Inden for partikelfysik samler strengteori kvantemekanik og Albert Einsteins generelle relativitetsteori.
Gå til sektion
- Hvad er strengteori?
- De 5 centrale ideer om strengteori
- En kort historie om strengteori
- Lær mere
- Lær mere om Neil deGrasse Tysons MasterClass
Den berømte astrofysiker Neil deGrasse Tyson lærer dig, hvordan du finder objektive sandheder og deler sine værktøjer til at kommunikere det, du opdager.
positive effekter af universel sundhedsplejeLær mere
Hvad er strengteori?
Strengteori giver en teoretisk ramme, hvor alle partikler, fra fotoner til kvarker, er endimensionelle strenge i modsætning til nul-dimensionelle punkter. Hvis der blev fundet en version af strengteori, der holdt op i alle sammenhænge, ville den tjene som en enkelt matematisk model til beskrivelse af universets natur - en teori om alt, der ville erstatte standardmodellen for fysik, som ikke forklarer tyngdekraften.
De 5 centrale ideer om strengteori
Forståelsen af streng og teori kræver omfattende undersøgelse, men at gøre sig bekendt med de vigtigste elementer i strengteori vil give dig en grundlæggende forståelse af dens kernekoncepter.
- Strenge og braner : Strenge er endimensionelle filamenter, der findes i to former: åbne strenge og lukkede strenge. En åben streng har ender, der ikke forbinder, mens en lukket streng danner en lukket sløjfe. Branes (afledt af ordet 'membran') er arklignende genstande, som strenge kan fastgøres til i hver ende. Branes er i stand til at bevæge sig gennem rumtiden i henhold til reglerne for kvantemekanik.
- Yderligere rumlige dimensioner : Fysikere accepterer, at vores univers indeholder tre rumlige dimensioner, men strengteoretikere argumenterer for en model, der beskriver ekstra rumdimensioner. I strengteori bliver mindst seks yderligere dimensioner uopdaget, fordi de er tæt komprimeret til en kompleks foldet form kaldet en Calabi-Yau manifold.
- Kvantegravitation : Strengteori er en teori om kvantegravitation, fordi den forsøger at fusionere kvantefysik med teorien om generel relativitet. Kvantefysik studerer de mindste objekter i universet - som atomer og subatomære partikler - mens generel relativitet typisk fokuserer på større objekter i universet.
- Supersymmetri : Også kendt som superstrengsteori, beskriver supersymmetri forholdet mellem to typer partikler, bosoner og fermioner. I supersymmetri strengteori har et boson (eller kraftpartikel) altid en modstykke fermion (eller stofpartikel) og omvendt. Begrebet supersymmetri er stadig teoretisk, da forskere endnu ikke har set nogen af disse partikler. Nogle fysikere spekulerer i, at det er fordi det tager utroligt høje energiniveauer at generere bosoner og fermioner. Disse partikler kan have eksisteret i det tidlige univers før big bang, men blev derefter nedbrudt i de partikler med lavere energi, der ses i dag. Large Hadron Collider (verdens højeste energi partikelkollider) kan på et eller andet tidspunkt generere nok energi til at understøtte denne teori - skønt den endnu ikke har vist tegn på supersymmetri.
- Samlede styrker : Strengteoretikere mener, at de kan bruge interagerende strenge til at forklare, hvordan de fire grundlæggende naturkræfter - tyngdekraften, den elektromagnetiske kraft, den stærke kernekraft og den svage kernekraft - skaber en samlet teori om alt.
En kort historie om strengteori
Den følgende tidslinje markerer betydelige resultater inden for strengteori.
- 1968 : Gabriele Veneziano, en italiensk teoretisk fysiker, der arbejder ved Den Europæiske Organisation for Atomforskning (CERN), brugte data indsamlet fra forskellige partikelacceleratorer til at formulere grundlaget for strengteori. Han konstruerede dual-resonansmodellen efter at have indset, at han kunne bruge den 200 år gamle Euler beta-formel til at forklare de fysiske egenskaber ved stærkt interagerende partikler.
- 1970 : Navnet 'strengteori' er oprettet, når tre fysikere - Leonard Susskind, Holger Nielsen og Yoichiro Nambu - der brugte Venezianos model til at antyde, at universet består af små vibrerende strenge.
- 1971 : Teoretisk fysikprofessor Pierre Ramond initierede udviklingen af superstrengsteori ved at formulere begrebet supersymmetri.
- 1974 : Den japanske fysiker Tamiaki Yoneya opdagede, at strengteori indeholder en partikel med egenskaberne af et graviton - en kvantepartikel, der bærer tyngdekraften - og indså, at aspekter af strengteori også kan være en teori om tyngdekraften.
- 1984 : Den engelske fysiker Michael Green og den amerikanske fysiker John Schwarz opdagede anomali-annulleringen i type I-strengteori, som blev kendt som Green-Schwarz-mekanismen. Denne begivenhed forbandt yderligere strengteoriideer med supersymmetri og lancerede den første superstrengrevolution.
- 1985 : 'Princeton String Quartet' - David Goss, Jeffrey Harvey, Emil Martinec og Ryan Rohm - opdagede heterotiske strenge, som er lukkede strenge, der er hybrider af en superstreng og bosonisk streng.
- nitten femoghalvfems : Edward Witten, en teoretisk fysiker ved Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey, foreslog, at de fem forskellige accepterede versioner af strengteori faktisk ikke er separate teorier. Witten foreslog, at de bare er forskellige grænser for en enkelt teori, som Witten kaldte M-teori. Idéen om M-teori lancerede den anden superstrengrevolution.
MasterClass
Foreslået til dig
Online klasser undervist af verdens største sind. Udvid din viden i disse kategorier.
Neil deGrasse TysonUnderviser videnskabelig tænkning og kommunikation
lav dine egne videospilfigurerLær mere Dr. Jane Goodall
Underviser bevarelse
Lær mere Chris Hadfield
Underviser rumforskning
Lær mere Matthew WalkerUnderviser videnskaben om bedre søvn
Lær mereLær mere
Hent MasterClass årligt medlemskab for eksklusiv adgang til videolektioner, der undervises af forretnings- og videnskabsarmaturer, herunder Neil deGrasse Tyson, Chris Hadfield, Jane Goodall og mere.
