Come la teoria delle stringhe cerca di spiegare l'essenza stessa della struttura dell'universo
La teoria delle stringhe è, forse, la teoria più strana della fisica teorica moderna, cerca di risolvere il mistero della struttura dell'universo. Ed è così insolito che potrebbe rivelarsi non solo una bella invenzione, ma una teoria che descrive in modo abbastanza accurato l'essenza stessa dell'intero universo.
Un tentativo di combinare tutto in un'unica teoria
Pertanto, varie versioni della teoria delle stringhe sono attualmente posizionate come uno dei principali candidati al titolo di una teoria universale completa, che di fatto spiega tutto ciò che esiste.
In realtà, questa teoria non è altro che il Santo Graal di tutti i fisici teorici che sono stati impegnati nella teoria delle particelle elementari, così come nella cosmologia, per tutta la vita.
Quindi nella teoria universale ci sono solo un paio di formule, che contengono l'intera quintessenza della conoscenza umana sulle interazioni in corso e sulle proprietà delle particelle fondamentali della materia, di cui il nostro e voi siete Universo.
Quindi, al momento, la teoria delle stringhe è stata combinata con il concetto di supersimmetria e, quindi, è nata la cosiddetta teoria delle superstringhe. E finora questo è il massimo di cui gli scienziati-teorici sono stati degni nel campo della combinazione della teoria delle quattro interazioni principali (forze manifestate della natura).
La teoria delle superstringhe si basa sul concetto che assolutamente qualsiasi interazione in natura è spiegata scambio, le cosiddette particelle portatrici del tipo corrispondente tra le particelle che entrano in interazione.
Per una semplice comprensione, è lecito immaginare le particelle nel ruolo di "mattoni" dell'universo, e quelle famigerate particelle portatrici sono il "cemento" che lega insieme i "mattoni".
Quindi, se passiamo al modello standard, in esso il ruolo di "mattoni" è assegnato ai quark e il ruolo di "cemento" è svolto dai bosoni di gauge, che i quark si scambiano tra loro.
Ma la teoria della supersimmetria è andata molto oltre. Secondo questa teoria, i quark e i leptoni stessi sono tutt'altro che monolitici, ma fatti di materiale molto più massiccio e non ancora scoperto sperimentalmente particelle, che, a loro volta, sono interconnesse da un "cemento" ancora più forte di super-energetico particelle portatrici di interazioni.
Naturalmente, i moderni sistemi informatici dell'umanità sono ancora incapaci di penetrare così profondamente nel mondo dell'universo, ma gli scienziati hanno già dato un nome a queste particelle ipoteticamente esistenti. Ad esempio, esiste un seeelectron (analogo supersimmetrico di un elettrone), uno squart, ecc.
Quindi, in linea di principio, non è difficile immaginare il quadro dell'Universo proposto da queste teorie. Su una scala dell'ordine di 10-35 m, o almeno 20 ordini di grandezza inferiore al diametro di un tale "mattone" come un protone, che, come sai, consiste di tre quark "incollati". Allo stesso tempo, l'architettura della materia a questo livello è sorprendentemente diversa dal mondo a cui siamo abituati.
Con distanze così piccole ed energie altrettanto grandi, la materia è una serie di onde di campo stazionarie (proprio come sugli strumenti musicali).
Quindi è così che un numero enorme di armoniche (overtone), oltre al tono principale, può essere eccitato su una normale corda di chitarra nella nostra versione spaziale.
E ogni stato dell'armonica corrisponde al proprio stato energetico.
E ancora torniamo alla Teoria della Relatività, cioè al Principio di Relatività. Secondo lui, energia e massa sono equivalenti e, quindi, maggiore è la frequenza dell'oscillazione armonica dell'onda, maggiore è la sua energia, e quindi maggiore è la massa della particella osservata.
Inoltre, secondo la Teoria delle Superstringhe, le loro vibrazioni vengono eseguite in 11 dimensioni contemporaneamente. Siamo tutti abituati a quattro dimensioni (tre spaziali e una temporale), ma nel campo delle superstringhe tutto è un po' più confuso.
I teorici cercano di aggirare questo "entanglement" della fisica e persino, per così dire, non se ne accorgono e risolvono il dilemma delle misurazioni "non necessarie" in modo tale che siano presumibilmente "compattati" (crollati), e quindi non possono essere osservati con standard energie.
Ma gli scienziati non si sono fermati qui e hanno "finalizzato" la teoria delle Superstringhe e hanno creato la teoria delle membrane multidimensionali. In generale, queste sono le stesse corde, solo quelle piatte. Gli autori della teoria stessa scherzano sul fatto che le membrane sono distinguibili dalle corde tanto quanto i vermicelli dai noodles.
Nonostante la sua apparente universalità, questa teoria ha una serie di punti deboli. Quindi, fino ad ora, la teoria non è stata ridotta a una rigida forma matematica, poiché semplicemente non c'è abbastanza apparato matematico per portarla in stretta corrispondenza interna.
Inoltre, le contraddizioni significative di alcuni aspetti della teoria con altri non sono ancora state eliminate, e per l'intera esistenza della teoria, nessuno di teorici e non poteva offrire un singolo esperimento in cui il ragionamento teorico fosse testato in laboratorio condizioni.
E finché non verrà condotto un solo esperimento scientifico, l'intera teoria delle superstringhe e delle membrane sarà solo un bellissimo gioco dell'immaginazione.
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