Що таке теорія струн і навіщо вона людству?

Якою насправді є природа Всесвіту?

Майже всю свою історію людство намагається відповісти на це запитання. І по мірі свого розвитку вигадували різні теорії які, час від часу, змінювали одна одну: спочатку ми думали, що Земля тримається на черепахах і слонах, потім прийшли до висновку, що Сонце обертається навколо неї.

Але чим більше ми дізнаємось про Всесвіт - тим більше питань в нас з'являється і тим складнішими вони стають. Наприклад, як Теорія Струн - знаменита, місцями заплутана і часто неправильно інтерпретована теорія про природу всього.

Наш Telegram - твій науково-популярний рай, доєнуйся!

Колись, щоб зрозуміти справжню природу реальності ми взяли мікроскоп і подивились на речі зблизька. Ми побачили безліч мікроскопічних організмів і явищ, які складались із молекул. А ті, в свою чергу, з атомів.

Ми думали, що атоми - найменші частинки нашої реальності, допоки не зіштовхнули їх разом і відкрили найменші неподільні елементи - елементарні частинки.

Але тепер в нас ще одна проблема: ми не можемо їх бачити, оскільки вони настільки малі, що звичайний промінь світла просто не може від них відбитись. А якщо запсутити такі електромагнітні хвилі, які б були здатні відбитись від елементарних частинок і передати нам інформацію, - такі хвилі просто "збивають" ці частинки і передають неправильну інформацію.

Це як використовувати КАМАЗ для перевірки міцності звичайного паперу.

Цей факт настільки значущий, що має свою назву - Принцип невизначеності Гейзенберга

Тут і починається історія теорій, що базуються на інших теоріях.

Щоб якось досліджувати і вивчати ці елементарні частинки - ми вирішили, що уявлятимемо частинку точкою в просторі. І хоч вона такою не являється - це допомогло нам зрозуміти безліч речей.

Таке спрощення просунуло вперед не лише науку, а й подарувала нам багато технологій, якими ми можемо користуватись (наприклад потяги на магнітній підвісці).

Але коли вже здавалось, що ми маємо уявлення про будову Всесвіту - ми згадали про нову\стару проблему - гравітацію.

Справа в тім, що вона ніяк не вписувалась в існуючу (і працюючу) квантову теорію побудови Всесвіту. Чому? Тому що згідно теорії Айнштайна (Ейнштейна) гравітація - це не сила, а отже вона не може переноситись іншими частинками.

Науковий канал Kurzgesagt – In a Nutshell (звідки я брав частину матеріалів, зокрема і ілюстрації) описав гравітацію так:

Якщо Всесвіт - це вистава, то елементарні частинки - це актори. А гравітація - це сцена, але зовсім не сила і не ще один актор.

Але якби ми змогли поєднати гравітацію із квантовою фізикою і стандартною моделлю Всесвіту - ми б нарешті отримали теорію всього.

Коли найкращі фізики почали думати над цією проблемою - вони придумали Теорію Струн.

Фух, це було не дуже просто, але більша частина шляху вже пройдена. Тому давайте зробимо привал і узагальнимо все, що прочитали:

Людство завжди хотіло дізнатись все про будову Всесвіту. Так ми дізнались про молекули, атоми і елементарні частинки. Але знання про квантові елементарні частинки не дало нам комплексного розуміння природи Всесвіту, бо не узгоджувалось із гравітацією. Тому людство і вигадало Теорію Струн.

Зрозуміло? Що ж, погнали далі, фініш вже дуже близько.

В чому суть Теорії струн?

Вона описує різні елементарні частинки, як різні "режими" вібрації струн. Точно так само, як різна вібрація струни скрипки може видавати зовсім різні звуки.

І найцікавіше те, що вона нарешті поєднює усі відомі нам знання про будову Всесвіту із гравітацією (але те, як вона пояснює гравітацію - настільки складно, що я не зміг це описати простими словами).

Таким чином Теорія струн швидко доросла до теорії всього.

Але якщо ви думаєте, що це фініш нашої подорожі - ви трішки помиляєтесь. Тому що перед науковцями знову є маленька проблемка: щоб теорія струн працювала - їй потрібно 10 вимірів. А не наших 3 просторових виміри + час.

І цю проблему поки ніхто не вирішив.

І перед завершенням нашої їз вами прогулянки - я постараюсь відповісти на питання: Чому Теорію струн не відкинули, якщо вона не працює у Всесвіті з нашими вимірами??

Питання це доволі логічне і просте, так само як і відповідь на нього: справа в тім, що лише ця теорія правильно узгоджується із математикою, правильно працює в рамках фізики елементарних часточок і лише вона дає нам бодай якесь уявлення про те, з чого ж таки складається наш Всесвіт.

І, підсумовуючи, поки що наш Всесвіт виглядає так:

Де, 1 - об'єкт\ речовина; 2 - молекули; 3 - атоми; 4 - електрони; 5 - кварки; 6 - струни.

Фініш

Друзі, ви це зробили! Ви пройшли цей шлях пізнання будови Всесвіту разом зі мною, за що я вам безмежно вдячний!

Будь ласка, поширюйте цю статтю серед друзів, поширюйте її через фейсбук, рекомендуйте наш канал своїм знайомим і нехай розумних котиків стає ще більше!

До речі, цю статтю можна коментувати, що я і запрошую вас зробити👇🏼

Наш Telegram - твій науково-популярний рай.