O que a teoria das cordas tenta realizar

Para muitos, o objetivo da teoria das cordas é ser uma “teoria de tudo” - isto é, ser a única teoria física que, no nível mais fundamental, descreve toda a realidade física. Se for bem sucedido, a teoria das cordas poderia explicar muitas das questões fundamentais sobre o nosso universo.

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Explicando a matéria e massa

Um dos principais objetivos da pesquisa a teoria das cordas atual é construir uma solução da teoria das cordas que contém as partículas que realmente existem no nosso universo.

A teoria das cordas começou como uma teoria para explicar as partículas, tais como hádrons, como os diferentes modos de vibração mais elevados de uma corda. Na maioria das formulações atuais da teoria das cordas, a questão observada em nosso universo vem das vibrações de menor energia de cordas e branas. (As vibrações de energia mais alta representam as partículas mais energéticas que não existem actualmente no nosso universo).

A massa dessas partículas fundamentais vem das maneiras que estas cordas e branas são enrolados nas dimensões extras que são compactadas dentro da teoria, de maneiras que são um pouco confuso e detalhado.

Por exemplo, considerar um caso simplificado onde as dimensões adicionais estão enroladas para cima na forma de um donut (denominado toro por matemáticos e físicos), como nesta figura.

A cadeia tem duas maneiras de envolver uma vez em torno desta forma:

• Um curto circuito em torno do tubo, através do meio do donut

• Um laço longo de envolvimento em torno de todo o comprimento da rosca (como uma cadeia envolve um io-io)

O circuito curto seria uma partícula mais leve, enquanto a alça é uma partícula mais pesada. Como você enrolar cordas em torno das dimensões compactadas em forma de toro, você recebe novas partículas com massas diferentes.

Uma das principais razões que a teoria das cordas foi capturado em é que esta ideia - que o comprimento traduz em massa - é tão simples e elegante. As dimensões compactadas na teoria das cordas são muito mais elaborado do que um toro simples, mas eles funcionam da mesma maneira em princípio.

É mesmo possível (embora mais difícil de visualizar) para uma corda para embrulhar em ambas as direções simultaneamente - o que, mais uma vez, dão ainda uma outra partícula com outra massa. Branas também pode envolver em torno de dimensões extras, criando ainda mais possibilidades.

Definindo o espaço eo tempo

Em muitas versões da teoria das cordas, as dimensões extras do espaço são compactadas em um muito pequeno tamanho, por isso eles são observáveis ​​à nossa tecnologia atual. Tentando olhar espaço menor do que esse tamanho compactada iria proporcionar resultados que não correspondem a nossa compreensão do espaço-tempo. Um dos principais obstáculos da teoria das cordas está tentando descobrir como espaço-tempo podem surgir a partir da teoria.

Como regra geral, porém, a teoria das cordas é construído em cima noção de espaço-tempo (três dimensões espaciais e uma dimensão temporal) de Einstein. A teoria das cordas prevê mais algumas dimensões espaciais mas não altera as regras fundamentais do jogo tanto assim, pelo menos a baixas energias.

No momento, não está claro se a teoria das cordas pode dar sentido a natureza fundamental do espaço e do tempo mais do que Einstein fez. Na teoria das cordas, é quase como se as dimensões de espaço e tempo do universo são um pano de fundo para as interações de cordas, sem significado real por conta própria.

Algumas propostas foram desenvolvidas para como isso pode ser abordadas, focando principalmente em espaço-tempo como um fenômeno emergente - ou seja, o espaço-tempo sai da soma total de todas as interações de cordas de uma forma que ainda não tenha sido completamente desenvolvidas no âmbito da teoria.

No entanto, estas abordagens não atendem a definição de alguns físicos, levando a crítica da teoria. da teoria das cordas maior gravidade concorrente, quântica em loop, utiliza a quantização do espaço e do tempo que o ponto de sua própria teoria de partida. Alguns acreditam que isso acabará por ser uma outra abordagem para a mesma teoria básica.

quantização gravidade

A principal realização da teoria das cordas, se for bem sucedida, será a de mostrar que é uma teoria quântica da gravidade. A teoria atual de gravidade, a relatividade geral, não permite que os resultados da física quântica. Porque a física quântica coloca limitações sobre o comportamento de pequenos objetos, cria grandes inconsistências ao tentar examinar o universo em escalas extremamente pequenas.

unificar forças

Atualmente, quatro forças fundamentais (mais precisamente chamados de “interacções” entre os físicos) são conhecidos da física: a gravidade, força eletromagnética, força nuclear fraca, ea força nuclear forte. A teoria das cordas cria um quadro em que todos os quatro destas interações eram uma parte da mesma força unificada do universo.

Sob essa teoria, como o início do universo esfriou após o Big Bang, esta força unificada começaram a separar em diferentes forças que vivemos hoje. Experimentos a altas energias pode um dia permitir-nos detectar a unificação dessas forças, embora essas experiências são bem fora da nossa esfera atual da tecnologia.