แรงโน้มถ่วงควอนตัมและทฤษฎีสตริง

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

แรงโน้มถ่วงวงควอนตัม - มันคืออะไร? เป็นคำถามที่เราจะพิจารณาในบทความนี้ ในการเริ่มต้น เราจะกำหนดลักษณะและข้อมูลที่เป็นข้อเท็จจริง จากนั้นเราจะทำความคุ้นเคยกับคู่ต่อสู้ของมัน - ทฤษฎีสตริง ซึ่งเราจะพิจารณาในรูปแบบทั่วไปเพื่อทำความเข้าใจและสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนรอบ

แนะนำตัว

ทฤษฎีหนึ่งที่อธิบายความโน้มถ่วงควอนตัมคือชุดข้อมูลเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงของวงรอบที่ระดับควอนตัมขององค์กรของจักรวาล ทฤษฎีเหล่านี้มีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดเรื่องความไม่ต่อเนื่องของเวลาและพื้นที่ในระดับพลังค์ ทำให้สมมติฐานของจักรวาลที่เต้นเป็นจังหวะเกิดขึ้นได้

Lee Smolin, T. Jacobson, K. Rovelli และ A. Ashtekar เป็นผู้ก่อตั้งทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ จุดเริ่มต้นของการก่อตัวของมันตรงกับยุค 80 ศตวรรษที่ XX ตามคำกล่าวของทฤษฎีนี้ "ทรัพยากร" - เวลาและพื้นที่ - เป็นระบบของชิ้นส่วนที่ไม่ต่อเนื่อง พวกมันถูกอธิบายว่าเป็นเซลล์ที่มีขนาดเท่ากับควอนตัม ซึ่งถูกยึดเข้าด้วยกันในลักษณะพิเศษอย่างไรก็ตาม เมื่อถึงขนาดที่ใหญ่ เราสังเกตความราบรื่นของกาล-เวลา และดูเหมือนต่อเนื่องสำหรับเรา

แรงโน้มถ่วงของวงและอนุภาคของจักรวาล

"คุณสมบัติ" ที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่งของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนรอบคือความสามารถตามธรรมชาติในการแก้ปัญหาบางอย่างในวิชาฟิสิกส์ ช่วยให้คุณอธิบายปัญหามากมายที่เกี่ยวข้องกับแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค

ในปี 2548 ได้มีการตีพิมพ์บทความของ S. Bilson-Thompson ซึ่งเสนอแบบจำลองที่มี Rishon Harari ที่แปลงร่างแล้วซึ่งอยู่ในรูปแบบของวัตถุริบบิ้นแบบขยาย หลังเรียกว่าริบบิ้น ศักยภาพโดยประมาณชี้ให้เห็นว่ามันสามารถอธิบายเหตุผลสำหรับองค์กรอิสระขององค์ประกอบย่อยทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์นี้ทำให้เกิดการชาร์จสี โมเดลพรีออนก่อนหน้าสำหรับตัวเองถือว่าอนุภาคจุดเป็นองค์ประกอบพื้นฐาน ค่าสีถูกตั้งสมมติฐาน โมเดลนี้ทำให้สามารถอธิบายประจุไฟฟ้าเป็นเอนทิตีทอพอโลยี ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ในกรณีที่ริบบิ้นบิดเบี้ยว

บทความที่สองโดยผู้เขียนร่วมเหล่านี้ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2549 เป็นผลงานที่ L. Smolin และ F. Markopolu เข้าร่วมด้วย นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอสมมติฐานที่ว่าทุกทฤษฎีของแรงโน้มถ่วงของวงควอนตัม ซึ่งรวมอยู่ในกลุ่มของวงรอบ ระบุว่าในนั้นอวกาศและเวลามีสถานะตื่นเต้นด้วยการหาปริมาณ สถานะเหล่านี้สามารถเล่นบทบาทของพรีออน ซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของแบบจำลองมาตรฐานที่เป็นที่รู้จัก กลับเป็นเหตุการเกิดขึ้นของคุณสมบัติของทฤษฎี

นักวิทยาศาสตร์ทั้งสี่ยังแนะนำว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของวงควอนตัมสามารถสร้างแบบจำลองมาตรฐานได้ มันเชื่อมโยงกองกำลังพื้นฐานทั้งสี่เข้าด้วยกันโดยอัตโนมัติ ในรูปแบบนี้ ภายใต้แนวคิดของ "แบรด" (ซึ่งเกี่ยวพันกับกาลอวกาศ-เวลา) แนวคิดของพรีออนมีความหมายที่นี่ มันคือสมองที่ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองที่ถูกต้องขึ้นมาใหม่ได้จากตัวแทนของ "รุ่นแรก" ของอนุภาค ซึ่งมีพื้นฐานมาจากเฟอร์เมียน (ควาร์กและเลปตอน) โดยส่วนใหญ่มีวิธีที่ถูกต้องในการสร้างประจุและความเท่าเทียมกันของเฟอร์เมียนขึ้นมาใหม่

Bilson-Thompson แนะนำว่า fermions จาก "series" พื้นฐานของรุ่นที่ 2 และ 3 สามารถแสดงเป็น brad เดียวกัน แต่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น Fermions ของรุ่นที่ 1 เป็นตัวแทนของสมองที่ง่ายที่สุด อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องทราบที่นี่ว่ายังไม่มีการเสนอแนวคิดเฉพาะเกี่ยวกับความซับซ้อนของอุปกรณ์ เป็นที่เชื่อกันว่าประจุของสีและประเภทไฟฟ้าตลอดจน "สถานะ" ของความเท่าเทียมกันของอนุภาคในรุ่นแรกนั้นเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับประจุอื่น หลังจากค้นพบอนุภาคเหล่านี้แล้ว มีการทดลองหลายครั้งเพื่อสร้างผลกระทบต่ออนุภาคเหล่านี้จากความผันผวนของควอนตัม ผลการทดลองขั้นสุดท้ายแสดงให้เห็นว่าอนุภาคเหล่านี้มีความเสถียรและไม่สลายตัว

โครงสร้างสตริป

เนื่องจากเรากำลังพิจารณาข้อมูลเกี่ยวกับทฤษฎีที่นี่โดยไม่ต้องใช้การคำนวณ เราจึงกล่าวได้ว่านี่คือแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ "สำหรับกาน้ำชา" และเธอทำไม่ได้โดยไม่อธิบายโครงสร้างเทป

เอนทิตีที่มี "สิ่งของ" เดียวกันกับ "กาลอวกาศ" เป็นตัวแทนคำอธิบายทั่วไปของแบบจำลองที่ Bilson-Thompson นำเสนอแก่เรา เอนทิตีเหล่านี้เป็นโครงสร้างเทปของลักษณะพรรณนาที่กำหนด แบบจำลองนี้แสดงให้เราเห็นว่ามีการผลิตเฟอร์มิออนอย่างไรและเกิดโบซอนอย่างไร อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้ตอบคำถามเกี่ยวกับวิธีการรับ Higgs boson โดยใช้การสร้างแบรนด์

ล. Freidel, J. Kovalsky-Glikman และ A. Starodubtsev ในปี 2549 ในบทความหนึ่งชี้ให้เห็นว่าเส้นสนามโน้มถ่วงของ Wilson สามารถอธิบายอนุภาคมูลฐานได้ นี่หมายความว่าคุณสมบัติของอนุภาคสามารถสอดคล้องกับพารามิเตอร์เชิงคุณภาพของลูปวิลสัน ในทางกลับกันเป็นวัตถุพื้นฐานของแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ การศึกษาและการคำนวณเหล่านี้ถือเป็นพื้นฐานเพิ่มเติมสำหรับการสนับสนุนทางทฤษฎีที่อธิบายแบบจำลอง Bilson-Thompson

การใช้รูปแบบการปั่นของโมเดลโฟมสปินซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับทฤษฎีที่ศึกษาและวิเคราะห์ในบทความนี้ (T. P. K. G.) รวมทั้งอาศัยชุดเริ่มต้นของหลักการของทฤษฎีความโน้มถ่วงควอนตัมลูปนี้ทำให้ เป็นไปได้ที่จะสร้างแบบจำลองมาตรฐานบางชิ้นที่ไม่เคยได้รับมาก่อน สิ่งเหล่านี้คืออนุภาคโฟตอน กลูออน และกราวิตอนด้วย

มียังเป็นโมเดลเจลอนซึ่งแบรดไม่ได้รับการพิจารณาเนื่องจากไม่มีอยู่เช่นนี้ แต่ตัวแบบเองไม่ได้ให้ความเป็นไปได้ที่แน่นอนในการปฏิเสธการมีอยู่ของพวกเขา ข้อดีของมันคือเราสามารถอธิบาย Higgs boson ว่าเป็นระบบคอมโพสิตชนิดหนึ่ง สิ่งนี้อธิบายได้จากการมีอยู่ของโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนมากขึ้นในอนุภาคที่มีค่ามวลมาก จากการบิดของแบรด เราอาจสันนิษฐานว่าโครงสร้างนี้อาจเกี่ยวข้องกับกลไกการสร้างมวล ตัวอย่างเช่น รูปแบบของโมเดล Bilson-Thompson ซึ่งอธิบายโฟตอนว่าเป็นอนุภาคที่มีมวลเป็นศูนย์ สอดคล้องกับสถานะแบรดที่ไม่บิดเบี้ยว

ทำความเข้าใจกับแนวทางของบิลสัน-ทอมป์สัน

ในการบรรยายเรื่องแรงโน้มถ่วงของวงควอนตัม เมื่ออธิบายวิธีที่ดีที่สุดในการทำความเข้าใจแบบจำลอง Bilson-Thompson มีการกล่าวถึงว่าคำอธิบายของแบบจำลองพรีออนของอนุภาคมูลฐานช่วยให้เราระบุลักษณะอิเล็กตรอนเป็นหน้าที่ของธรรมชาติคลื่นได้ ประเด็นก็คือจำนวนสถานะควอนตัมทั้งหมดที่ครอบครองโดยโฟมหมุนที่มีเฟสที่สอดคล้องกันสามารถอธิบายได้โดยใช้เงื่อนไขของฟังก์ชันคลื่น ขณะนี้งานที่กำลังดำเนินการอยู่มีจุดมุ่งหมายเพื่อรวมทฤษฎีอนุภาคมูลฐานและ T. P. K. G.

ในบรรดาหนังสือเกี่ยวกับความโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ คุณจะพบข้อมูลมากมาย เช่น ในผลงานของ O. Feirin เกี่ยวกับความขัดแย้งของโลกควอนตัม ในบรรดาผลงานอื่นๆ คุณควรให้ความสนใจบทความของ Lee Smolin

ปัญหา

บทความฉบับดัดแปลงจาก Bilson-Thompson ยอมรับว่าสเปกตรัมของมวลอนุภาคเป็นปัญหาที่แก้ไม่ได้ซึ่งแบบจำลองของเขาไม่สามารถอธิบายได้ นอกจากนี้ เธอไม่ได้แก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการหมุน, การผสมแบบ Cabibbo ต้องมีการเชื่อมโยงไปยังทฤษฎีพื้นฐาน บทความเวอร์ชันต่อมาใช้การอธิบายพลวัตของแบรดโดยใช้การเปลี่ยนผ่านของแพชเนอร์

มีการเผชิญหน้ากันอย่างต่อเนื่องในโลกของฟิสิกส์: ทฤษฎีสตริงกับทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ นี่เป็นงานพื้นฐานสองชิ้นที่นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังทั่วโลกได้ใช้และกำลังทำงานอยู่

ทฤษฎีสตริง

เมื่อพูดถึงทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของวงควอนตัมและทฤษฎีสตริง สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่านี่เป็นสองวิธีที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงในการทำความเข้าใจโครงสร้างของสสารและพลังงานในจักรวาล

ทฤษฎีสตริงเป็น "เส้นทางแห่งวิวัฒนาการ" ของวิทยาศาสตร์กายภาพ ซึ่งพยายามศึกษาพลวัตของการกระทำร่วมกัน ไม่ใช่ระหว่างอนุภาคจุด แต่เป็นสตริงควอนตัม เนื้อหาของทฤษฎีผสมผสานแนวคิดของกลศาสตร์ของโลกควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพ สิ่งนี้น่าจะช่วยมนุษย์สร้างทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมในอนาคต เป็นเพราะรูปร่างของวัตถุที่ศึกษาอย่างแม่นยำซึ่งทฤษฎีนี้พยายามอธิบายรากฐานของจักรวาลในรูปแบบที่ต่างออกไป

ต่างจากทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของวงควอนตัม ทฤษฎีสตริงและฐานรากอิงกับข้อมูลสมมุติฐาน ซึ่งบ่งชี้ว่าอนุภาคมูลฐานใดๆ และปฏิสัมพันธ์ทั้งหมดของธรรมชาติพื้นฐานเป็นผลมาจากการสั่นสะเทือนของสตริงควอนตัม "องค์ประกอบ" ของจักรวาลเหล่านี้มีขนาดที่เล็กมาก และบนมาตราส่วนของความยาวของพลังค์คือ 10^-35 m.

ข้อมูลของทฤษฎีนี้มีความหมายทางคณิตศาสตร์ค่อนข้างแม่นยำ แต่ยังไม่พบการยืนยันที่แท้จริงในด้านการทดลอง ทฤษฎีสตริงมีความเกี่ยวข้องกับพหุภพ ซึ่งเป็นการตีความข้อมูลในโลกจำนวนนับไม่ถ้วนที่มีรูปแบบและรูปแบบต่าง ๆ ของการพัฒนาของทุกสิ่งอย่างมากมาย

พื้นฐาน

แรงโน้มถ่วงควอนตัมหรือทฤษฎีสตริง? นี่เป็นคำถามที่ค่อนข้างสำคัญ ซึ่งยาก แต่ต้องเข้าใจ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับนักฟิสิกส์ เพื่อให้เข้าใจทฤษฎีสตริงมากขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องรู้บางสิ่ง

ทฤษฎีสตริงสามารถให้คำอธิบายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงและคุณลักษณะทั้งหมดของอนุภาคพื้นฐานแต่ละอนุภาคได้ แต่สิ่งนี้จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อเราสามารถคาดการณ์สตริงไปยังสนามฟิสิกส์พลังงานต่ำได้ ในกรณีเช่นนี้ อนุภาคเหล่านี้ทั้งหมดจะอยู่ในรูปแบบของข้อจำกัดเกี่ยวกับสเปกตรัมของการกระตุ้นในเลนส์มิติเดียวที่ไม่ใช่ภายในเครื่อง ซึ่งมีจำนวนอนันต์ ขนาดลักษณะเฉพาะของสตริงมีค่าน้อยมาก (ประมาณ 10^-33 m) ด้วยเหตุนี้บุคคลจึงไม่สามารถสังเกตได้ในระหว่างการทดลอง ความคล้ายคลึงของปรากฏการณ์นี้คือการสั่นสะเทือนของสายเครื่องดนตรี ข้อมูลสเปกตรัมที่ "สร้าง" สตริงอาจเป็นไปได้สำหรับความถี่ที่แน่นอนเท่านั้น เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น พลังงานก็เช่นกัน (สะสมจากการสั่นสะเทือน) หากเราใช้สูตร E=mc² กับข้อความนี้ เราก็สามารถสร้างคำอธิบายของสสารที่ประกอบขึ้นเป็นจักรวาลได้ ทฤษฎีตั้งสมมติฐานว่ามิติมวลอนุภาคที่แสดงตัวเป็นสตริงที่สั่นสะเทือนถูกพบในโลกแห่งความเป็นจริง

ฟิสิกส์สตริงเปิดประเด็นเรื่องมิติกาล-อวกาศ การไม่มีมิติเชิงพื้นที่เพิ่มเติมในโลกมหภาคนั้นอธิบายได้สองวิธี:

1. การย่อขนาดซึ่งบิดเป็นขนาดซึ่งจะสอดคล้องกับลำดับความยาวของพลังค์
2. การแปลจำนวนอนุภาคทั้งหมดที่ก่อตัวจักรวาลหลายมิติบน "แผ่นงานของโลก" สี่มิติซึ่งอธิบายว่าเป็นลิขสิทธิ์

การนับ

บทความนี้กล่าวถึงแนวคิดของทฤษฎีความโน้มถ่วงควอนตัมลูปสำหรับหุ่นจำลอง หัวข้อนี้ยากมากที่จะเข้าใจในระดับคณิตศาสตร์ ในที่นี้เราพิจารณาการเป็นตัวแทนทั่วไปตามวิธีการพรรณนา ยิ่งไปกว่านั้น เกี่ยวกับทฤษฎีที่ "ตรงกันข้าม" สองทฤษฎี

เพื่อให้เข้าใจทฤษฎีสตริงได้ดีขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องรู้เกี่ยวกับการมีอยู่ของแนวทางการหาปริมาณหลักและรอง

การควอนตัมครั้งที่สองขึ้นอยู่กับแนวคิดของฟิลด์สตริง กล่าวคือ ฟังก์ชันสำหรับสเปซของลูป ซึ่งคล้ายกับทฤษฎีสนามควอนตัม รูปแบบของแนวทางหลักโดยใช้เทคนิคทางคณิตศาสตร์ สร้างคำอธิบายของการเคลื่อนที่ของสตริงทดสอบในเขตข้อมูลภายนอก สิ่งนี้ไม่ส่งผลเสียต่อการโต้ตอบระหว่างสตริง และยังรวมถึงปรากฏการณ์ของการสลายตัวและการรวมสตริง แนวทางหลักคือการเชื่อมโยงระหว่างทฤษฎีสตริงกับทฤษฎีภาคสนามแบบธรรมดาที่อ้างถึงพื้นผิวโลก

สมมาตรยิ่งยวด

"องค์ประกอบ" ที่สำคัญและจำเป็นที่สุด เช่นเดียวกับ "องค์ประกอบ" ที่เหมือนจริงของทฤษฎีสตริงคือสมมาตรยิ่งยวด ชุดอนุภาคทั่วไปและปฏิกิริยาระหว่างกัน ซึ่งสังเกตได้จากพลังงานที่ค่อนข้างต่ำ สามารถสร้างส่วนประกอบโครงสร้างของแบบจำลองมาตรฐานได้ในเกือบทุกรูปแบบ คุณสมบัติหลายอย่างของ Standard Model ได้รับคำอธิบายที่สวยงามในแง่ของทฤษฎี superstring ซึ่งเป็นข้อโต้แย้งที่สำคัญสำหรับทฤษฎีนี้ด้วย อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีหลักการใดที่สามารถอธิบายข้อจำกัดของทฤษฎีสตริงได้ สมมุติฐานเหล่านี้ควรทำให้ได้รูปของโลกที่คล้ายกับแบบจำลองมาตรฐาน

คุณสมบัติ

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของทฤษฎีสตริงคือ:

1. หลักการที่กำหนดโครงสร้างของจักรวาลคือแรงโน้มถ่วงและกลไกของโลกควอนตัม เป็นส่วนประกอบที่ไม่สามารถแยกออกได้เมื่อสร้างทฤษฎีทั่วไป ทฤษฎีสตริงใช้สมมติฐานนี้
2. การศึกษาแนวคิดที่พัฒนาแล้วมากมายของศตวรรษที่ 20 ซึ่งช่วยให้เราเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานของโลกด้วยหลักการทำงานและการอธิบายมากมายที่นำมารวมกันและเกิดจากทฤษฎีสตริง
3. ทฤษฎีสตริงไม่มีพารามิเตอร์อิสระที่ต้องปรับเพื่อให้แน่ใจว่าสอดคล้อง ตามที่กำหนดไว้ในแบบจำลองมาตรฐาน

สรุป

พูดง่ายๆ ว่าแรงโน้มถ่วงของวงควอนตัมเป็นวิธีหนึ่งในการรับรู้ความเป็นจริงที่พยายามอธิบายโครงสร้างพื้นฐานของโลกในระดับอนุภาคมูลฐาน ช่วยให้คุณสามารถแก้ปัญหาต่างๆ ของฟิสิกส์ที่ส่งผลต่อการจัดระบบของสสาร และยังเป็นหนึ่งในทฤษฎีชั้นนำของโลกอีกด้วย ฝ่ายตรงข้ามหลักของมันคือทฤษฎีสตริงซึ่งค่อนข้างสมเหตุสมผลเมื่อพิจารณาจากข้อความจริงมากมายในข้อหลัง ทั้งสองทฤษฎีพบคำยืนยันในด้านต่างๆ ของการวิจัยอนุภาคมูลฐาน และพยายามที่จะรวม "โลกควอนตัม" และแรงโน้มถ่วงเข้าด้วยกันมาจนถึงทุกวันนี้