Основите на теорията на струните

Теорията на струните е математическа теория, която се опитва да обясни определени явления, които понастоящем не са обясними при стандартния модел на квантовата физика.

В основата си теорията на струните използва модел на едномерни струни вместо частиците на квантовата физика. Тези низове, размера на Дължина на планка (10^-35 m), вибрират при специфични резонансни честоти. Някои последни версии на теорията на струните предвиждат, че струните могат да имат по-голяма дължина, нагоре до почти милиметър, което ще означава, че те са в сферата, която експериментите биха могли да открият тях. Формулите, получени от теорията на струните, предсказват повече от четири измерения (10 или 11 в най-често срещаните варианти, макар че една версия изисква 26 измерения), но допълнителните размери се „свиват“ в рамките на Planck дължина.

В допълнение към низовете, теорията на струните съдържа друг тип основен обект, наречен a мембранни, която може да има много повече измерения. В някои сценарии на „braneworld“ нашата Вселена всъщност е „заседнала“ във вътрешността на триизмерна брана (наречена 3-бран).

Теорията на струните първоначално е разработена през 70-те години в опит да се обяснят някои несъответствия с енергийното поведение на адрони и други фундаментални частици на физиката.

Както и при голяма част от квантовата физика, математиката, която се прилага към теорията на струните, не може да бъде решена еднозначно. Физиците трябва да прилагат теорията на смущения, за да получат серия от приблизителни решения. Такива решения, разбира се, включват предположения, които могат или не могат да бъдат верни.

Основната надежда за тази работа е, че тя ще доведе до "теория на всичко", включително решение на проблема квантова гравитацияи да се примири квантова физика с обща относителност, като по този начин съгласува основни сили на физиката.

Оригиналната теория на струните се фокусира само върху частици бозон.

Теорията на суперструните (съкратена от „свръхсиметрична теория на струните“) включва бозони с друга частица, фермиони, както и суперсиметрия за моделиране на гравитацията. Има пет независими теории за суперструни:

• Тип 1
• Тип IIA
• Тип IIB
• Тип HO
• Тип HE

М-теория: Теория на суперструните, предложена през 1995 г., която се опитва да консолидира моделите тип I, тип IIA, тип IIB, тип HO и тип HE като варианти на един и същ основен физически модел.

Едно от последствията от изследванията в теорията на струните е осъзнаването, че има огромен брой възможни теории, които биха могли да бъдат конструирана, което кара някои да се усъмнят дали този подход изобщо ще развие „теорията на всичко“, която много изследователи първоначално се надяваше. Вместо това много изследователи са възприели мнение, че описват огромен пейзажен теоретичен пейзаж от възможни теоретични структури, много от които всъщност не описват нашата вселена.

В момента теорията на струните не е направила успешно никакво предвиждане, което също не е обяснено чрез алтернативна теория. Той не е нито доказан, нито фалшифициран, въпреки че има математически характеристики, които му придават голямо значение на много физици.

Редица предложени експерименти може да имат възможност за показване на "низови ефекти". Енергията, необходима за много такива експерименти в момента не е възможно да се получи, въпреки че някои са в сферата на възможността в близко бъдеще, като възможни наблюдения от черно дупки.

Само времето ще покаже дали теорията на струните ще успее да заеме доминиращо място в науката, отвъд вдъхновяването на сърцата и умовете на много физици.