String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Considering Proposals for Why Dimensions Sometimes Uncurl

Рассмотрение предположений, почему измерения иногда распрямляются

Swarlz 24.01.15 в 21:11

Большинство предположений теории струн были основаны на концепции того, что дополнительные измерения, требуемые теорией, свернуты и так малы, что они не могут наблюдаться.

Swarlz 25.01.15 в 20:09

С М-теорией и миром бран, возможно преодолеть это ограничение.

Swarlz 25.01.15 в 20:11

Было предложено несколько сценариев, чтобы попытаться описать математически согласованную версию М-теории, которая бы позволила дополнительным измерениям быть вытянутыми.

Swarlz 25.01.15 в 23:24

Если какой-либо из этих сценариев верен, то они содержат глубокие выводы того, как (и где) физикам стоило бы поискать дополнительные измерения теории струн.

Swarlz 25.01.15 в 23:36

Измеримые измерения

Swarlz 25.01.15 в 23:37

Одну модель, которая получила довольно много внимания, предложили в 1998 Савас Димопулос, Нима Аркани-Хамед и Гия Двали.

Swarlz 26.01.15 в 19:12

В этой теории, некоторые из дополнительных измерений могли достигать миллиметра и без противоречия известным экспериментам, это означало, что возможно наблюдать их эффекты в экспериментах проведенных в Большом Адронном Коллайдере (БАК) в ЦЕРНе.

Swarlz 26.01.15 в 19:22

(Это предположение не имеет уникального названия, но я называю его MDM (millimeter dimension model) для модели с миллиметровым измерением.

Swarlz 26.01.15 в 19:38

Кто знает, может это войдет в моду!)

Swarlz 26.01.15 в 19:38

Когда Димопулос представил MDM в 1998 на конференции по суперсимметрии, это на самом деле было что то вроде диверсии.

Swarlz 26.01.15 в 19:40

Он делал смелое заявление: Дополнительные измерения были так же важны, если даже не больше, как и суперсимметрия.

Swarlz 26.01.15 в 19:42

Многие физики думали, что суперсимметрия это ключевой физический принцип, который окажется фундаментом М-теории.

Swarlz 26.01.15 в 19:43

Димопулос предложил, что дополнительные измерения — рассмотренные ранее как неудачная математическая сложность, чтобы игнорировать так долго, как это было возможно — могла бы быть фундаментальным физическим принципом М-теории, которую искали.

Swarlz 26.01.15 в 19:56

В MDM, пара дополнительных измерений могли расширятся вплоть до целого миллиметра от 3-мерной браны, на которой мы обитаем.

Swarlz 26.01.15 в 20:00

Если они расширяются больше, чем миллиметр, то кто-нибудь бы это уже заметил, но на миллиметре, отклонение от Ньютоновских законов гравитации были бы такими незначительными, что никто не заметил бы этого.

Swarlz 26.01.15 в 20:07

Потому что гравитация утекает в дополнительные измерения, это бы объяснило, почему она настолько слабее, чем силы, которые привязаны к бране.

Swarlz 26.01.15 в 20:14

Вот как это работает: все во вселенной застряло на нашей 3-мерной бране, за исключением гравитации, которая может выходить из нашей браны, чтобы влиять на другие измерения.

Swarlz 26.01.15 в 20:27

В отличие от теории струн, дополнительные измерения не будут заметны в экспериментах за исключением гравитационных проб, и в 1998, гравитация не была проверена на расстоянии менее, чем миллиметр.

Swarlz 26.01.15 в 20:32

Теперь, не стоит еще слишком радоваться.

Swarlz 26.01.15 в 20:33

Эксперименты были проведены, чтобы найти эти дополнительные измерения размером с миллиметр и, оказывается, они возможно не существуют.

Swarlz 26.01.15 в 20:35

Эксперименты показывают, что измерения должны быть равны как минимум десятой части миллиметра, но это все еще гораздо больше, чем в большинстве других сценариях теории струн.

Swarlz 26.01.15 в 20:39

Вместо требования 1019 ГэВ (гигаэлектронвольт, единица энергии), необходимых, чтобы исследовать Планковскую длинну, исследование миллиметра потребовало бы только 1,000 ГэВ — все еще в пределах диапазона БАК ЦЕРНа!

Swarlz 26.01.15 в 20:47

Бесконечные измерения: модель Рэндалл-Сандрума

Swarlz 27.01.15 в 18:16

Если измерения миллиметрового размера вскружили головы, то предложение Лизы Рэндалл и Рамана Сандрума были даже более впечатляющие.

Swarlz 29.01.15 в 18:26

В этих моделях Рэндалл - Сандрума, гравитация ведет себя по разному в различных измерениях, в зависимости от геометрии бран.

Swarlz 29.01.15 в 18:28

Еще одна теория струн: F-теория

Swarlz 29.01.15 в 18:29

Другая теория, которая иногда обсуждается, называется F-теория (название - это шутливая отсылка к идеи, что М в М-теории обозначает мать).

Swarlz 31.01.15 в 14:40

Кумрун Вафа предложил F-теорию в 1996 после того как заметил, что определенные сложные решения теории струн типа IIB могли бы быть описаны в терминах более простого решения другой теории с 12 измерениями, по сравнению с 10 измерениями суперструн или 11 измерениями М-теории.

Swarlz 31.01.15 в 15:37

В отличие от М-теории, где все измерения пространства-времени рассматриваются наравне, два из измерений F-теории фундаментально отличаются от оставшихся: они всегда должны быть свернуты.

Swarlz 31.01.15 в 15:47

Так что теперь, чтобы добраться до трех пространственных измерений, у нас есть восемь малых измерений вместо шести!

Swarlz 31.01.15 в 15:51

Благодаря этому, кажется, как будто бы теория становится более сложной, но на самом деле

Swarlz 31.01.15 в 15:55

описание F-теории много проще.

Swarlz 31.01.15 в 15:57

Эти восемь измерений включают не только всю информацию из предыдущих шести, но также информацию о том, какие браны существуют в решении (те настройки могли б усложнится).

Swarlz 31.01.15 в 16:34

Это пример общего предмета в разработки теории струн; все больше и больше теоретических деталей, таких как какие частицы существуют и как они взаимодействуют, или какие браны существуют и где, можно просто описать в терминах геометрии дополнительных измерений.

Swarlz 31.01.15 в 17:10

Эта геометрия много проще для понимания и анализирования.

Swarlz 31.01.15 в 17:11

F-теория получает больше внимания в последние несколько лет, потому что ее богатая структура допускает решения, которые воспроизводят много из явлений Стандартной Модели и Теорий Великого Объединения (смотрите главу 12 чтобы узнать больше).

Swarlz 31.01.15 в 18:49

В оригинальной модели Рэндалл-Сандрума, называемой RS1, они предлагают брану, которая устанавливает силу гравитации.

Swarlz 31.01.15 в 18:53

В этой гравитационной бране, сила гравитации чрезвычайно большая.

Swarlz 31.01.15 в 18:54

По мере того, как вы перемещаетесь в пятое измерение из гравитационной браны, сила гравитации ослабевает экспоненциально.

Swarlz 31.01.15 в 18:56

Важный аспект модели RS1 это то, что сила гравитации зависит только от позиции в пятом измерении.

Swarlz 31.01.15 в 18:57

Так как вся наша 3-брана (это сценарий мира бран, где мы застряли на 3-бране пространства) находится на той же пяти-мерной позиции, гравитация устойчива в 3-бране.

Swarlz 31.01.15 в 19:05

Во втором сценарии, называемым RS2, Рэндалл и Сандрум поняли, что 3-брана, на которой мы застряли, могла бы иметь свое собственное гравитационное влияние.

Swarlz 31.01.15 в 19:07

Хотя гравитоны могут дрейфовать от 3-браны в другие измерения, они не могут отдалится очень далеко, из-за тяги нашей 3-браны.

Swarlz 31.01.15 в 19:09

Даже при больших измерениях, эффекты гравитации, которая утекает в другие измерения, были бы невероятно малы.

Swarlz 31.01.15 в 19:11

Рэндалл и Сандрум назвали RS2 модель, моделью локализованной гравитации.

Swarlz 31.01.15 в 19:16

В обеих этих моделях, ключевая особенность это то, что гравитация на нашей собственной 3-бране фактически всегда одна и та же.

Swarlz 31.01.15 в 19:19

Если бы это не было так, мы бы заметили дополнительные измерения раньше.

Swarlz 31.01.15 в 19:21

В 2000, Лиза Рэндалл предложила другую модель вместе в Андреасом Карчем, названную локально локализованной гравитацией.

Swarlz 31.01.15 в 19:22

В этой модели, дополнительное измерение содержало некоторую отрицательную вакуумную энергию.

Swarlz 31.01.15 в 19:23