أساسيات نظرية الأوتار

نظرية الأوتار هي نظرية رياضية تحاول شرح بعض الظواهر التي لا يمكن تفسيرها حاليًا تحت النموذج القياسي لفيزياء الكم.

في جوهرها ، تستخدم نظرية الأوتار نموذجًا من سلاسل أحادية البعد بدلاً من جسيمات فيزياء الكم. هذه الأوتار بحجم طول بلانك (10^-35 م) ، يهتز بترددات طنين معينة. تنبأت بعض الإصدارات الحديثة من نظرية الأوتار بأن السلاسل يمكن أن يكون لها طول أطول ، أعلى إلى حجم المليمتر تقريبًا ، مما يعني أنهم في المجال الذي يمكن أن تكشفه التجارب معهم. تتنبأ الصيغ الناتجة عن نظرية الأوتار بأكثر من أربعة أبعاد (10 أو 11 في الأكثر شيوعًا) المتغيرات ، على الرغم من أن إصدارًا واحدًا يتطلب 26 بُعدًا) ، ولكن الأبعاد الإضافية "ملتفة" داخل Planck الطول.

بالإضافة إلى السلاسل ، تحتوي نظرية الأوتار على نوع آخر من الأشياء الأساسية تسمى أ النخالة، والتي يمكن أن يكون لها أبعاد أكثر بكثير. في بعض "سيناريوهات العالم braneworld" ، فإن كوننا في الواقع "عالق" داخل النخالة ثلاثية الأبعاد (تسمى 3-brane).

تم تطوير نظرية الأوتار مبدئيًا في السبعينيات في محاولة لشرح بعض التناقضات مع سلوك الطاقة للهيدرونات وغيرها الجسيمات الأساسية للفيزياء.

كما هو الحال مع الكثير من فيزياء الكم ، لا يمكن حل الرياضيات التي تنطبق على نظرية الأوتار بشكل فريد. يجب على الفيزيائيين تطبيق نظرية الاضطراب للحصول على سلسلة من الحلول التقريبية. تتضمن هذه الحلول ، بالطبع ، افتراضات قد تكون أو لا تكون صحيحة.

الأمل الدافع وراء هذا العمل هو أنه سيؤدي إلى "نظرية كل شيء" ، بما في ذلك حل لمشكلة جاذبية الكم، والتوفيق فيزياء الكم مع النسبية العامةوبالتالي التوفيق بين القوى الأساسية للفيزياء.

ركزت نظرية الأوتار الأصلية فقط على جسيمات البوزون.

تتضمن نظرية الأوتار الفائقة (اختصارًا لـ "نظرية الأوتار الفائقة") بوزونات مع جسيم آخر ، الفرميوناتوكذلك التناظر الفائق لنموذج الجاذبية. هناك خمس نظريات سلسلة فائقة مستقلة:

• اكتب 1
• اكتب IIA
• اكتب IIB
• اكتب HO
• اكتب سعادة

نظرية م: نظرية الأوتار الفائقة ، تم اقتراحها في عام 1995 ، والتي تحاول دمج نماذج النوع الأول والنوع IIA والنوع IIB والنوع HO والنوع HE كمتغيرات من نفس النموذج المادي الأساسي.

إحدى نتائج البحث في نظرية الأوتار هي إدراك وجود عدد هائل من النظريات المحتملة بناء ، مما دفع البعض إلى التساؤل عما إذا كان هذا النهج سيطور في الواقع "نظرية كل شيء" التي كثير من الباحثين تأمل أصلا. بدلاً من ذلك ، تبنى العديد من الباحثين وجهة نظر مفادها أنهم يصفون مشهدًا نظريًا واسعًا للأوتار من الهياكل النظرية المحتملة ، والعديد منها لا يصف بالفعل كوننا.

في الوقت الحاضر ، لم تقم نظرية الأوتار بنجاح بأي تنبؤ لم يتم تفسيره أيضًا من خلال نظرية بديلة. لم يتم إثباته أو تزييفه على وجه التحديد ، على الرغم من أنه يحتوي على ميزات رياضية تعطيه جاذبية كبيرة للعديد من الفيزيائيين.

قد يكون لدى عدد من التجارب المقترحة إمكانية عرض "تأثيرات السلسلة". الطاقة المطلوبة للعديد من هذه التجارب لا يمكن الحصول عليه حاليًا ، على الرغم من أن البعض في مجال الاحتمال في المستقبل القريب ، مثل الملاحظات المحتملة من السود ثقوب.

الوقت فقط هو الذي سيحدد ما إذا كانت نظرية الأوتار ستكون قادرة على احتلال مكان مهيمن في العلم ، أبعد من إلهام قلوب وعقول العديد من علماء الفيزياء.