О теории суперструн

[carina]

Уважаемые участники форума! Недавно прочла некую статью о терии суперструн, как о революционной в отношении понимания единой сущности строения Вселенной. Статья была не совсем удачной и несколько заумной, поэтому вопросы остались. Если это возможно, в нескольких предложениях и без привлечения математики, поясните, в чем смысл и "революционность" этой теории? 

[AAV]

Теория суперструн (струнная теория, String theory, на самом деле это целое семейство теорий) принадлежит к числу тех построений, которые призваны объединить большое и малое - гравитационные теории (как правило, Общую теорию относительности Эйнштейна) и квантовую механику и избавиться наконец от "шокирующих" сингулярностей, то и дело возникавших в современных общепризнанных теориях.
Согласно теории суперструн, наша Вселенная имеет 10 измерений: 3 пространственных, одно временное и еще 6, которые, возможно, свернуты в "цилиндры". Одна из проблем этой теории состоит в том, что у нее существует 5 версий – 4 с закрытыми суперструнами и одна – с открытыми.
В этой теории элементарные частицы представляются в виде одномерного объекта, похожего на струну. Протяженный объект может колебаться подобно гитарной струне, звуки, которые издает струна при возбуждении (скажем, щипке), определяются ее натяжением и размерами. Частота колебаний определяет высоту звука. Так же и в суперструнах. Существуют моды колебаний суперструн, частота каждой моды определяет частицу и ее энергию. Известные частицы интерпретируются как различные моды колебаний единой струны.
Теория суперструн обладает также суперсимметрией — симметрией, объединяющей частицы с целым спином (к примеру, фотоны) и полуцелым спином (например, электроны) в единую схему.
Общая теория относительности, которая в теории суперструн является всего лишь одним из взаимодействий, допускаемых этой теорией, описывает гравитационное поле как искривленный четырехмерный пространственно-временной континуум. Наличие масс определяет кривизну пространства, сами массы движутся в таком пространстве по линиям минимальной длины — геодезическим. Гравитационные уравнения определяют не только структуру пространства, но и движение материи в нем.
Теория суперструн еше очень далека от завершения.
Основной вопрос к теории суперструн — структура космологической сингулярности (по крайней мере в рамках этой, пусть еше и не доказанной теории) — не решен

[carina]

     Спасибо за подробные разъяснения. Насколько я знаю, теория (вернее, как Вы говорите, целая сеть теорий) возникла еще в 60-е годы. И все еще далека от совершенства?
     Кстати, аспект, который представляет, как мне кажется некоторый интерес для астрономии - ветвь, касающаяся закрытых струн (в виде замкнутых петель). Может, я не все поняла из популярных статей, но эта группа теорий фактически показывает возможность существования двух параллельных, невидимых друг другу Вселенных. Частицы в каждой из них обладают обычными свойствами. Но в каждом мире - свой набор взаимодействий, за исключением гравитационного - это взаимодействие общее для двух миров.
     Таким образом, совместно с нашей Вселенной может существовать "невидимая" такая же Вселенная-2. Обнаружить ее можно только по т.н. слабому гравитационному взаимодействию. Например, звезда из Вселенной-2, пройдя вблизи Солнечной системы, вызовет неизбежные гравитационные возмущения и катаклизмы, хотя ничем, кроме гравитации, эта звезда себя не проявит. Кроме того, по всей видимости, черную дыру из Вселенной-1 не отличить от ее аналога из Вселенной-2. Особенно эти предположения интересны в плане избытка в нашей Вселенной ничем себя не проявляющего, кроме излишней гравитации, вещества. Может, это подтверждение правоты теоретиков?
     Конечно, это почти очередная утопия об "антимире". Но все же здорово было бы обнаружить и проникнуть в существующую рядом Вселенную. Если мы одиноки в этом мире, вдруг в другом найдутся ВЦ, и совсем рядом?

[hoarfrost]

Если вам интересно, то можете попробовать обратиться к книге "Элегантная Вселенная". Мне она понравилась.

[bob]

Сейчас наиболее популярен вариант струн под названием М-теория. В этой книжке, действительно, всё хорошо написано. В теории струн есть привлекательный момент, связанный с тем, что элементарные частицы не рассматриваются в ней раздельно. То есть, продукты реакции представляют собой "концы" общей струны (вспомните эксперимент Эйнштейна-Подольского-Розена). Минус - сложность формализма, и нетривиальная связь с классичной квантовой механикой, которая, всё-же, более интуитивно приемлема. Ув. AAV немного преувеличил надобность в ней большого числа измерений. "Возгонка" размерности заимствована из попытки построения теории суперсимметрии N=8, основы которой заложены чуть раньше, чем основы струн.  Сама струнная модель в этом не особо нуждается. Книга, действительно хорошая.

[carina]

Если вам интересно, то можете попробовать обратиться к книге "Элегантная Вселенная". Мне она понравилась.

Спасибо, судя по аннотации действительно интересная книга. Правда, интернет-магазины меня пока не прельщают. Зайду в новоарбатский Дом книги, наверняка там должна быть. 

[bob]

Может не быть. Советую "Библио-Глобус".

[carina]

Может не быть. Советую "Библио-Глобус".

Спасибо, bob. Учту Вашу подсказку. Вы очень любезны.

[ddk]

Насколько мне известно, уже введено 11-ое измерение, которое решило большую часть проблем струнной теории. Теперь струны слились в единую мембрану, котрая и представляет собой нашу вселенную.

[carina]

совместно с нашей Вселенной может существовать "невидимая" такая же Вселенная-2. Обнаружить ее можно только по т.н. слабому гравитационному взаимодействию.

Кстати, в последнем номере "Науки и жизни" (№ 5 - стр.58-69 - если кому интересно) я нашла интереснейшую статью "Темная Вселенная", где приведены довольно неожиданные для меня факты. Так, в нашей Галактике находится примерно столько же "темной массы", сколько обычной - барионной (протонно-нейтронной). "Темная масса" не взаимодействует с излучением любых видов, сама не светит и не поглощает, но подвержена закону всемирного тяготения и гравитационному влиянию. В отличие от обычной материи, которая концентрируется к центру Галактики, "темная масса" распределена более равномерно, в гало, охватывая Галактику сферой. И делается вывод, что в этом смысле вокруг и внутри нашей Галактики находится еще одна, невидимая галактика. Это ведь практически подтверждает теорию замкнутых суперструн!

[ketsal]

Я прочел Элегантная Вселенная.
Это суперкнига. Наконец то до меня дошла суть этой теории. 

Сам покупал в Доме Книги на Новом Арбате.

По поводу Темной Вселенной - Вы автора статьи не могли бы посмотреть?

[Emil]

На астронете выложен русский перевод официального сайта суперструн: http://www.astronet.ru/db/msg/1199352

[carina]

По поводу Темной Вселенной - Вы автора статьи не могли бы посмотреть?

     Автор - доктор физ.-мат.наук Л.Ксанфомалити. В конце текста еще имеется ссылка на статью И.Ройзен (или Ройзена - не знаю, как правильно) "Новый сюрприз Вселенной: темная энергия", опубликована она в 3-м номере "Науки и жизни" за 2004-й год. Хотелось бы прочесть и ее, но в том году я журнал не выписывала. Попытаюсь поискать ее на сайте журнала, может, все публикуемые статьи есть и там?
     Книгу "Элегантная Вселенная" приобрела в "Библиоглобусе". Прочла "на одном дыхании". Спасибо, что порекомендовали.