Готовый перевод String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Supersymmetry and Quantum Gravity in the Disco Era

Суперсимметрия и квантовая гравитация в эпоху диско

К 1974 году Стандартная Модель стала теоретическим объяснением физики элементарных частиц и подтверждалась экспериментально.

Имея устойчивое основание физики-теоретики теперь искали новые миры для завоевания, и многие решили заняться той же проблемой, которая досаждала Альберту Эйнштейну в последние десятилетия его жизни: квантовой гравитацией.

В результате успеха Стандартной Модели, теория струн также не нуждалась в объясненити физики элементарных частиц.

Вместо этого почти случайно, струнные теоретики начали понимать, что теория струн может быть очень простой теорией для решения проблемы квантовой гравитации.

Найденый гравитон скрывался в теории струн

Гравитон является частицей, которая, в соответствии с предсказаниями теории единого поля, будет посредником гравитационной силы (в главе 2 немного более о гравитоне).

В самом прямом смысле, гравитон является силой тяжести.

Один из основных выводов теории струн состоит в том, что она не только включает в себя гравитон, но требует его существования в качестве одной из безмассовых частиц, рассмотренных ранее в этой главе.

В 1974 году, Джоэл Шерк и Джон Шварц показали, что спин-2 безмассовой частицы в теории суперструн может на самом деле быть гравитоном.

Эта частица была представлена ​​замкнутой струной (которая образует петлю), в отличие от открытой струны, где концы свободны.

Оба типа струн демонстрируются на рисунке 10-2.

Рисунок 10-2:

Теория струн допускает открытые и замкнутые струны.

Открытые струны являются необязательными, но замкнутые струны должны существовать.

Открытые струны

Замкнутые струны

Теория струн требует существования замкнутых струн, хотя открытые струны могут существовать или не существуют.

Некоторые версии теории струн строго последовательны математически, но содержат только закрытые струны.

Ни одна теория не содержит только открытые струны, потому что если у вас есть открытые струны, вы можете представить себе ситуацию, когда концы струн встретятся друг с другом и, вуаля, замкнутая струна существует.

(Резка замкнутых струны, чтобы получить открытые не всегда разрешено.)

С теоретической точки зрения, это было поразительно (в хорошем смысле).

Вместо того, чтобы впихивать гравитацию в теорию, гравитон выпал как естественное следствие.

Если теория суперструн была фундаментальным законом природы, то она потребовала существования силы тяжести способом, который ранее не предлагала ни одна теория!

Шварцу и Шерку сразу стало ясно, что у них в руках был потенциальный кандидат на квантовую силу тяжести.

Даже в то время, как все остальные избегали многократных измерений их предсказанной теории, Шерк и Шварц стали более убежденными, чем когда-либо, что они на правильном пути.

Другая теория суперсимметричной гравитации: Супергравитация

Супергравитация - название теорий, которые пытаются применить суперсимметрию непосредственно к теории гравитации без использования теории струн.

На протяжении конца 1970-х эта работа продолжалась в более быстром темпе, чем теория струн, главным образом потому что это было популярно, в то время как лагерь теории струн стал заброшенным городом.

Теории супергравитации оказалась важной в позднем развитии М-теории, о которой я расскажу в главе 11.

В 1976 году Даниэль Фридман, Серхио Феррара и Питер ван Ньюенхайзен применили суперсимметрию к теории гравитации Эйнштейна, что привело к теории суперсимметричной гравитации.

Они сделали это путем введения суперпартнера гравитона - гравитино, в Общую теорию относительности.

Опираясь на эту работу Юджин Креммер, Джоэл Шерк и Бернар Джулия смогли в 1978 году показать, что супергравитация может быть написана в самом общем виде, как 11-мерная теория.

Теории супергравитации больше чем с 11 измерениями развалились.

Супергравитация в конечном счете пала жертвой математических несоответствий, которые извели большинство квантовых теорий гравитации (она хорошо работала как классическая теория, пока ее удерживали от квантовой сферы), оставляя место для теории суперструн, чтобы воскреснуть в середине 1980-х, но она не ушла совсем.

Я возвращаюсь к идее теории 11-мерной супергравитации в главе 11.

Струнные теоретики не получают почтения

В конце 1970-х к струнным теоретикам не относились всерьез, не говоря уже о наличии надежной научной работы.

Поиски струнных теоретиков уважения к себе в области физики напоминает мне о молодом Эйнштейне, работающем в Бернском патентном бюро, работающем после работы, когда он размышлял о массе и энергии.

Существовали более ранние проблемы в получении признания работ по теории струн.

Журнал Physics Review Letters не счел работу Сасскинда 1970 года — интерпретация двойной модели резонанса как вибрирующих струн — достаточно значительной для печати.

Сам Сасскинд рассказывал, как гигант физики Мюррей Гелл-Манн смеялся над ним при упоминании теории струн в 1970 году.

(История с Гелл-Манном заканчивается хорошо, он выразил интерес к теории в 1972 году.)

В ходе десятилетия развития две из основных сил теории струн будут преодолевать барьер за барьером в получении солидной профессуры.

Джон Шварц был лишен кафедры в Принстоне в 1972 году и провел следующие 12 лет в Калифорнийском технологическом институте во временном положении, не будучи уверенным, что финансирование его работы будет продлено.

Пьеру Рамонду, который обнаружил суперсимметрию и помог спасти теорию струн от забвения, отказали в контракте в Йельском университете в 1976 году.

На фоне профессионального неопределенности, несколько струнных теоретиков продолжили свою работу в конце 1970-х и начале 1980-х, помогая решать некоторые из дополнительных пространственных препятствий в супергравитации и других теориях, пока не наступил день, когда фортуна улыбнулась и они смогли претендовать на высокие места в теоретической физике.

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145396

Переводчики: Irina73, falcton