Неделя, Април 22, 2007

Теория на струните — въведение

В Теорията на струните частиците не се разглеждат като точки, а като микроскопични струни — едномерни нишки, трептящи с различни честоти. Големината на тези струни е от порядъка на планковата дължина, което значи, че те не могат да бъдат наблюдавани със съвременни уреди и методи.

Както струна на една цигулка може да трепти по безброй начини и на това разнообразие да се дължат различните ноти, така всяка струна трепти по различни начини и това води до различни маси и заряди на частиците.

Свойствата на дадена частица се определят от резонансното трептене на съответната й струна.

Енергията на една струна зависи от начина на трептене:
  • малка амплитуда и голяма дължина на вълната — трептенето ще има по-малка енергия;
  • голяма амплитуда и малка дължина на вълната — трептенето ще има по-голяма енергия.
От E = mc² следва, че колкото по-голяма енергия притежава трептящата струна, толкова по-голяма маса ще има частицата. Установено е, че електрическият, слабият и силният заряд на частиците зависят също от характеристиките на трептенето. Същото важи и за частиците - вестоносци (взаимодействията) — фотони, междинни векторни бозони, глуони и гравитони (които засега съществуват само теоретично и не са открити експериментално).
"За читателя със склонност към математиката отбелязваме, че връзката между формите на трептение на струната и силовите заряди може да бъде описана по-точно по следния начин. Когато движението на струната се квантува, нейните възможни трептения се представят като вектори в хилбертово пространство, както за всяка квантовомеханична система. Тези вектори могат да бъдат обозначени с техните собствени стойности в множество от комутиращи хермитови оператори. Сред тези оператори са хамилтонианът, чиито собствени стойности дават енергията и оттам масата на трептенето, както и оператори, генериращи различни калибровъчни симетрии, които теорията спазва. Техните собствени стойности дават силовите заряди, носени от съответното трептене." — от "Елегантната вселена" на Брайън Грийн, изд. "Изток-Запад", 2004 г., стр. 486 (бележка №7)
Важен резултат от теорията на струните е фактът, че допреди нея всяка различна частица се считала за различен вид материя. Теорията на струните твърди, че всички частици (и взаимодействия) са от една и съща "материя" — струни, които трептят различно.

2 бр. коментари:

plamba каза...

Много интересно. В последно време и аз се зарибих по тая теория и тя в днешно време набира сили. И мисля че тя много "елегантно" обяснява цялата вселена и материя.
P.S.Доста интересна е тая книга "Elegant Universe"

Filip каза...

Имало било първа революция в Теорията на струните от 84 до 86-та, а след 95-та е втората революция. В момента се работи и в други направления, едно от които е М-теорията, но тя е чак в края на книгата :)

Струните може да не обяснят живота, вселената и всичко останало, но действително, както казваш, те много "елегантно" слагат ред в хаоса на квантовата физика. Някак си е вълнуващо да бъдем свидетели на едни от най-интересните открития в науката... Неприятното е, че за да ги разберем напълно ни трябва невероятно сложен математически апарат. Това автоматично ни осакатява до известна степен, но тук идват научно-популярните книги като "Елегантната вселена" и книгите на Стивън Хокинг, чрез които можем да се докоснем до чудесата на природата :)