Was ist Stringtheorie und wie wird sie definiert?

Evelyn Maitee Marin
Wirtschaftsingenieur, MSc in Physik und EdD

Die Stringtheorie ist ein physikalischer Ansatz, der versucht, die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik in ein einziges Modell, das alle fundamentalen Kräfte enthält und beschreibt Natur. In dieser Theorie sind Elementarteilchen keine Punktteilchen, wie es das Standardmodell von andeutet Physik, sondern stellen eher „Fäden“ oder „Fäden“ von unendlich kleiner Dimension dar, die in der Schwingung schwingen Freizeit.

Der Name der Theorie basiert auf der Annahme, dass Elementarteilchen eindimensionale Objekte sind ähneln Saiten, die mit unterschiedlichen Frequenzen schwingen, was die Masse und Art der Teilchen bestimmt vertreten.

Diese Theorie entstand Ende der 1960er Jahre und wurde von mehreren Physikern entwickelt, darunter Gabriele Veneziano, Yoichiro Nambu, Leonard Susskind, John H. Schwarz und Michael Green, unter anderem. Die Hauptveröffentlichungen begannen jedoch um 1974 bei Jöel Scherk und John Henry Schwarz. Die oben genannten Wissenschaftler suchten nach einer Möglichkeit, die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik in Einklang zu bringen, und kam zu der Idee, dass Elementarteilchen eigentlich Saiten sind, die in der Raumzeit schwingen, und keine Teilchen pünktlich. In den folgenden Jahrzehnten war die Stringtheorie Gegenstand vieler Kontroversen und Debatten in der wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Die Grundlage der Stringtheorie ist die Idee, dass alle Materie und fundamentalen Kräfte im Universum das Ergebnis der Schwingung dieser Saiten sind.

Eigenschaften

Zu den Merkmalen und Prämissen der Stringtheorie gehören:

• Elementarteilchen sind eigentlich eindimensionale Saiten, die in der Raumzeit schwingen.

• Die Eigenschaften dieser Fäden (zB ihre Länge und Spannung) bestimmen die Eigenschaften der Partikel, die sie erzeugen.

• Die unterschiedlichen Schwingungsmodi dieser Saiten könnten die Existenz aller bekannten Elementarteilchen, einschließlich Bosonen und Fermionen, erklären.

• Es umfasst mehrere außerräumliche Dimensionen zusätzlich zu den vier Dimensionen, die wir in unserer alltäglichen Realität erfahren.

Diese Theorie, oder von einigen Wissenschaftlern Hypothese genannt, basiert auf mathematischen Modellen, die es sind äußerst komplex und stammen aus der Quantenmechanik, der allgemeinen Relativitätstheorie, der Differentialgeometrie und die Topologie.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese mit der Theorie verbundenen Konzepte weiterhin Gegenstand der Forschung sind und dies daher möglich ist Die verwendeten mathematischen Modelle und Gleichungen werden modifiziert, wenn neue Entdeckungen gemacht und neue gemacht werden Forschung.

Die Stringtheorie liefert keine vollständige Erklärung für den Ursprung des Universums, da sie sich mehr auf die grundlegende Natur der Realität und der Elementarteilchen konzentriert. Es ist jedoch bis zu einem gewissen Grad mit der Urknalltheorie kompatibel, um Phänomene wie die kosmische Inflation zu erklären, die ist eine Periode beschleunigter Expansion, die in den frühen Momenten des Universums auftrat, und der Bildung von großräumigen Strukturen Skala.

Herausforderungen und Kritik

Die Stringtheorie war im Laufe der Jahre Gegenstand vieler Kritiker und Kritiker, und einige der Argumente beziehen sich auf die folgenden Aspekte:

• Mangel an empirischen Beweisen: Trotz jahrzehntelanger Forschung hat die Stringtheorie immer noch nicht genügend empirische Beweise, um ihre Richtigkeit zu bestätigen.

• mathematische Komplexität: Diese Theorie ist aus mathematischer Sicht äußerst komplex, was es für die meisten Menschen schwierig macht, sie zu verstehen.

• Inkommensurabilität: ist mit der Standardphysik inkommensurabel, was bedeutet, dass keine Experimente durchgeführt werden können, um die beiden Theorien zu vergleichen und Beziehungen herzustellen.

• Multiversen: Seine Grundlage impliziert die Existenz mehrerer Universen, und es ist für manche Menschen schwierig, diese Idee zu akzeptieren.

• Schwierigkeiten, Vorhersagen zu treffen: Aufgrund ihrer Komplexität ist die Stringtheorie schwierig zu verwenden, um genaue Vorhersagen über beobachtbare physikalische Phänomene zu treffen.

Dies sind nur einige der Kritikpunkte und Nachteile, die gegen die Stringtheorie vorgebracht wurden. Trotz dieser Herausforderungen wird die Forschung auf diesem Gebiet fortgesetzt, und viele Wissenschaftler glauben, dass sie der Schlüssel zur Vereinheitlichung der Physik sein könnte.

Anwendungsgebiete

Die Stringtheorie wird in Bereichen wie Hochenergiephysik, Kosmologie und theoretischer Physik angewendet. Es hat auch Auswirkungen auf die Teilchenphysik und die Quantengravitation. Darüber hinaus wurde es verwendet, um die Physik von Schwarzen Löchern und ihrer Entropie zu untersuchen.

Einerseits kann die Stringtheorie einige der grundlegendsten Fragen der Physik lösen, etwa die Vereinbarkeit von Allgemeiner Relativitätstheorie und Quantenmechanik. Seine Philosophie unterstützt die Existenz mehrerer Dimensionen und Paralleluniversen, die zu einem der aktivsten Forschungsgebiete in der theoretischen Kosmologie geworden sind.

Andererseits hat die Hypothese, auf der dieses Modell basiert, auch zu einer Vielzahl von Fortschritten in der Physik geführt mehr jenseits der Kosmologie, wie unter anderem in der Theorie der kondensierten Materie und der Quanteninformation Felder.

Die Kosmologie ist einer der Bereiche, in denen die Stringtheorie in den letzten Jahrzehnten eine bedeutende Rolle gespielt hat.