Рубрика «теория струн» - 2

в 8:46, , рубрики: Научно-популярное, научный метод, теория великого объединения, теория струн, физика

image

В физике нам нравятся простые и широко применимые теории. Под «простотой» физики обычно имеют в виду математическую теорию, опирающуюся на минимально возможное число постулатов. Под «широкой применимостью» мы имеем в виду теории, способные объяснить широкий класс явлений, пусть и не связанных между собою на первый взгляд. Классический пример – общая теория относительности Эйнштейна. Она зиждется на небольшом количестве простых принципов, и успешно объясняет орбиты планет в этой и любой другой солнечной системе, чёрные дыры, гравитационные волны и расширение Вселенной.

Когда теории получаются простыми и широко применимыми, физики называют их «красивыми». Нобелевские лауреаты Стивен Вайнберг и Фрэнк Уилчек сравнивали такие теории с произведениями Моцарта, с мастерски сделанными идеальными конструкциями, в которых каждая нота, будто бы по замыслу бога находится на своём месте: удалите одну, и композиция разрушится. Так и красивые теории обладают математической целостностью, будто открывающей некую глубокую природную истину, своего рода скрытый код Творения. У Вселенной есть много слоёв, от самых крупных до самых малых, каждый из которых описан своей математикой. Но являются ли они частью более крупной композиции, единой объединяющей тональности, резонирующей сквозь всю природу?
Читать полностью »

в 20:10, , рубрики: излучение хокинга, квантовая физика, Научно-популярное, стена огня, теория струн, физика, физика высоких энергий, чёрные дыры, эйнштейн

Раньше упасть в чёрную дыру было просто: вы бы ничего не заметили. Но может ли на вашем пути появиться стена?

Согласно Эйнштейну, вы бы не заметили момент пересечения горизонта событий чёрной дыры. Но теперь исследователи доказывают, что на вашем пути может появиться огненная стена (или кирпичная). Сошли ли они все разом с ума?

Чёрные дыры и академические стены - 1

Tl;dr: Ага.

Иногда очень сложно понять, зачем кто-то будет терять время на решение настолько академической задачи, как потеря информации в чёрной дыре. И это говорю я, проведшая основательную часть последнего десятилетия в размышлениях о чёрных дырах. Разве физикам нечем больше заняться в мире, страдающем от войн и болезней, или хотя бы грамматических ошибок? Что двигает этими исследователями, кроме надежды попасть в заголовки благодаря решению 40-летней головоломки?
Читать полностью »

в 15:18, , рубрики: гравитация, квантовая физика, Научно-популярное, теория струн, физика

Недостающая часть: почему физики вынуждены искать квантовую теорию гравитации - 1

Математику, используемую в науке вообще и в физике в частности, часто сравнивают с языком – а это создаёт впечатление, что в основном она служит секретным кодом для отпугивания чужаков и что это больше неудобство, чем необходимость. И хотя я поддерживаю и высоко ценю популяризацию науки, аккуратное избегание технических терминов и уравнений приводит к тому, что математика воспринимается как нечто необязательное, в лучшем случае – скоропись, а в худшем – инструмент пыток. Но математика – это гораздо большее.

Математика в первую очередь – это дисциплина мыслей. Она очищена от неопределённости языка и служит инструментом вывода последствий из предположений. Она не подвержена человеческим слабостям, не знает жалости и стоит на страже объективности.

Недостающая часть: почему физики вынуждены искать квантовую теорию гравитации - 2

Современная теоретическая физика работает, создавая теории на основе набора предположений или аксиом, хотя они не обязательно должны быть чётко установлены и иногда задаются лишь неявно. Тем не менее, будучи сформулированным в математических терминах, эти предположения приводят к гораздо большему набору заключений, навязываемых физикам. Чтобы теория стала допустимой в смысле её применимости ко Вселенной, все эти выводы должны быть как внутренне непротиворечивыми, то есть не порождать противоречий, так и совпадать с наблюдениями.
Читать полностью »

в 19:14, , рубрики: Вселенная, квантовая физика, Научно-популярное, тензорные сети, тензоры, теория струн, физика

Как квантовые пары сшивают пространство-время

Квантовая ткань пространства-времени: сеть-гобелен - 1

Первая часть

Брайан Свингл изучал физику в аспирантуре Массачусетского технологического института, когда он решил сходить на парочку занятий по теории струн, чтобы усовершенствовать своё образование – как он сам вспоминает, по принципу «почему бы и нет» – хотя изначально он не обращал внимания на концепции, с которыми он познакомился на этом курсе. Но погружаясь глубже, он начал замечать неожиданные связи с его собственной работой, в которой он использовал т.н. тензорные сети для предсказания свойств экзотических материалов и подход к физике чёрных дыр и квантовой гравитации, взятый из теории струн. «Я понял, что происходит нечто удивительное»,- говорит он.

Тензоры периодически неожиданно возникают в разных областях физики – это математические объекты, которые могут представлять множество чисел сразу. К примеру, вектор скорости – это простейший тензор: он включает как скорость, так и направление. Более сложные тензоры, связанные в сети, можно использовать для упрощения подсчетов для сложных систем, составленных из множества взаимодействующих частей – включая замысловатые взаимодействия огромного количества субатомных частиц, составляющих материю.
Читать полностью »

в 18:08, , рубрики: Научно-популярное, петлевая квантовая гравитация, струнная теория, теория струн, физика

Два кандидата на «теорию всего», долгое время считавшиеся несовместимыми, могут оказаться двумя сторонами одной медали.

image

Восемьдесят лет прошло с тех пор, как физики поняли, что теории квантовой механики и гравитации несовместимы, и загадка их комбинирования остаётся неразрешённой. За последние десятилетия исследователи изучали эту задачу двумя разными путями – через теорию струн и через квантовую гравитацию – которые практикующие их учёные считают несовместимыми. Но некоторые учёные доказывают, что для продвижения необходимо объединить усилия.

Среди попыток объединения квантовой теории и гравитации больше всего внимания привлекла теория струн. Её предпосылка проста: всё состоит из маленьких струн. Струны могут быть замкнуты или разомкнуты; они могут вибрировать, растягиваться, объединяться или распадаться. И в этом многообразии лежат объяснения всех наблюдаемых явлений, включая материю и пространство-время.

Петлевая квантовая гравитация (ПКГ), наоборот, придаёт меньше значения материи, присутствующей в пространстве-времени, и больше концентрируется на свойствах самого пространства-времени. В теории ПКГ пространство-время – это сеть. Плавный фон теории гравитации Эйнштейна заменяется узлами и звеньями, которым назначаются квантовые свойства. Таким образом, пространство состоит из отдельных кусочков. ПКГ в основном занимается изучением этих кусочков.

Этот подход долгое время считался несовместимым с теорией струн. В самом деле, их различия очевидны и глубоки. Для начала, ПКГ изучает кусочки пространства-времени, а теория струн исследует поведения объектов в пространстве-времени. Эти области разделяют и технические проблемы. Теории струн необходимо, чтобы в пространстве было 10 измерений; ПКГ в высших измерениях не работает. Теория струн предполагает наличие суперсимметрии, в которой у всех частиц есть пока не обнаруженные партнёры. Суперсимметрия не свойственна ПКГ.
Читать полностью »

в 13:05, , рубрики: наука, Научно-популярное, теория струн, физика

Почему теория струн не является научной теорией - 1

Учёные работают над ней, она согласовывается с наукой, и выражаются надежды, что она может стать величайшим научным прорывом. Но в ней не хватает ключевого ингредиента.

Сейчас у струнных теоретиков нет объяснения тому, почему существует три больших пространственных измерения и время, а остальные измерения микроскопические. Предположения на этот счёт делаются самые разные.
— Эдвард Уиттен

Существует много способов определения науки, но один из тех, с которым могут согласиться, пожалуй, все – описывает науку, как процесс, в результате которого:
собираются знания по поводу естественных процессов или конкретного явления;
выдвигается проверяемая гипотеза, содержащая естественное, физическое объяснение этого явления;
эта гипотеза проверяется и либо подтверждается, либо опровергается;
строится более общий каркас, или научная теория, описывающая гипотезу и делающая предсказания других явлений;
она в свою очередь также проверяется и либо подтверждается, в случае чего начинаются поиски новых явлений, которые можно проверить (обратно на 3-й шаг), или опровергается, в случае чего выдвигается новая проверяемая гипотеза (обратно на 2-й шаг).

И так далее. Этот научный процесс всегда включает постоянный сбор новых данных, уточнение или замену гипотез, когда процесс выходит за сферу действия гипотезы, и проверку теории с целью её подтверждения или опровержения.

Именно так всегда продвигалась наука, признаём мы это или нет. Гелиоцентризм пришёл на смену геоцентризму, потому что он объяснял явления, которые не мог объяснить геоцентризм, включая:

  • луны Юпитера;
  • фазы и относительные размеры Венеры и Марса в разное время года;
  • периодичность кометных орбит.

Читать полностью »

в 9:06, , рубрики: a new kind of science, nks, Stephen Wolfram, Блог компании Wolfram Research, графы, Занимательные задачки, клеточные автоматы, математика, новый вид науки, общая теория относительности, Профессиональная литература, сети, специальная теория относительности, Стивен Вольфрам, теория струн, эйнштейн
Что такое пространство-время на самом деле? - 1

Перевод поста Стивена Вольфрама "What Is Spacetime, Really?".
Выражаю огромную благодарность Кириллу Гузенко KirillGuzenko за помощь в переводе и подготовке публикации.

Примечание: данный пост Стивена Вольфрама неразрывно связан с теорией клеточных автоматов и других смежных понятий, а также с его книгой A New Kind of Science (Новый вид науки), на которую из этой статьи идёт большое количество ссылок. Пост хорошо иллюстрирует применение программирования в научной сфере, в частности, Стивен показывает (код приводится в книге) множество примеров программирования на языке Wolfram Language в области физики, математики, теории вычислимости, дискретных систем и др.

Содержание

Простая теория всего?
Структура данных Вселенной
Пространство как граф
Может быть, нет ничего, кроме пространства
Что есть время?
Формирование сети
Вывод СТО
Вывод ОТО (Общей теории относительности)
Частицы, квантовая механика и прочее
В поисках вселенной
Ок, покажите мне Вселенную
Заниматься физикой или нет — вот в чем вопрос
Что требуется?
Но пришло ли время?

Сто лет назад Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности — блестящую, элегантную теорию, которая пережила целый век и открыла единственный успешный путь к описанию пространства-времени (пространственно-временного континуума).

Есть много различных моментов в теории, указывающих, что общая теория относительности — не последняя точка в истории о пространстве-времени. И в самом деле, пускай мне нравится ОТО как абстрактная теория, однако я пришел к мысли, что она, возможно, на целый век увела нас от пути познания истинной природы пространства и времени.

Я размышлял об устройстве пространства и времени немногим более сорока лет. В начале, будучи молодым физиком-теоретиком, я просто принимал эйнштейновскую математическую постановку задачи специальной и общей теории относительности, а так же занимался некоторой работой в квантовой теории поля, космологии и других областях, основываясь на ней.

Но около 35 лет назад, отчасти вдохновленный своим опытом в технических областях, я начал более детально исследовать фундаментальные вопросы теоретической науки, с чего и начался мой длинный путь выхода за рамки традиционных математических уравнений и использования вместо них вычислений и программ как основных моделей в науке. Вскоре после этого мне довелось выяснить, что даже очень простые программы могут демонстрировать очень сложное поведение, а затем, спустя годы, я обнаружил, что системы любого вида могут быть представлены в терминах этих программ.

Воодушевившись этим успехом, я стал размышлять, может ли это иметь отношение к важнейшему из научных вопросов — физической теории всего.

Во-первых, такой подход казался не слишком перспективным — хотя бы потому, что модели, которые я изучал (клеточные автоматы), казалось, работали так, что это полностью противоречило всему тому, что я знал из физики. Но где-то в 88-м году — в то время, когда вышла первая версия Mathematica, я начал понимать, что если бы я изменил свои представления о пространстве и времени, возможно, это к чему то бы меня привело.
Читать полностью »

в 19:28, , рубрики: теория струн, физика, метки: ,

image

Целью физики как классической науки является изучение закономерностей нашего мира. Большинство таких закономерностей уже достаточно изучены, чтобы применять их в повседневной жизни. И современные физики решили изменить масштаб исследований, как в одну, так и в другую сторону.
Читать полностью »

в 7:36, , рубрики: обработка изображений, реликтовое излучение, Сингулярность, теория большого взрыва, теория струн, метки: , , ,

Опубликована самая подробная карта реликтового излучения Вселенной

Европейское космическое агентство опубликовало подробную карту реликтового излучения (микроволонового фонового излучения), составленную по результатам сбора данных космической обсерваторией «Планк», начиная с 2009 года. Карта реликтового излучения — это карта нашей Вселенной за 30 тыс. лет до того, как из плазмы начали формироваться первые атомы.
Читать полностью »

12
Главная   |  Архив новостей  |   Android  |   Google  |   Apple  |   Microsoft  |   Информационная безопасность  |   Веб – разработка
Публикации RSS  |  Комментарии RSS
https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js