe Ergebnisse würde, die nicht unser Verständnis von Raum-Zeit entsprechen. Einer der größten Hindernisse der String-Theorie versucht, herauszufinden, wie Raum-Zeit aus der Theorie entstehen kann.

In der Regel wird jedoch die Stringtheorie auf Einstein Begriff der Raumzeit (drei Raumdimensionen und einer Zeitdimension) gebaut. Die String-Theorie sagt voraus, ein paar mehr Raumdimensionen aber ändert sich nicht, die grundlegenden Regeln des Spiels, dass alle viel, zumindest bei niedrigen Energien.

Derzeit ist es unklar, ob die String-Theorie Sinn für die grundlegende Natur von Raum zu machen und Zeit mehr als Einstein tat. In der Stringtheorie, es ist fast, als ob die Raum- und Zeitdimensionen des Universums eine Kulisse für die Wechselwirkungen von Strings, ohne wirkliche Bedeutung auf eigene Faust.

Einige Vorschläge wurden entwickelt, wie dies könnte adressiert werden, vor allem die Konzentration auf Raum-Zeit als entstehender Phänomen - das heißt, die Raum-Zeit kommt aus der Summe aller Zeichenfolge Interaktionen in einer Weise, die noch nicht hat, vollständig innerhalb der Theorie erarbeitet.

Allerdings sind diese Ansätze nicht einige Physiker 'Definition erfüllen, um Kritik an der Theorie führt. Die String-Theorie der größte Konkurrent, Schleifen-Quantengravitation, verwendet die Quantisierung von Raum und Zeit als Ausgangspunkt seiner eigenen Theorie. Einige glauben, dass dies letztlich ein weiterer Ansatz für die gleichen grundlegenden Theorie ist.

Quantisierungsstärke Schwerkraft

Die große Leistung der String-Theorie, wenn es erfolgreich ist, wird sein, zu zeigen, dass es sich um eine Quantentheorie der Gravitation ist. Die aktuelle Theorie der Schwerkraft, die allgemeine Relativitätstheorie, erlaubt es nicht, die Ergebnisse der Quantenphysik. Da die Quantenphysik Einschränkungen auf das Verhalten von kleinen Objekten platziert, schafft es großen Unstimmigkeiten bei dem Versuch, das Universum zu extrem kleinen Skalen zu untersuchen.

Unifying Kräfte

Derzeit sind vier fundamentalen Kräfte (genauer genannt # 147-Wechselwirkungen # 148- unter Physikern) sind in der Physik bekannt: Schwere, elektromagnetische Kraft, schwache Kernkraft und starke Kernkraft. Die String-Theorie schafft einen Rahmen, in dem alle vier dieser Wechselwirkungen waren einst ein Teil derselben vereinte Kraft des Universums.

Nach dieser Theorie, wie das frühe Universum nach dem Urknall abgekühlt, diese vereinte Kraft begann auseinander in die verschiedenen Kräfte zu brechen wir heute erleben. Experimente bei hohen Energien eines Tages erlauben, können uns die Vereinigung dieser Kräfte zu erkennen, obwohl solche Versuche auch außerhalb unserer aktuellen Bereich der Technik sind.