Inom området partikelfysik sammanför strängteori kvantmekanik och Albert Einsteins allmänna relativitetsteori.
Hoppa till sektion
- Vad är strängteori?
- De 5 centrala idéerna om strängteori
- En kort historia av strängteori
- Läs mer
- Läs mer om Neil deGrasse Tysons MasterClass
Den kända astrofysikern Neil deGrasse Tyson lär dig hur du hittar objektiva sanningar och delar sina verktyg för att kommunicera vad du upptäcker.
Läs mer
Vad är strängteori?
Strängteori ger en teoretisk ram där alla partiklar, från fotoner till kvarkar, är endimensionella strängar i motsats till nolldimensionella punkter. Om en version av strängteori hittades som hölls i alla sammanhang, skulle den tjäna som en enda matematisk modell för att beskriva universums natur - en teori om allt som skulle ersätta fysikens standardmodell, som inte förklarar gravitationen.
De 5 centrala idéerna om strängteori
Förståelsen av strängteorins insatser kräver omfattande studier, men att bekanta sig med huvudelementen i strängteori ger dig en grundläggande förståelse för dess kärnkoncept.
- Strängar och branor : Strängar är endimensionella trådar som finns i två former: öppna strängar och stängda strängar. En öppen sträng har ändar som inte ansluter, medan en sluten sträng bildar en sluten slinga. Branes (härledda från ordet 'membran') är arkliknande föremål som strängar kan fästas i vardera änden. Branes kan röra sig genom rymdtid enligt kvantmekanikens regler.
- Ytterligare rumsliga dimensioner : Fysiker accepterar att vårt universum innehåller tre rumsliga dimensioner, men strängteoretiker argumenterar för en modell som beskriver extra dimensioner av rymden. Enligt strängteori upptäcks minst sex ytterligare dimensioner eftersom de kompakteras tätt till en komplex vikad form som kallas en Calabi-Yau-grenrör.
- Kvantitet : Strängteori är en teori om kvantgravitation eftersom den försöker slå samman kvantfysik med teorin om allmän relativitet. Kvantfysik studerar de minsta objekten i universum - som atomer och subatomära partiklar - medan allmän relativitet vanligtvis fokuserar på större objekt i universum.
- Supersymmetri : Supersymmetri, även känd som supersträngsteori, beskriver förhållandet mellan två typer av partiklar, bosoner och fermioner. I supersymmetri strängteori har en boson (eller kraftpartikel) alltid en motsvarighet fermion (eller materiepartikel), och vice versa. Begreppet supersymmetri är fortfarande teoretiskt, eftersom forskare ännu inte har sett någon av dessa partiklar. Vissa fysiker spekulerar att det beror på att det skulle ta otroligt höga energinivåer för att generera bosoner och fermioner. Dessa partiklar kan ha funnits i det tidiga universum före big bang men bryts sedan ner i de lägre energipartiklar som ses idag. Large Hadron Collider (världens högsta energi partikelkollider) kan vid någon tidpunkt generera tillräckligt med energi för att stödja denna teori - men det har ännu inte visat bevis för supersymmetri.
- Enade styrkor : Strängteoretiker tror att de kan använda samverkande strängar för att förklara hur de fyra grundläggande naturkrafterna - tyngdkraften, den elektromagnetiska kraften, den starka kärnkraften och den svaga kärnkraften - skapar en enhetlig teori om allt.
En kort historia av strängteori
Följande tidslinje markerar betydande prestationer inom strängteori.
- 1968 : Gabriele Veneziano, en italiensk teoretisk fysiker som arbetar vid Europeiska organisationen för kärnforskning (CERN), använde data som samlats in från olika partikelacceleratorer för att formulera grunden för strängteori. Han konstruerade dubbelresonansmodellen efter att ha insett att han kunde använda den 200 år gamla Euler-betafunktionsformeln för att förklara de fysiska egenskaperna hos starkt interagerande partiklar.
- 1970 : Namnet 'strängteori' skapades när tre fysiker - Leonard Susskind, Holger Nielsen och Yoichiro Nambu - som använde Venezianos modell för att föreslå universum består av små vibrerande strängar.
- 1971 : Teoretisk fysikprofessor Pierre Ramond initierade utvecklingen av supersträngsteori genom att formulera begreppet supersymmetri.
- 1974 : Den japanska fysikern Tamiaki Yoneya upptäckte att strängteori innehåller en partikel med egenskaperna hos ett graviton - en kvantpartikel som bär gravitationskraften - och insåg att aspekter av strängteori också kan vara en gravitationsteori.
- 1984 : Den engelska fysikern Michael Green och den amerikanska fysikern John Schwarz upptäckte avvikelsen i typ I-strängteori, som blev känd som Green-Schwarz-mekanismen. Denna händelse kopplade ytterligare strängteoridéer med supersymmetri och lanserade den första supersträngsrevolutionen.
- 1985 : 'Princeton String Quartet' - David Goss, Jeffrey Harvey, Emil Martinec och Ryan Rohm - upptäckte heterotiska strängar, som är slutna strängar som är hybrider av en supersträng och bosonisk sträng.
- nittonhundranittiofem : Edward Witten, en teoretisk fysiker vid Institute for Advanced Study i Princeton, New Jersey, föreslog att de fem olika accepterade versionerna av strängteori inte egentligen är separata teorier. Witten föreslog att de bara varierar olika gränser för en enda teori som Witten kallade M-teori. Idén om M-teorin startade den andra supersträngsrevolutionen.
Mästarklass
Föreslås för dig
Onlinekurser som undervisas av världens största sinnen. Utöka din kunskap inom dessa kategorier.
Neil deGrasse TysonLär vetenskapligt tänkande och kommunikation
Läs mer Dr. Jane GoodallUndervisar bevarande
Läs mer Chris Hadfield
Lär rymdutforskning
Läs mer Matthew WalkerLär vetenskapen om bättre sömn
Läs merLäs mer
Få den MasterClass årligt medlemskap för exklusiv tillgång till videolektioner som undervisas av affärs- och naturvetenskapliga armaturer, inklusive Neil deGrasse Tyson, Chris Hadfield, Jane Goodall och mer.
