En fiziko, teorio de kordoj estas teoria kadro en kiu la punkt-similaj eroj de partikla fiziko estas anstataŭigitaj per unu-dimensiaj objektoj nomitaj ŝnuroj.
Ĝi priskribas kiel tiuj ŝnuroj disvastiĝas tra spaco kaj interagas kun unu la alian.
Sur distancpesilo pli granda ol la kordoskalo, ŝnuro aspektas ekzakte pli kiel ordinara partiklo, kun sia maso, pagendaĵo, kaj aliaj trajtoj determinitaj fare de la vibrational stato de la ŝnuro.
En teorio de kordoj, unu el la multaj vibrational statoj de la ŝnuro egalrilatas al la graviton, kvantmekanika partiklo kiu portas gravitan forton.
Tiel teorio de kordoj estas teorio de kvantuma gravito.
#000001
Teorio de kordoj estas larĝa kaj multfaceta temo kiu provoj trakti kelkajn profundajn demandojn de fundamenta fiziko.
Teorio de kordoj estis aplikita al gamo da problemoj en nigratruaj fizikoj, frua universkosmologio, nuklea fiziko, kaj densigitaj materiofizikoj, kaj ĝi stimulis kelkajn gravajn evoluojn en pura matematiko.
Ĉar teorio de kordoj eble disponigas unuigitan priskribon de gravito kaj partikla fiziko, ĝi estas kandidato por teorio de ĉio, memstara matematika modelo kiu priskribas ĉiujn fundamentajn fortojn kaj formojn de materio.
Malgraŭ multe da laboro en tiuj problemoj, ĝi ne estas konata al kiu ampleksa teorio de kordoj priskribas la realan mondon aŭ kiom multe da libereco la teorio permesas por elekti la detalojn.
#000002
Teorio de kordoj unue estis volita en la malfruaj 1960-aj jaroj kiel teorio de la forta nuklea forto, antaŭ esti prirezignita en favoro de kvantumaj kolordinamikoj.
Poste, estis realigite ke la trajtoj kiuj igis teorion de kordoj malracia mem kiam teorio de nuklea fiziko igis ĝin esperiga kandidato por kvantumteorio de gravito.
La plej frua versio de teorio de kordoj, bosona teorio de kordoj, asimilis nur la klason de partikloj konataj kiel bosonoj.
Ĝi poste evoluis en superŝnurteorion, kiu postulas ligon nomitan supersimetrio inter bosonoj kaj la klaso de partikloj nomitaj fermionoj.
Kvin koheraj versioj de superŝnurteorio estis evoluigitaj antaŭ ol ĝi estis konjektita en la mez-1990-aj jaroj kiuj ili estis ĉiuj malsamaj limigaj kazoj de ununura teorio en dek unu dimensioj konataj kiel M-teorio.
Malfrue en 1997, teoriuloj malkovris gravan rilaton nomitajn la ANONCOJ/CFT-korespondado, kiu rilatigas teorion de kordoj al alia speco de fizika teorio nomita kvantuma kampa teorio.
#000003
Unu el la defioj de teorio de kordoj estas ke la plena teorio ne havas kontentigan difinon en ĉiuj cirkonstancoj.
Alia temo estas ke la teorio supozeble priskribas grandegan pejzaĝon de eblaj universoj, kaj tio malfaciligis laborojn por evoluigi teoriojn de partikla fiziko bazita sur teorio de kordoj.
Tiuj temoj kondukis al kelkaj en la komunumo kritiki tiujn alirojn al fiziko kaj pridubi la valoron de daŭra esplorado sur teorio de kordo-unuigo.
#000004
Derivaĵo ene de teorio de kordoj
#000006
En la dudeka jarcento, du teoriaj kadroj aperis por formulado de la leĝoj de fiziko.
La unua estas Albert Einstein
ĝenerala fizika relativeco, teorio kiu klarigas la forton de gravito kaj la strukturo de spaco kaj tempo.
La alia estas kvantuma mekaniko kiu estas tute malsama formuliĝo priskribi fizikajn fenomenojn uzantajn la konatajn verŝajnec principojn.
De la malfruaj 1970-aj jaroj, tiuj du kadroj pruvis esti sufiĉaj klarigi la plej multajn el la observitaj ecoj de la universo, de elementaj partikloj ĝis atomoj ĝis la evoluo de steloj kaj la universo kiel tutaĵo.
#000007
Malgraŭ tiuj sukcesoj, ekzistas daŭre multaj problemoj kiuj restas esti solvitaj.
Unu el la plej profundaj problemoj en moderna fiziko estas la problemo de kvantuma gravito.
La ĝenerala fizika relativeco estas formulita ene de la kadro de klasika fiziko, dum la aliaj fundamentaj fortoj estas priskribitaj ene de la kadro de kvantuma mekaniko.
Kvantumteorio de gravito estas necesa por unuigi ĝeneralan relativecon kun la principoj de kvantuma mekaniko, sed malfacilaĵoj ekestas kiam oni provas surŝmiri la kutimajn receptojn de kvantumteorio al la forto de gravito.
Aldone al la problemo de evoluigado de kohera teorio de kvantuma gravito, ekzistas multaj aliaj fundamentaj problemoj en la fiziko de atomkernoj, nigraj truoj, kaj la frua universo.
#000008
Unu el la ĉefevoluoj de la pasinteco pluraj jardekoj en teorio de kordoj estis la eltrovo de certaj "duecoj", matematikaj transformoj kiuj identigas unu fizikan teorion kun alia.
Fizikistoj studantaj teorion de kordoj malkovris kelkajn el tiujn duecojn inter malsamaj versioj de teorio de kordoj, kaj tio kondukis al la supozo ke ĉiuj koheraj versioj de teorio de kordoj estas inkluditaj en ununura kadro konata kiel M-teorio.
#000010
Ekde teorio de kordoj asimilas ĉiujn la fundamentaj fortoj, inkluzive de gravito, multaj fizikistoj esperas ke ĝi plene priskribas nian universon, igante ĝin teorio de ĉio.
Unu el la celoj de aktuala esplorado en teorio de kordoj estas trovi solvon de la teorio kiu reproduktas la observitan spektron de elementaj partikloj, kun malgranda kosmologia konstanta, enhavante malluman materion kaj kredindan mekanismon por kosma inflacio.
Dum okazis progreso direkte al tiuj celoj, ĝi ne estas konata al kiu ampleksa teorio de kordoj priskribas la realan mondon aŭ kiom multe da libereco la teorio permesas por elekti la detalojn.
#000012
Unu el la defioj de teorio de kordoj estas ke la plena teorio ne havas kontentigan difinon en ĉiuj cirkonstancoj.
La disvastigo de ŝnuroj estas plej simple difinita uzante la teknikojn de perturbteorio, sed estas ne konata ĝenerale kiel difini teorio de kordo nonperturbatively.
Estas ankaŭ ne klare ĉu ekzistas ĉiu principo de kiu teorio de kordoj selektas sian vakuostaton, la fizikan staton kiu determinas la trajtojn de nia universo.
Tiuj problemoj kondukis al kelkaj en la komunumo kritiki tiujn alirojn al la unuigo de fiziko kaj pridubi la valoron de daŭra esplorado en tiuj problemoj.
#000013
La apliko de kvantumaj mekanikoj al fizikaj objektoj kiel ekzemple la elektromagneta kampo, kiuj estas etenditaj en spaco kaj tempo, estas konata kiel kvantuma kampa teorio.
En partiklaj fizikoj, kvantumaj kampa teorioj formas la bazon por nia kompreno de elementaj partikloj, kiuj estas modeligitaj kiel ekscitoj en la fundamentaj kampoj.
#000014
En kvantuma kampa teorio, oni tipe komputas la probablecojn de diversaj fizikaj okazaĵoj uzadoj de la teknikoj de perturbteorio.
Evoluigite fare de Richard Feynman kaj aliaj en la unua duono de la dudeka jarcento, perturbative-kvantuma kampa teorio uzas specialajn diagramojn nomitajn Feynman-diagramoj por organizi komputadojn.
Oni imagas ke tiuj diagramoj prezentas la padojn de punkt-similaj partikloj kaj siajn interagojn.
#000015
La deirpunkto por teorio de kordoj estas la ideo ke la punkt-similaj eroj de kvantuma kampa teorio ankaŭ povas esti modeligitaj kiel unu-dimensiaj objektoj nomitaj ŝnuroj.
La interagado de ŝnuroj estas plej simple difinita ĝeneraligante la perturbteorion utiligitan en ordinara kvantuma kampa teorio.
Sur la nivelo de Feynman-diagramoj, tio intencas anstataŭigi la unu-dimensian diagramon reprezentante la padon de punktopartiklo proksime de dudimensia surfaco reprezentanta la decidproponon de ŝnuro.
Male al en kvantuma kampa teorio, teorio de kordoj ne havas plenan ne-perturbativen-difinon, do multajn el la teoriaj demandoj ke fizikistoj ŝatus por respondi restas pro atingo.
#000016
En teorioj de partikla fiziko bazita sur teorio de kordoj, la karakteriza longoskalo de ŝnuroj estas supozita esti sur la ordo de la longo de Planck, aŭ 10 −35 metroj, la skalo ĉe kiuj la efikoj de kvantuma gravito verŝajne iĝas signifaj.
Sur multe pli grandaj longoskvamoj, kiel ekzemple la skvamoj videblaj en fizikejoj, tiaj objektoj estus nedistingeblaj de nul-dimensiaj punktopartikloj, kaj la vibrational stato de la ŝnuro determinus la specon de partiklo.
Unu el la vibrational statoj de ŝnuro egalrilatas al la graviton, kvantmekanika partiklo kiu portas la gravitan forton.
#000017
La originalversio da teorio de kordoj estis bosona teorio de kordoj, sed tiu versio priskribis nur bosonojn, klason de partikloj kiuj elsendas fortojn inter la materiopartikloj, aŭ fermionoj.
Bosona teorio de kordoj estis poste anstataŭita per teorioj nomitaj superŝnurteorioj.
Tiuj teorioj priskribas kaj bosonojn kaj fermionojn, kaj ili asimilas teorian ideon nomitan supersimetrio.
Tio estas matematika rilato kiu ekzistas en certaj fizikaj teorioj inter la bosonoj kaj fermionoj.
En teorioj kun supersimetrio, ĉiu bosono havas ekvivalenton kiu estas fermiono, kaj inverse.
#000018
Ekzistas pluraj versioj de superŝnurteorio:
tipo I, tipo IIA, speco IIB, kaj du gustoj da varmegerotika teorio de kordoj ( TIEL (32) kaj E 8 × E 8 ).
La malsamaj teorioj permesas malsamajn specojn de ŝnuroj, kaj la partikloj kiuj ekestas ĉe malaltenergioj ekspozicias malsamajn simetriojn.
Ekzemple, la tipo I teorio inkludas kaj malfermajn ŝnurojn (kiuj estas segmentoj kun finpunktoj) kaj fermitajn ŝnurojn (kiuj formas fermitajn buklojn), dum tipoj IIA, IIB kaj varmegerotika inkludas nur fermitajn ŝnurojn.
#000019
En ĉiutageco, ekzistas tri konata grandeco de spaco: alteco, larĝo kaj longo.
La ĝenerala fizika relativeco de Einstein traktas tempon kiel dimension sur alparo kun la tri spaca grandeco;
en ĝenerala relativeco, spaco kaj tempo ne estas modeligitaj tiel apartaj unuoj sed estas anstataŭe unuigitaj al kvar-dimensia spactempo.
En tiu kadro, la fenomeno de gravito estas rigardita kiel sekvo de la geometrio de spactempo.
#000020
Malgraŭ la fakto ke la universo estas bone priskribita per kvar-dimensia spactempo, ekzistas pluraj kialoj kial fizikistoj pripensas teoriojn en alia grandeco.
En kelkaj kazoj, per modeligado de spactempo en malsama nombro da grandeco, teorio iĝas pli matematike akordiĝema, kaj oni povas prezenti kalkulojn kaj akiri ĝeneralajn komprenojn pli facile.
[b] ekzistas ankaŭ situacioj kie teorioj en du aŭ tri-spactempa grandeco estas utilaj por priskribado de fenomenoj en densigita materiofiziko.
Finfine, tie ekzistas scenaroj en kiuj povis fakte ekzisti pli ol kvar dimensioj de spactempo kiuj tamen sukcesis eviti detekton.
#000021
Unu rimarkinda kvalito de teorio de kordoj estas ke tiuj teorioj postulas ekstran grandecon de spactempo por sia matematika konsistenco.
En bosona teorio de kordoj, spactempo estas 26-dimensia, dum en superŝnurteorio ĝi estas 10-dimensia, kaj en M-teorio ĝi estas 11-dimensia.
Por priskribi realajn fizikajn fenomenojn utiligantajn teorion de kordoj, oni devas tial imagi scenarojn en kiuj tiu ekstra grandeco ne estus observitaj en eksperimentoj.
#000022
Kompaktigo estas unu maniero modifi la nombro da grandeco en fizika teorio.
En Kompaktigo, kelkaj el la ekstra grandeco estas supozitaj "fermiĝi supren" sur ili mem por formi cirklojn.
En la limo kie tiuj krispigis supren grandecon iĝas tre malgrandaj, oni akiras teorion en kiu spactempo havas efike pli malaltan nombron da grandeco.
Norma analogeco por tio devas pripensi plurdimensian objekton kiel ekzemple akvohoso.
Se la hoso estas rigardita de sufiĉa distanco, ĝi ŝajnas havi nur unu dimension, sian longon.
Tamen, ĉar unu aliras la hoson, oni malkovras ke ĝi enhavas duan dimension, sian cirkonferencon.
Tiel, formiko rampanta sur la surfacon de la hoso moviĝus en du dimensioj.
#000023
Kompaktigo povas esti uzita por konstrui modelojn en kiuj spactempo estas efike kvar-dimensia.
Tamen, ne ĉiu maniero de kompaktifiing la ekstra grandeco produktas modelon kun la ĝustaj trajtoj por priskribi naturon.
En realigebla modelo de partiklaj fizikoj, la kompakta ekstra grandeco devas esti formitaj kiel Calabi-Yau-dukto.
Calabi-Yau-dukto estas speciala spaco kiu estas tipe prenita por esti ses-dimensia en aplikoj por teorion de kordoj.
Ĝi estas nomita laŭ matematikistoj Eugenio Calabi kaj Shing-Tung Yau.
#000024
Alia aliro al reduktado de la nombro da grandeco estas la tielnomita brane-monda scenaro.
En tiu aliro, fizikistoj supozas ke la observebla universo estas kvar-dimensia subspaco da pli alta dimensia spaco.
En tiaj modeloj, la fort-portadaj bosonoj de partikla fiziko ekestiĝas de malfermaj ŝnuroj kun finpunktoj alkroĉite al la kvar-dimensia subspaco, dum gravito ekestiĝas de fermitaj ŝnuroj disvastigantaj tra la pli granda ĉirkaŭa spaco.
Tiu ideo ludas gravan rolon en provoj evoluigi modelojn de realmonda fiziko bazita sur teorio de kordoj, kaj ĝi disponigas naturan klarigon por la malforto de gravito komparite kun la aliaj fundamentaj fortoj.
#000025
Unu rimarkinda fakto pri teorio de kordoj estas ke la malsamaj versioj de la teorio ĉiuj montriĝas por rilataj laŭ tre nesensignifaj manieroj.
Unu el la rilatoj kiuj povas ekzisti inter malsamaj teorio de kordoj estas nomita S-dueca.
Tio estas rilato kiu diras ke kolekto de forte interrilatantaj partikloj en unu teorio povas, en kelkaj kazoj, esti rigardita kiel kolekto de malforte interrilatantaj partikloj en tute malsama teorio.
Malglate parolante, kolekto de partikloj laŭdire forte interrilatas ĉu ili kombinas kaj ofte kaj malforte kadukiĝas interrilatantaj se jes tiel malofte.
Tipo kiun mi al teorio de kordoj montriĝas por ekvivalenta de S-dueco al la TIEL (32) varmegerotika teorion de kordoj.
Simile, tipa IIB-teorio de kordoj estas rilatita al si mem laŭ nesensignifa maniero de S-dueco.
#000026
Alia rilato inter malsamaj teorio de kordoj estas T-dueca.
Ĉi tie oni pripensas ŝnurojn disvastigantajn ĉirkaŭ cirkla ekstra dimensio.
T-dueco deklaras ke ŝnuro disvastiganta ĉirkaŭ cirklo de radiuso R estas ekvivalenta al ŝnuro disvastiganta ĉirkaŭ cirklo de radiuso 1/ R en la senco ke ĉiuj observeblaj kvantoj en unu priskribo estas identigitaj kun kvantoj en la duobla priskribo.
Ekzemple, ŝnuro havas impeton kiam ĝi disvastiĝas ĉirkaŭ cirklo, kaj ĝi ankaŭ povas bobeni ĉirkaŭ la cirklo unu aŭ pluraj fojojn.
La nombro da tempoj la ŝnuro bobenas ĉirkaŭ cirklo estas nomita la kurbiĝema nombro.
Se ŝnuro havas impeton p kaj bobenanta nombron da n en unu priskribo, ĝi havos impeton n kaj bobenanta nombron da p en la duobla priskribo.
Ekzemple, tipa IIA-teorio de kordoj estas ekvivalenta al tipa IIB-teorio de kordoj per T-dueco, kaj la du versioj de varmegerotika teorio de kordoj ankaŭ estas ligitaj per T-dueco.
#000027
Ĝenerale, la esprimo dueco rilatas al situacio kie du ŝajne malsamaj fizikaj sistemoj montriĝas por ekvivalentaj laŭ nesensignifa maniero.
Du teorioj ligitaj per dueco ne devas esti teorio de kordoj.
Ekzemple, Montonen-oliveca dueco estas ekzemplo de S-dueca rilato inter kvantumaj kampa teorioj.
La ANONCOJ/CFT-korespondado estas ekzemplo de dueco kiu rilatigas teorion de kordoj al kvantuma kampa teorio.
Se du teorioj estas ligitaj per dueco, ĝi signifas ke unu teorio povas esti transformita laŭ iu maniero tiel ke ĝi finas aspekti ekzakte pli kiel la alia teorio.
La du teorioj tiam laŭdire estas duoblaj unu al la alia sub la transformo.
Metita alimaniere, la du teorioj estas matematike malsamaj priskriboj de la samaj fenomenoj.
#000028
En teorio de kordoj kaj rilataj teorioj, brane estas fizika objekto kiu ĝeneraligas la nocion de punktopartiklo al pli alta grandeco.
Ekzemple, punktopartiklo povas esti rigardita kiel brane de dimensio nul, dum ŝnuro povas esti rigardita kiel brane de dimensio oni.
Estas ankaŭ eble pripensi higher-dimensiajn branojn.
En dimensio p, tiuj estas nomitaj p-brane.
La vorto brane venas de la vorto "membrano" kiu rilatas al dudimensia brane.
#000029
Branoj estas dinamikaj objektoj kiuj povas disvastiĝi tra spactempo laŭ la reguloj de kvantuma mekaniko.
Ili havas mason kaj povas havi aliajn atributojn kiel ekzemple pagendaĵo.
P-brane balaas eksteren ( p +1) dimensian volumenon en spactempo nomita it mondvolumeno.
Fizikistoj ofte studas kampojn analogajn al la elektromagneta kampo kiuj vivas sur la mondvolumeno de brane.
#000030
En teorio de kordoj, D-branes estas grava klaso de branoj kiuj ekestas kiam oni pripensas malfermajn ŝnurojn.
Ĉar malferma ŝnuro disvastiĝas tra spactempo, ĝiaj finpunktoj estas postulataj por situi sur D-brane.
La letero "D" en D-brane rilatas al certa matematika kondiĉo sur la sistemo konata kiel la Dirichlet limcirkonstanco.
La studo de D-branes en teorio de kordoj kaŭzis gravajn rezultojn kiel ekzemple la ANONCOJ/CFT-korespondado, kiu deĵetis lumon en multaj problemoj en kvantuma kampa teorio.
#000031
Branoj ankaŭ estas ofte studitaj de sole matematika perspektivo.
Matematike, branoj povas esti priskribitaj kiel celoj de certaj kategorioj, kiel ekzemple la derivita kategorio da koheraj faskoj en kompleksa algebra diverseco, aŭ la Fukaya kategorio da simplekta dukto.
La ligo inter la fizika nocio de brane kaj la matematika nocio de kategorio kondukis al gravaj matematikaj komprenoj en la kampoj de algebra kaj simplektic-geometrio [32] kaj prezenta teorio.
#000032
Antaŭ 1995, teoriuloj kredis ke ekzistis kvin koheraj versioj de superŝnurteorio (tipo I, tipo IIA, speco IIB, kaj du versioj de varmegerotika teorio de kordoj).
Tiu kompreno ŝanĝita en 1995 kiam Edward Witten sugestis ke la kvin teorioj ĵus estis specialaj limigante kazojn de dekunu-dimensia teorio vokis M-teoria.
La supozo de Witten estis bazita sur la laboro de kelkaj aliaj fizikistoj, inkluzive de Ashoke Sen, Chris Hull, Paul Townsend, kaj Michael Duff.
Lia proklamo kaŭzis ekblovon de esploraktiveco nun konata kiel la dua superŝnurcirkulado.
#000033
En la 1970-aj jaroj, multaj fizikistoj iĝis interesitaj pri supergravit teorioj, kiuj kombinas ĝeneralan relativecon kun supersimetrio.
Dum ĝenerala relativeco igas senti en iu nombro da grandeco, supergravito metas supran limon sur la nombron da grandeco.
En 1978, laboro de Werner Nahm montris ke ke la maksimuma spactempodimensio en kiu oni povas formuli koheran supersimetrian teorion estas dek unu.
En la sama jaro, Eugene Cremmer, Bernard Julia, kaj Joel Scherk de la École Normale Supérieure montris ke supergravito ne nur permesas ĝis dek unu dimensiojn sed estas fakte plej eleganta en tiu maksimuma nombro da grandeco.
#000034
Komence, multaj fizikistoj esperis ke de kompaktifiing dekunu-dimensia supergravito, eble estos eble konstrui realismajn modelojn el nia kvar-dimensia mondo.
La espero estis tiuj tiaj modeloj disponigus unuigitan priskribon de la kvar fundamentaj fortoj de naturo: elektromagnetismo, la fortaj kaj malfortaj nukleaj fortoj, kaj gravito.
Intereso en dekunu-dimensia supergravito baldaŭ malkreskis kiam diversaj difektoj en tiu skemo estis malkovritaj.
Unu el la problemoj estis ke la leĝoj de fiziko ŝajnas distingi inter dekstrumaj kaj maldekstrume, fenomenon konatan kiel nememspegulsimetrieco.
Edward Witten kaj aliaj observis ke tiu nememspegulsimetriecposedaĵo ne povas esti facile derivita per kompaktifiing de dek unu dimensioj.
#000035
En la unua superŝnurcirkulado en 1984, multaj fizikistoj kontaktis teorion de kordoj kiel unuigita teorio de partikla fiziko kaj kvantuma gravito.
Male al supergravitteorio, teorio de kordoj povis alĝustigi la nememspegulsimetriecon de la norma modelo, kaj ĝi disponigis teorion de gravito kongrua kun kvanteefikoj.
Alia kvalito de teorio de kordoj ke al multaj fizikistoj estis tiritaj en la 1980-aj jaroj kaj 1990-aj jaroj estis ĝia alta grado da unikeco.
En ordinaraj partikloteorioj, oni povas pripensi ajnan kolekton de elementaj partikloj kies klasika konduto estas priskribita fare de arbitra Lagrangian.
En teorio de kordoj, la eblecoj estas multe pli limigitaj: per la 1990-aj jaroj, fizikistoj argumentis ke ekzistis nur kvin koheraj supersimetriaj versioj de la teorio.
#000036
Kvankam ekzistis nur manpleno da koheraj superŝnurteorioj, restis mistero kial ekzistis ne nur unu kohera formuliĝo.
Tamen, ĉar fizikistoj komencis ekzameni teorion de kordoj pli proksime, ili ekkomprenis ke tiuj teorioj estas rilataj laŭ malsimplaj kaj nesensignifaj manieroj.
Ili trovis ke sistemo de forte interrilatantaj ŝnuroj povas, en kelkaj kazoj, esti rigardita kiel sistemo de malforte interrilatantaj ŝnuroj.
Tiu fenomeno estas konata kiel S-dueco.
Ĝi estis studita fare de Ashoke Sen en la kunteksto de varmegerotikaj ŝnuroj en kvar dimensioj [39] [40] kaj de Chris Hull kaj Paul Townsend en la kunteksto de la tipa IIB-teorio.
Teoriuloj ankaŭ trovis ke malsamaj teorio de kordoj povas esti ligitaj per T-dueco.
Tiu dueco implicas ke ŝnuroj disvastigantaj pri tute malsamaj spactempogeometrioj povas esti fizike ekvivalentaj.
#000037
Ĉe ĉirkaŭ la sama tempo, ĉar multaj fizikistoj studis la trajtojn de ŝnuroj, grupeto de fizikistoj ekzamenis la eblajn aplikojn de pli altaj dimensiaj objektoj.
En 1987, Eric Bergshoeff, Ergin Sezgin, kaj Paul Townsend montris ke dekunu-dimensia supergravito inkludas dudimensiajn branojn.
Intuicie, tiuj objektoj aspektas pli kiel tukoj aŭ membranoj disvastigantaj tra la dekunu-dimensia spactempo.
Baldaŭ post tiu eltrovaĵo, Michael Duff, Paul Howe, Takeo Inami, kaj Kellogg Stelle pripensis specialan Kompaktigon de dekunu-dimensia supergravito kun unu el la grandeco krispigitaj supren en cirklon.
En tiu konteksto, oni povas imagi la membranvolvaĵon ĉirkaŭ la cirkla dimensio.
Se la radiuso de la cirklo estas sufiĉe malgranda, tiam tiu membrano aspektas ekzakte pli kiel ŝnuro en dek-dimensia spactempo.
Fakte, Duff kaj liaj kunlaborantoj montris ke tiu konstruo reproduktas precize la ŝnurojn aperantajn en tipa IIA-superŝnurteorio.
#000038
Elvokiva ĉe teorio de kordo-konferenco en 1995, Edward Witten faris la surprizan sugeston ke ĉiuj kvin superŝnurteorioj estis fakte ĵus malsamaj limigante kazojn de ununura teorio en dek unu-spactempa grandeco.
La proklamo de Witten tiris kune ĉiujn la antaŭaj rezultoj pri S- kaj T-dueco kaj la aspekto de pli altaj dimensiaj branoj en teorio de kordoj.
En la monatoj sekvantaj la proklamon de Witten, centoj da novaj artikoloj aperis sur la Interreto konfirmanta malsamajn partojn de lia propono.
Hodiaŭ tiu ekblovo de laboro estas konata kiel la dua superŝnurcirkulado.
#000039
Komence, kelkaj fizikistoj sugestis ke la nova teorio estis fundamenta teorio de membranoj, sed Witten estis skeptika de la rolo de membranoj en la teorio.
En artikolo de 1996, Hořava kaj Witten skribis "Kiel estis svatite ke la dekunu-dimensia teorio estas supermembranteorio sed ke ekzistas kelkaj kialoj dubi ke interpreto, ni nedevige nomos ĝin la M-teorio, lasante al la estonteco la rilaton de M al membranoj."
En la foresto de kompreno de la vera signifo kaj strukturo de M-teorio, Witten indikis ke la M devus signifi "magion", "mistero", aŭ "membrano" laŭ gusto, kaj la vera signifo de la titolo devus esti decidita kiam pli fundamenta formuliĝo de la teorio estas konata.
#000040
En matematiko, matrico estas rektangula aro de nombroj aŭ aliaj datenoj.
En fiziko, matricmodelo estas unuopspeco de fizika teorio kies matematika formulo implikas la nocion de matrico laŭ grava maniero.
Matricmodelo priskribas la konduton de aro de matricoj ene de la kadro de kvantuma mekaniko.
#000041
Unu grava ekzemplo de matricmodelo estas la BFSS-matricmodelo proponita fare de Tom Banks, Willy Fischler, Stephen Shenker, kaj Leonard Susskind en 1997.
Tiu teorio priskribas la konduton de aro de naŭ grandaj matricoj.
En ilia origina artikolo, tiuj verkintoj montris, inter aliaj aĵoj, ke la etenergia limo de tiu matricmodelo estas priskribita per dekunu-dimensia supergravito.
Tiuj kalkuloj igis ilin proponi ke la BFSS-matricmodelo estas ekzakte ekvivalenta al M-teorio.
La BFSS-matricmodelo povas tial esti utiligita kiel prototipo por ĝusta formuliĝo de M-teorio kaj ilo por esplorado de la trajtoj de M-teorio en relative simpla konteksto.
#000042
La evoluo de la matricmodelformuliĝo de M-teorio igis fizikistojn pripensi diversajn ligojn inter teorio de kordoj kaj branĉo de matematiko nomita nonkomutative-geometrio.
Tiu subjekto estas ĝeneraligo de ordinara geometrio en kiu matematikistoj difinas novajn geometriajn nociojn uzantajn ilojn de nonkomutative-algebro.
En artikolo de 1998, Alain Connes, Michael R. Douglas, kaj Albert Schwarz montris ke kelkaj aspektoj de matricmodeloj kaj M-teorio estas priskribitaj per nonkomutative-kvantuma kampa teorio, specialaĵo speco de fizika teorio en kiu spactempo estas priskribita matematike uzante nonkomutative-geometrion.
Tio establis ligon inter matricmodeloj kaj M-teorio unuflanke, kaj nonkomutative-geometrion aliflanke.
Ĝi rapide kaŭzis la eltrovon de aliaj gravaj ligiloj inter nonkomutative-geometrio kaj diversaj fizikaj teorioj.
#000043
En ĝenerala relativeco, nigra truo estas difinita kiel regiono da spactempo en kiu la gravitkampo estas tiel forta ke neniu partiklo aŭ radiado povas eskapi.
En la nuntempe akceptitaj modeloj de stela evoluo, nigraj truoj supozeble ekestas kiam masivaj steloj spertas gravitan kolapson, kaj multaj galaksioj supozeble enhavas pezegajn nigran truojn en siaj centroj.
Nigraj truoj ankaŭ estas gravaj pro teoriaj kialoj, ĉar ili prezentas profundajn defiojn por teoriuloj provantaj kompreni la kvantenaspektojn de gravito.
Teorio de kordoj pruvis esti grava ilo por esplorado de la teoriaj trajtoj de nigraj truoj ĉar ĝi disponigas kadron en kiu teoriuloj povas studi sian termodinamikon.
#000044
En la branĉo de fiziko nomita statistika mekaniko, entropio estas kvanto de la hazardo aŭ malsano de fizika sistemo.
Tiu koncepto estis volita en la 1870-aj jaroj de la aŭstra fizikisto Ludwig Boltzmann, kiu montris ke la termodinamikaj trajtoj de gaso povus esti derivitaj de la kombinitaj trajtoj de ĝiaj multaj konsistigaj molekuloj.
Boltzmann kverelis ke averaĝante la kondutojn de ĉiuj malsamaj molekuloj en gaso, oni povas kompreni makroskopajn trajtojn kiel ekzemple volumeno, temperaturo, kaj premo.
Krome, tiu perspektivo igis lin doni precizan difinon de entropio kiel la natura logaritmo de la nombro da malsamaj statoj de la molekuloj (ankaŭ nomitaj mikroŝtatoj) kiuj kaŭzas la samajn makroskopajn ecojn.
#000045
En la dudeka jarcento, fizikistoj komencis apliki la samajn konceptojn al nigraj truoj.
En la plej multaj sistemoj kiel ekzemple gasoj, la entropio skrapas kun la volumeno.
En la 1970-aj jaroj, la fizikisto Jacob Bekenstein sugestis ke la entropio de nigra truo estas anstataŭe proporcia al la surfacareo de sia eventa horizonto, la limo preter kiu materio kaj radiado estas perditaj al ĝia gravita altiro.
Se kombinite kun ideoj de la fizikisto Stephen Hawking, [59] la laboro de Bekenstein donis precizan formulon por la entropio de nigra truo.
La Bekenstein-kolportanta formulo esprimas la entropion S kiel
#000046
kie c estas la lumrapideco, k estas la konstanto de Boltzmann, ħ estas la reduktita Planck-konstanto, G estas la konstanto de Neŭtono, kaj A estas la surfacareo de la eventa horizonto.
#000047
Kiel iu fizika sistemo, nigra truo havas entropion difinitan laŭ la nombro da malsamaj mikroŝtatoj kiuj kondukas al la samaj makroskopaj ecoj.
La Bekenstein-kolportanta entropioformulo donas la atendatan valoron de la entropio de nigra truo, sed de la 1990-aj jaroj, al fizikistoj daŭre mankis derivaĵo de tiu formulo nombrante mikroŝtatojn en teorio de kvantuma gravito.
Trovi tian derivaĵon de tiu formulo estis konsiderita grava testo da la daŭrigebleco de iu teorio de kvantuma gravito kiel ekzemple teorio de kordoj.
#000048
En artikolo de 1996, Andrew Strominger kaj Cumrun Vafa montris kiel derivi la Beckenstein-kolportantan formulon por certaj nigraj truoj en teorio de kordoj.
Ilia kalkulo estis bazita sur la observado ke D-branes - kiuj aspektas pli kiel nestabilaj membranoj kiam ili malforte interrilatas - iĝas densaj, masivaj objektoj kun eventaj horizontoj kiam la interagoj estas fortaj.
En aliaj vortoj, sistemo de forte interrilatanta D-branes en teorio de kordoj estas nedistingebla de nigra truo.
Strominger kaj Vafa analizis tiajn D-brane-sistemojn kaj kalkulis la nombron da malsamaj manieroj meti D-branes en spactempon tiel ke ilia kombinita tumoro kaj pagendaĵo estas egala al antaŭfiksita tumoro kaj fakturigo por la rezulta nigra truo.
Ilia kalkulo reproduktis la Bekenstein-kolportantan formulon precize, inkluzive de la faktoro de 1/4.
Posta laboro de Strominger, Vafa, kaj aliaj rafinis la originajn kalkulojn kaj donis la precizajn valorojn de la "kvanteĝustigoj" bezonitaj por priskribi tre malgrandajn nigrajn truojn.
#000049
La nigraj truoj kiujn Strominger kaj Vafa pripensis en ilia origina laboro estis tre diferencaj de realaj astrofizikaj nigraj truoj.
Unu diferenco estis ke Strominger kaj Vafa konsideris nur ekstremal nigrajn truojn por igi la kalkulon akordiĝema.
Tiuj estas difinitaj kiel nigraj truoj kun la plej malsupra ebla maso kongrua kun antaŭfiksita pagendaĵo.
Strominger kaj Vafa ankaŭ limigis atenton al nigraj truoj en kvindimensia spactempo kun nefizika supersimetrio.
#000050
Kvankam ĝi estis origine evoluigita en tiu tre speciala kaj fizike nerealisma kunteksto en teorio de kordoj, la entropiokalkulo de Strominger kaj Vafa kondukis al kvalita kompreno de pri kiom nigratrua entropio povas esti respondecita en iu teorio de kvantuma gravito.
Efektive, en 1998, Strominger argumentis ke la origina rezulto povis esti ĝeneraligita al arbitra kohera teorio de kvantuma gravito sen fidado je ŝnuroj aŭ supersimetrio.
En kunlaboro kun pluraj aliaj verkintoj en 2010, li montris ke kelkaj rezultoj sur nigratrua entropio povus esti etenditaj al ne-extremal astrofizikaj nigraj truoj.
#000051
[c] Superrigardo de la korespondado
#000053
En la ANONCOJ/CFT-korespondado, la geometrio de spactempo estas priskribita laŭ certa vakuosolvo de la ekvacio de Einstein nomita kontraŭ-de-vartistinspaco.
En tre elementaj esprimoj, kontraŭ-de Sitter-spaco estas matematika modelo da spactempo en kiu la nocio de distanco inter punktoj (la metriko) estas diferenca de la nocio de distanco en ordinara eŭklida geometrio.
Ĝi estas proksime rilatita al hiperbola spaco, kiu povas esti rigardita kiel disko kiel ilustrita maldekstre.
Tiu bildo montras poligonmodelijonon de disko proksime de trianguloj kaj kvaranguloj.
Oni povas difini la distancon inter punktoj de tiu disko laŭ tia maniero ke ĉiuj trianguloj kaj kvaranguloj estas la sama grandeco kaj la cirkla ekstera limo estas senlime malproksima de iu punkto en la interno.
#000054
Oni povas imagi stakon de hiperbolaj diskoj kie ĉiu disko reprezentas la staton de la universo en antaŭfiksita tempo.
La rezulta geometria objekto estas tridimensia kontraŭ-de vartistinspaco.
Ĝi aspektas pli kiel solida cilindro en kiu ĉiu sekco estas kopio de la hiperbola disko.
La tempo etendiĝas laŭ la vertikala direkto en tiu bildo.
La surfaco de tiu cilindro ludas gravan rolon en la ANONCOJ/CFT-korespondado.
Kiel per la hiperbola aviadilo, kontraŭ-de vartistinspaco estas kurba laŭ tia maniero ke ĉiu punkto en la interno estas fakte senlime malproksima de tiu limsurfaco.
#000055
Tiu konstruo priskribas hipotezan universon kun nur du-spaca grandeco kaj unu fojon dimensio, sed ĝi povas esti ĝeneraligita al iu nombro da grandeco.
Efektive, hiperbola spaco povas havi pli ol du dimensioj kaj oni povas "stakigi supren" kopiojn de hiperbola spaco por ricevi higher-dimensiajn modelojn de kontraŭ-de-vartistinspaco.
#000056
Grava kvalito de kontraŭ-de-vartistinspaco estas it limo (kiu aspektas pli kiel cilindro koncerne tridimensian kontraŭ-de-vartistinspacon).
Unu posedaĵo de tiu limo estas ke, ene de malgranda regiono sur la surfaco ĉirkaŭ iu antaŭfiksita punkto, ĝi aspektas ekzakte pli kiel spaco de Minkowski, la modelo de spactempo uzita en negravitaj fizikoj.
Oni povas tial pripensi helpteorion en kiu "spactempo" ricevas per la limo de kontraŭ-de-vartistinspaco.
Tiu observado estas la deirpunkto por ANONCOJ/CFT-korespondado, kiu deklaras ke la limo de kontraŭ-de-vartistinspaco povas esti rigardita kiel la "spactempo" por kvantuma kampa teorio.
La aserto estas ke tiu kvantuma kampa teorio estas ekvivalenta al gravita teorio, kiel ekzemple teorio de kordoj, en la groco kontraŭ-de vartistinspaco en la senco ke ekzistas "vortaro" por tradukado de unuoj kaj kalkuloj en unu teorio en iliajn ekvivalentojn en la alia teorio.
Ekzemple, ununura partiklo en la gravita teorio eble egalrilatos al iu kolekto da partikloj en la limteorio.
Krome, la prognozoj en la du teorioj estas kvante identaj tiel ke se du partikloj havas 40-procentan ŝancon de koliziado en la gravita teorio, tiam la ekvivalentaj kolektoj en la limteorio ankaŭ havus 40-procentan ŝancon de koliziado.
#000057
La eltrovo de la ANONCOJ/CFT-korespondado estis grava antaŭeniĝo en la kompreno de fizikistoj de teorio de kordoj kaj kvantuma gravito.
Unu kialo de tio estas ke la korespondado disponigas formuliĝon de teorio de kordoj laŭ kvantuma kampa teorio, kiu estas bone komprenita kompare.
Alia kialo estas ke ĝi disponigas ĝeneralan kadron en kiu fizikistoj povas studi kaj provi solvi la paradoksojn de nigraj truoj.
#000058
Aldone al ĝiaj aplikoj al teoriaj problemoj en kvantuma gravito, la ANONCOJ/CFT korespondado estis aplikita al gamo da problemoj en kvantuma kampa teorio.
Unu fizika sistemo kiu estis studita utiligante la ANONCOJN/CFT-korespondadon estas la kaze-gluona plasmo, ekzotika materistato produktita en partikloakceleratoroj.
Tiu materistato ekestas por mallongaj momentoj kiam pezaj jonoj kiel ekzemple oro aŭ plumbo nukleoj estas koliziitaj ĉe altaj energioj.
Tiaj kolizioj kaŭzas la kvarkojn kiuj konsistigas atomkernojn al delimigo ĉe temperaturoj de ĉirkaŭ du trilionoj da Kelvinoj, kondiĉoj similaj al tiuj donacoj ĉe proksimume 10 −11 sekundoj post la Praeksplodo.
#000061
La fiziko de la kaze-gluona plasmo estas regita per teorio nomita kvantuma kolordinamiko, sed tiu teorio estas matematike nesolvebla en problemoj implikantaj la kaze-gluonan plasmon.
[d] En artikolo aperanta en 2005, Đàm Thanh Sơn kaj liaj kunlaborantoj montris ke la ANONCOJ/CFT-korespondado povus esti utiligitaj por kompreni kelkajn aspektojn de la kaze-gluona plasmo priskribante ĝin en la lingvo de teorio de kordoj.
Uzante la ANONCOJN/CFT-korespondadon, Sơn kaj liaj kunlaborantoj povis priskribi la kazeogluonplasmon laŭ nigraj truoj en kvindimensia spactempo.
La kalkulo montris ke la rilatumo de du kvantoj asociitaj kun la kaze-gluona plasmo, la tondviskozeco kaj volumenodenseco de entropio, devus esti ĉirkaŭ egala al certa universala konstanto.
En 2008, la antaŭdirita valoro de tiu rilatumo por la kaze-gluona plasmo estis konfirmita ĉe la Relativistic Heavy Ion Collider (Relativista Heavy Ion Collider) en Brookhaven Nacia Laboratorio.
#000062
La ANONCOJ/CFT-korespondado ankaŭ estis utiligitaj por studi aspektojn de densigita materiofiziko.
Dum la jardekoj, eksperimentaj densigitaj materiofizikistoj malkovris kelkajn ekzotikajn statojn de materio, inkluzive de superkondukantoj kaj superlikvaĵoj.
Tiuj ŝtatoj estas priskribitaj uzante la formalismon de kvantuma kampa teorio, sed kelkajn fenomenojn malfacilas klarigi uzantajn normajn kampajn teoriajn teknikojn.
Iom daj densigitaj materioteoriuloj inkluzive de Subir Sachdev esperas ke la ANONCOJ/CFT-korespondado faros ebla priskribi tiujn sistemojn en la lingvo de teorio de kordoj kaj lerni pli koncerne ilian konduton.
#000063
Aldone al esti ideo de konsiderinda teoria intereso, teorio de kordoj disponigas kadron por konstruado modeloj el realmonda fiziko kiuj kombinas ĝeneralan relativecon kaj partiklan fizikon.
Fenomenologio estas la branĉo de teoria fiziko en kiu fizikistkonstrukciaj realismaj modeloj de naturo de pli abstraktaj teoriaj ideoj.
Kordfenomenologio estas la parto de teorio de kordoj ke provoj konstrui realismajn aŭ semi-realismajn modelojn bazitajn sur teorio de kordoj.
#000065
Parte pro teoriaj kaj matematikaj malfacilaĵoj kaj parte pro la ekstreme altaj energioj bezonitaj por testi tiujn teoriojn eksperimente, ekzistas ĝis nun neniu eksperimenta indico kiu malambigue montrus al iuj da tiuj modeloj estantaj ĝusta fundamenta priskribo de naturo.
Tio kondukis al kelkaj en la komunumo kritiki tiujn alirojn al unuigo kaj pridubi la valoron de daŭra esplorado en tiuj problemoj.
#000066
La nuntempe akceptita teorio priskribanta elementajn partiklojn kaj iliaj interagoj estas konataj kiel la norma modelo de partikla fiziko.
Tiu teorio disponigas unuigitan priskribon da tri el la fundamentaj fortoj de naturo: elektromagnetismo kaj la fortaj kaj malfortaj nukleaj fortoj.
Malgraŭ ĝia rimarkinda sukceso en klarigado de larĝa gamo de fizikaj fenomenoj, la norma modelo ne povas esti kompleta priskribo de realeco.
Tio estas ĉar la norma modelo ne asimilas la forton de gravito kaj pro problemoj kiel ekzemple la hierarkioproblemo kaj la malkapablo klarigi la strukturon de fermionmasoj aŭ malluman materion.
#000067
Teorio de kordoj estis utiligita por konstrui diversecon el modeloj de partikla fiziko iranta preter la norma modelo.
Tipe, tiaj modeloj estas bazitaj sur la ideo de Kompaktigo.
Komencante kun la dek- aŭ dekunu-dimensia spactempo de ŝnuro aŭ M-teorio, fizikistoj postulas formon por la ekstra grandeco.
Elektante tiun formon konvene, ili povas konstrui modelojn proksimume similajn al la norma modelo de partikla fiziko, kune kun kromaj nemalkovritaj partikloj.
Unu populara maniero derivi realisma fiziko de teorio de kordoj estas komenci kun la varmegerotika teorio en dek dimensioj kaj supozi ke la ses ekstra grandeco de spactempo estas formitaj kiel ses-dimensia Calabi-Yau-dukto.
Tiaj Kompaktigoj ofertas multajn manierojn eltiri realisma fiziko de teorio de kordoj.
Aliaj similaj metodoj povas esti uzitaj por konstrui realismajn aŭ semi-realismajn modelojn el nia kvar-dimensia mondo bazita sur M-teorio.
#000068
La Praeksplodo-teorio estas la domina kosmologia modelo por la universo de la plej fruaj konataj periodoj tra sia posta grandskala evoluo.
Malgraŭ ĝia sukceso en klarigado de multaj observitaj ecoj de la universo inkluzive de galaksiaj ruĝenŝoviĝoj, la relativa abundo de lumelementoj kiel ekzemple hidrogeno kaj heliumo, kaj la ekzisto de kosma mikroondfono, ekzistas pluraj demandoj kiuj restas neresponditaj.
Ekzemple, la norma Praeksplodo-modelo ne klarigas kial la universo ŝajnas esti sama en ĉiuj indikoj, kial ĝi prezentiĝas plata sur tre granda distancpesilo, aŭ kial certaj hipotezitaj partikloj kiel ekzemple magnetaj monopoloj ne estas observitaj en eksperimentoj.
#000069
Nuntempe, la plej elstara kandidato por teorio iranta preter la Praeksplodo estas la teorio de kosma inflacio.
Evoluigite fare de Alan Guth kaj aliaj en la 1980-aj jaroj, inflacio postulas periodon de ekstreme rapida akcelita vastiĝo de la universo antaŭ la vastiĝo priskribita per la norma Praeksplodo-teorio.
La teorio de kosma inflacio konservas la sukcesojn de la Praeksplodo disponigante naturan klarigon por kelkaj el la misteraj ecoj de la universo.
La teorio ankaŭ ricevis frapan subtenon de observaĵoj de la kosma mikroondfono, la radiado kiu plenigis la ĉielon ekde proksimume 380,000 jaroj post la Praeksplodo.
#000070
En la teorio de inflacio, la rapida komenca vastiĝo de la universo estas kaŭzita de hipoteza partiklo nomita la inflaton.
La precizaj trajtoj de tiu partiklo ne estas fiksitaj per la teorio sed devus finfine esti venitaj de pli fundamenta teorio kiel ekzemple teorio de kordoj.
Efektive, ekzistas kelkaj provoj identigi inflaton ene de la spektro de partikloj priskribitaj per teorio de kordoj, kaj por studi inflacion utiligantan teorion de kordoj.
Dum tiuj aliroj eble poste trovos subtenon en observaj datenoj kiel ekzemple mezuradoj de la kosma mikroondfono, la apliko de teorio de kordoj al kosmologio daŭre estas en siaj fruaj stadioj.
#000071
Aldone al influado de esplorado en teoriaj fizikoj, teorio de kordoj stimulis kelkajn gravajn evoluojn en pura matematiko.
Kiel multaj evoluaj ideoj en teoriaj fizikoj, teorio de kordoj ne nuntempe havas matematike rigoran formuliĝon en kiu ĉiuj siaj konceptoj povas esti difinita ĝuste.
Kiel rezulto, fizikistoj kiuj studas teorion de kordoj ofte estas gviditaj per fizika intuicio por konjekti rilatojn inter la ŝajne malsamaj matematikaj strukturoj kiuj kutimas formaligi malsamajn partojn de la teorio.
Tiuj supozoj poste estas pruvitaj fare de matematikistoj, kaj laŭ tiu maniero, teorio de kordoj funkcias kiel fonto de novaj ideoj en pura matematiko.
#000072
Post kiam Calabi-Yau-duktoj eniris fizikon kiel vojo al kompaktify-ekstra grandeco en teorio de kordoj, multaj fizikistoj komencis studi tiujn duktojn.
En la malfruaj 1980-aj jaroj, pluraj fizikistoj rimarkis ke surbaze de tia Kompaktigo de teorio de kordoj, estas ne eble rekonstrui unike ekvivalentan Calabi-Yau-dukton.
Anstataŭe, du malsamaj versioj de teorio de kordoj, tipo IIA kaj tipo IIB, povas esti kompaktifieitaj sur tute malsamaj Calabi-Yau-duktoj kaŭzantaj la saman fizikon.
En tiu situacio, la duktoj estas nomitaj spegulduktoj, kaj la rilato inter la du fizikaj teorioj estas nomita spegulsimetrio.
#000073
Nekonsiderante ĉu Calabi-Yau-kompaktifications de teorio de kordoj disponigas ĝustan priskribon de naturo, la ekzisto de la speguldueco inter malsamaj teorio de kordoj havas signifajn matematikajn sekvojn.
La Calabi-Yau-duktoj uzitaj en teorio de kordoj estas de intereso en pura matematiko, kaj spegulsimetrio permesas al matematikistoj solvi problemojn en listiga geometrio, branĉo de matematiko koncernita kun nombrado de la nombroj da solvoj al geometriaj demandoj.
#000074
Listiga geometrio studas klason de geometriaj objektoj nomitaj algebraj variecoj kiuj estas difinitaj per la malaperado de polinomoj.
Ekzemple, la Clebsch kuba ilustris dekstraflanke estas algebra diverseco difinita uzante certan polinomon de grado tri el kvar variabloj.
Famkonata rezulto de deknaŭajarcentaj matematikistoj Arthur Cayley- kaj George Salmon ŝtatoj ke ekzistas same 27 aerlinioj kiuj kuŝas tute sur tia surfaco.
#000075
Ĝeneraligante tiun problemon, oni povas demandi kiom multaj linioj povas esti kreitaj sur kvinta Calabi-Yau-dukto, kiel ekzemple tiu ilustris supre, kiu estas difinita per polinomo de grado kvin.
Tiu problemo estis solvita fare de la deknaŭajarcenta germana matematikisto Hermann Schubert, kiu trovis ke ekzistas same 2,875 tiaj linioj.
En 1986, geometristo Sheldon Katz pruvis ke la nombro da kurboj, kiel ekzemple cirkloj, kiuj estas difinitaj per polinomoj de grado du kaj kuŝas tute en la kvinta estas 609,250.
#000076
Ĝis la jaro 1991, la plej multaj el la klasikaj problemoj de listiga geometrio estis solvitaj kaj intereso en listiga geometrio komencis malpliiĝi.
La kampo estis revigligita en majo 1991 kiam fizikistoj Philip Candelas, Xenia de La Ossa, Paul Green, kaj Linda Parks montris ke spegulsimetrio povus esti uzita por traduki malfacilajn matematikajn demandojn pri unu Calabi-Yau-dukto en pli facilajn demandojn pri sia spegulo.
Aparte, ili uzis spegulsimetrion por montri ke ses-dimensia Calabi-Yau-dukto povas enhavi ekzakte 317,206,375 kurbojn de grado tri.
Aldone al nombraj grad-triaj kurboj, Kandeloj kaj liaj kunlaborantoj akiris kelkajn pli ĝeneralajn rezultojn por nombraj raciaj kurboj kiuj iris longen preter la rezultoj akiris de matematikistoj.
#000077
Origine, tiuj rezultoj de Kandeloj estis pravigitaj pro fizikaj kialoj.
Tamen, matematikistoj ĝenerale preferas rigorajn pruvojn kiuj ne postulas apelacion al fizika intuicio.
Inspirite per la laboro de fizikistoj sur spegulsimetrio, matematikistoj tial konstruis siajn proprajn argumentojn pruvante la listigajn prognozojn de spegulsimetrio.
[e] Hodiaŭ spegulsimetrio estas aktiva areo de esplorado en matematiko, kaj matematikistoj laboras por evoluigi pli kompletan matematikan komprenon de spegulsimetrio bazita sur la intuicio de fizikistoj.
Gravaj aliroj al spegulsimetrio inkludas la homologian spegulsimetrio programon de Maxim Kontsevich [32] kaj la SYZ-supozon de Andrew Strominger, Shing-Tung Yau, kaj Eric Zaslow.
#000078
Matematikistoj ofte strebas al klasifiko (aŭ listo) de ĉiuj matematikaj celoj de antaŭfiksita tipo.
Estas ĝenerale kredite ke finiaj grupoj estas tro variaj por koncedi utilan klasifikon.
Pli modesta sed daŭre malfacila problemo estas klasifiki ĉiujn finhavajn simplanimajn grupojn.
Tiuj estas finiaj grupoj kiuj povas esti utiligitaj kiel konstrubriketoj por konstruado de arbitraj finiaj grupoj en laŭ la saman manieron tiuj primoj povas esti uzitaj por konstrui arbitrajn alikvotojn per prenado de produktoj.
[f] Unu el la plej gravaj atingoj de nuntempa teorio de grupoj estas la klasifiko de finhavaj simplanimaj grupoj, matematikteoremo kiu disponigas liston de ĉiaj ajn finhavaj simplanimaj grupoj.
#000080
Tiu klasifikteoremo identigas plurajn senfinajn familiojn de grupoj same kiel 26 kromaj grupoj kiuj ne konvenas en iun familion.
Ĉi-lastaj grupoj estas nomitaj la "sporadaj" grupoj, kaj ĉiu ŝuldas ĝian ekziston al rimarkinda kombinaĵo de cirkonstancoj.
La plej granda sporada grupo, la tielnomita monstrogrupo, havas pli ol 1053 elementojn, pli ol mil fojojn la nombron da atomoj en la Tero.
#000081
Ŝajne senrilata konstruo estas la j - funkcio de nombroteorio.
Tiu objekto apartenas al aparta klaso de funkcioj nomitaj modulaj funkcioj, kies grafeoj formas certan specon de ripetado de padrono.
Kvankam tiu funkcio aperas en branĉo de matematiko kiu ŝajnas tre malsama de la teorio de finiaj grupoj, la du subjektoj montriĝas por intime rilataj.
En la malfruaj 1970-aj jaroj, matematikistoj John McKay kaj John Thompson rimarkis ke certaj nombroj ekestantaj en la analizo de la monstrogrupo (nome, la grandeco de ĝiaj neredukteblaj reprezentantaroj) estas rilatitaj al nombroj kiuj aperas en formulo por la j - funkcio (nome, la koeficientoj de ĝia Fourier-serio).
Tiu rilato estis plue evoluigita fare de John Horton Conway kaj Simon Norton [111] kiuj vokis ĝin monstran lunbrilon ĉar ĝi ĝis nun ŝajnis alportis.
#000082
Ekde la 1990-aj jaroj, la ligo inter teorio de kordoj kaj lunbrilo kaŭzis pliajn rezultojn en matematiko kaj fiziko.
En 2010, fizikistoj Tohru Eguchi, Hirosi Ooguri, kaj Yuji Tachikawa malkovris ligojn inter malsama sporada grupo, la Mathieu-grupon M 24 , kaj certan version [ kiu?
Miranda Cheng, John Duncan, kaj Jeffrey A. Harvey proponis ĝeneraligon de tiu lunbrilfenomeno nomita umbral lunbrilo, [118] kaj ilia supozo estis pruvita matematike fare de Duncan, Michael Griffin, kaj Ken Ono.
Witten ankaŭ konjektis ke la versio de teorio de kordoj aperanta en monstra lunbrilo eble estos rilatita al certa simpligita modelo de gravito en tri-spactempa grandeco.
#000084
Kelkaj el la strukturoj reenkondukitaj per teorio de kordoj ekestis por la unua fojo multe pli frue kiel parto de la programo de klasika unuigo komencita fare de Albert Einstein.
La unua persono se temas pri aldoni kvinan dimension al teorio de gravito estis Gunnar Nordström en 1914, kiu notis ke gravito en kvin dimensioj priskribas kaj graviton kaj elektromagnetismon en kvar.
Nordström provis unuigi elektromagnetismon kun sia teorio de gravitado, kiu estis tamen anstataŭita per la ĝenerala relativeco de Einstein en 1919.
Poste, germana matematikisto Theodor Kaluza kombinis la kvinan dimension kun ĝenerala relativeco, kaj nur Kaluza estas kutime kreditita kun la ideo.
En 1926, la sveda fizikisto Oskar Klein donis fizikan interpreton de la neobservebla ekstra dimensio - ĝi estas envolvita en malgrandan cirklon.
metrika tensoro, dum multe pli postaj Branoj kaj Dicke aldonis skalarkomponenton al gravito.
Tiuj ideoj estus revivigitaj ene de teorio de kordoj, kie ili estas postulitaj per konsistenckondiĉoj.
#000085
Teorio de kordoj estis origine evoluigita dum la malfruaj 1960-aj jaroj kaj fruaj 1970-aj jaroj kiel neniam tute sukcesa teorio de Hadronoj, la subatomaj partikloj kiel la protono kaj neŭtrono kiuj sentas la fortan nuklean forton.
En la 1960-aj jaroj, Geoffrey Chew kaj Steven Frautschi malkovris ke la Mezonoj faras familiojn vokis Regge-trajektoriojn kun masoj ligitaj al spinoj en maniero kiel kiu poste estis komprenita de Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen kaj Leonard Susskind por esti la rilato atendita de rotaciado de ŝnuroj.
Maĉi rekomenditan estantan teorion la interagoj de tiuj trajektorioj kiuj ne supozis ke ili estis kunmetitaj de iuj fundamentaj partikloj, sed konstruus siajn interagojn el mem-konsistencaj kondiĉoj sur la S-matrico.
La S-matrica aliro estis komencita de Werner Heisenberg en la 1940-aj jaroj kiel maniero konstrui teorio kiu ne dependis de la lokaj nocioj de spaco kaj tempo, kiujn Heisenberg kredis rompiĝas ĉe la nuklea skalo.
Dum la skalo estis erara je multaj decimalpotencoj, la aliro li rekomendis estis ideale konvenita por teorio de kvantuma gravito.
#000086
Labori kun eksperimentaj datenoj, R. Dolen, D. Horn kaj C. Schmid evoluigis kelkajn sumregulojn por Hadroninterŝanĝo.
Kiam partiklo kaj antipartiklo disiĝas, virtualaj partikloj povas esti interŝanĝitaj laŭ du kvalite malsamaj manieroj.
En la s-kanalo, la du partikloj ekstermas por fari provizorajn mezajn ŝtatojn kiuj iĝas tute malsama en la finajn ŝtatpartiklojn.
En la t-kanalo, la partikloj interŝanĝas mezajn ŝtatojn per emisio kaj sorbado.
En kampa teorio, la du kontribuoj aldonas kune, unun donan kontinuan fonkontribuon, la aliajn donajn pintojn ĉe certaj energioj.
En la datenoj, estis klare ke la pintoj ŝtelis de la fono - la verkintoj interpretis tion kiel dirado ke la t-kanala kontribuo estis duobla al la s-kanala, signifi same priskribis la tutan amplitudon kaj inkluditaj la alia.
#000087
La rezulto estis vaste anoncita fare de Murray Gell-Mann, igante Gabriele Veneziano'n konstrui disigan amplitudon kiu la posedaĵo de Dolen-Horn-Schmid-dueco havis, poste renomanta mond-tukan duecon.
La amplitudo bezonis polojn kie la partikloj ekaperas, sur aerliniotrajektorioj, kaj ekzistas speciala matematika funkcio kies poloj estas egale spacigitaj sur duono de la reala linio - la gama-funkcio - kiu estis vaste uzita en Regge-teorio.
Manipulante kombinaĵojn de gama-funkcioj, Veneziano povis trovi koheran disigan amplitudon kun poloj sur aerlinioj, kun plejparte pozitivaj restaĵoj, kiuj obeis duecon kaj havis la konvenan Regge skalantan ĉe alta energio.
La amplitudo povis konveni preskaŭ-trabajn disigajn datenojn same kiel alia Regge-speco konvenas, kaj havis sugestian integritan reprezentantaron kiu povus esti uzita por ĝeneraligo.
#000088
Dum la venontaj jaroj, centoj da fizikistoj laboris por kompletigi la botŝekloprogramon por tiu modelo, kun multaj surprizoj.
Veneziano mem malkovris tion por la disvastigamplitudo por priskribi la disvastigon de partiklo kiu aperas en la teorio, evidenta mem-konsistenca kondiĉo, la plej malpeza partiklo devas esti takion.
Miguel Virasoro kaj Joel Shapiro trovis malsaman amplitudon nun kompreniten por esti tiu de fermitaj ŝnuroj, dum Ziro Koba kaj Holger Nielsen ĝeneraligis la integritan reprezentantaron de Veneziano al multipartiklodisvastigo.
Veneziano kaj Sergio Fubini lanĉis funkciigistformalismon por komputado de la disigaj amplitudoj kiuj estis frontulo de mond-tuka konforma teorio, dum Virasoro komprenis kiel por forigi la polojn kun malĝust-signaj restaĵoj uzantajn limon sur la ŝtatoj.
Claud Lovelace kalkulis buklamplitudon, kaj notis ke ekzistas faktkonflikto se la dimensio de la teorio ne estas 26.
Charles Thorn, Peter Goddard kaj Richard Brower daŭriĝis por pruvi ke ekzistas neniuj malĝust-signaj disvastigadŝtatoj en grandeco malpli ol aŭ egala al 26.
#000089
En la fruaj 1980-aj jaroj, Edward Witten malkovris ke la plej multaj teorioj de kvantuma gravito ne povis alĝustigi kiralajn fermionojn kiel la neŭtrino.
Tio igis lin, en kunlaboro kun Luis Álvarez-Gaumé, por studi malobservojn de la konservadaj leĝoj en gravitteorioj kun anomalioj, finante ke tipo kiun mi al teorio de kordoj estis malkonsekvenca.
Verda kaj Schwarz malkovris kontribuon al la anomalio kiun Witten kaj Alvarez-Gaumé sopiris, kiuj limigis la mezurilgrupon de la tipo mi teorion de kordoj por esti TIEL (32).
En venado por kompreni tiun kalkulon, Edward Witten iĝis fervora ke teorio de kordoj estis vere kohera teorio de gravito, kaj li iĝis altprofila aktivulo.
Sekvante la antaŭecon de Witten, inter 1984 kaj 1986, centoj da fizikistoj komencis labori en tiu kampo, kaj tio foje estas nomita la unua superŝnurcirkulado.
#000094
Dum tiu periodo, David Gross, Jeffrey Harvey, Emil Martinec, kaj Ryan Rohm malkovris varmegerotikajn ŝnurojn.
La mezurilo kiun grupo de tiuj fermis al ŝnuroj estis du kopioj de E8, kaj ambaŭ kopioj povis facile kaj nature inkludi la norman modelon.
Philip Candelas, Gary Horowitz, Andrew Strominger kaj Edward Witten trovis ke la Calabi-Yau-duktoj estas la kompaktifications kiuj konservas realisman kvanton de supersimetrio, dum Lance Dixon kaj aliaj laboris kun la fizikajn trajtojn de orbifold'oj, karakterizaj geometriaj neordinaraĵoj permesis en teorio de kordoj.
Cumrun Vafa ĝeneraligis T-dueco de cirkloj ĝis arbitraj duktoj, kreante la matematikan kampon de spegulsimetrio.
Daniel Friedan, Emil Martinec kaj Stephen Shenker plue evoluigis la kovariaĵokvantigadon de la superŝnuro uzante konformakampteajnria teknikojn.
David Gross kaj Vipul Periwal malkovris ke korda perturbteorio estis diverĝa.
Stephen Shenker montris ke ĝi diverĝis multe pli rapide ol en kampa teorio sugestante ke nova ne-perturbative obĵetas maltrafis.
#000095
En la 1990-aj jaroj, Joseph Polchinski malkovris ke la teorio postulas higher-dimensiajn objektojn, nomitajn D-branes kaj identigis tiujn kun la nigra-truaj solvoj de supergravito.
Tiuj estis komprenitaj por esti la novaj objektoj proponitaj per la perturbative-diverĝoj, kaj ili malfermis novan kampon kun riĉa matematika strukturo.
Rapide iĝis klare ke D-branes kaj aliaj p-brane, ne ĵus ŝnuroj, formis la materienhavon de la teorio de kordoj, kaj la fizika interpreto de la ŝnuroj kaj branoj estis rivelita - ili estas speco de nigra truo.
Leonard Susskind integrigis la holografian principon de Gerardus 't Hooft en teorio de kordoj, identigante la longajn tre ekscititajn kordoŝtatojn kun ordinaraj termikaj nigratruaj ŝtatoj.
Kiel indikite je' t Hooft, la fluktuoj de la nigratrua horizonto, la mond-tuka aŭ mond-volumena teorio, priskribas ne nur la gradojn da libereco de la nigra truo, sed ĉiujn proksimajn objektojn ankaŭ.
#000096
En 1995, ĉe la ĉiujara konferenco de kordoteoriuloj ĉe la Universitato de Suda Kalifornio (USC), Edward Witten donis paroladon en teorio de kordoj ke en esenco unuigis la kvin teorion de kordoj kiuj ekzistis tiutempe, kaj naskante novan 11-dimensian teorion nomitajn M-teoria.
M-teorio ankaŭ estis antaŭsignita en la laboro de Paul Townsend en ĉirkaŭ la sama tempo.
La ekblovo de agado kiu komenciĝis ĉe tiu tempo foje estas nomita la dua superŝnurcirkulado.
#000097
Dum tiu periodo, Tom Banks, Willy Fischler, Stephen Shenker kaj Leonard Susskind formulis matrican teorion, plenan holografian priskribon de M-teorio uzanta IIA D0-branojn.
Tio estis la unua difino de teorio de kordoj kiu estis plene ne-perturbative kaj konkreta matematika realigo de la holografia principo.
Ĝi estas ekzemplo de mezuril-gravita dueco kaj nun estas komprenita por esti speciala kazo de la ANONCOJ/CFT-korespondado.
Andrew Strominger kaj Cumrun Vafa kalkulis la entropion da certaj konfiguracioj de D-branes kaj trovis interkonsenton kun la semi-klasika respondo por ekstremajn ŝargitajn nigran truojn.
Petr Hořava kaj Witten trovis la dekunu-dimensian formuliĝon de la varmegerotikaj teorio de kordoj, montrante ke orbifold'oj solvas la nememspegulsimetriecproblemon.
Witten notis ke la efika priskribo de la fiziko de D-branes ĉe malaltenergioj estas per supersimetria gaŭĝa teorio, kaj trovitaj geometriaj interpretoj de matematikaj strukturoj en gaŭĝa teorio ke li kaj Nathan Seiberg pli frue malkovris laŭ la loko de la branoj.
#000098
Por konstrui modelojn el partikla fiziko bazita sur teorio de kordoj, fizikistoj tipe komencas precizigante formon por la ekstra grandeco de spactempo.
Ĉiu el tiuj malsamaj formoj korespondas al malsama ebla universo, aŭ "vakuoŝtato", kun malsama kolekto de partikloj kaj fortoj.
Teorio de kordoj ĉar ĝi estas nuntempe komprenita havas grandegan nombron da vakuoŝtatoj, tipe taksitaj por esti proksimume 10500 , kaj tiuj eble estos sufiĉe diversspecaj alĝustigi preskaŭ iujn ajn fenomenojn kiuj eble estos observitaj ĉe malaltenergioj.
#000100
Multaj kritikistoj de teorio de kordoj esprimis zorgojn vedr. la granda nombro da eblaj universoj priskribitaj per teorio de kordoj.
En lia libro Not Even Wrong, Peter Woit, preleganto en la matematiksekcio en Universitato Kolumbio, argumentis ke la granda nombro da malsamaj fizikaj scenaroj igas teorion de kordoj malplena kiel kadro por konstruado de modeloj el partikla fiziko.
#000101
La ebla ekzisto de, ekzemple, 10500 koheraj malsamaj vakuoŝtatoj por superŝnurteorio verŝajne detruas la esperon de utiligado de la teorio por antaŭdiri io ajn.
Se oni elektas inter tiu granda aro ĵus tiujn ŝtatojn kies trajtoj konsentas kun nunaj eksperimentaj observaĵoj, ĝi estas verŝajnaj daŭre ekzistos tia granda nombro da tiuj tiu kiujn unu rekte povas ricevi kio ajn valoro kiujn oni malhavas la rezultojn de iu nova observado.
#000102
Kelkaj fizikistoj kredas ke tiu granda nombro da solvoj estas fakte virto ĉar ĝi povas permesi naturan antropan klarigon de la observitaj valoroj de fizikaj konstantoj, aparte la malgranda valoro de la kosmologia konstanto.
La antropa principo estas la ideo tiel kelkaj el la nombroj aperantaj en la leĝoj de fiziko ne estas fiksitaj per iu ĉefprincipo sed devas esti kongrua kun la evoluo de inteligenta vivo.
En 1987, Steven Weinberg publikigis artikolon en kiu li argumentis ke la kosmologia konstanto ne povus estinti tro granda, aŭ alia galaksioj kaj inteligenta vivo ne povintuntaj formiĝi.
Weinberg indikis ke eble ekzistos enorma nombro da eblaj koheraj universoj, ĉiu kun malsama valoro de la kosmologia konstanto, kaj observaĵoj indikas malgrandan valoron de la kosmologia konstanto nur ĉar homoj hazarde vivas en universo kiu permesis inteligentan vivon, kaj tial observantoj, por ekzisti.
#000103
Kordoteoriulo Leonard Susskind argumentis ke teorio de kordoj disponigas naturan antropan klarigon de la malgranda valoro de la kosmologia konstanto.
Laŭ Susskind, la malsamaj vakuostatoj de teorio de kordoj eble estos realigitaj kiel malsamaj universoj ene de pli granda Multuniverso.
La fakto ke la observita universo havas malgrandan kosmologian konstanton estas nur taŭtologia sekvo de la fakto ke malgranda valoro estas postulata por vivo por ekzisti.
Multaj eminentaj teoriuloj kaj kritikistoj malkonsentis kun la konkludoj de Susskind.
Laŭ Woit, "en tiu kazo [antropa rezonado] estas nenio pli ol senkulpigo por fiasko.
Konjektaj sciencaj ideoj malsukcesas ne ĵus kiam ili faras malĝustajn prognozojn, sed ankaŭ kiam ili montriĝas por malplenaj kaj malkapablaj de antaŭdirado de io ajn."
#000104
Unu el la fundamentaj trajtoj de la ĝenerala fizika relativeco de Einstein estas ke ĝi estas fono sendependa, signifante ke la formuliĝo de la teorio faras ne laŭ iu maniero privilegiu specialan spactempogeometrion.
#000105
Unu el la ĉefkritikoj de teorio de kordoj de frue estas ke ĝi ne estas manifeste fono sendependa.
En teorio de kordoj, oni devas tipe precizigi fiksan referencgeometrion por spactempo, kaj ĉiuj aliaj eblaj geometrioj estas priskribitaj kiel perturboj de tio fiksis unun.
En lia libro The Trouble With Physics , fizikisto Lee Smolin de la Perimeter Institute for Theoretical Physics (Perimetro Institute por Teoria fiziko) asertas ke tio estas la ĉefmalforto de teorio de kordoj kiel teorio de kvantuma gravito, dirante ke teorio de kordoj ne asimilis tiun gravan komprenon de ĝenerala relativeco.
#000106
Aliaj disputis kun la karakterizado de Smolin de teorio de kordoj.
En recenzo de la libro de Smolin, kordoteoriulo Joseph Polchinski skribas
#000107
[Smolin] miskomprenas aspekton de la matematika lingvo estantan uzita por unu el la fiziko estanta priskribita.
Novaj fizikaj teorioj ofte estas malkovritaj uzante matematikan lingvon kiu ne estas la plej taŭga por ili ...
En teorio de kordoj ĉiam estis klare ke la fiziko estas fon-sendependa eĉ se la lingvo estanta uzita ne estas, kaj la serĉo ĉar pli taŭga lingvo daŭras.
Efektive, kiel Smolin malfruiĝinte notoj, [ANONCOJ/CFT] disponigas solvon al tiu problemo, oni kiu estas neatendita kaj potenca.
#000108
Polchinski notas ke grava malferma problemo en kvantuma gravito devas evoluigi holografiajn priskribojn de gravito kiuj ne postulas la gravitkampon esti asimptote kontraŭ-de vartistino.
Smolin respondis per dirado ke la ANONCOJ/CFT-korespondado, ĉar ĝi estas nuntempe komprenita, eble ne estas sufiĉe fortaj por solvi ĉiujn zorgojn vedr. fonsendependeco.
#000109
Ekde la superŝnurrevolucioj de la 1980-aj jaroj kaj 1990-aj jaroj, teorio de kordoj fariĝis la domina paradigmo de alta energia teoria fiziko.
Kelkaj kordoteoriuloj esprimis la vidon ke tie ne ekzistas same sukcesa alternativa teorio traktanta la profundajn demandojn de fundamenta fiziko.
En intervjuo de 1987, Nobel premiito
David Gross faris la sekvajn kontestatajn komentojn ĉirkaŭ la kialoj de la populareco de teorio de kordoj:
#000110
La plej grava [racio] estas ke ekzistas neniuj aliaj bonaj ideoj ĉirkaŭe.
Tio estas kio ricevas la plej multajn homojn en ĝin.
Kiam homoj komencis iĝi interesitaj pri teorio de kordoj ili ne sciis ion ajn pri ĝi.
Fakte, la unua reago de la plej multaj homoj estas ke la teorio estas ekstreme malbela kaj malagrabla, minimume tio estis la kazo antaŭ kelkaj jaroj kiam la kompreno de teorio de kordoj estis multe malpli evoluinta.
Estis malfacile ke homoj aŭdus pri ĝi kaj esti enŝaltitaj.
Tiel mi opinias la realan kialon kial homoj estis altiritaj per ĝi estas ĉar ekzistas neniu alia ludo en urbo.
Ĉiuj aliaj aliroj de konstruado de grandiozaj unuigitaj teorioj, kiuj estis pli konservativaj al komenci kun, kaj nur iom post iom iĝis pli kaj pli da radikalulo, malsukcesis, kaj tiu ludo ne malsukcesis ankoraŭ.
#000111
Pluraj aliaj altprofilaj teoriuloj kaj komentistoj esprimis similajn vidojn, sugestante ke ekzistu neniuj realigeblaj alternativoj por teorion de kordoj.
#000112
Multaj kritikistoj de teorio de kordoj komentis tiun staton de aferoj.
En lia libro kritikanta teorion de kordoj, Peter Woit rigardas la statuson de teorio de kordo-esplorado kiel nesanan kaj damaĝan al la estonteco de fundamenta fiziko.
Li argumentas ke la ekstrema populareco de teorio de kordoj inter teoriaj fizikistoj estas duonflanka sekvo de la financa strukturo da akademiularo kaj la furioza konkurado pri malabundaj resursoj.
En lia libro The Road to Reality , matematika fizikisto Roger Penrose esprimas similajn vidojn, deklarante "La ofte panikan konkurencivon ke tiu facileco de komunikado generas plumbojn al "festoĉaro-" efikoj, kie esploristoj timas maldekstraj malfrui ĉu ili ne aliĝas."
Penrose ankaŭ asertas ke la teknika malfacileco de moderna fiziko devigas junajn sciencistojn fidi je la preferoj de establitaj esploristoj, prefere ol forĝado de novaj padoj propraj.
Lee Smolin esprimas iomete malsaman pozicion en sia kritiko, asertante ke teorio de kordoj kreskis el tradicio de partikla fiziko kiu malinstigas konjekton pri la fundamentoj de fiziko, dum lia preferata aliro, buklo-kvantumgravito, instigas al pli radikala pensado.
#000113
Teorio de kordoj estas potenca, bonmotivita ideo kaj meritas multon da la laboro kiu estis dediĉita al ĝi.
Se ĝi ĝis nun malsukcesis, la ĉefkialo estas ke ĝiaj internaj difektoj estas proksime ligitaj al ĝiaj fortoj - kaj, kompreneble, la rakonto estas nefinita, ĉar teorio de kordoj povas bone montriĝi por parto de la vero.
La reala demando ne estas kial ni elspezis tiel multe da energio en teorio de kordoj sed kial ni ne elspezis preskaŭ sufiĉe ĉe alternativaj alproksimiĝoj.
#000114
Smolin daŭriĝas por oferti kelkajn receptojn por kiel sciencistoj eble apogos pli grandan diversecon de aliroj al kvantumgravita esplorado.
#000115
Historio de teorio de kordoj Unua superŝnurcirkulado
#000124
Teorio de kordoj aŭ kordoteorio, kiu fakte ekzistas en pluraj variantoj (do, foje nomataj kune plurale "Teorioj de Kordoj"), estas teorio de fiziko kiu priskribas la fundamentajn partiklojn kaj iliajn interagojn surbaze de tre malgrandaj unudimensiaj fundamentaj estaĵoj nomataj "kordoj". Tiaj kordoj formas maŝojn kiuj estas multege pli etaj ol partikloj kiel protonoj. Tamen, la graveco de la koncepto de kordoj estas ke ili ne estas "matematikaj punktoj"; eĉ elektrono, iam antaŭe konsiderita kiel punkteca estaĵo povas esti priskribita per la uzo de kordoj. Tiu teorio pri konsisto el kordoj profunde efikas sur la ekvaciojn kaj kondukas al multaj konkludoj akordaj kun observitaj fenomenoj de la partiklaro. Eble la plej grava aspekto de la Teorio de Kordoj estas ke ĝi ŝajnas inkludi aŭtomate la graviton en unu sama sistemo kune kun la ceteraj fundamentaj fortoj de la naturo.
#000127
La tiel nomata "norma modelo" de la partikla fiziko --enhavanta kvarkojn, leptonojn, kvar fortojn kaj la nuntempe serĉata Higgs-an bosonon-- estas valida eĉ por distancoj tiel etaj kiel 10−16 cm, kaj ekzistas verŝajnaj pruvoj (ekzemple per eksterpolado pri la grando de la Fundamentaj fortoj por trovi la distancskalon ĉe kiu ili iĝas nedistingeblaj) ke la strukturnivelo sekvanta suben estos trovata ĉe distancskalo de 10−32 cm proksimume. Ankaŭ en ĉi-lasta distancskalo ekestas problemoj, pro kvantum-mekanikaj efikoj, kiam oni eksterpolas al ĝi la Ĝeneralan Teorion de Relativeco. Lerninte el la historio de la Partikla fiziko, oni povas konjekti ke "malsimila fiziko" devas okazi ĉe tiaj etetaj distancoj. La Teorio de kordoj donas manieron pritrakti tiajn fenomenojn.
#000128
Kvankam la teorioj de kordoj interesis pli forte fizikistojn ekde la 1980-aj jaroj, ilia origino situas fine de la 1960aj jaroj kiam multaj "novaj" klasoj de hadronoj estis produktitaj per partiklaj akceliloj, kaj kiam la modelo pri kvarkoj ankoraŭ ne estis plene disvolvita, do pluraj malsamaj modeloj estis proponitaj kiuj celis komprenigi la kialon de la multeco de partikloj kaj la manieron kiel ili kondutas. Tiam Gabrielle Veneziano proponis matematikan modelon kiu reproduktis parte la konduton de tiuj partikloj, sed kies matematika—do abstrakta-- karaktero, komence ne havis konforman bildon fizike imageblan. Iom poste klariĝis ke la matematiko disvolvita fare de Veneziano konformis al interagoj inter etetaj unudimensiaj estaĵoj. Kiam la modelo pri kvarkoj estis disvolvita en la jaroj 1970-aj, fizikistoj komprenis kial tia speciala matematika traktado de Veneziano estis iomgrade sukcesa. La kvarkoj interne de hadronoj estas kunigitaj per interŝanĝo de gluonoj, kaj la efiko estas kvazaŭ la kvarkoj estus ligitaj per peceto el elasta kordo. La forto inter kvarkoj (nomata "kolorforto", kiu ankaŭ produktas nerekte la fortan interagon) estas tiom forta ke la energio en la "elasta kordo" estas similnivela al la maso-energio de la kvarkoj mem. Tiel, paro da kvarkoj ligitaj per la kolorforto kondutas kvazaŭ streĉita korda peco.
#000129
Unue, la Teorio de Kordoj nur utilis kiel priskribo de bosonoj, inkluzivante gluonojn, kaj fine ĝi estis anstataŭita per la fenomenaro por kiu ĝi estis unue disvolvita, per la kvarka modelo. Tamen, en 1970 John Schwarz kaj André Neveu trovis manieron prisikribi ankaŭ fermionojn uzante la Teorion de Kordoj. En 1974, kiam ankaŭ la kvantuma kolordinamiko estis disvolvita kiel sufiĉe kontentiga modelo pri hadronoj, John Schwarz kaj Joel Scherk malkovris rilaton inter la Teorio de Kordoj kaj la gravito.
#000130
Interesa trajto de la matematika priskribo de fermionoj bazita sur kordoj estas ke ĝi donis pli da partikloj ol kiom fizikistoj antaŭpensis: tiu matematiko aŭtomate donas priskribon de partiklo kun maso egala al nulo kaj spino egala al 2. Sed ne ekzistas konita hadrono kongrua kun tiu priskribo, do dum kelke da tempo kelkaj fizikistoj serĉis manieron malaperigi tiun nedeziratan "partiklon", sed poste kelkaj komprenis ke tia partiklo kongruas kiel priskribo de gravitono, la mesaĝpartiklo de gravita interagado bezonata en iu ajn teorio pri kvantuma gravito. Do, la gravito aperis "necese" en la teorio de kordoj.
#000131
Unue malmultaj homoj ekprenis la ideon serioze; proksimume dum dek jaroj, krom John Schwarz, la nura alia grava proponanto de la Teorio de Kordoj estis Michael Green. Ili du, laborante kun eta kaj sinŝanĝanta grupo de pioniroj, alfrontis multajn el la matematikaj problemoj de la Teorio de Kordoj, inkluzive la oftan problemon de partikla fiziko: la nedezirata apero de nefiniaj kvantoj en kelkaj ekvacioj.
#000132
Meze de la 1980aj jaroj la Teorio de Kordoj estis kombinita kun la ideo de supersimetrio por atingi novan version: teorio de superkordoj, ŝajne tre pova kaj plena priskribo pri ĉio. Nu, por atingi la ideon de supersimetrio, ĉio komenciĝis en 1970, kiam Joiĉiro Nambu, de la Universitato de Ĉikago, ekhavis la ideon pritrakti la fundamentajn partiklojn, ne kiel punktojn (do nuldimensiajn) sed kiel etetajn unudimensiajn estaĵojn nomitajn "kordoj". Tiutempe la modelo pri kvarkoj komencis esti konsiderata serioze, kaj la ideo de Nambu estis surombrita fare de la rapida akcepto de la kvarka modelo. Tiam oni vidis la teorion de Nambu kiel rivalan de la kvarka teorio, ne kiel komplementan de ĉi-lasta. La fundamentaj estaĵoj kiujn Nambu klopodis modeli ne estis kvarkoj, sed hadronoj. Spite la sukceson de la kvarka modelo, kelkaj matematikemaj fizikistoj plu esploris la ideon pri kordoj.
#000133
La Teorio de Kordoj de Nambu enhavis turniĝantajn kaj vibrantajn kordojn kies longo estis nur 10−13 cm proksimume. Trajtoj kiel maso, elektra ŝargo, k.t.p., de la partikloj kiujn li klopodis tiel modeli, estis komprenataj kiel korespondaj al diversaj vibrostatoj, kvazaŭ diversaj notoj ludataj en gitarkordo, aŭ kiel estantaj iel "gluitaj" al la ekstremoj de la svingiĝantaj kordoj. Aldone, la vibrado havis oscilojn en pliaj dimensioj ol tiuj tri spacaj plus unu tempa kiujn ni konas.
#000134
Kiam la unuaj kalkuloj estis faritaj la fizikistoj diris ke ĉiu estaĵo priskribita per tiuj kordoj havos entjeran spinon, do ili ĉiuj estus bosonoj (forto-portantoj, kiel fotonoj), tamen, embarase por la fizikistoj, la celo de la modelo estis priskribi hadronojn, kiuj estas fermionoj kaj havas duon-entjerajn spinojn!. Tiam Pierre Ramond, en la Universitato de Florido trovis solvon al tiu kontraŭdiro. Li trovis manieron adapti la ekvaciojn de Nambu por inkludi kordojn kun duon-entjeraj spinoj, priskribinte fermionojn. Sed la ekvacioj permesis ke tiaj fermionaj kordoj unuiĝu duope, farante kordojn kun entjeraj spinoj: bosonojn. John Schwarz, tiame en la Universitato Princeton, Joel Scherk en la Kalifornia Instituto de Teknologio, kaj la franca André Neveu plu disvolvis ĉi tiun ideon kiel konsekvencan matematikan teorion pri turniĝantaj kordoj kiuj inkludis bosonojn kaj fermionojn, sed kiu postulis ke la kordoj vibradu en dek dimensioj. Joel Scherk trovis en 1976 ke fermionoj kaj bosonoj aperis ekvilibre en tiu ĉi teorio: ĉiu klaso de bosono havas fermionan kunulon, kaj ĉiu klaso de fermiono havas bosonan kunulon. Naskiĝis do "supersimetrio".
#000135
Bosonoj estas estaĵoj kies proprecojn oni povas priskribi per ordinaraj inversigeblaj rilatoj, kutimaj reguloj kiel: A per B estas egala al B per A. Tamen, la fermionoj havas proprecojn kiuj ne ĉiam obeas tiajn rilatojn, ili ne estas inversigeblaj. La adekvata matematiko kiu priskribas tian konduton estas la kvantuma mekaniko, la ne klasika (tio estas, neŭtona) mekaniko. La koncepto de fermionoj estas bazita tute sur la principoj de la kvantuma mekaniko, dum bosonoj estas esence klasikaj en sia karaktero.
#000136
La supersimetrio plibonigas nian komprenon pri la spacotempo, inkludante fermionojn kaj bosonojn, do ĝi donas kvantummekanikan karakteron al la speciala teorio de relativeco.
#000137
Post 1976, kiel sekvanta paŝo, oni esperis la serĉadon de maniero por meti la graviton en la novan konceptaron, ĝisdatigante la ĝeneralan teorion de relativeco, en simila maniero kiel farite kun la speciala teorio. Tio povus esti akcelonta la disvolvon de la Teorio de kordoj kaj progresigonta ĝin je ĉirkaŭ jardeko, sed tio ne okazis: Kvankam la problemo pri la gravito estis en la cerbo de multaj homoj, la fizikistoj rigardis kiel sekvantan paŝon la ampleksigon de la supersimetrio por inkludi la graviton, en teoria pakaĵo nomata "supergravito", kiu ne inkluzivas ideojn pri kordoj. Do, post kiam la supersimetrio aperis, la teorio de kordoj, kiu naskis ĝin, estis forgesita fare de la plimulto de la esploristoj. Preskaŭ la solaj homoj kiuj daŭrigis la laboradon pri kordoj estis John Schwarz kaj, en Londono, Michael Green. (Dume, Joel Scherk mortis, do li ne plu kontribuis al la teorio.)
#000138
Schwarz kaj Green pensis ke kio necesis estis teorio pri ĉio: pri ĉiuj partikloj kaj kampoj, ne nur pri hadronoj. En tia teorio, la kordoj devas esti tre tre etaj, pli malgrandaj ol la kordoj laŭ Joiĉiro Nambu, kiuj estis elpensitaj por priskribi hadronojn. Eĉ ne sciante kiel la teorio estus disvolviĝonta, Schwarz kaj Green povis antaŭkalkuli la longoskalon de la bezonataj kordoj ĉar ili volis inkludi la graviton en la pakaĵo. La gravito estas grave influata fare de kvantumaj efikoj je skalo de proksimume 10−33 cm (10−35 m), distanca skalo en kiu la strukturo mem de la spacotempo estas influata fare de la kvantuma malcerteco.
#000139