Teoria corzilor

[Radu]

Am vazut filmul-documentar The Elegant Universe despre teoria corzilor. In aceasta teorie totul este format din corzi mici vibrante de energie(ele vibreaza intr-un spatiu de 10 dimensiuni+ inca o dimensiune temporara); diversele elemente fiind date de frecventele de vibrare ale acestor corzi. Teorie ar putea explica lucrurile atat in mecanica cuantica, cat si in teoria relativitatii, singurul "inconvenient" fiind cele 10 dimensiuni spatiale.
Daca cineva a inteles si poate sa imi explice intr-un mod destul de intuitiv (sau nu) cum s-a ajuns si cum s-a dedus ca sunt necesare 10 dimensiuni spatiale, il rog frumos sa posteze un reply. Astept de asemenea orice alte pareri despre aceasta teorie. Multumesc

[Adi]

Buna Radu! Teoria corzilor este intr-adevar cea mai buna teorie ipoteza ce o avem care ar unifica Universul mare (teoria relativitatii generalizate, adica forta gravitatiei) si Universul mic (teoria cuantica, adica forta electromagnetica, forta tare si forta slaba - Modelul Standard). De mentionat ca acesta nu este de fapt o teorie propriu zisa, ci este o infrastructura. De exemplu, Quantum Field Theory (QFT) este teoria cuantica a campurilor, adica trateaza cum se comporta cuantic orice fel de camp. Este asadar o infrastructura. Daca acum te intrebi, cum se comporta cuantic campul electromagnetic, obtii in sfarsit o teorie, adica aplici QFT la forta electromagnetica si obtii teoria Quantum Electrodynamics (QED). Aceasta teorie explica toate interactiile posibile datorita sarcinii electrice. Aceasta teorie este foarte de succes, fiind verificata pana la cincisprezece zecimale. Intre timp, acesta teorie a fost descrisa in aceeasi teorie ca si teoria fortei slabe, rezultand astfel o unificare a celor doua forte in o singura forta, numita forta electroslaba. Daca forta electroslaba si forta tare ar fi descrise de o singura teorie, aceasta teorie ar fi numita Grand Unified Theory (GUT). Modelul Standard nu este o teorie unificata, ci doua teorii puse una langa alta si cosiderate ca functioneaza in acelasi timp, simultan (teoria electroslaba si teoria fortei tari, numita Quantum Chromodynamics, QCD, care este si ea tot o aplicare a QFT la campul de culoare, deci tot o teorie). Dar, chiar daca am avea acest GUT, povestea nu ar fi incheiata, caci am dori sa explicam si gravitatia in aceeasi teorie ca si GUT. Am dori asadar o singura teorie care sa explice toate cele patru interactii fundamentale din natura. Iar "fundamental" inseamna aici aceste interactii nu sunt datorate altor interactii mai "mici". Asadar, toate interactiile din Univers ar fi explicate de doar aceste patru forte fundeamentale, iar daca explicam toate aceste forte fundamentale in o singura teorie, atunci o singura teorie ar explica toate interactiile din Univers.

Teoria corzilor este o infrastructura (nu teorie) care ar permite dezvoltarea acestei teorii care ar explica toate interactiile din Univers. Este o ipoteza, dar cea mai buna ipoteza ce o avem momentan. Aceasta este teoria corzilor.

Ma voi interesa mai mult despre cum poate fi explicata simplu nevoia de dimensiuni suplimentare in teoria corzilor.

[unu]

L-ai lamurit pe om... vezi Radu ce simplu era: aplici QFT la forta si aia e teoria... si numele asta de teoria corzilor/coardelor suna porno )

[Adi]

Buna unu, am explicat cat de bine am putut. Si nu este doar "aplici QFT la teoria aia". Am introdus notiunile, care e diferenta intre teorii si infrastructura, ce teorii avem. Te rog sa explici tu mai bine.

[ciresica]

salutare ,am o intrebare: teoremele lui Proca sunt deacum istorie sau inca in actualitate ?
                        ciresica.

[Adi]

Intrebarea ta e foarte vaga. Noi incercam sa raspundem cat putem, dar si tu trebuie sa pui intrebari clare. Sa ne spui ce stii despre domeniu, ce anume nu intelegi, etc. De exemplu, eu nu stiam de teoremele Proca si tu pareai a stii mai putine despre domeniu decat mine. Poate ca atunci doar ai auzit de ele. Daca doar ai auzit de ele, sau stii bine, conteaza pentru a stii noi cum raspundem. Apoi, au legatura aceste teoreme cu teoria corzilor? Daca nu au, trebuie sa incepi un subiect nou, acesta este de teoria corzilor.

Am cautat pe wikipedia si am gasit aceasta despre Proca. Mai multe nu pot raspunde acum despre "teoremele Proca". Intuitiv o teorema nu poate deveni istorie, adica ea daca este adevarata este adevarata mereu. Daca natura alege acea teorema sau nu, asta depinde de natura. Matematica descrie insa doar adevaruri logice. Eu asa inteleg.

[ciresica]

Imi  cer scuze,din greseala a ajuns la 'teoria corzilor'   am vrut sa o plasez la ; e8 ',dar mi-a scapat . nu stiu cine stie despre ea numai ca la  'vremea ei' a explicat exceptional niste lucruri care eu nu le stiu dar as vrea  .Nu ma cinestie ce la matematica dar fizica fara formule O ADOR.      Multumesc .

[Adi]

Nu stii ce ai vrea sa stii? Sau stii ce ai vrea sa stii dar nu intelegi ce? Incearca sa fii mai precis. Altfel incepem sa credem ca doar ai auzit chestii si intrebi despre ele. Ce anume ai auzit tu ca teorema Proca ar fi explicat la timpul ei? Sa nu intelegi gresit, chiar daca doar ai auzit chestii o sa incercam sa raspundem, dar ne ajuta mult sa stim si ce stii tu deja despre acea intrebare.

[[RHF]{NC}The Eagle]

Acel documentar este foart interesant insa raman inca atat de multe intrebari deschise si inca nu se stie totul despre aceasta teorie si despre aceste corzi..Dar cu timpul daca se va continua asa se va afla....

[Adi]

Am facut rost si eu de documentar, o sa il vad curand si o sa il comentez pe site. Desigur ca sunt multe intrabari deschide, documentarul prezinta ce se stie deja, si se stie foarte putin, dar este un mare pas inainte aceasta teorie a corzilor ...

[[RHF]{NC}The Eagle]

Intradevar ca este un pas foarte mare dar intrebarea este:Cat de mare fata de rezultatul la care se doreste sa se ajunga?!Pareerea mea este ca mai avem multe de invatat poate prea multe si nu detinem metodele si gandirea necesare aflarii tuturor "misterelor"

[Adi]

Cat de departe pe drumul intre A si Z pentru teoria corzilor nu stiu, dar e buna intrebarea. Niciodata nu putem stii totul, da. Ai intrebari, comentarii specifice la filmele despre teoria corzilor ale lui Brian Greene?

[emil]

Incerc sa raspund de ce t.superstringurilor trebuie sa fie in 10 dimensiuni: Pt. ca sa fie consistenta,adica ca sa putem efectua niste calcule si rezultatele obtinute sa nu fie absurde. De exemplu sa ciocnim 2 particule incarcate electric a si b si sa masuram probabilitatea P(x)=N(x)/N de a detecta particula a la unghiul x. Daca probabilitatea e "buna" ea trebuie sa fie cuprinsa intre 0 si 1 deoarece nu putem detecta mai multe particule N(x) la unghiul x decit am avut initial N. De asemenea putem masura sarcinile electrice Q(x) la toate unghiurile x si sa ne convingem ca sarcina electrica se conserva, adica suma tuturor Q(x) e egala cu sarcina initiala Q. Asta e posibil numai daca probabilitatea e intre 0 si 1.
Conservarea sarcinii electrice e o lege de conservare si conform cu teorema lui Noether se datoreaza faptului ca sistemul nostru fizic are o simetrie, numita simetrie globala de calibrare (sau etalonare). Construim o teorie clasica pt. sistemul nostru fizic si apoi o cuantificam. In procesul cuantificarii e posibil ca simetria care exista la nivelul clasic sa dispara. Aceasta disparitie a simetriei in timpul cuantificarii e specifica teoriiilor relativiste cuantice de cimp si se numeste anomalie. Teoriile cuantice de cimp cu anomalii sunt de obicei evitate deoarece conduc la inconsistente (probabilitatile calculate a unor procese pot fi negative sau supraunitare).
In teoria unificata electroslaba exista o anomalie a simetriei axiale cauzata de leptoni. Din fericire aceasta este anulata perfect de anomalia cauzata de cuarci. Aceasta anulare este posibila numai daca se considera ca exista 2 sarcini de culoare pentru cuarci.
In teoria superstringurilor exista 3 anomalii: gravitationala, a cimpurilor de etalonare si una mixta. Anomalia gravitationala se anuleaza numai in 10 dimensiuni (e proportionala cu un termen n-496 si n=496 exact in 10 dimensiuni, mise pare ca acest termen apare in episodul II sau III din Elegant Universe), iar anomalia cimpurilor de etalonare se anuleaza doar pentru grupurile de simetrie SO(32) si E8xE8.

[Adi]

In teoria unificata electroslaba exista o anomalie a simetriei axiale cauzata de leptoni. Din fericire aceasta este anulata perfect de anomalia cauzata de cuarci. Aceasta anulare este posibila numai daca se considera ca exista 2 sarcini de culoare pentru cuarci.

Multumim pentru explicatii, e clar ce ai spus. Dar nu sunt 3 sarcini de culoare pentru cuarci?

[HarapAlb]

Conservarea sarcinii electrice e o lege de conservare si conform cu teorema lui Noether se datoreaza faptului ca sistemul nostru fizic are o simetrie, numita simetrie globala de calibrare (sau etalonare). Construim o teorie clasica pt. sistemul nostru fizic si apoi o cuantificam. In procesul cuantificarii e posibil ca simetria care exista la nivelul clasic sa dispara. Aceasta disparitie a simetriei in timpul cuantificarii e specifica teoriiilor relativiste cuantice de cimp si se numeste anomalie. Teoriile cuantice de cimp cu anomalii sunt de obicei evitate deoarece conduc la inconsistente (probabilitatile calculate a unor procese pot fi negative sau supraunitare).

Asta imi aminteste de problema care a condus la descoperirea pozitronului: daca se foloseste ecuatia Klein-Gordon pentru a descrie miscarea relativista a electronilor si apoi se incearca cuantizarea "campului electronului" se obtin rezultate nefizice (probabilitati mai mari ca 1 si mi se pare neconservarea unor marimi). Pana la urma problema a fost rezolvata de P.A.M. Dirac prin introducerea unui "camp electronic" continand doua componente: electronul si anti-electronul (pozitronul). Povestea anti-electronului este asemanatoare cu cea a extradimensiunilor ?

In teoria unificata electroslaba exista o anomalie a simetriei axiale cauzata de leptoni.

Anomalia are de-a face cu violarea simetriei de sarcina si reflexie spatiala (CP violation) ?



Ideea cu teoriile, sa zicem, exotice, este urmatoarea: daca avem o teorie care nu se poate aplica la unele fenomene se incearca extinderea ei prin adaugarea a noi elemente. Logic gandind, o teorie suficient de complexa poate explica toate fenomenele insa predictiile pe care le face trebuie sa se verifice in experimente. Teoria corzilor adauga extradimensiuni, teoria supersimetriei adauga noi particule. Din pacate, acum nu se pot verifica predictii date de teoria corzilor sau a supersimetriei pentru ca energiile necesare experimentelor sunt enorm de mari, practic de neobtinut pe Pamant. Eventual s-ar putea face observatii ale fenomenelor cosmice sau constata abateri de la predictiile modelului standard pe care teoria corzilor (sau alta teorie) sa le corecteze.