Єдина теорія полів і взаємодій
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
µревірити, спостерігаючи Всесвіт? Один з додатків, що розвиваються активно зараз, теорії суперструн - це дослідження (теоретичне) їхніх можливих проявів у ранньому Всесвіті й у граничних чорних дірах - обєктах з максимальним гравітаційним полем.
Розмір (поздовжній) в однієї суперструни малий, він порядку планковського розміру 10-33см. Тому з погляду сучасної експериментальної фізики суперструни представляють із себе крапкові обєкти. Гравітація включається в теорію суперструн природно, як один зі ступенів волі. Оскільки для нашого викладу важливо, як саме виходить гравітаційна взаємодія з теорії суперструн, зупинимося на цьому спеціально.
Загальна теорія відносності, що у теорії суперструн є всього лише одним із взаємодій, що допускаються цією теорією, описує гравітаційне поле як скривлений чотирьохмірний просторово-часовий континуум. Наявність мас визначає кривизну простору, самі маси рухаються в такому просторі по лініях мінімальної довжини - геодезичним. Гравітаційні рівняння визначають не тільки структуру простору, але й рух матерії в ньому.
У теорії суперструн взаємодії діють у світі, розширеному до більшого числа вимірів, наприклад, до девяти просторових вимірів і одного тимчасового. Ясно, що шість просторових вимірів повинні бути сховані від спостерігача. У звичайних умовах ми не повинні зауважувати присутності додаткових вимірів. Вони є "згорнутими".
Уявимо собі бублик. У геометрії така фігура називається тором. У тора є два радіуси. Перший великий, це радіус окружності А. Другий радіус меншого розміру, це радіус окружності В. Нехай відношення цих радіусів велике, скажемо 1060; радіус окружності А становить 1030 див, а радіус окружності В становить 10-30 див. Тоді істоті, що володіє досить більшими розмірами, скажемо, порядку 1 м, і живучий на поверхні тора, буде здаватися, що тор одномірний. Це істота не зможе протиснутися у додатковий вимір.
Так само й у світі, що описується теорією суперструн, додаткові шість вимірів "маленькі" і "згорнуті". Три виміри більші, свідомо більше чим 1028 див, а шість мають радіус кривизни не більше чим 10-17 див, а скоріше 10-33 див.
У такому світі взаємодій набагато більше, ніж у звичному нам чотирьохмірном світі. Багато хто з них можна ототожнити зі звичними нам частками й полями.
Теорія суперструн дуже далека від завершення. Може бути, після побудови цієї теорії фізики, нарешті, одержать теорію, що є універсальною. Імя для такої теорії вже придумали: Теорія всього на світі; англійська абревіатура цього вираження є TOE (Theory of Everything).
Основне питання до теорії суперструн - структура космологічної сингулярності (принаймні в рамках цієї, нехай ще й не доведеної теорії) - не вирішений. Чи існує стаціонарне утворення, яке можна асоціювати з вакуумним станом у цій теорії? Відповідь на це питання намагаються дати деякі дослідники. З періодом у кілька років відповідь міняється на протилежний. Відбувається так не тому, звичайно, що дослідники не занадто старанні, а тому, що проблема є винятково важкою для рішення.
Чому багато хто вважають, що сингулярності необхідно уникати? У сингулярності не застосовні будь-які фізичні закони й рівняння. На думку відомого російського космолога А. А. Старобинського, у деякому змісті, сингулярність - це відсутність передбачуваності й кінець фізичних методів в описі нашому Всесвіту. Якщо наш Всесвіт народився із сингулярності, є момент утвору, виходить, існував творець. Якщо Всесвіт може перебувати в стаціонарному стані (яке описується, наприклад, теорією суперструн) як завгодно довго, а початок процесу розширення - розпад зі стану (із щільністю, тиском і температурою порядку або навіть вище), аналогічний розпадові-альфа-розпаду ядра, то гіпотеза творця є зайвою. Однак, повторю, ця проблема залишається невирішеної.
По сучасних уявленнях простір-час у планковських масштабах представляє із себе фантастичну фігуру, що більше нагадує монстра з фільмів жахів, чим обєкт фізичних досліджень. Чи є ця картина правильною, покажуть майбутні дослідження.
ВИСНОВОК
На закінчення курсової роботи хочеться підкреслити всю невідомість цього миру, необхідність пізнання й подальшого дослідження.
Побудова єдиної теорія полів і взаємодій є завданням фундаментальної фізики. Незалежно від успіхів каліброваних полів у фізику залишається ще величезна кількість невирішених проблем. Як показує досвід розвитку науки, природа часто виявляється складніше наших уявлень про неї.
ЛІТЕРАТУРА
1. Бояркин О.М. Фізика елементарних часток. К., 2005 р.
2. Глечиків В.И., Стражев В.І. Від наукової гіпотези до наукового факту. К., 2005.
3. Стражев В.И. До таємниць Всесвіту. К., 2006
4. Грін Б., Елегантний Всесвіт. Суперструни, сховані розмірності й пошуки остаточної теорії. К., 2003
5. Окунь Л.Б. Фізика елементарних часток. - К., 2004 р.
6. Паркер Б., Мрія Ейнштейна. У пошуках єдиної теорії будови Всесвіту. К., 2006