Wie die Stringtheorie versucht, das Wesen der Struktur des Universums zu erklären
Die Stringtheorie ist vielleicht die seltsamste Theorie der modernen theoretischen Physik, sie versucht, das Geheimnis der Struktur des Universums zu lösen. Und es ist so ungewöhnlich, dass es nicht nur eine schöne Erfindung ist, sondern eine Theorie, die das Wesen des gesamten Universums ziemlich genau beschreibt.
Ein Versuch, alles in einer Theorie zu vereinen
Somit werden derzeit verschiedene Versionen der Stringtheorie als einer der Hauptkandidaten für den Titel einer umfassenden universellen Theorie positioniert, die tatsächlich alles erklärt, was existiert.
Tatsächlich ist diese Theorie nichts anderes als der Heilige Gral aller theoretischen Physiker, die sich ihr Leben lang mit der Theorie der Elementarteilchen sowie der Kosmologie beschäftigt haben.
In der Universaltheorie gibt es also nur ein paar Formeln, die die ganze Quintessenz des menschlichen Wissens enthalten über die laufenden Wechselwirkungen und die Eigenschaften von fundamentalen Teilchen der Materie, von denen wir und Sie sind Universum.
Im Moment wird also die Stringtheorie mit dem Konzept der Supersymmetrie kombiniert, und so ist die sogenannte Superstringtheorie entstanden. Und dies ist bisher das Maximum, das Wissenschaftler-Theoretiker auf dem Gebiet der Kombination der Theorie der vier Hauptwechselwirkungen (manifestierte Naturkräfte) verdient haben.
Die Superstring-Theorie basiert auf dem Konzept, dass absolut jede Interaktion in der Natur erklärt wird Austausch, die sogenannten Trägerteilchen der entsprechenden Art zwischen Teilchen, die in Interaktion.
Für ein einfaches Verständnis ist es zulässig, sich Teilchen in der Rolle von „Ziegeln“ des Universums vorzustellen, und diese berüchtigten Trägerteilchen sind der „Zement“, der die „Ziegel“ zusammenhält.
Wenden wir uns also dem Standardmodell zu, dann wird darin den Quarks die Rolle der "Ziegel" zugewiesen, und die Rolle des "Zements" spielen Eichbosonen, die Quarks miteinander austauschen.
Aber die Theorie der Supersymmetrie ist viel weiter gegangen. Nach dieser Theorie sind die Quarks und Leptonen selbst alles andere als monolithisch, sondern viel massereicher und noch nicht entdeckt experimentell Teilchen, die wiederum durch einen noch stärkeren "Zement" aus superenergetischen Teilchen-Träger von Wechselwirkungen.
Natürlich sind moderne Rechensysteme der Menschheit noch immer nicht in der Lage, so tief in die Welt des Universums einzudringen, aber Wissenschaftler haben diesen hypothetisch existierenden Teilchen bereits einen Namen gegeben. Zum Beispiel gibt es ein Seeelektron (supersymmetrisches Analogon eines Elektrons), ein Quadrat usw.
Im Prinzip ist es also nicht schwer, sich das Bild des Universums vorzustellen, das von diesen Theorien vorgeschlagen wird. Auf einer Skala in der Größenordnung von 10-35m, also mindestens 20 Größenordnungen kleiner als der Durchmesser eines solchen "Ziegels" als Proton, der ja bekanntlich aus drei "geklebten" Quarks besteht. Gleichzeitig unterscheidet sich die Architektur der Materie auf dieser Ebene auffallend von der Welt, die wir gewohnt sind.
Bei so kleinen Abständen und ebenso großen Energien ist Materie eine Reihe von stehenden Feldwellen (wie bei Musikinstrumenten).
So können in unserer Space-Version auf einer gewöhnlichen Gitarrensaite neben dem Hauptton eine Vielzahl von Obertönen (Obertöne) angeregt werden.
Und jeder Zustand der Harmonischen entspricht seinem eigenen Energiezustand.
Und wieder kehren wir zur Relativitätstheorie zurück, nämlich zum Relativitätsprinzip. Nach ihm sind Energie und Masse äquivalent, und je höher die Frequenz der harmonischen Schwingung der Welle ist, desto größer ist ihre Energie und damit auch die Masse des beobachteten Teilchens.
Darüber hinaus werden ihre Schwingungen nach der Superstring-Theorie in 11 Dimensionen gleichzeitig ausgeführt. Wir sind alle an vier Dimensionen (drei räumliche und eine zeitliche) gewöhnt, aber im Bereich der Superstrings ist alles etwas verwirrender.
Theoretiker versuchen, diese "Verschränkung" der Physik zu umgehen und sozusagen gar nicht zu bemerken und das Dilemma der "unnötigen" Messungen zu lösen so, dass sie angeblich "verdichtet" (kollabiert) sind und daher nicht mit Standard beobachtet werden können Energien.
Aber die Wissenschaftler hörten hier nicht auf und "fertigten" die Superstring-Theorie ab und schufen die Theorie der mehrdimensionalen Membranen. Im Großen und Ganzen sind dies die gleichen Saiten, nur flache. Die Autoren der Theorie scherzen selbst, dass sich Membranen von Fäden genauso unterscheiden lassen wie Fadennudeln von Nudeln.
Trotz ihrer scheinbaren Universalität weist diese Theorie eine Reihe von Schwächen auf. Bisher wurde die Theorie also nicht auf eine streng mathematische Form reduziert, da es einfach nicht genügend mathematische Apparate gibt, um sie in eine strikte interne Übereinstimmung zu bringen.
Darüber hinaus sind wesentliche Widersprüche einiger Aspekte der Theorie mit anderen noch nicht beseitigt, und für die gesamte Existenz der Theorie ist niemand von Theoretikern und konnte kein einziges Experiment anbieten, bei dem theoretisches Denken im Labor getestet wurde Bedingungen.
Und solange kein einziges wissenschaftliches Experiment durchgeführt wird, wird die ganze Theorie der Superstrings und Membranen nur ein schönes Spiel der Phantasie sein.
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