Posted By: Lumo (Lumidek king superstring) on 'CZscience'
Title: Sweet superstring theory
Date: Tue Nov 26 16:33:05 1996
Ahoj lidi!
Sweet mne udelal opravdu velkou radost. To jsi psal skutecne z hlavy? ;-)
Nechces spolupracovat na nejakem novem vyvoji?
Myslim, ze je Sweetuv text dobrym uvodnim textem, ctete ho! :-) Zohlednuje
popularnim zpusobem dulezite veci, objevene v prvni superstrunne revoluci
1984-85. Presto si dovolim par komentaru.
> Teorie strun predpoklada,ze fundamentalni castice ma tvar jakehosi
> provazku (struny),ktery se v prostoru ruzne krouti.Jestlize se struna...
Ano, struna se muze "natrasat" ruznymi zpusoby. Jestlize tancuje jeden typ
tance (na teto strune hraje jeden ton - stojata vlna rekneme urcite
frekvence), jevi se jako kvarek (radeji nez proton, ktery je z nich slozeny),
jestlize jiny typ, tak jako foton... Veskere interakce mezi temito casticemi
se daji zredukovat na spojovani a rozpojovani se tancujicich (nebo
zpivajicich?) strun.
> elektron atd. Myslim, ze nejvetsim problemem teto teorie je fakt,ze zpusobu
> zkrouceni strun je nekonecne mnoho, ale jen nekolik zpusobu zkrouceni jsou...
Ruznych typu tance, kterymi se muze struna natrasat, je skutecne nekonecne
mnozstvi. To jest, obvykla teorie superstrun vede k ekvivalentni kvantove
teorii pole, ktera obsahuje nekonecne mnoho poli - tj. nekonecne mnoho typu
castic. S temi spravnymi zpusoby krouceni jsi asi chtel rici neco jineho...
Asi jsi trochu smichal dve ruzne veci - ruzne tance struny a ruzne zpusoby,
jak svinout prebytecne dimenze. Po prvni superstrunne revoluci se obvykle
rikalo, ze zpusobu svinuti prebytecnych dimenzi je mnoho (nerekl bych ale
nekonecne mnoho) - a nasemu svetu odpovida jen jeden z nich, ale jak ho najit?
Dnes uz vime, ze mezi vsemi kvalitativne velmi odlisnymi zpusoby svinuti
prebytecnych rozmeru lze plynule prechazet...
> spravne.Soucasne matematice to cini jiste problemy, ale myslim si ,ze je jen
> otazkou casu, kdy se tento problem podari odstranit.(Vice by k tomu rekl asi
> Lumo, clovek povolanejsi a jiste s cerstvejsimi informacemi)
Tento rok je skutecne hekticky a superstrunna teorie - lepe receno M-teorie,
do ktere se stihla pretransformovat, zaziva ohromne pokroky. Teprve mesic
stary je fundamentalni clanek Bankse, Susskinda, Shenkera a Fischlera, podle
ktereho se da cela tato velka teorie formulovat jako kvantova mechanika matic
nekonecne dimenze...
Kratce receno pro ty, kteri vedi, co je kvantova mechanika. Obycejna QM pro
rekneme 5 castic je popsana pomoci operatoru: 3-vektoru x_m, kde m=1..5, a
prislusnymi hybnostmi. Z teorie D-bran (to jsou objekty, na nichz mohou
koncit struny) se vsak zjistilo, ze pokud jsou dve castice (presneji
D0-brany) blizko sebe, objevi se nove souradnice: x_m, m=1..5 napiseme na
diagonalu matice 5x5 a nauka D0-bran nam pravi, ze stejne tak musime dopsat
dalsi obecne operatory do zbylych 20 prvku ctverce. Tj, budeme mit operatory
x_mn, m,n=1..5, tvorici hermitovskou matici. Pokud misto 5 vezmeme cislo
jdouci k nekonecnu, pridame jeste par dalsich (fermionovych) poli a
hamiltonian zapiseme jako
H = suma vsech P_mn^2 + suma vsech [X_i,X_j]^2 + fermionove cleny,
dostaneme teorii, ve ktere jsou obsazeny vsechny verze superstrun,
supermembran, odvozenych kvantovych teorii poli atd.atd. - a pomoci ktere lze
take (doufejme) presne popsat nas svet. Zajiste, to je zatim zjednoduseny
obraz, postupem casu se k nemu par detailu prida. Takovy je mozna tvar teorie
vseho, zapsany na jednu obrazovku.
--------------------------------------------------------------------------
Revoluce, ktera probiha v poslednim roce nebo dvou, ukazala, ze vsechny
drivejsi "teorie superstrun" jsou vlastne jen JEDINOU teorii, poruchove
rozvijenou kolem ruznych bodu. Napohled zcela odlisne teorie se ukazuji, ze
jsou ekvivalentni atd.atd.
>... lichy nasobek).To se myslim jeste nepodarilo zadne teorii pred tim.
Ano, supersymetrie se poprve objevila v superstrunach ve snaze pridat
fermiony. Tento fakt ma jen historicky vyznam, protoze v dalsich letech se
hodne promyslely i supersymetricke teorie nepostavene primo na strunach (a
dela se to dodnes...).
> Kdyz tedy nahradis bod strunou, dostanes se o peknej kus ve sjednocovani
> Obecne teorie relativity a Kvantove mechaniky (ale jeste ne na konec :)) )
> Tim koncem je myslena tzv. Teorie velkeho sjednoceni GUT, ktera by mela v
> sobe spojovat vsechny dosud zname sily (gravitaci,elektromagnetismus,...
To je malinky terminologicky sum. Teorie GUT je terminus technicus, ktery
znamena "Grand Unified Theory", coz je teorie, ktera sjednocuje jen
elektromagneticke a slabe interakce se silnymi, gravitace zustava mimo.
> Existuje nekolik teorii superstrun, ( struny s otevrenymi konci, struny
> s uzavrenymi konci).V soucasnosti se jevi jako nejlepsi teorie s uzavrenymi
> konci...
Nejnadejnejsim kandidatem z hlediska popisu sveta byla vzdycky - jak spravne
rika Sweet - teorie uzavrenych strun, tj. teorie bez koncu (neboli se
slepenymi konci), a to strun orientovanych heterotickych (toto slovo znamena,
ze tato struna je jakymsi krizencem puvodni 26-rozmerne struny a 10-rozmerne
superstruny). Sweet spravne ocekava, ze novy pokrok k tomu rekne neco noveho.
To nove je to, ze teorie s otevrenymi strunami (ktere maji dva konce apod.)
jsou vlastne ekvivalentni tem teoriim ostatnim, ackoliv pro ruzne hodnoty
parametru je jeden z popisu prirozenejsi.
> Jo jeste jsem si vzpomnel na jednu asi dulezitou vec ato ,ze vysledna
> teorie superstrun by mela byt casove asymetricka tzn., za by z ni mel byt
> patrnej smer casu (pri dosazeni za cas -t a +t by nemel vychazet stejny...
S tou asymetrii je to asi trosinku jinak. Zastavim se u nestrunovych teorii
predchozich. Newtonova mechanika, Maxwellovy elektromagneticke rovnice apod.
jsou soumerne jak v case (t->-t, rika se tomu T-symetrie), tak v prostoru
(x->-x, tomu se rika parita, P-symetrie). Podobne Diracova rovnice pro
elektron apod. Nicmene tzv. slabe interakce uz nejsou P-symetricke, jak se
zjistilo kolem roku 1957: tak treba neutrino je vzdycky levotocive a neni
mozny zrcadlovy stav, kdy je pravotocive. Podobne antineutrino je vzdycky
pravotocive. Vetsina neutrin bez potizi proletne zemekouli, cili o te
asymetrii se moc nedozvime, poruseni symetrie je velmi slabe, stejne jako
slabe interakce vubec :). ("Slabe" interakce je terminus technicus pro jisty
typ interakci, ktere jsou mimo jine opravdu dost slabe... Zodpovidaji napr.
za beta-rozpad jader, ktery probiha pomalu...)
Lide si myslili, ze zrcadlova symetrie (P) bude zachranena, pokud
se navic castice nahradi anticasticemi (symetrie jen vuci teto operaci je C -
jako Charge conjugation). Levotocive neutrino se nahradi antineutrinem a cely
svet se zrcadli - cimz dostaneme spravne pravotocive antineutrino.
Symetrie vuci teto kombinovane operaci se nazyva CP. Lide zjistili, ze ani
tato symetrie ve svete neplati, ackoliv je narusena jeste slabeji, nez C a P
zvlast.
Ovsem existuje tzv. CPT-teorem, podle ktereho obycejna kvantova teorie pole
musi byt symetricka vuci soucasne zamene castic na anticastice (C), zrcadleni
prostoru (P) a zmene smeru toku casu (T). Z toho plyne, ze T-symetrie je
narusena stejne slabe jako CP-symetrie.
V superstrunach jsou znamky toho, ze svet neni symetricky ani vuci CPT, ale
neni to asi moc rozvinuta veda a ja o ni vlastne nic nevim.
> OTR ze ktery taky nelze poznat smer casu - u ni presny duvod neznam :) ).
Jednoduse i v OTR muzes vzit jine souradnice x0 -> -x0 a rovnice nezmeni
tvar, protoze jsou invariantni vuci vsem zmenam souradnic.
///// Superstring/M-theory is the language in which God wrote the world.
/// O __ Your Lumidek. mailto:motl@menza.mff.cuni.cz
/// ---------------------------------------------------
///_______/ http://www.kolej.mff.cuni.cz/~lumo/
The most incomprehensible thing about the world is that it's comprehensible. AE
-------------------------------------------------------------------------------