Теория струн кратко и понятно

В начале XX века учёные, благодаря классической физике, считали, что поняли, как устроен мир. Казалось бы – главные научные открытия уже сделаны и законы мироздания работают как часы, но когда в 1926 году Вернер Гейзенберг сформулировал знаменитый принцип неопределенности, суть которого заключается в том, что частицы на субатомном уровне будто «размазаны» по пространству и невозможно точно определить их координаты и момент импульса, среди физиков началась почти что паника.
Вообще-то тревожные настроения среди ученых стали зарождаться еще раньше, в то время когда Макс Планк предположил, что видимый свет, рентгеновские лучи и другие электромагнитные волны могут испускаться только некоторыми дискретными порциями энергии, называемыми квантами. К тому же выяснилось, что может меняться и статус микрочастиц, поскольку существует такое явление как корпускулярно-волновой дуализм и в одних случаях частица может быть волной, а в другом, собственно, частицей.
Но когда окончательно стало понятно, что есть микромир, в котором субатомные частицы, ведут себя абсолютно не так, как в окружающем нас макромире, а законы физики вступают в противоречие не только с физикой, но и со здравом смыслом в принципе, ученым пришлось крепко задуматься над тем, что кроме Общей теории относительности должны быть другие законы, объясняющие странный мир квантов.
После того, как плавная и предсказуемая Общая теория относительности оказалась в неразрешимом конфликте с плутоватой квантовой механикой, лучшие умы человечества, начиная с Эйнштейна, принялись формулировать новую теорию, которая смогла бы примирить микро- и макромир. Так, начал вырисовываться фундаментальный физический принцип, получивший прекрасное название Теория всего или Теория струн, которая стала воплощением мечты всех физиков по объединению двух противоречащих друг другу ОТО и квантовой механики……

Расшифровка видео
0:00
[музыка]
0:09
а
0:10
[музыка]
0:14
в начале 20 века ученые благодаря
0:18
классической физики считали что поняли
0:21
как устроен мир казалось бы главное
0:23
научное открытие уже сделаны и законы
0:26
мироздания работают как часы
0:27
но когда в одна тысяча девятьсот
0:29
двадцать шестом году werner гейзенберг
0:32
сформулировал знаменитый принцип
0:33
неопределенности суть которого
0:35
заключается в том что частицы на
0:37
субатомном уровне будто размазаны по
0:40
пространству и невозможно точно
0:42
определить их координаты и момента
0:44
импульса среди физиков началась почти
0:47
что паника вообще-то тревожное
0:49
настроение среди ученых стали
0:51
зарождаться еще раньше в то время когда
0:53
макс планк предположил что видимый свет
0:56
рентгеновские лучи и другие
0:58
электромагнитные волны могут испускаться
1:00
только некоторыми дискретными порциями
1:02
энергии
1:03
называемыми квантами к тому же
1:06
выяснилось что может меняться и статус
1:08
микрочастиц поскольку существует такое
1:11
явление как корпускулярно-волновой
1:13
дуализм и в одних случаях частица может
1:16
быть волной а в других собственно
1:18
частицы но когда окончательно стало
1:21
понятно что есть микромир в котором
1:23
субатомные частицы ведут себя абсолютно
1:25
не так как в окружающем нас макромире
1:28
а законы вступает в противоречие не
1:30
только с физикой но и со здравым смыслом
1:32
в принципе ученым пришлось крепко
1:35
задуматься над тем что кроме общей
1:37
теории относительности должны быть
1:39
другие законы объясняющие странный мир
1:41
квантов после того как плавно и
1:44
предсказуемая общая теория
1:45
относительности а казалось неразрешимым
1:47
конфликте с плутоватый квантовой
1:50
механикой лучшие умы человечества
1:52
начиная с эйнштейна принялись
1:54
формулировать новую теорию которая
1:56
смогла бы примерить микро и макро мир
1:58
так начал вырисовываться фундаментальный
2:01
физический принцип
2:02
получившие прекрасное название теории
2:05
всего или теория струн которая стала
2:08
воплощением мечты всех физиков по
2:10
объединению двух противоречащих друг
2:12
другу
2:12
в общей теории относительности и
2:14
квантовой механики на сегодняшний день
2:17
теория струн одна из самых серьезных
2:19
кандидаток на то чтобы соединить все 4
2:22
силы взаимодействия существующие в
2:24
природе
2:25
гравитацию описываемой в общей теории
2:28
относительности и три другие
2:30
взаимодействия описываемые квантовой
2:32
механикой сильное ядерное взаимодействие
2:35
которое склеивает протоны и нейтроны в
2:38
атомах слабое взаимодействие которые
2:40
участвуют в радиоактивных распадов и
2:42
электромагнетизм но несмотря на то что
2:45
теория всего могла бы объяснить
2:47
устройство вселенной и даже рассказать
2:49
ее предысторию до момента сингулярности
2:52
предшествующего большому взрыву
2:54
далеко не все физики испытывают восторг
2:57
от революционной идеи струн дело в том
3:00
что в науке общепринято представлять
3:02
частицы точками
3:03
они мельчайшими вибрирующими нитями
3:05
энергии струнами и на протяжении многих
3:08
лет физики исследовали поведении
3:10
субатомных частиц сталкивая их на
3:12
высоких скоростях и изучая последствия
3:15
этих столкновений но на определенном
3:17
этапе когда произошло буквально всплеск
3:20
обнаружения новых элементарных частиц
3:22
оказалось что вселенная намного
3:24
разнообразнее чем это можно было себе
3:26
представить и тут же возникла новая
3:28
проблема поскольку ответа на главный
3:30
вопрос зачем этих частиц так много и
3:33
какую функцию они выполняют получено
3:35
немало
3:36
зато мы исследователи появилась новая
3:38
надежда
3:39
они догадались что частицы возможно
3:41
делятся по категориям одни являются
3:44
частицами материи
3:45
а другие частицы переносчики
3:47
взаимодействий к примеру частицы света
3:50
фотон является частицей переносчиком чем
3:54
больше частиц-переносчиков которыми
3:55
обмениваются частицы материи тем ярче
3:58
свет от них ученые не только предсказали
4:01
что именно этот обмен частицами
4:02
переносчиками действуют как определи
4:04
на я села но и доказали это
4:06
экспериментально таким образом физиком в
4:09
какой-то степени удалось приблизиться к
4:12
мечте эйнштейна по объединению всех сил
4:14
взаимодействий и когда физики пришли к
4:17
выводу что описать все элементарные
4:19
частицы и взаимодействия между ними
4:21
могла быть юристом сотни учёных начали
4:24
работу над ней как над наиболее
4:27
перспективной идеи объединения двух
4:29
физических теорий общая теория
4:31
относительности и квантовой механики
4:33
чтобы понять какую роль в устройстве
4:36
вселенной играют так называемые струны
4:38
необходимо представлять для себя
4:40
некоторые вещи известно что атом состоит
4:42
из еще меньших частиц электронов которые
4:45
кружатся вокруг ядра состоящего из
4:48
протонов и нейтронов протоны и нейтроны
4:51
в свою очередь состоят из еще меньших
4:54
частиц кварков но согласно теории струн
4:56
на кварках дело не заканчивается кварки
5:00
состоят из крошечных извивающихся и
5:02
вибрирующих нитей энергии способных
5:05
растягиваться как упругие резинки и
5:07
напоминающих струны и каждая из таких
5:10
струн невообразимо мала мала настолько
5:13
что если бы атом был увеличен до
5:15
размеров нашей галактике диаметр который
5:18
к слову составляет 100000 световых лет
5:20
то размер стану приблизительно равнялся
5:22
бы среднему дереву и точно так же как
5:25
при различных колебаниях струны
5:27
музыкального инструмента мы слышим
5:28
разные ноты так и вибрации струн энергии
5:32
придает частицам их уникальные свойства
5:34
заряд массу и прочее и так квантовыми
5:38
струнами которые вибрируют по аналогии
5:40
со струнами музыкальных инструментов
5:42
пронизана вся вселенная разная частота
5:44
вибрации способна превращать эти нитей
5:47
энергии в различные частицы
5:49
концы струны могут быть свободны а могут
5:52
замыкаться друг на друга образуя петли
5:54
струнных все время замыкаются
5:56
размыкаются и обмениваются энергией с
5:59
другими странами
6:00
тем не менее хотя многие учёные и
6:02
называют теорию струн триумфом
6:04
математике среди главных проблем которые
6:07
до сих пор не могут быть решены
6:08
остается отсутствие доказательной базы
6:11
так как в мире пока не существует
6:13
приборов дающих возможность подтвердить
6:15
экспериментально
6:17
существование струн и за их критически
6:19
малого размера правда по мнению
6:21
некоторых исследователей
6:23
наблюдать эти нити энергии воочию совсем
6:26
необязательно а для доказательства
6:28
теории струн потребуется решить другую
6:31
проблему теории подтвердить
6:32
существование дополнительных измерений
6:35
пространства а их в теории целых 10
6:37
разумеется все мы привыкли трехмерному
6:40
пространству но среди ученых четвертом
6:43
измерении принято считать время
6:44
знание положение объекта во времени
6:47
совокупности с тремя другими измерениями
6:49
позволяет определить его положение во
6:52
вселенной но квантовой струны существует
6:54
в 10 мерной вселенной при этом
6:57
дополнительные 6 измерений свернуты в
6:59
неуловимо малые формы
7:01
пространства-времени и поэтому мы их не
7:03
видим на самом деле идея о существовании
7:06
других измерений возникло более 100 лет
7:09
назад
7:09
сначала эйнштейн показал что гравитация
7:12
есть не что иное как деформация
7:14
измерений пространства-времени
7:15
а шведский физик оскар клей выдвинул
7:18
предположение что пятое измерение
7:20
свернута в миллиарды раз сильнее чем
7:23
размер и одного атома поэтому мы и не
7:25
можем его видеть
7:27
идея о существовании этого крошечного
7:29
измерения которое находится повсюду
7:31
вокруг нас и лежит в основе теории струн
7:34
остальные пять измерений также имеет
7:37
очень сложную закрученную искривленную
7:39
форму и все они невообразимо малы
7:42
согласно теории струн дополнительные
7:45
искривленные закручены измерения
7:47
пространства
7:48
заставляет вибрировать струну
7:49
находящуюся внутри таких измерений
7:52
каждая по разному именно
7:54
благодаря своим формам подобным образом
7:57
если бы мы могли изменить значение
7:59
некоторых чисел
8:00
которые являются фундаментальными
8:02
постоянными вселенной то последствия
8:04
стали бы катастрофическими так как
8:06
именно они определяют свойства и
8:08
характеристики окружающего нас
8:10
пространства среди таких констант
8:13
например заряд электрона гравитационная
8:16
постоянная скорость света в вакууме и
8:18
если мы даже незначительно изменим эти
8:21
числа мы сможем вдруг обнаружить что им
8:24
он и стали сильнее отталкиваться друг от
8:26
друга а термоядерный синтез который
8:29
заставляет звезды светить и излучать
8:31
тепло вдруг дал сбой в результате
8:33
которого все звезды погаснут в теории
8:36
струн именно дополнительные измерения
8:38
определяют точное значение
8:39
фундаментальных констант одни формы
8:42
измерений заставляют струну вибрировать
8:44
определенным образом и порождают то что
8:46
мы видим как фотон в других формах
8:48
струны энергия вибрирует по-другому и
8:51
порождают электрон таким образом именно
8:54
эти сложные формы измерений определяет
8:57
все основополагающие константы нашего
8:59
мира в настоящее время все надежды
9:02
физиков занимающихся разработкой теории
9:05
струн или как ее еще называют теория
9:07
всего связаны со следующим поколением
9:10
ускорителей частиц в которых будет
9:12
существовать возможность
9:13
экспериментально проверить гипотезу о
9:16
дополнительных измерениях
9:17
если науки все же удастся понять как
9:20
именно свернутые измерения в нашей
9:22
вселенной а затем мы создать единый
9:24
закон
9:25
объединяющий все виды энергии частиц и
9:27
взаимодействия в одной элегантной
9:29
формуле
9:29
то это открыло бы поистине немыслимые
9:32
перспективы перед человечеством
9:34
вероятно тогда мы могли бы не только
9:36
путешествовать в далеким звездам ну и
9:39
перемещаться во времени
9:41
если вам понравилось это видео
9:44
пожалуйста ставьте лайк и подписывайтесь
9:46
на канал впереди еще много интересного
9:49
приглашаем вас свою группу в контакте
9:52
[музыка]

Поделиться: