…. 2.2 Теория струн

1-1-2 Next page– Page 1 –

2.2 Теория струн

 

Общепринятая теория элементарных частиц и сил Мироздания (Стандартная модель) предполагает, что вся вселенская материя состоит из элементарных частиц, которые неделимы, и не имеют в себе каких-либо составных частиц. Такими частицами были названы электрон и 6 типов кварков. Соединяясь между собой, эти прачастицы образуют вторичную и более сложную иерархически структуированную материю – протоны, нейтроны и другие, которые определенным способом соединяются в ядра и атомы, атомы в молекулы, молекулы в более сложные образования. Эта теория не способна объяснить все процессы Микромира и не нашла своего окончательного завершения. При открытии новых частиц “Стандартная модель” использует метод экспериментальной подгонки 19-ти свободных параметров, что говорит о несовершенстве, незавершенности и противоречивости ее как теории.

При поиске альтернативных путей унификации и объединения известных на сегодня частиц и сил и как попытка заглянуть в предполагаемые структуры элементарных частиц с целью выявления прачастиц Мироздания, была выдвинута идея, что микрочастицы нужно рассматривать не как точечные бесструктурные материальные объекты, а как протяженные струны, которые и являются наименьшими унифицированными неделимыми элементами материи – так называемой праматерией. Необычность этой идеи заключается в том, что струны представляют собой нечто до конца неопределенное: и не материальное, и не энергитическое и не волновое образование. Наименьший элемент струны представляет собой объект, протяженностью не более 10-33 см. Если соразмерить его с диаметром электрона (10-15 м), то последний просто супер гигант, размер которого на 18 порядков (!) превосходит размер струны. Согласно разработанной теории, колебания струн порождают волны, являющимися теми первоэлементами, которые и образуют всю материю Мироздания. Теория струн не отрицает материальные частицы мира (электроны, кварки и другие), а рассматривает их как возбуждение и последующую вибрацию микрострун.

Теория струн возникла более тридцати лет тому назад как “Теория бозонных струн”, прошла путь развития через “Теорию суперструн”, “Теорию многомерных мембран” (струны, но плоские) и устремилась к обобщенной “М-теории”. Долгое время “Теория струн” подавала надежды на роль единой теории частиц и поля, поиски которой наука ведет еще со времен Эйнштейна. Достаточно сказать, что сегодня ученый в США, который занимается фундаментальной физикой, почти не имеет научных перспектив в иных чем теория струн подходах. Но надежды на создание на ее основе обобщенной теории частиц и поля и по сей день остаются несбывшимися надеждами.

Теория струн, одним из авторов которой является Л.Сасскинд, вышла из недр математической физики, что требует для ее понимания достаточно серьезной математической подготовки. Однако, некоторые положения этой все еще развивающейся теории мы способны понять на принципиальном уровне. Исходное условие возникающей системы уравнений является минимизация площади, которую должна занимать струна в пространстве-времени. Язык теории струн достаточно универсальный, что делает его приемлемым для описания процессов и объектов как микроскопических размеров (микромира, область действия квантовой механики, где струны связывают между собой кварки), так и межгалактических колоссальной энергии космических струн, связывающих галактики, солнечные системы, звезды, планеты и так далее (в рамках Мегамира, области действия общей теории относительности). Формы струн, которые предлагались в разрабатываемых направлениях теории, постоянно видоизменялись и прошли путь от незакрепленных с двух сторон струнных нитей, до замкнутых петель и мембран.

Данная теория определяет разные способы (моды) колебания струн, каждый из которых генерирует отдельную элементарную частицу. Вибрируя одним способом, струна проявляет сущность электрона (форму, размер, массу, спин, электрический заряд). Вибрируя другими способами, струны проявляют сущность кварков, нейтрино и иных частиц. Количество мод и допустимых теорией частиц неимоверно, по сравнению с физически известными на настоящее время. Да и окружающие нас предметы – деревья, живой мир, машины, механизмы и прочее – все они состоят из сложнейшей структурной конфигурации тончайших струн. А все фундаментальные силы (гравитация, электромагнитные, сильного и слабого взаимодействия) также порождаются колебанием этой самой микроструны – исходного объекта Мироздания.

К базовым принципам, положенным в основу данной теории, относятся: симметрия (супер симметрия), дуальность, 10-тимерность (девять пространственных и одно временное измерения) и 26-ти мерность пространства. Теория допускает многомерность Вселенной, следствием которой является множественность вселенных. Равноправное существование множества различных вселенных для теории является серьезной неразрешимой задачей, так называемой проблемой ландшафта. Физики верят, что наш мир симметричен, что позволяет навести видимость вселенского порядка. Теория суперструн также утверждает, что у каждой элементарной частицы имеется симметричный “оппозит”.

При всей необычности теории, тем не менее она не оправдала возлагаемые на нее надежды. Как утверждает один из авторов теории Л.Смолин: “… теория струн зашла в тупик”. Об этом говорит и заглавие одной из написанных им книг: “Неприятности с физикой: Взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует”, в которой автор оценивает сегодняшнее состояние фундаментальной физики как кризисное, которое еще более затягивается “струнным заблуждением”.

Итак, давайте рассмотрим, какие недостатки делают “Теорию струн” не более чем теоретическим построением.
1. Не раскрыты истоки образования струн, что делает теорию неполноценной.
2. Утверждение о том, что “струны представляют собой не материальное, не энергетическое и не волновое образование”, не оставляет возможности как-то интерпретировать их сущность.
3. Чтобы принять или отвергнуть предлагаемую теорию, необходимо провести ее экспериментальную проверку. Однако, за более чем тридцатилетнюю историю своего развития, однозначных предсказаний, которые можно было бы проверить, теория не дает, так как существует бесконечное множество способов перевода 10-тимерного пространства, постулируемого теорией, в реальный 4-хмерный мир. Это ведет к потере ее статуса научной теории.
4. Принцип супер симметрии, положенный в основу теории, требует наличия супер симметричных частиц. Однако, таковых наука не установила.
5. Не разработаны основополагающие принципы теории, которые позволили бы рассмотреть ее на смысловом уровне. Один из авторов теории мембран Л.Смолин утверждает, что “Мы не знаем, каковы ее фундаментальные принципы”.
6. Отсутствие каких-либо доказательств существования дополнительных измерений пространства может означать, что таковые просто-напросто не существуют.
7. Хотя теория и формулирует предсказания некоторых явлений, однако, ранее таковые были сделаны в рамках признанных теорий.

 
end

1-1-2– Page 1 –1-0-2

Recent Posts