Stīgu teorijas pamati

Stīgu teorija ir matemātiska teorija, kas mēģina izskaidrot noteiktas parādības, kuras šobrīd nav izskaidrojamas saskaņā ar kvantu fizikas standarta modeli.

Stīgu teorija savā kodolā kvantu fizikas daļiņu vietā izmanto viendimensionālu virkņu modeli. Šīs stīgas, Planka garums (10^-35 m), vibrē īpašās rezonanses frekvencēs. Dažās jaunākajās stīgu teorijas versijās ir paredzēts, ka stīgām var būt lielāks garums, uz augšu gandrīz milimetru lielumā, kas nozīmētu, ka viņi atrodas pasaulē, ko eksperimenti varētu atklāt viņiem. Stīgu teorijas rezultātā iegūtās formulas paredz vairāk nekā četras dimensijas (visbiežāk 10 vai 11) varianti, lai arī vienai versijai ir vajadzīgas 26 dimensijas), bet papildu dimensijas tiek "sabiezinātas" Planckā garums.

Papildus virknēm virkņu teorijā ir vēl viens fundamentālo objektu tips, ko sauc par a brane, kurai var būt daudz vairāk dimensiju. Dažos "braneworld" scenārijos mūsu Visums faktiski ir "iestrēdzis" trīsdimensiju smadzenēs (ko sauc par 3-brane).

Stīgu teorija sākotnēji tika izstrādāta 70. gados, cenšoties izskaidrot dažas neatbilstības hadronu un citu enerģijas izturējumam fizikas pamatdaļiņas.

Tāpat kā lielākajā daļā kvantu fizikas, matemātiku, kas attiecas uz stīgu teoriju, nevar viennozīmīgi atrisināt. Fizikiem jāpielieto perturbācijas teorija, lai iegūtu tuvinātu risinājumu virkni. Šādi risinājumi, protams, ietver pieņēmumus, kas var būt vai nav patiesi.

Šī darba virzošā cerība ir tāda, ka tā rezultātā tiks izstrādāta "teorija par visu", iekļaujot problēmas risinājumu kvantu gravitācija, un samierināties kvantu fizika ar vispārējā relativitāte, tādējādi saskaņojot fizikas pamat spēki.

Sākotnējā stīgu teorija koncentrējās tikai uz bozona daļiņas.

Superstring teorija (saīsināti saukta par "supersimetrisko virkņu teoriju") satur bozonus ar citu daļiņu, fermions, kā arī modeļa gravitācijas supersimetrija. Pastāv piecas neatkarīgas virslīgas teorijas:

• 1. tips
• IIA tips
• IIB tips
• Ierakstiet HO
• Tips HE

M-teorija: 1995. gadā ierosinātā virsvirziena teorija, kas mēģina konsolidēt I, IIA, IIB, HO un HE modeļus kā viena un tā paša pamata fiziskā modeļa variantus.

Viena no stīgu teorijas pētījumu sekām ir izpratne, ka ir ļoti daudz iespējamo teoriju izveidots, liekot dažiem apšaubīt, vai šī pieeja kādreiz reāli attīstīs “visu teoriju”, ko daudzi pētnieki sākotnēji cerēja. Tā vietā daudzi pētnieki ir pieņēmuši uzskatu, ka viņi apraksta plašu virkņu teorijas ainavu ar iespējamām teorētiskām struktūrām, no kurām daudzas patiesībā neapraksta mūsu Visumu.

Pašlaik stīgu teorija nav sekmīgi veikusi prognozes, kas nav izskaidrojamas arī ar alternatīvu teoriju. Tas nav nedz īpaši pierādīts, nedz arī falsificēts, kaut arī tam ir matemātiskas īpašības, kas daudziem fiziķiem to ļoti pievilina.

Vairākiem ierosinātiem eksperimentiem varētu būt iespēja parādīt “virkņu efektus”. Enerģija, kas nepieciešama daudziem šādiem eksperimentiem pašlaik nav iegūstams, lai gan daži tuvākajā nākotnē to izmanto, piemēram, iespējamie novērojumi no melnās zonas caurumi.

Tikai laiks rādīs, vai stīgu teorija spēs ieņemt dominējošu vietu zinātnē, ne tikai iedvesmojot daudzu fiziķu sirdis un prātus.