Потребителски вход

Запомни ме | Регистрация
Постинг
09.09.2008 12:17 - Струнната теория (обяснение)
Автор: asthfghl Категория: Технологии   
Прочетен: 15572 Коментари: 12 Гласове:
7

Последна промяна: 29.12.2015 15:38


Във връзка с последния ми пост за големия адронен Ускорител, който ще бъде стартиран в сряда, да обясним малко що за работа ще се извършва там и за какъв дявол са прахосали толкова пари за такава шантава джаджа...


За целта трябва да изясним какво е Струнната теория, М-теорията, антиматерията, тъмната материя и други такива странни неща.
 
___________________________________

С всичките им разни термини звучи като някаква идиотщина, пък е толкова просто. Първо, нали Нютон открил защо ябълките падат на главата му - привлича ги по-голямото тяло (Земята). И така открил гравитацията. Да ама не можел да каже как точно действа. Ябълката пада и толкоз.

После Айнщайн разбрал, че гравитацията не е просто едно тяло как привлича друго (те взаимно се привличат де), ами тя е просто вдлъбнатини в пространството, дето се образуват само защото там има нещо много голямо (Слънцето например). Значи гравитацията е изкривяване на тъканта на Вселената. Открил и много други работи - светлината е най-бързото нещо; колкото по-бързо се движиш, толкова по-бавно тече времето за тебе и т.н.

Обаче се появил проблем. По времето на Айнщайн едни други хора разбрали, че клетките се състоят от атоми, а пък атомите от протони (звезда) и около тях кръжащи електрони (планети). И там не влияе гравитацията, а едни други сили - ядрената сила (на силната връзка в ядрото), електро-магнетизма (който създава тока) и слабата връзка (радиацията). И там на това микроскопично ниво гравитацията не играе. Няма такива работи като 1 тяло да привлича друго 1 тяло, съвсем различни закони играят.

После нещата станали още по-странни. Всичките тези протони, електрони и бози са изградени от още по-малки нещица - кварки, дето трептят в различни посоки. А пък самите електрони не са нито материя, нито са силово поле, или може би са и двете едновременно (баси парадокса!) - ей тука е обяснено (
link)  Оказва се, че при тия малките частици нищо не е както изглежда - един електрон може да се намира тука, може да е там, а може и да е на много места едновременно и в същото време никъде. Като го погледнеш, той е точно еди-къде-си, а като си изместиш "погледа" - той се разпръсква и става море от възможни местоположения. И хората се побъркали просто! Зарязали цялата работа, казали си - ами хубаво тогава, така да бъде. Като погледнем големите неща - планети, хора, ябълки, те си кръжат по плавни орбити и си се привличат както трябва. А като погледнем малките нещица - протони, електрони, кварки, те полудяват и нищо не е сигурно.

Хубаво, обаче така не става - остава един голям въпрос. Как е възможно всичко да се подчинява хем на законите на големите неща, хем на законите на дребните неща, а пък тези 2 закона взаимно да се изключват? И къде точно е границата "голямо-малко"? Кога точно едно нещо престава да се влияе от единия закон и кога почва да играе другия? Не е ясно. И така си блъскали главите над "Теорията на Всичко". Айнщайн станал медийна звезда с откритията си за гравитацията и относителността, изплезената му физиономия можем да я видим нявсякъде :)  Обаче той си останал нещастен - мъчил се да разбере защо става така и няма ли начин да се обединят тези 2 закона, но така и не му стигнало времето и акъла...

И тука се появяват лудите физици на Струнната теория. Открили я случайно и само по математически път. Тука не мога да кажа какво точно са изчислявали, на мен математиката ми се губи. Но чисто теоретично и с формули стигнали до заключение, че най-дребните дребни неща дето са ни познати (засега "кварките") въобще не са най-малките неща. Те самите са изградени от още по-малки неща и те не са материя, не са частици - ами тънки, миниатюрни шайбички от чиста енергия - "струни". И трептят с най-различни вибрации и посоки, имат всякакви форми. Това обяснява много неща. Например - защо във Вселената има няколко числа (величини), които важат навсякъде? Например силата на гравитацията е еди-колко си, а не повече или по-малко. Другите сили (ядрена, електро-магнетизъм и слабата) също са точно определени и ако мръднат съвсем малко нанякъде, горим. Или Вселената става на ситен прашец, или се образуват огромни струпеи от материя и всичко потъва в една обща черна дупка и се смачкваме моментално. Обаче те са точно такива каквито са, и ние сме живи. Защо? Ами всичко зависи от ФОРМАТА на пространството и на тези шайби/струни енергия. Както в един духов музикален инструмент като натискаш разни копчета и отваряш различни тръби с различни форми и въздуха минава през тях и издава различни звуци, така и тези струни имат точно определена форма и от нея зависят всичките тези постоянни величини, които задържат Вселената жива. Като космическа симфония от невидими звуци/трептения!

По-нататъка, тези струни съставят всичко в света. Различните елементи са различни, защото имат различен брой протони и електрони - а това зависи от струните дето са в тях - колко са, какви са, как трептят, каква им е формата... Дори СИЛИТЕ (ядрена, електро, слаба/радиация) представляват такива по-специални струни, които трептят по еди-какъв си начин. Всичко е изградено от само едно - струни енергия!


Обаче това няма как да стане, ако има само 3+1 измерения както ние си мислим. Ние знаем, че има само а) напред-назад, б) наляво-надясно, в) нагоре-надолу и г) време. Но тези струни няма как да се поберат в 3+1 измерения, такава Вселена им е прекалено тясна. Оказва се, че математическите изчисления на струнната теория важат САМО и единствено ако има не 4, ами 11 измерения!

А какво са тези измерения? Ами ето един пример. Представи си, че гледаш един кабел на кабелната телевизия, дето виси от твоя блок през улицата към отсрещния. Отдалече това е просто една права линия и това е. Ето ти 1-измерен свят - има само наляво-надясно. Обаче ако се приближиш до кабела и го погледнеш от 1 сантиметър, ще видиш, че той не е някаква си линия, ами е леко дебел. Ако пуснеш една мравка да лази по него, тя може да върви наляво-надясно, обаче може и да обикаля нагоре-надолу, нали така? За нея има още 1 измерение, което ние не можем да го видим толкова отдалече (от твоята тераса например). Просто то е прекалено дребно, за да се засече. Значи ли, че го няма? Не - има го. Ами ако мравката гледа към някакъв малък косъм, който е навит върху кабела? За нея това е линия, ама не е. За една микроба и той си има още 1 измерение. Ами за микробската микроба? И така... тези измерения са усукани едно около друго, докато се получи това: (
link)  А самата тъкан на пространството не е просто някаква решетка от линии напред-назад, нагоре-надолу и наляво-надясно, ами е едно супер-сложно нещо, наречени "решетката Calabi-Yau" (link)

Вече като имаме всичките тези измерения, свръх-дребно нещо като струните могат свободно да си трептят в тях и да изграждат всичката материя, енергия и да управляват силите във Вселената и формата и точната стойност на всичко. Така всичките неща са част от едно цяло - материята може да се превръща в енергия и обратно, а Айнщайн се оказва прав и времето може да преминава в пространство и обратно. Всичко е свързано.


Но това не е хепи-ендът на историята. Това е само началото. Нищо не е както изглежда и то не приключва дотук. Големия въпрос остава - как се е появило всичко??? Какъв е тоя Голям взрив? Сега като погледнем Вселената как се движи и ако върнем назад лентата, всичко се събира в една точка - мънично зрънце материя с невероятно огромна маса и пълно с всичката енергия на Вселената. Явно то изведнъж се е разширило - сигурно БУМ? Но какво точно е станало ама точно преди да се разшири? Било ли е зрънце? Или дупка, от която нещо е изтекло? Или нещо по-различно?

Според най-новата, "ъпгрейдната" версия на струнната теория, тези струни не са колелца/шайбички, ами са примки, които са отворени и двата им края са "закопчани" за тъканта на пространството. И както си летят през измеренията, откъдето минат, все едно образуват невидими "тръбички" след себе си. По този начин те поддържат тъканта на пространството "цяла" и дори и някъде в него да се получат отвреме-навреме разкъсвания (заради голяма енергия, някаква експлозия на свръхнова звезда например, или черна дупка наоколо и т.н.), все някога една такава струничка в скоро време  ще профучи оттам и тръбичката след него ще "закопчае" разкъсаното място и така пространството си остава цяло. Обаче понеже са примки, закопчани към тъканта, те си остават вързани към своето си съответно измерение и няма как да преминат в съседно (да речем, вместо да пълзят наляво-надясно по кабела, да почнат да го обикалят).

Но има и един вид струни, които наистина са КОЛЕЛЦА, значи не са отворени примки с 2 края, ами са си кръгли, затворени шайби, както се е мислило за всички струни отначало. И точно този вид струни съставляват ГРАВИТОНА - частица, която още не е била засечена, но която би трябвало да я има. Тя отговаря за "пренасянето" на гравитацията - благодарение на нея големите тела се привличат помежду си. И понеже е кръгла и няма краища, тя не е "закачена" за нищо и може да си преминава където си поиска, значи и между измеренията!

Ето ТОВА е крайната и най-голямата задача на тоя Ускорител дето ще го пуснат утре. Като сблъскат 2 частички с максимална скорост, не само те ще се пръснат на хиляди видове дребни нещица, всяко отговарящо за еди-какво си... но по-важното е, че би трябвало след сблъсъка част от материята/енергията да ИЗЧЕЗНЕ! Отначало ще имат сбор от материя+енергия някакво число N, а след експеримента като измерят, ще се окаже, че нещо липсва... И това ако стане, значи всичките глупости, които изписах досега са вярни! Ще значи, че малка-малка частичка от тези протончета се е изпарила - не се е превърнала нито в материя, нито в енергия, ами е изчезнала някъде. Къде ли? Позна - в друго измерение. Това е ГРАВИТОН - от огромната енергия, той е бил принуден да се изплъзне в друго измерение и понеже е единственият вид струна, която може да прави това, тя го е направила. Единствено гравитацията може да преминава през измеренията, колкото и да я смятаме за супер-слаба сила в сравнение с останалите (ябълката може и да ти падне на главата, но си остава там- върху главата ти, вместо да я пробие и да продължи да пада през почвата към ядрото на Земята, нали? Защото гравитацията е трилиони пъти по-слаба от следващата по сила "сила" - електро-магнетизма, който ти държи всичките електрони и протони в главата заедно... да не говорим колко по-силна е ядрената сила...)


Това, че гравитацията е слаба, не значи, че не е силата, която влияе на всичко - всички планети и звезди взаимно си влияят, независимо колко далече се намират. Дори цели галактики се привличат и си влияят с течение на милиарди години заради гравитацията. А пък другите сили, колкото и да са силни, влияят само на микроскопично разстояние - само в атома!

Но има един проблем. Явно Вселената се разширява. Обаче, понеже всичко се привлича, тя би трябвало да спре да се разширява и да почне да се свива. Но се оказало, че напротив - тя все повече се забързва и всичко се раздалечава! Парадокс... Как става така? И защо галактиките си стоят цели, без да се разпръскват, при положение, че в тях очевидно няма достатъчно видима материя, за да ги задържи цели за достатъчно дълго време? Единственото обяснение е, че още като се е създала материята, по-голямата част от нея е останала невидима - неосветена, невзаимодействаща си и не е образувала звезди. И затова не можем да я видим, да я усетим. Това е ТЪМНАТА МАТЕРИЯ. Според изчисленията, тя би трябвало да е някъде там - невидима, но все пак доловима по косвени начини - и тя е поне 3 пъти повече от обичайната материя, която ни е позната на нас.

И пак според изчисленията, с течение на времето, докато Вселената се разширява, едно присъщо свойство на празното пространство да поражда още повече отблъскване от само себе си (явление, известно като ТЪМНА ЕНЕРГИЯ), започва все повече да доминира Вселената. И тя започва да се разширява все по-бързо и по-бързо.

Така че втората голяма цел на Ускорителя е да открие тези две мистериозни явления. Тъмната материя и тъмната енергия. Ако ги засече и тях, вече е ясно какво става - Вселената ще продължи да се разширява, докато не изстине напълно или докато не се разпадне на прах (
link)

Съществува обаче и друга възможност. Най-новата версия на струнната теория (вече не е струнна, ами супер-струнна, заради тези "примки" дето оставят "тръбички" след себе си из цялата Вселена) - се казва М-теорията. Не е ясно защо е "М" - сигурно "мистерия"... или "мембрани". Най-вероятно мембранна. Защото според нея цялата Вселена, тъканта на пространството, представлява една многоизмерна (27-измерна) мембрана - нещо като гладък, прозрачен найлонов плик, който е разпънат навсякъде и всичко, което се случва тука, става върху тая повърхност. А до нея има друга мембрана, успоредна на нея - други измерения, там важат други физични закони, други са "постоянните числа на Вселената" - там ти ще тежиш повече или по-малко, а атомите ти ще са по-близо или по-раздалечени. До нея има друга и така... като цял самун хляб ("Мултивселена"), който е нарязан на ситни тънки филийки и ние живеем на една от тях.

Така е възможно да има безкрайност на брой такива филийки, като всичко се различава съвсем леко между 2 съседни "вселени" - в едната ти си тук, в другата си на друго място, в третата още не си се родил, в другата си умрял вчера, а в някои от тях въобще те няма и никога няма да те има... Паралелни Вселени... И САМО ГРАВИТАЦИЯТА може да преминава между тези съседни измерения - и ако успеем да засечем и най-малкото присъствие на гравитация там, където не би трябвало да я има, ето ти доказателството!

Но по-важното е, че тези мембрани/филийки/измерения не стоят неподвижно. Те трептят много бавно, по тях има вълнички, които се люшкат насам-натам. (
link) И в един момент се докосват леко. Това, което става, е огромно. Гигантска искра от енергия се появява там, където са се допряли... освобождава се енергия, която се превръща в материя - ГОЛЯМ ВЗРИВ! Значи Големия взрив, от който се е пръкнала Вселената ни, може и да не е едно яйце, което е гръмнало... ами може да е просто допиране между две съседни мембрани и изригване на "искра" от енергия/материя. Това значи, че е възможно и на други места и по друго време това да се случи пак и пак... И Вселени се раждат тук-там по различно време и на различни места, но те са толкова далече, или са толкова недосегаеми, че няма как да знаем за тях (все още).


Дали ще докажат някои странни свойства на материята като "супер-симетрията" - не знам. Според супер-симетрията, всяко атомче, което се намира тук, си има "братчедче" някъде другаде... ако унищожиш това тук, онова другото и то изчезва. Ако това се окаже вярно, последствията са колосални - значи може да влияем на материята на огромни разстояния, без да се съобразяваме със скоростта на светлината, която сега стои като пътно ограничение и ни пречи.

Ами ако можем да влияем и на самото пространство чрез големи енергии като при тоя експеримент? Дали тази "найлонова повърхност" дето е нашата филия можем да я "огънем" и двата й края да се приближат един към друг и да преминем отсреща, без да трябва да го пътуваме цялото това разстояние? И какво всъщност е разстоянието/пространстовото? Да не е нещо, което се простира навсякъде едновременно и значи да можем да се пренесем навсякъде когато си поискаме (ако знаем как)? Може да се окаже, че "телепортирането" от филма за Седморката на Блейк не е съвсем луда идея... само дето при всяко телепортиране ние всъщност ще умираме - просто нашите частици се разрушават тук, а пък информацията за това как точно са подредени ще се появи някъде другаде и ние ще се "преродим".

И разумът/съзнанието не е ли просто такава информация, която се пренася под формата на енергия? (Едни учени измерили, че "душата" тежи 7 грама)... И не е ли прераждането преминаване от едно състояние в друго в даден момент - материя/енергия и обратно. Не е ли всичко просто информация за формата и състоянието на нещата (каквото са струните - форма и вид трептене). Тука идва въпроса какво е Бог - не е ли той тази всеобща енергия и информацията за нейната подредба, която важи нявсякъде и която преминава и през нас? Това вече е философия и религия, а не физика... а може би не...

Това са някои въпроси, на които искат да си отговорят тези, които са построили Ускорителя. Забрави за черни дупки дето щели да изпарят Земята и такива тинтири-минтири. Вече обясних защо не може да стане такова нещо. По-важното е машинката да заработи и поне някои от очакванията да се оправдаят. На първо време да вземат да разберат най-сетне каква е тая "частица на Бога", която би трябвало да я има и която помага енергията да преминава в материя и обратно (механизма на Хигс, оттам и частицата се казва "Хигс бозон"). Също няма да е зле да открият няколко нови частици, за да обяснят какво е общото между трите силни "сили" в ядрото (ядрена, електро-магнетизъм и слаба/радиация) и какво е общото между тях. Защото при екстремни условия (като в черна дупка например... или при такъв изкуствен слбъсък в машината) те би трябвало да се сливат в една обща сила... а пък в още по-екстремни условия (Големия взрив, или изкуствен голям взрив, пак в машина), те би трябвало да се обединят и с гравитацията и между четирите сили да няма никаква разлика...

Антиматерия не знам дали ще създадат, струва ми се възможностите им не са чак толкова големи. Пък и измерващите им уреди не са толкова съвършени, че да я засекат (дано да греша)... А за тъмната материя... не знам просто. Много е трудно да се засече... Ще видим какво ще стане.


Ps. А пък филма "What the Bleep Do We Know" е крайно интересен - граничи с философията и явлението New Age, което все повече измества всички религии по света и ползва старите знания от древността, които досега сме смятали за тъпи брътвежи и врели-некипели. Все пак май ще се окаже, че древните са били по-умни от нас, които ни пука само за материалните неща и не обръщаме внимание на по-дълбоките въпроси...



Гласувай:
7
0



Следващ постинг
Предишен постинг

1. анонимен - Само една малка поправка...
10.09.2008 10:43
Електромагнетизмът не държи протоните и електроните заедно, а точно напротив. Държи ги разделени :-)

Иначе перфектно и разбираемо обяснение, благодаря! :-)
цитирай
2. анонимен - Много добро!
10.09.2008 20:53
Много ясно и просто обяснение на физиката на елементарните частици ( а за просто обяснение на толкова сложно нещо се иска истински талант). Поздравления ти успя!
цитирай
3. анонимен - Има едно твърдение,
05.01.2009 01:25
че пространството представлява сфера. Нещо като повърхността на Земята. И вселената след като е започнала от една точка и се разпростира все по-надалече, накрая пак ще се събере в отсрещната точка на тази сфера. След което следва нов Голям взрив...
цитирай
4. анонимен - елегантната вселена
08.10.2009 06:56
http://kolibka.com/2.html влезте тук -> научно-популярни филми -> космос и намирате "елегантната вселена" - филм специално за струнната теория

мерси за поста много е полезно и е на разбираем език :)
цитирай
5. asthfghl - 4.
19.01.2011 13:42
Елегантната Вселена на Брайън Грийн е всъщност филма, който ме подтикна да напиша това :)
цитирай
6. batstefan - Колко съм изостанал!
08.04.2011 23:06
Това е писано през 2008 г, пък аз днес по дискавъри, за пръвпът чух за струнната теория. от твоя постинг доста неща се вързват с логиката ми. Много въпроси ми се явяват, но все още немога да ги формулирам за да ти ги поставя. Като начало обаче искам да те попитам: какво мислиш за дименсията на всичики измерения. Например ако решим да посторим N-мерен куб, метър на метър на метър, времето колко трябва да е за да кажем че четиримерният куб е с ширина равна на височчина, равна на дължина равна на време. Но виж, за другите измериния май съм по склонен да си ги обясня. Тук ще се опитам да представя n-тата вселена като един джиесем с фотоапарат. Аз държа едно кубче, от детски играчки и се снимам на с джиесема. На дисплея се вижда моето съществуване в n-тата вселена. Виждайки го аз реално кубчето е с размери примерно 5 пиксела, докато това което е в ръката ми е 5 см. Но оня батстефан, който е на снимката, "измерва" кубчето не като 5 пиксела, а като 5 см. Всъщото време, оня батстефан от снимката "вижда" кубчето което аз истинския Стефан държа не като 5 см, а като 5 пиксела. Т.е, аз за него съм снимката. Благодаря ти предварително ако вземеш отношение!
цитирай
7. asthfghl - 6.
08.04.2011 23:34
Не знам за какво говориш, няколко пъти го прочетох и се опитах да го осмисля, но ми е много странно. :)

Допълнителните измерения не действат по този начин. Ако въобще съществуват, както се твърди в тази теория, то те са много по-малки от видимото. Задължително следващото по размер измерение (4-тото пространствено) би трябвало да е с размери от порядъка на мащаба на Планк (0.0000000000000000000000000000000001 см, това е нула с 33 нули след точката).
цитирай
8. batstefan - Според супер-симетрията, всяко атомче, което се намира тук, си има "братчедче" някъде другаде...
09.04.2011 23:55
Примера с кабела, който е едномерен, защото другите две измерения са невидими. Но ако се превърна в мравка, аз ще го открия и в другите две измериения. Но във въображението си, ако се превърна в достатъчно малко "насекомо" би следвало да открия и невидимите измерения. Тогава във въображението си аз мога да видя една невидима вселена, но за по добра представа си избрах тя да изглежда като GSM. Следователно, атомчето което е с размерите на атом, аз трябва да откиря и неговото братовчедче в другата вселена, което ще има същите размери, защото аз съм се смалил, толкова че да мога да го наблюдавам. В примера използвах кбче вместо атомче, и сгреших като сметнах, че дисплеят е малък колкото това число с 33 нули, а кубчето толкова по-малко от този размер, колкото е по малко кубчето(което мога да пипна) спрямо цялата вселена.
цитирай
9. asthfghl - 6.
10.04.2011 02:29
Само дето братчедчето е в ТАЗИ вселена.

Иначе, да, ако се смалиш до размери от порядъка на Планк, можеш да видиш следващото по размери измерение. А за следващото ще трябва да се смаляваш още...

А имай предвид, че допълнителните пространствени измерения трябва да са 7, иначе математическата обосновка на тази теория не действа. Т.е. бая смаляване имаш да правиш :)

По тази логика...

4-то измерение: 1*10^-33 см
...
10-то измерение: 1*10^-231 см (нула с 231 нули след запетаята и тогава единица)
цитирай
10. batstefan - Благодаря
10.04.2011 22:57
Но дължината на Планк не беше ли най малкото растояние, което неможе да се дели? Ако е така се обезмисля смисъла за моето смаляване, до размер по-малък. Или по-точно може би ще е ако вместо смаляване кажем телепортиране в десетото измерение, а там всички размери, от порядъка на 1*10^-231 ще ми изглеждат като нормални размери.
цитирай
11. asthfghl - 10.
11.04.2011 01:06
Да, най-малката измерима дължина според нашите, триизмерни разбирания.
цитирай
12. анонимен - Добро обяснение на струнната теория , Браво!
18.12.2011 20:52
Знае се от опит , че колкото повече се раздробява на части едно цяло толкова се увеличава и повърхността на това "цяло" като съвкупност на частите му. А повърхнините това са протяжностите на измеренията. На макроскопично ниво само три от пространственните измерения са се "протегнали" или по точно ние виждаме само трите протегнали се измерения , но останалите протегнати не ги виждаме понеже сме твърде големи за тях за да ги виждаме , също както не можем да видим микробите с просто око. Според мен тая струнна теория има резон като обясняваща и единна теория , но липсват експериментални дани потвърждаващи я .
цитирай
Вашето мнение
За да оставите коментар, моля влезте с вашето потребителско име и парола.
Търсене

За този блог
Автор: asthfghl
Категория: Технологии
Прочетен: 2570051
Постинги: 1683
Коментари: 3145
Гласове: 11362
Архив