[thegreatcourses] Умопомрачительная физика теории струн (2023)

«Теории всего» восходят к древним грекам и их идее о том, что неделимые атомы являются строительными блоками реальности. Эта гипотеза переросла в современную атомную теорию, усовершенствованную теорией относительности и квантовой теорией. Но ничего подобного теории струн никогда не существовало. Теория струн, созданная для описания Вселенной в самых больших и самых маленьких масштабах, является самой амбициозной и далеко идущей теорией из всего, что когда-либо было изобретено, что приводит к интригующим предположениям, таким как:

Струны, а не частицы. В теории струн фундаментальными единицами материи и энергии являются невероятно крошечные струны, а не точечные частицы, как в традиционных теориях. Преимуществом является широкий спектр различных режимов, которые могут представлять разнообразные явления.
Дополнительные измерения. Струны не могут выполнять свою работу, не существуя во множестве измерений — 10 согласно стандартной версии теории. Почему мы не воспринимаем эти дополнительные измерения? Они «компактифицированы» и поэтому невидимы в нашем человеческом масштабе.
Множественные вселенные. Универсальность теории струн допускает существование различных законов физики, которые могли развиваться в отдельных регионах быстро расширяющейся Вселенной в моменты после Большого взрыва. Мы могли бы жить в одном изолированном пузыре этой мультивселенной.
Несмотря на все свои удивительные открытия, теория струн до сих пор не доказана, а некоторые критики утверждают, что она недоказуема. Тем не менее, это уже привело к прорывам в нашем понимании черных дыр, Большого взрыва, космической инфляции и темной энергии, не говоря уже о гравитации и других фундаментальных силах. В своей книге «Умопомрачительная физика теории струн» известный теоретик струн профессор Шамит Качру из Стэнфордского института теоретической физики познакомит вас с этой увлекательной темой в 12 лекциях, богатых математическими концепциями.

Охватывая многолетнюю историю возникновения и эволюцию теории струн, профессор Качру представляет современный обзор современной теоретической физики и ее удивительной способности раскрывать самые глубокие тайны природы.

Разгадка тайны гравитации

Одна из этих глубоких тайн — долгожданная связь между гравитацией, электромагнетизмом, сильным и слабым ядерным взаимодействием. Последние три намного сильнее гравитации, но действуют в основном в субатомной области. Они прекрасно описываются квантовой механикой. Между тем, гравитация является исключением, поскольку она включает в себя огромные массы, такие как звезды и планеты, которые распространяют свое притяжение на обширные территории космоса. Гравитация исчезающе слаба в квантовом масштабе и не может быть объяснена стандартной квантовой теорией.

Теория струн стремится объединить эти фундаментальные силы для создания единой всеобъемлющей теории, которая может одновременно объяснить физику субатомного и космического миров. Такой прорыв позволил бы объединить квантовую механику и теорию гравитации Эйнштейна, известную как общая теория относительности, — совпадение, которое до сих пор бросало вызов самым блестящим умам физики.

В книге «Невероятная физика теории струн» вы исследуете, как теория струн может достичь этого и других результатов. Некоторые из экзотических концепций, которые вы изучаете, включают:

Планковская длина: Квантовая механика и общая теория относительности сходятся на наименьшем возможном расстоянии, называемом планковской длиной, которая более чем в миллиард миллиардов раз меньше диаметра протона. Это характерная длина струн.
Суперсимметрия. Один из способов заставить сложную математику теории струн работать — это удвоить количество частиц, которые она должна объяснить! Это может показаться нелогичным, но доктор Качру показывает, как принцип суперсимметрии заставляет числа вычисляться как по волшебству.
Двойственность. Еще одна проблема — множество теорий струн с совершенно разными параметрами. Однако при анализе многие из них оказываются математически одинаковыми — это свойство называется двойственностью. В результате этого процесса возникают совершенно новые, более мощные теории струн.
Путешествуйте сквозь время, пространство и невидимые измерения

Будучи директором одной из ведущих мировых программ по теоретической физике, доктор Качру находится в авангарде исследований теории струн. Ни одна сопоставимая серия лекций не раскрывает подробностей, которые он представляет в этом курсе, обильно иллюстрированном анимацией и графикой. Теория струн сложна, и он не претендует на обратное. Однако даже ученые упрощают свой предмет, чтобы сделать расчеты более управляемыми, как вы узнаете с помощью хитрости под названием «сферическая корова». Это широко распространенная практика в теоретической физике, которая устраняет сложности и упрощает задачу — как если бы фермер игнорировал придатки своего стада крупного рогатого скота, чтобы получить приблизительную оценку пространства, необходимого для сарая.

Материал на английском языке

Как же я обожаю сериал Теория большого взрыва. Там физик Шелдон Ли Купер постоянно занимается работой над этой теорией.

вау, обожаю всю эту тему и очень приятно, что на английском языке - обязательно к ознакомлению

Очень Крутая тема, советую

любителям физики и астрофизики советую