<< Supersimmetriya - spasenie ? | Oglavlenie
|
V poiske dopolnitel'nyh izmerenii
Chto takoe izmerenie ?
Chto imeetsya v vidu kogda govoryat, chto my zhivem v trehmernom prostranstve ?
Opisyvaya razmery nekoego ob'ekta, skazhem, komnaty v kotoroi zhivem, my ispol'zuem tri chisla:
dlinu, shirinu i vysotu. Dlina, shirina i vysota komnaty eto velichiny, kotorye
mogum izmenyat'sya nezavisimo odna ot drugoi. Eto odin iz sposobov pokazat', chto prostranstvo
trehmerno. Drugoi sposob sostoit v tom, chto dlya togo, chtoby tochno opredelit' nashe polozhenie
otnositel'no Zemli nam opyat'-taki neobhodimy tri velichiny: shirota, dolgota i
vysota nad urovnem morya. Eto eshe odin argument v pol'zu togo, chto prostranstvo trehmerno.
I eto vse samoochevidnye fakty.
Kogda fiziki ili matematiki govoryat ob izmereniyah, to oni imeyut v vidu
nezavisimye koordinaty, kotorye neobhodimy dlya opisaniya polozheniya lyuboi tochki v zadannom
prostranstve. Obychno koordinaty v trehmernom prostranstve oboznachayut cherez (x,y,z) (dekartovy
koordinaty - prim. perev.), i pri etom cherez z obychno oboznachayut "verhnee" napravlenie ili
vysotu.
Odnim iz krupneishih otkrytii rannei klassicheskoi fiziki bylo otkrytie togo, chto gravitacionnaya i
elektrostaticheskaya sily v opredelennom smysle pohozhi. Gravitacionnaya sila mezhdu dvumya planetami i
elektrostaticheskaya sila mezhdu dvumya elektricheskimi zaryadami, po dannym nablyudenii, zavisyat ot
obratnogo kvadrata rasstoyaniya mezhdu dvumya ob'ektami. Takim obrazom, esli r eto rasstoyanie
mezhdu Vami i centrom planety, to gravitacionnaya sila, deistvuyushaya na Vas so storony planety budet
izmenyat'sya kak r-2. Tak chto esli vy v dva raza priblizites' v planete, to sila, deistvuyushaya
na Vas so storony planety, uchetveritsya.
V teorii (no, k sozhaleniyu, ne na praktike) mozhno uvelichit' chislo koordinat v matematicheskom
uravnenii. Esli reshit' uravneniya na gravitacionnuyu i elektrostaticheskuyu sily v prostranstve D
izmerenii, to okazhetsya, chto eti sily zavisyat ot rasstoyaniya kak r1-D. (kstati
govorya, dlya D=3 poluchaetsya vpolne pravil'nyi otvet)
Eto pozvolyaet fizikam takim interesnym sposobom provodit' tochnye izmereniya chisla prostranstvennyh
izmerenii. Oni mogut izmeryat' gravitacionnuyu silu i takim obrazom nakladyvat' (kolichestvennye)
ogranicheniya na neordinarnoe povedenie, kotoroe mozhet sledovat' iz vozmozhnogo sushestvovaniya
dopolnitel'nyh izmerenii.
No esli tri prostranstvennyh izmereniya vpolne soglasuyutsya kak s zakonom gravitacii, tak i s drugimi
nablyudeniyami, chuvstvitel'nymi k chislu prostranstvennyh izmerenii, to zachem zhe iskat' eti dopolnitel'nye
izmereniya ? Potomu, chto est' vozmozhnosti togo, chto eti izmereniya ili nedetektiruemy ili, po krainei
mere, ih ochen' slozhno detektirovat' (naprimer, nekotorye eksperimenty mogut byt' nechuvstvitel'ny k
nim), no pri vsem pri tom oni, tem ne menee, mogut byt'.
Pochemu vremya eto izmerenie ?
Tochka zreniya N'yutona na vremya sostoyala v tom, chto vremya odinakovo dlya vseh tel nezavisimo ot ih
otnositel'nogo dvizheniya drug otnositel'no druga. Eta tochka zreniya bytovala do teh por, poka
Einshtein ne oproverg ee, tak kak ona byla v korne nesovmestna s rasprostraneniem sveta kak
elektromagnitnym izlucheniem.
Special'naya Teoriya Otnositel'nosti Einshteina, kotoraya soglasuet mezhdu soboi klassicheskuyu
mehaniku i klassicheskuyu elektrodinamiku, traktuet vremya kak koordinatu v geometrii
prostranstva-vremeni. Takim obrazom, raz vremya eto tozhe koordinata, to vmesto treh koordinat,
neobhodimyh dlya opisaniya tochki v prostranstve u nas est' chetyre koordinaty dlya
opisaniya sobytiya v prostranstve-vremeni. Vot chto imeyut v vidu, kogda govoryat, chto nashe
prostranstvo-vremya chetyrehmerno. Obychno ego oboznachayut (t,x,y,z).
Special'naya teoriya otnositel'nosti eto priblizhenie, kotoroe "rabotaet", poka my prenebregaem siloi
gravitacii i vozmozhnym uskoreniem nablyudatelya v sisteme. Polnaya teoriya prostranstva-vremeni
Einshteina, nazyvaemaya Obshei Teoriei Otnositel'nosti, rasshiryaet ponyatie chetyrehmernogo
prostranstva-vremeni do ponyatiya iskrivlennogo prostranstva-vremeni, v kotorom vremya i
prostranstvo obrazuyut odnu materiyu, kotoraya iskrivlena, rastyanuta i zakruchena v sootvetstvii s
raspredeleniem energii i veshestva.
S matematicheskoi tochki zreniya, kak special'naya, tak i obshaya teorii otnositel'nosti mogut byt' legko
rasshireny na bol'shee chislo prostranstvennyh izmerenii. Esli my rabotaem v D izmereniyah prostranstva
plyus vremya, to togda u nas poluchaetsya d = D + 1 izmerenii prostranstva-vremeni.
Uravneniya dvizheniya dlya takogo prostranstva mogut byt' polucheny i klassificirovany tochno takzhe, kak i
dlya chetyrehmernogo prostranstva-vremeni.
Zachem nuzhny dopolnitel'nye izmereniya ?
Neslozhno konstruirovat' mnogomernye miry, ispol'zuya uravneniya Einshteina. Vopros tol'ko v tom, ZAChEM ?
Eto vse iz-za mechty fizikov ob obobshennoi teorii, kotoraya na odnom matematicheskom urovne (pust', dostatochno vysokom) opisyvala by vse fundamental'nye sily i vidy materii i vse eto opisyvalos' by takim sposobom, chto teoriya byla by samosoglasovannoi i soglasovannoi s nyneshnimi i budushimi nablyudatel'nymi dannymi.
I tak poluchaetsya, chto dobavlenie dopolnitel'nyh prostranstvennyh izmerenii delaet vozmozhnym postroenie kandidatov na takuyu teoriyu.
Dopolnitel'nye izmereniya v strunnoi teorii
Vozmozhno, teoriya superstrun eto ob'edinennaya teoriya s ob'edineniem vseh fundamental'nyh sil, no ona trebuet desyati prostranstvenno-vremennyh izmerenii, ili v protivnom sluchae poyavyatsya "plohie" kvantovye sostoyaniya, imenuemye duhami, s nefizichnymi otricatel'nymi veroyatnostyami.
Takim obrazom pered d=10 strunnoi teoriei poyavlyaetsya vopros: kak iz nee poluchit' d=4 mir v kotorom my zhivem.
Na nastoyashii moment est' dva osnovnyh predlozheniya:
1. "Svernut'" dopolnitel'nye izmereniya do ochen' malen'kih no nenulevyh razmerov. Eto nazyvaetsya kompaktifikaciei Kalucy-Klyaina.
2. Sdelat' dopolnitel'nye izmereniya prosto ochen' ogromnymi, no zastavit' gravitaciyu i veshestvo rasprostranyat'sya tol'ko v nashem trehmernom podprostranstve nazyvaemom tri-branoi. Takie tipy teorii nazyvayut Brannymi mirami (braneworlds).
<< Supersimmetriya - spasenie ? | Oglavlenie
|
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Kosmologiya - superstruny - teoriya strun
Publikacii so slovami: Kosmologiya - superstruny - teoriya strun | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
