गठनविज्ञान

नौसिखियों के लिए सिद्धांत Superstring लोकप्रिय भाषा

तार - सिद्धांत Superstring, लोकप्रिय भाषा में, ऊर्जा का हिल किस्में का एक सेट के रूप में ब्रह्मांड है। वे प्रकृति का आधार हैं। हाइपोथीसिस अन्य तत्वों का वर्णन करता है - branes। हमारी दुनिया में सभी पदार्थों तार और branes के कंपन के होते हैं। सिद्धांत का एक स्वाभाविक परिणाम गुरुत्वाकर्षण का वर्णन है। यही कारण है कि वैज्ञानिकों का मानना है कि यह अन्य संबंधों के साथ गुरुत्वाकर्षण के एकीकरण के लिए महत्वपूर्ण होता है।

अवधारणा विकसित की है

एकीकृत क्षेत्र के सिद्धांत, सिद्धांत Superstring - विशुद्ध गणितीय। सभी भौतिक अवधारणाओं की तरह, यह समीकरण है कि एक निश्चित तरीके से व्याख्या की जा सकती पर आधारित है।

आज, कोई भी वास्तव में जानता है कि क्या इस सिद्धांत के अंतिम संस्करण होगा। वैज्ञानिकों इसकी आम तत्वों की एक नहीं बल्कि अस्पष्ट विचार है, लेकिन कोई भी अभी तक superstring सिद्धांत और प्रयोग के सभी नहीं अभी तक यह पुष्टि करने के लिए सक्षम रहा है घिरा हुआ हो जाएगा एक अंतिम समीकरण के साथ आ गया है (हालांकि बहुत खंडन)। भौतिकविदों समीकरण का एक सरलीकृत संस्करण बनाया है, लेकिन अब तक यह काफी हमारे ब्रह्मांड का वर्णन नहीं करता।

शुरुआती के लिए सिद्धांत Superstring

पांच प्रमुख विचारों पर परिकल्पना में।

  1. सिद्धांत Superstring भविष्यवाणी की है कि सभी हमारी दुनिया की वस्तुओं ऊर्जा और झिल्ली के किस्में हिल के बने होते हैं।
  2. वह सामंजस्य करने की कोशिश करता है सामान्य सापेक्षता क्वांटम भौतिकी के साथ (गुरुत्वाकर्षण)।
  3. सिद्धांत Superstring ब्रह्मांड के मौलिक बलों के सभी एकीकरण करेगा।
  4. इस परिकल्पना एक नया कनेक्शन, supersymmetry, कण, बोसॉन और फरमिओन्स के दो मौलिक रूप से अलग प्रकार के बीच भविष्यवाणी की है।
  5. अवधारणा अतिरिक्त, ब्रह्मांड के आम तौर पर सर्वनाश आयामों के एक नंबर का वर्णन है।

तार और branes

तार - जब सिद्धांत 1970 के दशक में हुई थी, तो उस में ऊर्जा किस्में 1-आयामी वस्तुओं पर विचार किया गया। शब्द "एक आयामी" इंगित करता है स्ट्रिंग केवल एक आयाम, लंबाई करने के लिए विरोध के रूप में है, उदाहरण के लिए, एक वर्ग है, जो एक लंबाई और ऊंचाई है।

ये सिद्धांत Superstring दो प्रकार में विभाजित करता है - बंद कर दिया और खुला। जबकि बंद स्ट्रिंग कोई खुला समाप्त होता है के साथ एक पाश है ओपन स्ट्रिंग, टिप्स कि एक दूसरे के साथ संपर्क में नहीं हैं। नतीजतन, यह पाया गया कि इन तार, तार पहले प्रकार कहा जाता है, बातचीत के 5 बुनियादी प्रकार उजागर कर दिया।

सहभागिता तार कनेक्ट करने के लिए और उनके सुझाव शेयर क्षमता के आधार पर कर रहे हैं। के बाद से खुला तार के सिरों बंद के रूप में एक साथ आ सकते हैं, यह एक लूप में चलाए स्ट्रिंग सहित नहीं superstrings का एक सिद्धांत, निर्माण करने के लिए असंभव है।

यह महत्वपूर्ण साबित हुई क्योंकि बंद तार गुण है कि भौतिक विज्ञान कि गुरुत्वाकर्षण का वर्णन कर सकता है माना जाता है की है। दूसरे शब्दों में, वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि सिद्धांत Superstring, बजाय बात कणों समझा अपने व्यवहार और गुरुत्वाकर्षण के बल का वर्णन कर सकते हैं।

कई सालों बाद यह पाया गया कि, स्ट्रिंग्स और सिद्धांत के अन्य आवश्यक तत्वों के अलावा। वे शीट या brane के रूप में माना जा सकता है। स्ट्रिंग्स उन्हें एक या दोनों पक्षों के साथ संलग्न किया जा सकता है।

क्वांटम गुरुत्व

सापेक्षता (जीआर) और क्वांटम के सामान्य सिद्धांत: आधुनिक भौतिकी के दो मुख्य वैज्ञानिक कानून है। वे विज्ञान की एक पूरी तरह से अलग क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करते हैं। प्राकृतिक और जीटीआर का सबसे नन्हा कणों के साथ क्वांटम भौतिकी सौदों, एक नियम के रूप, ग्रहों, आकाशगंगाओं के पैमाने की प्रकृति और इस तरह पूरे ब्रह्मांड का वर्णन है। परिकल्पना है कि उन्हें गठबंधन करने के लिए प्रयास करते हैं, क्वांटम गुरुत्व के सिद्धांत कहा जाता है। इनमें से सबसे होनहार अब स्ट्रिंग है।

बंद धागा गुरुत्वाकर्षण के व्यवहार के अनुरूप हैं। विशेष रूप से, वे वस्तुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण के परिवहन के गुण graviton कण मेरे पास है।

में शामिल होने से बलों

एक में -, विद्युत चुम्बकीय मजबूत और कमजोर परमाणु बलों, और गुरुत्वाकर्षण - स्ट्रिंग सिद्धांत चार बलों को एकजुट करने के प्रयास करता है। हमारी दुनिया में, वे खुद चार अलग-अलग घटना के रूप में प्रकट, लेकिन स्ट्रिंग सिद्धांतकारों का मानना है कि प्रारंभिक ब्रह्मांड, जब वहाँ ऊर्जा का अविश्वसनीय रूप से उच्च स्तर थे, इन बलों की सभी स्ट्रिंग्स द्वारा वर्णित हैं, एक-दूसरे के साथ बातचीत।

supersymmetry

बोसॉन और फरमिओन्स: ब्रह्मांड में सभी कणों दो प्रकार में विभाजित किया जा सकता है। स्ट्रिंग सिद्धांत का पूर्वानुमान उन दोनों के बीच एक रिश्ता, supersymmetry के रूप में जाना नहीं है। प्रत्येक बोसॉन और fermion के लिए supersymmetry प्रत्येक fermion के लिए मौजूद होना चाहिए है - बोसॉन। दुर्भाग्य से प्रयोगात्मक इस तरह के कणों के अस्तित्व की पुष्टि नहीं कर रहा है।

Supersymmetry शारीरिक समीकरणों के तत्वों के बीच एक गणितीय संबंध है। वह भौतिक विज्ञान के एक अलग क्षेत्र में पाया गया था और उसके आवेदन के मध्य 1970 में supersymmetry स्ट्रिंग के सिद्धांत के नाम करने के लिए नेतृत्व (या सिद्धांत Superstring, लोकप्रिय भाषा में)।

supersymmetry के लाभ यह है कि यह बहुत समीकरण को सरल, कुछ चर को खत्म करने की अनुमति देता है। supersymmetry बिना समीकरण इस तरह के अनंत मूल्य और काल्पनिक रूप में भौतिक विरोधाभास, करने के लिए नेतृत्व ऊर्जा का स्तर।

के बाद से वैज्ञानिकों ने एक कण supersymmetry ने भविष्यवाणी नहीं देखा है, यह अभी भी एक परिकल्पना है। कई भौतिकविद का मानना है कि इस का कारण - जो आइंस्टीन के समीकरण E = mc 2 के एक ज्ञात वजन के साथ जुड़ा हुआ है ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण राशि, के लिए की जरूरत। इन कणों को जल्दी ब्रह्मांड में मौजूद सकता है, लेकिन के रूप में यह ठंडा है, और बिग बैंग, ऊर्जा प्रसार के बाद, इन कणों कम ऊर्जा स्तरों में ले जाया जाता है।

दूसरे शब्दों में, तारों के रूप में उच्च ऊर्जा कणों ऊर्जा खो कांपना, जो उन्हें कम कंपन के साथ तत्व बना दिया।

शोधकर्ताओं ने आशा व्यक्त की कि खगोलीय अवलोकन या कण त्वरकों के साथ प्रयोग सिद्धांत की पुष्टि, उच्च ऊर्जा के साथ अति सममित तत्वों में से कुछ की पहचान।

अतिरिक्त माप

स्ट्रिंग सिद्धांत के अन्य गणितीय परिणाम यह है कि यह समझ में आता है दुनिया में, माप की संख्या तीन से अधिक है। वर्तमान में, इस के लिए दो कारण हो सकते हैं:

  1. अतिरिक्त माप (उनमें से छह) मुड़ा हुआ है, या, स्ट्रिंग सिद्धांत की शब्दावली अविश्वसनीय रूप से छोटे आकार के compactified, अनुभव करने के लिए जो सफल हो कभी नहीं होगा में।
  2. हम एक 3 आयामी brane में फंस गए थे, और अन्य आयामों यह से बाहर भी और हमारे पास उपलब्ध नहीं हैं।

सिद्धांत वादियों के बीच अनुसंधान का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है कि इन अतिरिक्त पदों हमारे अपने से जोड़ा जा सकता के गणितीय मॉडलिंग है। हाल ही परिणाम की भविष्यवाणी है कि वैज्ञानिकों को जल्द ही (अगर वे मौजूद हैं) आगामी प्रयोगों में, इन अतिरिक्त आयाम का पता लगाने के रूप में वे अधिक से अधिक पहले से अपेक्षा से अधिक हो सकता है सक्षम हो जाएगा।

उद्देश्य की समझ

उद्देश्य superstrings की जांच के वैज्ञानिकों द्वारा की मांग की - "सब कुछ के सिद्धांत", एक भी शारीरिक परिकल्पना है कि एक बुनियादी स्तर पर सभी भौतिक वास्तविकता का वर्णन करता है यानी ... यदि सफल, यह हमारे ब्रह्मांड की संरचना के विषय में कई सवाल स्पष्ट कर सकते।

मामला है और बड़े पैमाने पर की व्याख्या

आधुनिक अनुसंधान के मुख्य कार्यों में से एक - असली कणों के समाधान के लिए खोज।

स्ट्रिंग सिद्धांत एक अवधारणा इस तरह के hadrons, तार के विभिन्न उच्च कंपन राज्यों के रूप में कणों का वर्णन के रूप में शुरू किया। सबसे आधुनिक योगों में, बात है, हमारे ब्रह्मांड में मनाया तार और सबसे कम ऊर्जा के साथ branes के कंपन का परिणाम है। कंपन और अधिक उच्च ऊर्जा कणों, जो अब हमारी दुनिया में हैं मौजूद नहीं है उत्पन्न करते हैं।

इनमें से बड़े पैमाने पर प्राथमिक कणों कैसे तार और branes compactified अतिरिक्त आयाम में लिपटे की एक मिसाल है। उदाहरण के लिए, एक सरल में, जब वे एक डोनट के आकार में, मुड़ा रहे गणितज्ञों और भौतिकविदों स्ट्रिंग फूल की कुर्सी कहा जाता है दो तरह से इस प्रपत्र लपेट कर सकते हैं:

  • फूल की कुर्सी के केंद्र के माध्यम से कम पाश;
  • फूल की कुर्सी की पूरी बाहरी परिधि के चारों ओर लंबे पाश।

गंभीर - कम पाश एक प्रकाश कण, और सबसे अधिक है। जब आप लपेट toroidal आसपास स्ट्रिंग अलग आम जनता के साथ नए तत्व के गठन को मापने compactified।

संक्षिप्त और स्पष्ट रूप से सिद्धांत superstring, बस और सुंदर ढंग से मास में संक्रमण लंबाई बताते हैं। संक्षिप्त किए माप बहुत कठिन फूल की कुर्सी है, लेकिन सिद्धांत रूप में वे भी काम करते हैं।

यह भी संभव है, हालांकि यह कल्पना करना कि गर्भनाल एक ही समय में दो दिशाओं है, जो एक अलग द्रव्यमान के साथ अन्य कण का परिणाम देगा में फूल की कुर्सी लपेटता मुश्किल है। Branes भी अतिरिक्त आयाम लपेट कर सकते हैं, और भी अधिक अवसर पैदा।

स्थान और समय की परिभाषा

माप गिर के सिद्धांत superstring, उन्हें प्रौद्योगिकी के विकास के वर्तमान स्तर पर सर्वनाश बनाने के कई संस्करणों में।

वर्तमान में यह है कि क्या स्ट्रिंग सिद्धांत स्थान और समय की तुलना में आइंस्टीन किया के मौलिक प्रकृति समझा सकता है स्पष्ट नहीं है। यह आयाम तार और स्वतंत्र वास्तविक अर्थ की बातचीत के लिए पृष्ठभूमि करते हैं नहीं।

हम एक विवरण प्रस्तुत करते हैं, पूरी तरह से अंतिम रूप नहीं दिया जाता है, सभी स्ट्रिंग इंटरैक्शन की कुल राशि का एक व्युत्पन्न के रूप में अंतरिक्ष समय प्रस्तुत करने के संबंध में।

यह दृष्टिकोण कुछ भौतिकविदों कि परिकल्पना की आलोचना करने के लिए प्रेरित किया है के विचारों के अनुरूप नहीं है। स्थान और समय के परिमाणीकरण का उपयोग कर एक प्रारंभिक बिंदु के रूप पाश क्वांटम गुरुत्व के प्रतियोगी सिद्धांत। कुछ का मानना है कि अंततः यह केवल एक ही मूल परिकल्पना के सभी के लिए एक अलग दृष्टिकोण हो जाएगा।

गुरुत्वाकर्षण के परिमाणीकरण

इस परिकल्पना का मुख्य उपलब्धि, अगर पुष्टि की है, गुरुत्वाकर्षण के एक क्वांटम सिद्धांत हो जाएगा। वर्तमान वर्णन गुरुत्वाकर्षण के सामान्य सापेक्षता में क्वांटम भौतिकी के साथ असंगत है। अंतिम, छोटे कणों के व्यवहार पर प्रतिबंध लगा, एक बहुत छोटे पैमाने में ब्रह्मांड का अन्वेषण करने का प्रयास करते विरोधाभास की ओर जाता है।

बलों के एकीकरण

गुरुत्वाकर्षण, विद्युत, कमजोर और मजबूत परमाणु बातचीत: वर्तमान में, भौतिकविदों चार मौलिक बलों जाना जाता है। स्ट्रिंग सिद्धांत से यह संकेत मिलता है कि सब वे एक बार में एक ही की अभिव्यक्ति थे।

इस परिकल्पना के अनुसार, प्रारंभिक ब्रह्मांड के रूप में बड़े धमाके के बाद ठंडा, यह एक एकल बातचीत आज अलग ऑपरेटिंग में विभाजित किया गया है।

उच्च ऊर्जा के साथ प्रयोग कभी, हमें इन बलों के संघ को खोजने के लिए अनुमति देते हैं, हालांकि इन प्रयोगों में अब तक मौजूदा प्रौद्योगिकी विकास से परे हैं।

पाँच विकल्प

1984 में क्रांति superstring के बाद, विकास एक बुख़ारवाला गति से जगह ले ली। नतीजतन, के बजाय एक अवधारणा है, पाँच बदल प्रकार मैं, आईआईए, आईआईबी, हो, वह, जिनमें से प्रत्येक लगभग पूरी तरह से हमारी दुनिया का वर्णन करता है कहा जाता है, लेकिन अंत करने के लिए नहीं।

भौतिकी, सच सार्वभौमिक सूत्र पाने की आशा में स्ट्रिंग सिद्धांत के संस्करण को छू, आत्मनिर्भर के 5 अलग-अलग रूपों की सृष्टि की। उनके गुणों में से कुछ को प्रतिबिंबित दुनिया के भौतिक वास्तविकता, दूसरों को झूठ थे।

एम-सिद्धांत

1995 में एक सम्मेलन में, भौतिक विज्ञानी एडवर्ड विटेन पाँच परिकल्पना करने के लिए एक बोल्ड समाधान का प्रस्ताव रखा। द्वंद्व की हाल ही में खोज के आधार पर, वे सब Witten एम superstrings के सिद्धांत नामक केवल एक व्यापक अवधारणा के विशेष मामलों में हो जाते हैं। महत्वपूर्ण अवधारणाओं यह brane बन गया (झिल्ली के संक्षिप्त नाम), बुनियादी वस्तुओं से अधिक आयाम होने से एक। हालांकि लेखक जो नहीं है अब तक पूर्ण संस्करण, की पेशकश नहीं की गई है, superstrings के एम सिद्धांत संक्षिप्त निम्न सुविधाओं के होते हैं:

  • 11-आयाम (10 प्लस 1 स्थानिक अस्थायी आयाम);
  • द्वंद्व, जो एक ही भौतिक वास्तविकता समझा पाँच सिद्धांतों को जन्म दे;
  • branes - तार, 1 से अधिक माप के साथ।

जांच

नतीजतन, एक के बजाय वहाँ 10 500 निर्णय था। कुछ भौतिक विज्ञानियों के लिए यह संकट का कारण था, जबकि अन्य Anthropic सिद्धांत है, जो इसे में अपनी मौजूदगी के साथ ब्रह्मांड के गुण बताते ले लिया। यह उम्मीद की बात है, जब सिद्धांतकारों एक और तरीका सिद्धांत Superstring नेविगेट करने के लिए मिल जाएगा।

कुछ व्याख्याएं का कहना है कि हमारी दुनिया में केवल एक ही नहीं है। सबसे कट्टरपंथी संस्करणों ब्रह्मांडों, जिनमें से कुछ हमारे अपने की सटीक प्रतिलिपियां रखते हैं की एक अनंत संख्या के अस्तित्व अनुमति देते हैं।

आइंस्टीन के सिद्धांत एक कम से कम अंतरिक्ष, जो एक वर्महोल या आइंस्टीन रोजेन पुल कहा जाता है के अस्तित्व भविष्यवाणी की है। इस मामले में दो दूरस्थ साइट लघु मार्ग जुड़े। सिद्धांत Superstring न केवल कि, लेकिन यह भी समानांतर दुनिया के दूरदराज के अंक के कनेक्शन की अनुमति देता है। तुम भी भौतिक विज्ञान के विभिन्न कानूनों के ब्रह्मांडों के बीच बदलाव कर सकते हैं। हालांकि, संभावना विकल्प, जब गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत अपने अस्तित्व असंभव कर देगा।

कई भौतिकविद का मानना है कि होलोग्राफिक सिद्धांत, जब सभी जानकारी मात्रा अंतरिक्ष में निहित, सतह पर दर्ज की गई जानकारी से मेल खाती है, बिजली की किस्में की अवधारणा को गहराई से समझने की अनुमति देगा।

कुछ का मानना है कि सिद्धांत Superstring जिसके परिणामस्वरूप में उन के माध्यम से एक यात्रा हो सकती है समय के कई माप की अनुमति देता है,।

इसके अलावा, परिकल्पना के ढांचे में वहाँ के लिए जो हमारे ब्रह्मांड दो branes के बीच एक टकराव का परिणाम था और सृजन और विनाश के दोहराया चक्र के माध्यम से चला जाता है के अनुसार बिग बैंग मॉडल के लिए एक विकल्प है।

ब्रह्मांड के अंतिम भाग्य हमेशा भौतिकविदों पर कब्जा कर लिया गया है, और स्ट्रिंग सिद्धांत के अंतिम संस्करण में मदद कर सकते मामला है और ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के घनत्व का निर्धारण। इन मूल्यों को जानने के बाद, ब्रह्मांड-विज्ञानियों, निर्धारित करने के लिए ब्रह्मांड तक हटना होगा कि क्या में सक्षम हो जाएगा जब तक यह विस्फोट, सब फिर से शुरू कर दिया।

कोई भी के परिणामों जानता वैज्ञानिक सिद्धांत, जब तक कि यह विकसित नहीं किया जाएगा और परीक्षण किया गया। आइंस्टीन, समीकरण E = mc 2 लेखन, कि यह परमाणु हथियारों के उद्भव के लिए नेतृत्व करेंगे उम्मीद नहीं थी। क्वांटम भौतिकी के रचनाकारों में पता नहीं था कि यह लेजर और ट्रांजिस्टर के लिए आधार होगा। और हालांकि यह अभी तक ज्ञात नहीं है क्या होगा इस तरह के एक विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक अवधारणा, इतिहास से पता चलता है कि निश्चित रूप से कुछ असाधारण मिल जाएगा।

इस परिकल्पना के बारे में अधिक जानकारी के लिए किताब Endryu Tsimmermana में पाया जा सकता "नौसिखियों के लिए सुपर स्ट्रिंग सिद्धांत है।"

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