Hoe de snaartheorie de essentie van de structuur van het universum probeert te verklaren
Snaartheorie is misschien wel de vreemdste theorie in de moderne theoretische natuurkunde, het probeert het mysterie van de structuur van het universum op te lossen. En het is zo ongewoon dat het misschien niet alleen een mooie uitvinding blijkt te zijn, maar een theorie die heel nauwkeurig de essentie van het hele universum beschrijft.
Een poging om alles in één theorie te combineren
Zo worden momenteel verschillende versies van de snaartheorie gepositioneerd als een van de belangrijkste kandidaten voor de titel van een alomvattende universele theorie, die in feite alles verklaart wat bestaat.
In feite is deze theorie niets meer dan de heilige graal van alle theoretische fysici die hun hele leven bezig zijn geweest met de theorie van elementaire deeltjes, evenals met kosmologie.
Dus in de universele theorie zijn er maar een paar formules die de hele essentie van menselijke kennis bevatten over de voortdurende interacties en de eigenschappen van fundamentele materiedeeltjes, waarvan de onze en jij zijn Universum.
Dus op dit moment is de snaartheorie gecombineerd met het concept van supersymmetrie, en zo is de zogenaamde supersnaartheorie ontstaan. En tot nu toe is dit het maximum dat wetenschappers-theoretici hebben verdiend op het gebied van het combineren van de theorie van vier hoofdinteracties (gemanifesteerde natuurkrachten).
Superstring-theorie is gebaseerd op het concept dat absoluut elke interactie in de natuur wordt verklaard uitwisseling, de zogenaamde dragerdeeltjes van de overeenkomstige soort tussen deeltjes die in interactie.
Voor een eenvoudig begrip is het toegestaan om deeltjes voor te stellen in de rol van "stenen" van het universum, en die beruchte dragerdeeltjes zijn het "cement" dat de "stenen" aan elkaar bindt.
Dus als we ons wenden tot het standaardmodel, dan wordt daarin de rol van "stenen" toegewezen aan quarks, en de rol van "cement" wordt gespeeld door ijkbosonen, die quarks met elkaar uitwisselen.
Maar de theorie van supersymmetrie is veel verder gegaan. Volgens deze theorie zijn de quarks en leptonen zelf verre van monolithisch, maar gemaakt van veel massiever en nog niet ontdekt experimenteel deeltjes, die op hun beurt met elkaar zijn verbonden door een nog sterker "cement" van super-energetische deeltjesdragers van interacties.
Natuurlijk zijn moderne computersystemen van de mensheid nog steeds niet in staat om zo diep in de wereld van het universum door te dringen, maar wetenschappers hebben deze hypothetisch bestaande deeltjes al een naam gegeven. Er is bijvoorbeeld een seeelectron (supersymmetrisch analoog van een elektron), een squart, enz.
Dus in principe is het niet moeilijk om je het beeld van het heelal voor te stellen dat door deze theorieën wordt voorgesteld. Op een schaal van de orde van 10-35m, of minstens 20 ordes van grootte kleiner dan de diameter van zo'n "steen" als een proton, die, zoals je weet, uit drie "gelijmde" quarks bestaat. Tegelijkertijd is de architectuur van de materie op dit niveau opvallend anders dan de wereld die we gewend zijn.
Met zulke kleine afstanden en even grote energieën is materie een reeks staande veldgolven (net als op muziekinstrumenten).
Dit is dus hoe een enorm aantal harmonischen (boventonen), naast de hoofdtoon, kan worden opgewekt op een gewone gitaarsnaar in onze ruimteversie.
En elke toestand van de harmonische komt overeen met zijn eigen energietoestand.
En weer keren we terug naar de relativiteitstheorie, namelijk naar het relativiteitsbeginsel. Volgens hem zijn energie en massa equivalent, en daarom, hoe groter de frequentie van de harmonische oscillatie van de golf, hoe groter de energie, en dus hoe groter de massa van het waargenomen deeltje.
Bovendien worden hun trillingen volgens de Superstring Theory tegelijkertijd in 11 dimensies uitgevoerd. We zijn allemaal gewend aan vier dimensies (drie ruimtelijke en één temporele), maar op het gebied van superstrings is alles wat verwarrender.
Theoretici proberen deze "verstrengeling" van de natuurkunde te omzeilen en merken zelfs als het ware het dilemma van "onnodige" metingen niet op en lossen ze op op zo'n manier dat ze zogenaamd "gecompacteerd" (ingeklapt) zijn en daarom niet kunnen worden waargenomen met standaard energieën.
Maar de wetenschappers stopten daar niet en "afrondden" de Superstring-theorie en creëerden de theorie van multidimensionale membranen. Over het algemeen zijn dit dezelfde snaren, alleen platte. De auteurs van de theorie zelf grappen dat membranen net zo te onderscheiden zijn van touwtjes als vermicelli van noedels.
Ondanks zijn schijnbare universaliteit, heeft deze theorie een aantal zwakke punten. Dus tot nu toe is de theorie niet teruggebracht tot een strikt wiskundige vorm, omdat er gewoon niet genoeg wiskundige apparatuur is om het in strikte interne overeenstemming te brengen.
Bovendien zijn significante tegenstrijdigheden van sommige aspecten van de theorie met andere nog niet geëlimineerd, en voor het hele bestaan van de theorie heeft niemand van theoretici en kon geen enkel experiment aanbieden waarbij theoretisch redeneren in het laboratorium werd getest voorwaarden.
En zolang er geen enkel wetenschappelijk experiment wordt uitgevoerd, zal de hele theorie van superstrings en membranen slechts een prachtig spel van de verbeelding zijn.
Vond je het materiaal leuk? Beoordeel het dan en vergeet je niet te abonneren op het kanaal. Dank u voor uw aandacht!