Keelteoorias asendavad väikesed stringi tükid traditsioonilisi subatomaalseid osakesi.
Paul M. Sutter on astrofüüsik SUNY Stony Brookis ja Flatironi instituudis Küsi kosmosemehelt ja Kosmoseraadioja raamatu "autor"Sinu koht universumis."Sutter tegi selle artikli kaastöötajaks Space.comi eksperthääled: op-ed ja teadmised.
Keelteooria loodab olla sõna otseses teoorias kõige kohta, ühtseks ühendavaks raamistikuks, mis selgitab kogu mitmekesisust ja rikkust, mida me näeme kosmoses ja osakeste põrketes, alates gravitatsiooni käitumisest kuni ükskõik, milleni tume energia on põhjus, miks elektronidel on mass, mis neil on. Ja kuigi see on potentsiaalselt võimas idee, mille lahtilaskmine muudaks täielikult meie arusaama füüsilisest maailmast, pole seda kunagi otseselt katsetatud.
Siiski on olnud võimalusi uurida mõningaid selle aluseid ja võimalikke tagajärgi keelteooria. Ja kuigi need testid ei tõestaks keelte teooriat ühel või teisel viisil, aitaksid need seda toetada. Uurime.
Häiriv probleem
Esiteks peame siiski uurima, miks keelte teooriat on nii raske testida. Sellel on kaks põhjust.
Keelpilliteooria keelpillid on hämmastavalt väikesed, arvatakse, et need asuvad kuskil Plancki skaala ümber, paljad 10-34 meetrit üle. See on kaugel, palju väiksem kui miski, mida me võime loota proovile panna isegi oma kõige täpsemate instrumentidega. Stringid on tegelikult nii väikesed, et nad näivad meile olevat punktitaolised osakesed, nagu elektronid ja footonid ning neutronid. Me ei saa lihtsalt kunagi nööri otse vahtida.
Selle väiksusega on seotud energiaskaala, mida on vaja režiimide uurimiseks, kus keelte teooria tegelikult oluline on. Tänase seisuga on meil kaks erinevat lähenemist neli loodusjõudu. Ühelt poolt on meil olemas kvantvälja teooria tehnikad, mis kirjeldavad elektromagnetismi ja kahe tuumajõu mikroskoopilist kirjeldust. Ja teiselt poolt, mis meil on üldrelatiivsus, mis võimaldab meil mõista gravitatsiooni kui kosmoseaja painutamist ja väändumist.
Kõigi juhtumite puhul, mida saame otse uurida, on ühe või teise vahendi kasutamine hea. Keelpilliteooria tuleb mängu alles siis, kui proovime ühendada kõik neli jõudu ühe kirjeldusega, mis omab olulist tähtsust ainult kõige kõrgemates energiaskaalades - nii kõrgel, et me ei võiks kunagi sellistele kõrgustele jõudmiseks masinat ehitada.
Kuid isegi kui me suudaksime välja töötada osakeste põrkeseadme kvantgravitatsiooni energiate otseseks proovimiseks, ei saanud me stringi teooriat testida, sest veel pole stringi teooria veel täielik. Seda pole olemas. Meil on vaid selliseid lähenemisi, mis loodetavasti lähenevad tegelikule teooriale, kuid meil pole aimugi, kui õiged (või valed) meil on. Nii et keelte teooria ei ole isegi ülesanne ennustada, mida saaksime võrrelda hüpoteetiliste katsetega.
Kosmiline blues
Ehkki me ei jõua osakeste põrkeseadmetes vajaminevate energiateni, et päriselt uurida keelte potentsiaalset maailma, oli 13,8 miljardit aastat tagasi kogu meie universum põhijõudude pada. Võib-olla võiksime saada mõne keeruka ülevaate, uurides selle ajalugu suur pauk.
Üks keelteoreetikute väljapakutud ettepanek on teist laadi teoreetiline keel: kosmiline keel. Kosmilised stringid on universumi ulatusega kosmoseaegsed vead, mis on jäänud Suure Paugu kõige varasemast hetkest, ja need on üsna üldine ennustus nende ajastute füüsikast universum.
Aga kosmilised stringid võivad olla ka keelte teooriast ülikergelt venitatud stringid, mis on tavaliselt nii väikesed, et "mikroskoopiline" on liiga suur sõna, kuid mis on universumi lakkamatu laienemise tõttu venitatud ja tõmmatud. Nii et kui leidsime kosmose ümber hõljuva kosmilise nööri, võiksime seda hoolikalt uurida ja kontrollida, kas see on tõesti midagi, mida keelteteos ennustab.
Tänaseks pole meie universumist leitud kosmilisi stringe.
Sellegipoolest on otsingud sisse lülitatud. Kui leiaksime kosmilise stringi, ei kinnitaks see tingimata stringiteooriat - nii teoreetiliselt kui ka vaatluslikult oleks vaja veel palju tööd teha, et keelpilliteooria ennustus eraldada crack-in-spacetime versioonist.
Mitte nii supersümmeetriline
Siiski võiksime ehk korjata huvitavaid vihjeid ja üks neist vihjetest on supersümmeetria. Supersümmeetria on hüpoteesitud looduse sümmeetria, mis seob kõik fermioonid (reaalsuse ehitusplokid nagu elektronid ja kvarkid) bosonitega (jõudude kandjad nagu glüoonid ja footonid) ühe raamistiku piires.
Supersümmeetria masina töötasid kõigepealt välja keelteoreetikud, kuid see oli põnev tee kõigile suure energiaga füüsikutele, et potentsiaalselt lahendada mõned probleemid Standardmudel ja teha ennustusi uue füüsika jaoks. Keelteooria sees võimaldab supersümmeetria stringidel kirjeldada mitte ainult loodusjõude, vaid ka ehitusplokke, andes sellele teooriale õiguse olla tõeliselt kõige teooria.
Nii et kui leitaks tõestusi supersümmeetria kohta, ei tõestaks see keelteooriat, kuid see oleks oluline samm.
Me pole leidnud ühtegi tõendit supersümmeetria kohta.
Suur hadronikolonder (LHC) oli sõnaselgelt loodud supersümmeetria või vähemalt mõne supersümmeetria kõige lihtsama ja hõlpsamini juurdepääsetava versiooni uurimiseks, otsides uusi teooria poolt ennustatud osakesi. LHC on muutunud täiesti tühjaks, isegi ilma uue supersümmeetrilise osakeseta, ja pühib kaardilt kõik lihtsamad supersümmeetrilised ideed.
Ja kuigi see negatiivne tulemus ei välista keelte teooriat, ei tee see ka seda liiga suurepäraseks.
Kas on meil ühel päeval tõendeid kasvõi ühe keelteooria aluspõhja või külgprognoosi kohta? Seda on võimatu öelda. Supersümmeetriale pandi palju lootusi, mida seni pole õnnestunud ellu viia, ja püsib endiselt küsimus, kas tasub ehitada veelgi suuremaid põrkeosasid, et proovida supersümmeetrial tugevamalt käia, või peaksime lihtsalt loobuma ja proovima midagi muud.
- Kuidas võiks universumil olla rohkem mõõtmeid?
- Antarktikast pärit salapärased osakesed trotsivad füüsikat
- Suur pauk: Mis tegelikult juhtus meie universumi sünnihetkel?
Lisateavet saate episoodi kuulates "Kas keelpilliteooria on seda väärt? (6. osa: Peaksime seda ilmselt proovile panema)" saidil Ask A Spaceman, mis on saadaval saidil iTunes ja veebis aadressilhttp://www.askaspaceman.com. Tänu John C., Zachary H., @edit_room, Matthew Y., Christopher L., Krizna W., Sayan P., Neha S., Zachary H., Joyce S., Mauricio M., @shrenicshah, Panos T ., Dhruv R., Maria A., Ter B., oiSnowy, Evan T., Dan M., Jon T., @twblanchard, Aurie, Christopher M., @unplugged_wire, Giacomo S., Gully F. küsimustele, mis selle tüki juurde viisid! Esitage Twitteris oma küsimus, kasutades #AskASpaceman või Paulit jälgides @PaulMattSutter ja facebook.com/PaulMattSutter.
