Струна теориясы

(Желі теориясы бетінен бағытталған)

Струна теориясы (ағылш. string theory, кейде Желі теориясы, Ішек теориясы) — теориялық физиканың даму үстіндегі жаңа бір теориясы болып, Квант физикасы мен Жалпы салыстырмалылық теориясын өзара біріктіретін теория. Бұл теория бойынша бөлшектер физикасындағы нүкте тәрізді бөлшектер "Струна" деп аталатын бір өлшемді шындықтармен алмастырылады. Струна теориясы ғарыштағы барлық электрондар, кварктер және нейтринолар секілді микробөлшектер осы бір өлшемді "энергетикалық желіден" тұрады деп түсіндіеді; басқаша айтқанда, бұл теория бойынша "струналардағы" ұқсамаған діріл режимдері табиғаттың әртүрлі негізгі бөлшектеріне сай келеді деп есептейді. Сөйтіп струна теориясы осы струналардың кеңістіктегі таралуы мен өзара әсер етуін түсіндіреді. Струна теориясы әдетте Кванттық айналым гравитациясы теориясына қарама-қайшы болып келеді.

Көпқабатты квинтикалық Калаби – Яу қимасы . «Белгілі бір күрделі қисықтарды компьютерлік визуализациялаудың құрылымы» Amer.Math.Soc. 41(9): 1156–1163.

Струна көлемінен артып кеткен аралықта, бір желі бейне бір қарапайым бөлшек құсап көрінеді, оның массасын, зарядын және басқа қасиеттерін желінің тербеліс күйі белгілейді. Струна теориясында струнаның көптеген тербелмелі күйлерінің бірі - гравитонға, яғни гравитациялық күш туғызатын кванттық механикалық бөлшекке сәйкес келеді. Демек, струна теориясы дегеніміз бір кванттық гравитация теориясы.

Заттың ұлғайған әртүрлі сатылары және кішірейіп струна сатысында аяқталуы: 1. Материя 2. Молекулярлық құрылым (атомдар) 3. Атомдар (протондар, нейтрондар, электрондар) 4. Электроника 5. Куарк 6. Струна

Ертеректегі бөлшек теориясы барлық материяны нөлдік өлшемдегі нүктелік бөлшектерден тұрады деп есептеді. Бұл физикалық модель көптеген физикалық құбылыстар мен мәселелерді сәтті түсіндіріп, дұрыс болжай білді және кең таралды. Бірақ бұл теория негізделген "бөлшектер моделі" түсініксіз кейбір мәселелерге дөп келді. Салыстыра айтсақ, струна теориясы "толқын моделіне" негізделген болып, алдыңғысы жолыққан мәселеден айналып өте алады. Тұңғиық струна теориясы тек струна пішінді заттарды ғана түсіндірмейді, ол нүкте пішінді заттарды, үлпілдек пішінді заттарды, жоғары өлшемді кеңістікті, тіпті параллель жаһандарды да түсіндіре алады. Әрине, струна теориясы әлікүнге эксперимент арқылы тексерілетін дәл болжам жасай алған жоқ. Түсіндіру мүмкіндігінің кеңдігіне қарамастан, әлі де теориялық деңгейде қалып отыр.

Струна теориясы - фундаменталды физиканың бірқатар шүңет сұрақтарын шешуге қауқарлы. Струна теориясы Қара құрдым физикасы, алғашқы ғаламшар космологиясы, ядролық физика және конденсацияланған заттар физикасы саласындағы көптеген мәселелерге қатысты болды және таза математикадағы бірқатар негіздік дамуларды қоздатады. Струна теориясы гравитация мен бөлшектер физикасының біртұтас сипаттамасын ұсынуы мүмкін болғандықтан, ол барлық нәрсе теориясына және материяның фундаменталды күштері мен формаларын сипаттайтын өзіндік математикалық модельге үміткер болады. Осы проблемалар бойынша қаншама жұмыстар жүргізілсе де, струна теориясы нақты әлемді қаншалықты сипаттайтыны, және оның жай-жапсарын таңдауда қаншалық еркіндік беретіні әлі де белгісіз қалып отыр.

Струна теориясы алғаш рет 60-шы жылдардың соңында қуатты ядролық күштер теориясы ретінде зерттеліп, ол кейін квантты хромодинамикаға орын берді. Кейін, струна теориясын ядролық физика теориясы ретінде зерттеу үйлесімсіз екені анықталды, сосын бұл теория кванттық гравитация теориясының үміткері болды. Струна теориясының ең алғашқы нұсқасы болған бозондық струна теориясы тек бозондар деп аталатын бөлшектерді қамтыды. Кейін ол суперструна теориясына айналды, бұл бозсон мен фермион деп аталатын бөлшектер класы арасындағы суперсимметрия деп аталады. 90-шы жылдардың ортасына дейін суперструна теориясының бес дәйекті нұсқасы жасалды, олардың барлығы M-теориясының 11 өлшемі деп аталатын жеке теорияның әртүрлі шектеулі жағдайлары еді. 1997 жылдың соңында, теоретиктер AdS/CFT корреспонденциясы деп аталатын маңызды байланысты ашты, ол струна теориясын Кванттық өріс теориясы деп аталатын физика теорияымен байланыстырады.

Ғарыштық струналар струна теориясының нәтижесі болып табылады.[1] "Ғарыштық струналардың" болу мүмкіндігі жайлы алғаш болжамдар 1976 жылы британ физигі Томас Киббл тарапынан айтылып, ал осы теорияның ары қарайғы дамуына 1981 жылы ұсыныс білдірген кеңес астрофизигі Яков Зельдович болды.[2]

Струна теориясының қиындықтарының бірі - оның толық теориясының барлық жағдайда қанағаттанарлық анықтамасының болмауы. Тағы бір мәселе, теорияда мүмкін болатын жаһанның кең ландшафтын суреттеу ойластырылған, бұл струна теориясына негізделген бөлшектер физикасы теориясын тіпті де күрделілендіріп жібереді. Бұл мәселелер бойынша кейбіреулер физикалық әдістерді сынға алып, струна теориясын біріздендіру бойынша жүргізілген зерттеулердің құндылығына күмән туғызуда.

ФундаменталыӨңдеу

ХХ ғасырда физика заңдарын өрнектеген екі теориялық нұсқа пайда болды. Біріншісі Альберт Эйнштейннің Жалпы салыстырмалылық теориясы болып, ол гравитация күшін және Уақыт-кеңістік құрылымын макролық деңгейде түсіндіреді. Екіншісі Квант физикасы, ол физикалық феноменді Ықтималдық қағидасы бойынша микролық деңгейде түсіндіреді. 1970 жылдардың соңына дейін бұл екі нұсқа дүниенің Қарапайым бөлшектерден атомға дейін, одан жұлдыздар эволюциясы мен тұтас ғарышқа дейінгі көп санды зерттелген қасиеттерін жеткілікті түсіндіре алды.[3]

Осы сәттіліктерге қарамастан, әлі де көп мәселелер шешімін таппай отыр. Қазіргі физиканың шүңет мәселесінің бірі Квант гравитациясы мәселесі.[3] Жалпы салыстырмалылық теориясы Классикалық физика нұсқасы бойынша өрнектелген, дегенмен басқа фундаменталды күштер Квант механикасы нұсқасы бойынша өрнектелген. Квант механикасының ережелері мен жалпы салыстырмалылық өзара үйлесу үшін гравитациялық квант теориясы қажет болды. Бірақ квант теориясының жалпылық ережесі арқылы гравитациялық күшті түсіндіруге қолданғанда қиындық туындады.[4] Кванттық гравитацияның біртұтас теориясын жетілдіру мәселесінен басқа, Атом ядросы физикасы, Қара құрдым физикасы, Алғашқы ғалам физикасы қатарлы көптеген басқа фундаменталды мәселелер туындады. Мәселен, физиктер кварк Конфайнмент құбылысын, Қара құрдым парадоксін және Қараңғы энергияның пайда болуын түсіну үшін әлі де жұмыс істеуде.

ДереккөздерӨңдеу

Сыртқы сілтемелерӨңдеу