Lo que la teoría de cuerdas intentos de lograr
Para muchos, el objetivo de la teoría de cuerdas es ser una “teoría del todo” - es decir, a ser la única teoría física que, en el nivel más fundamental, describe toda la realidad física. Si tiene éxito, la teoría de cuerdas podría explicar muchas de las cuestiones fundamentales acerca de nuestro universo.
Al explicar la materia y la masa
Uno de los principales objetivos de la investigación actual teoría de cuerdas es construir una solución de la teoría de cuerdas que contiene las partículas que existen realmente en nuestro universo.
La teoría de cuerdas que comenzó como una teoría para explicar partículas, como los hadrones, como los diferentes modos de vibración más altos de una cadena. En la mayoría de las formulaciones actuales de la teoría de cuerdas, la materia observada en nuestro universo proviene de las vibraciones más bajo consumo de energía de las cuerdas y branas. (Las vibraciones de mayor energía representan partículas más energéticas que no existen actualmente en nuestro universo.)
La masa de estas partículas fundamentales proviene de las formas en que éstas cuerdas y branas se envuelven en las dimensiones adicionales que se compactificada dentro de la teoría, de manera que sea más complicado y detallado.
Por ejemplo, considere un caso simplificado en que las dimensiones adicionales están curvadas hacia arriba en forma de una rosquilla (llamado toro por los matemáticos y físicos), como en esta figura.
Una cadena tiene dos sistemas para atar una vez alrededor de esta forma:
Un corto bucle alrededor del tubo, por el centro de la rosquilla
Una envoltura de bucle largo alrededor de toda la longitud de la rosquilla (como una cuerda se envuelve alrededor de un yo-yo)
El bucle corto sería una partícula más ligero, mientras que el bucle largo es una partícula más pesada. A medida que se coloca alrededor de las dimensiones cadenas compactificada forma de toro, se obtiene nuevas partículas con masas diferentes.
Una de las principales razones por las que la teoría de cuerdas ha alcanzado gran popularidad es que esta idea - que se traduce en una longitud de masas - es tan sencillo y elegante. Las dimensiones compactificada en la teoría de cuerdas son mucho más elaborado que un simple toro, pero funcionan de la misma manera en principio.
Es incluso posible (aunque difícil de visualizar) para una cadena para envolver en ambas direcciones simultáneamente - lo que, una vez más, dar otra partícula con otra masa. Branas también se puede envolver alrededor de dimensiones extra, creando aún más posibilidades.
La definición de espacio y tiempo
En muchas versiones de la teoría de cuerdas, las dimensiones extra del espacio se compactificada en un tamaño muy pequeño, por lo que son observables a nuestra tecnología actual. Intentando mirar espacio más pequeño que este tamaño compactificada proporcionaría resultados que no coinciden con nuestra comprensión del espacio-tiempo. Uno de los principales obstáculos de la teoría de cuerdas está tratando de encontrar la manera espacio-tiempo puede surgir de la teoría.
Como regla general, sin embargo, la teoría de cuerdas se basa en la noción de espacio-tiempo (tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal) de Einstein. La teoría de cuerdas predice un poco más dimensiones espaciales, pero no cambia las reglas fundamentales del juego casi nada, al menos a bajas energías.
En la actualidad, no está claro si la teoría de cuerdas puede dar sentido a la naturaleza fundamental del espacio y el tiempo más de lo que hizo Einstein. En la teoría de cuerdas, es casi como si las dimensiones de espacio y tiempo del universo son un telón de fondo de las interacciones de las cadenas, sin ningún significado real en su cuenta.
Algunos se han elaborado propuestas sobre cómo podría abordarse, centrándose principalmente en el espacio-tiempo como un fenómeno emergente - es decir, el espacio-tiempo sale de la suma total de todas las interacciones de cadena en una manera que todavía no se ha completamente trabajado a cabo dentro de la teoría.
Sin embargo, estos enfoques no cumplen con la definición algunos de los físicos, lo que lleva a la crítica de la teoría. mayor gravedad cuántica competidor, el lazo de la teoría de cuerdas, utiliza la cuantización del espacio y el tiempo como el punto de partida de su propia teoría. Algunos creen que esta última instancia, será otro enfoque a la misma teoría básica.
la gravedad de cuantificación
El mayor logro de la teoría de cuerdas, si tiene éxito, será mostrar que se trata de una teoría cuántica de la gravedad. La teoría actual de la gravedad, la relatividad general, no permite que los resultados de la física cuántica. Debido a la física cuántica pone limitaciones en el comportamiento de los objetos pequeños, se crea inconsistencias importantes cuando se trata de examinar el universo a escalas extremadamente pequeñas.
La unificación de las fuerzas
En la actualidad, cuatro fuerzas fundamentales (más exactamente llamado “interacciones” entre los físicos) son conocidos por la física: la gravedad, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. La teoría de cuerdas crea un marco en el que los cuatro de estas interacciones fueron una vez una parte de la misma fuerza unificada del universo.
Según esta teoría, como los inicios del universo se enfrió después del big bang, esta fuerza unificada comenzó a resquebrajarse en las diferentes fuerzas que experimentamos hoy. Los experimentos a altas energías pueden algún día nos permiten detectar la unificación de estas fuerzas, aunque tales experimentos están bien fuera de nuestro ámbito actual de la tecnología.