Теорија струна
Теорија струна је покушај да се у оквиру физике честица помире принципи квантне механике и опште релативности.[1] Такође, уколико се покаже као исправна, постаће главни кандидат за тзв. „Теорију свега“ (енгл. Theory of everything – ТОЕ), односно за покушај описивања свих познатих основних сила и стања материје, на коначан математички начин.
Како још увек не постоје релевантни експерименти којима се могу покрити сва позната енергетска стања честица, теорија струна је и даље предмет сукоба у научној јавности.[2]
Основна претпоставка теорије струна је то да електрони и кваркови у атому нису бездимензионе честице (у суштини, обичне тачке у простору), већ да су заправо једнодимензионалне осцилујуће линије, односно „струне“. Посматрано детаљније, теорија струна се бави и другим елементарним честицама, попут хадрона, бозона и фермиона, и њихових међусобних веза, обједињених под појмом суперсиметрије.
Упрошћено, по овој теорији, на квантни начин се посматрају затезање, кинетика и вибрације ових струна, аналогно обичној затегнутој жици у простору.
Додатни проблем и недоумице изазива и то, што је за потпуну примену теорије струна неопходно укључити и утицај неких, за сада још неуочених димензија универзума, уз већ постојеће и познате четири (три просторне, и једну временску).
Ова теорија је прилично млада, са зачецима у моделу двојне резонанције из 1969. године, и са првим правим значајнијим пробојима из '90 година прошлог столећа.
Научници који су поборници ове теорије, и који раде на њеном даљем развоју су Стивен Хокинг, Едвард Витен, Хуан Малдасена, Том Бенкс, Вили Фишлер, Стивен Шенкер, Стивен Габсер, Игор Клејбанов, Мичио Каку, Александер Пољаков и Леонард Саскинд. Њихови аргументи су да ова теорија омогућава квалитетно комбиновање квантне теорије поља и опште релативности, потом да је у складу са општим постулатима квантне гравитације (нпр. са термодинамиком црних рупа), и напокон, зато што је прошла низ квалитативних провера своје унутрашње (математичке) стабилности.[3][4][5][6][7][8][9]
Постоје и критичари међу признатим научницима, попут Ричарда Фајнмана, Питера Војта, Ли Смолина, Филипа Андерсона, Лоренса Крауса, Карла Ровелија и Шелдон Ли Глашоу, који ову теорију оспоравају зато што не даје готово никакве експерименталне квантитативне претпоставке, односно, једноставно речено, није прошла фазу испитивања кроз конкретне научне експерименте, а све због огромних енергетских прохтева тих експеримената. Такође, број могућих решења је, према њиховом мишљењу, превелики да би теорија била квалитетна, а и у великој мери су решења зависна од претходних дешавања, да би их они сматрали релевантним.
Преглед
уреди
1. Макроскопски ниво – материја
2. Молекулски ниво
3. Атомски ниво – Протони, неутрони и електрони
4. Субатомски ниво – Електрон
5. Субатомски ниво – Кваркови
6. Ниво струна
Теорија струна постулира да електрони и кваркови унутар атома нису 0-димензиони објекти, него да се састоје од 1-димензионалних струна. Те струне могу да осцилују, што даје честицама њихов укус (квантни број), наелектрисање, масу и спин. Теорије струна такође обухватају објекте генералније од струна, зване бране. Реч брана, изведена из „мембрана“, се односи на различите међусобно повезане објекате, као што су Д-бране, црне п-бране и НС5-бране. То су проширени објекти који су наелектрисани извори за диференцијалну форму генерализација векторског потенцијала електромагнетног поља. Ови објекти су међусобно повезани различитим дуалностима. Црној рупи-сличне црне п-бране су идентификоване Д-бранама, које су крајње тачке струна, и та идентификација се назива Gauge-гравитациона дуалност. Истраживање ове једнакости је довело до нових сазнања о квантној хромодинамици, основној теорији јаке нуклеарне силе.[10][11][12][13] Струне формирају затворене петље, осим ако се сусретну са Д-бранама, где оне могу да се отворе у 1-димензионалне линије. Крајње тачке струна не могу да прекину Д-брану, али оне могу да прођу око ње.
Референце
уреди- ^ Sunil Mukhi(1999)"The Theory of Strings: A Detailed Introduction"
- ^ Woit, Peter, Not Even Wrong: The Failure of String Theory and the Search for Unity in Physical Law, Basic Books. 2007. ISBN 978-0-465-09276-5.
- ^ Hawking, Stephen (2010). The Grand Design
- ^ Simeon Hellerman and Ian Swanson(2006): "Dimension-changing exact solutions of string theory"
- ^ Polchinski, Joseph (1998). String Theory
- ^ J. Maldacena (1997), The Large N Limit of Superconformal Field Theories and Supergravity
- ^ Edward Witten (1998). "Anti-de Sitter space and holography"
- ^ N. Comins, W. Kaufmann (2008), Discovering the Universe: From the Stars to the Planets
- ^ Elias Kiritsis(2007) "String Theory in a Nutshell"
- ^ H. Nastase, More on the RHIC fireball and dual black holes, BROWN-HET-1466, arXiv:hep-th/0603176, March 2006,
- ^ H. Liu, K. Rajagopal, U. A. Wiedemann, An AdS/CFT Calculation of Screening in a Hot Wind, MIT-CTP-3757, arXiv:hep-ph/0607062 July 2006,
- ^ H. Liu, K. Rajagopal, U. A. Wiedemann, Calculating the Jet Quenching Parameter from AdS/CFT, Phys.Rev.Lett.97:182301,2006 arXiv:hep-ph/0605178
- ^ H. Nastase, The RHIC fireball as a dual black hole, BROWN-HET-1439, arXiv:hep-th/0501068, January 2005,
Литература
уредиДодатна литература
уредиПопуларне књиге и чланци
уреди- Paul Davies, Julian R. Brown (editors) (1992). Superstrings: A Theory of Everything? (Reprint изд.). Cambridge: Cambridge University Press. стр. 244. ISBN 978-0-521-43775-2.
- Gefter, Amanda (2005). „Is string theory in trouble?”. New Scientist. Приступљено 19. 12. 2005.
- Green, Michael (1986). „Superstrings”. Scientific American. Приступљено 19. 12. 2005.
- Brian Greene (2003). The Elegant Universe (Reissue изд.). New York: W.W. Norton & Company. стр. 464. ISBN 978-0-393-05858-1. Текст „The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory ” игнорисан (помоћ)
- Brian Greene (2004). The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality. New York: Alfred A. Knopf. стр. 569. ISBN 978-0-375-41288-2.
- John Gribbin (1998). The Search for Superstrings, Symmetry, and the Theory of Everything. London: Little Brown and Company. стр. 224. ISBN 978-0-316-32975-0.
- Paul Halpern (2004). The Great Beyond: Higher Dimensions, Parallel Universes, and the Extraordinary Search for a Theory of Everything. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. стр. 326. ISBN 978-0-471-46595-9.
- Dan Hooper (2006). Dark Cosmos: In Search of Our Universe's Missing Mass and Energy. New York: HarperCollins. стр. 240. ISBN 978-0-06-113032-8.
- Michio Kaku (1994). Hyperspace: A Scientific Odyssey Through Parallel Universes, Time Warps, and the Tenth Dimension. Oxford: Oxford University Press. стр. 384. ISBN 978-0-19-508514-3.
- Klebanov, Igor and Juan Maldacena (January 2009). Solving Quantum Field Theories via Curved Spacetimes. Physics Today.
- George Musser (2008). The Complete Idiot's Guide to String Theory. Indianapolis: Alpha. стр. 368. ISBN 978-1-59-257702-6.
- Lisa Randall (2005). Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe's Hidden Dimensions. New York: Ecco Press. стр. 512. ISBN 978-0-06-053108-9.
- Leonard Susskind (2006). The Cosmic Landscape: String Theory and the Illusion of Intelligent Design. New York: Hachette Book Group/Back Bay Books. стр. 403. ISBN 978-0-316-01333-8.
- Gary Taubes (November 1986). "Everything's Now Tied to Strings" Discover Magazine vol 7, #11.
- Alex Vilenkin (2006). Many Worlds in One: The Search for Other Universes. New York: Hill and Wang. стр. 235. ISBN 978-0-8090-9523-0.
- Witten, Edward (2002). „The Universe on a String” (PDF). Astronomy Magazine. Архивирано из оригинала (PDF) 19. 12. 2012. г. Приступљено 19. 12. 2005.
Две нетехничке књиге које су критичне за разумевање теорије струна:
- Lee Smolin (2006). The Trouble with Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next. New York: Houghton Mifflin Co. стр. 392. ISBN 978-0-618-55105-7.
- Peter Woit (2006). Not Even Wrong - The Failure of String Theory And the Search for Unity in Physical Law. London: Jonathan Cape &: New York: Basic Books. стр. 290. ISBN 978-0-465-09275-8.
Уџбеници
уреди- Becker, Katrin, Becker, Melanie, and John H. Schwarz (2007). String Theory and M-Theory: A Modern Introduction. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86069-7.
- Binétruy, Pierre (2007). Supersymmetry: Theory, Experiment, and Cosmology. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850954-7..
- Dine, Michael (2007). Supersymmetry and String Theory: Beyond the Standard Model. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-85841-0..
- Frampton, Paul H. (1974). Dual Resonance Models. Frontiers in Physics. ISBN 978-0-8053-2581-2.
- Gasperini, Maurizio (2007). Elements of String Cosmology. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86875-4..
- Michael Green, John H. Schwarz and Edward Witten (1987) Superstring theory. Cambridge University Press. The original textbook.
- Vol. 1: Introduction. ISBN 978-0-521-35752-4.
- Vol. 2: Loop amplitudes, anomalies and phenomenology. ISBN 978-0-521-35753-1.
- Kiritsis, Elias (2007). String Theory in a Nutshell. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-12230-4..
- Johnson, Clifford (2003). D-branes. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-80912-2.
- Polchinski, Joseph (1998) String Theory. Cambridge University Press.
- Vol. 1: An introduction to the bosonic string. ISBN 978-0-521-63303-1.
- Vol. 2: Superstring theory and beyond. ISBN 978-0-521-63304-8.
- Szabo, Richard J. (Reprinted 2007). An Introduction to String Theory and D-brane Dynamics. Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-427-7. .
- Barton Zwiebach (2004). A First Course in String Theory. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-83143-7..
Технички и критички:
- Roger Penrose (2005). The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe. Knopf. стр. 1136. ISBN 978-0-679-45443-4.
Онлајн материјал
уреди- David Tong. „Lectures on String Theory”. arXiv:0908.0333
. - Schwarz, John H. „Introduction to Superstring Theory”. arXiv:hep-ex/0008017 .
- Witten, Edward (1998). „Duality, Spacetime and Quantum Mechanics”. Kavli Institute for Theoretical Physics. Приступљено 16. 12. 2005.
- Tom W. B. Kibble. „Cosmic strings reborn?”. arXiv:astro-ph/0410073 .
- Marolf, Don. „Resource Letter NSST-1: The Nature and Status of String Theory”. arXiv:hep-th/0311044 .
- Ajay, Shakeeb, Wieland (2004). „The nth dimension”. Приступљено 16. 12. 2005.
- Woit, Peter (2002). „Is string theory even wrong?”. American Scientist. Архивирано из оригинала 15. 8. 2009. г. Приступљено 16. 12. 2005.
- Veneziano Gabriele (мај 2004). „The Myth of the Beginning of Time”. Scientific American. Архивирано из оригинала 16. 10. 2007. г. Приступљено 24. 11. 2011.
- Harris, Richard (7. 11. 2006). „Short of 'All,' String Theorists Accused of Nothing”. National Public Radio. Архивирано из оригинала 7. 3. 2007. г. Приступљено 5. 3. 2007.
- A website dedicated to creative writing inspired by string theory.
- An Italian Website with various papers in English language concerning the mathematical connections between String Theory and Number Theory. Архивирано на сајту Wayback Machine (23. август 2011)
- George Gardner (24. 1. 2007). „Theory of everything put to the test”. Дискусиона група: tech.blorge.com. ID109828243. Архивирано из оригинала 20. 2. 2007. г. Приступљено 3. 3. 2007.
- Minkel, J. R. (2. 3. 2006). „A Prediction from String Theory, with Strings Attached”. Scientific American. Архивирано из оригинала 15. 10. 2007. г. Приступљено 24. 11. 2011.
- Chalmers, Matthew (3. 9. 2007). „Stringscape”. Physics World. Архивирано из оригинала 28. 9. 2007. г. Приступљено 6. 9. 2007. Спољашња веза у
|publisher=(помоћ) - Woit, Peter. Not Even Wrong: The Failure of String Theory & the Continuing Challenge to Unify the Laws of Physics. 2006. ISBN 978-0-224-07605-0. (Jonathan Cape), ISBN 978-0-465-09275-8 (Basic Books)
- Schwarz, John (2001). „Early History of String Theory: A Personal Perspective”. Приступљено 17. 7. 2009.
- Zidbits (2011-03-27). „A Layman's Explanation For String Theory?”.
