بررسی ابزارهای جدید در نظریه ریسمان

رشته نظریه پردازان در حال تغییر تمرکز به حل برخی به جای مشکلات مهم در فیزیک.

بیش از چند سال گذشته, نظریه ریسمان بوده است و کمتر در مورد تلاش برای پیدا کردن یک وحدت توضیحات از تمام نیروهای و ماده در جهان و بیشتر در مورد بررسی AdS/CFT مکاتبات بالقوه ارتباط بین ابزار و روش های توسعه یافته در رشته جامعه و برخی از عجیب و غریب فیزیک مشکلات.

در حالی که آن را ندارد به خصوص جاذب نام AdS/CFT مکاتبات آن است که یک برنامه به طور بالقوه قدرتمند (اما برای اثبات نشده) ابزار برای حل معماهای پیچیده.

مربوط به: قرار دادن نظریه ریسمان به آزمون

یک جهان بر خلاف ماست

این "تبلیغات" در AdS/CFT مکاتبات مخفف "anti-de Sitter" که به توضیح نمی دهد خیلی در نگاه اول. نام الهام گرفته شده بود Willem de Sitter یک فیزیکدان و ریاضیدان که بازی در اطراف با انیشتین نظریه نسبیت عام در مدت کوتاهی پس از آن منتشر شد در سال 1917. بچه نگهدار د تجربه با ایده های مختلف انواع نظری جهان پر کردن آنها را با مواد مختلف و بدانند که چگونه آنها را تکامل.

هم اسم او را "د نگهدار جهان" نشان دهنده یک نظری کیهان به طور کامل عاری از ماده اما با مثبت cosmological constant. در حالی که این نیست که چگونه جهان ما در واقع به عنوان جهان همچنان به سن آن را بیشتر و بیشتر شبیه بچه نگهدار د را دید.

Anti-de Sitter جهان است که مخالف دقیق: کاملا خالی هستی با یک منفی cosmological constant است که کاملا بر خلاف آنچه ما در جهان واقعی ما.

اما در حالی که این عجیب و غریب نظری "ضد" جهان واقعی نیست, آن را هنوز هم یک دستی زمین بازی ریاضی برای نظریه ریسمان.

نظریه ریسمان خود نیاز به ابعاد 10 به توان کامل (6 از که ریز و فر را به میکروسکوپی نسبت) اما نسخه از آن می توان به بازیگران به تنها 5 ابعاد در یک anti-de Sitter فضا زمان و در حالی که مفید برای جهان ما هنوز هم می تواند تابع.

بازی در این زمینه

از طرف دیگر از AdS/CFT مکاتبات CFT می ایستد برای همديس. زمینه نظریه ها نان و کره از ما فهم مدرن از دنیای کوانتوم; آنها چه اتفاقی می افتد زمانی که شما ازدواج مکانیک کوانتوم با نسبیت خاص و استفاده می شود به توضیح سه نفر از چهار نیروی طبیعت است. برای مثال الکترومغناطیس توصیف شده است توسط حوزه تئوری به نام الکترودینامیک کوانتومی (QED) و نیروی هسته ای قوی با زمینه تئوری به نام quantum chromodynamics (QCD).

اما وجود دارد یک کلمه اضافی وجود دارد: conformal. اما قبل از ما به conformal, من می خواهم به سرعت مورد چیز دیگری صحبت کنید: مقیاس تغییر ناپذیری (اعتماد به من این حس را در یک دقیقه). یک تئوری میدان گفته می شود در مقیاس یکسان اگر نتایج را تغییر ندهید اگر قدرت از فعل و انفعالات متفاوت هستند. برای مثال شما می توانید یک مقیاس یکسان موتور اگر شما همان کارایی مهم نیست که چه نوع از سوخت شما در قرار داده است.

در سخت ریاضی شرایط همديس فقط خاص مورد مقیاس یکسان تئوری میدان اما تقریبا در تمام زمانی که فیزیکدانان می گویند "conformal" آنها واقعا معنی مقیاس یکسان. بنابراین در سر خود را هر زمان که شما خواندن و یا شنیدن "همديس" شما فقط می توانید با جایگزین کردن آن با "مقیاس یکسان تئوری میدان".

جهان ما است و قطعا نه در مقیاس یکسان. نیروهای طبیعت را تغییر شخصیت خود را با انرژی های مختلف فلس و تعامل نقاط قوت — برخی از نیروهای حتی با هم ادغام در انرژی. مقیاس تغییر ناپذیری به عنوان زیبا به عنوان آن ریاضی به سادگی به نظر نمی رسد ترجیح داده شده توسط طبیعت است.

مرتبط: تاریخچه و ساختار جهان (infographic)

ساخت مکاتبات

پس در یک طرف از AdS/CFT مکاتبات شما یک جهان است که به نظر نمی مانند ماست و از سوی دیگر شما باید تئوری ریاضی که صدق نمی کند به اکثر مواقع. پس چه معامله بزرگ است ؟

معامله بزرگ است که بیش از بیست سال پیش فیزیکدانان و ریاضیدانان در بر داشت تعجب آور پیوند بین رشته تئوری های نوشته شده در پنج بعدی anti-de Sitter فضا زمان و conformal field نظریه نوشته شده در چهار بعدی مرز که فضا زمان. این مکاتبات تا کنون اثبات نشده اما اگر اتصال وجود دارد, آن می تواند پیامدهای گسترده.

وجود دارد مقدار زیادی از ابزار و ترفندها به زبان نظریه ریسمان بنابراین اگر شما رو به یک خاردار فیزیک مشکل است که می تواند نوشته شده در شرایط همديس (آن معمول نیست اما آن اتفاق می افتد گاهی اوقات شما می توانید آن را به بازیگران از نظر 5d رشته نظریه و کاربرد این ابزار سعی در ترک آن است.

علاوه بر این اگر شما در حال تلاش برای حل نظریه ریسمان مشکلات (مثلا وحدت گرانش با دیگر نیروهای طبیعت) شما می توانید ترجمه کنید مشکل شما به نظر یک همديس و استفاده از محاکمه و درست از تکنیک های که در زبان سعی در ترک آن است.

ترین کار در این عرصه شده است با تلاش برای استفاده از روش نظریه ریسمان به حل واقعی مشکلات جهان مانند آنچه که اتفاق می افتد به اطلاعاتی که افتاده به یک سیاه چاله و ماهیت انرژی بالا متحده مهم است.

Paul M. ساتر است یک اخترفیزیکدان در SUNY استونی بروک و Flatiron موسسه میزبان بخواهید یک فضانورد و فضای رادیوو نویسنده جای خود را در جهان.

کسب اطلاعات بیشتر با گوش دادن به قسمت "است که نظریه ریسمان ارزش آن را? (بخش 7: مکاتبات از یک دوست عزیز)" در درخواست یک فضانورد پادکست در دسترس در iTunes و در وب در http://www.askaspaceman.com. با تشکر از John C., Zachary H. @edit_room متی Y., Christopher L. Krizna W., سایان P., Neha S., Zachary H. جویس S., Mauricio M. @shrenicshah, Panos T. Dhruv R., Maria A. منوده B. oiSnowy اوان T. Dan M. جان T. @twblanchard, Aurie, Christopher M. @unplugged_wire این Giacomo S. خندقها F. برای این پرسش است که منجر به این قطعه! پرسیدن سوال های خود را در توییتر با استفاده از #AskASpaceman یا زیر پل @PaulMattSutter و facebook.com/PaulMattSutter.