Ce este Teoria Corzilor și cum este definită?

Evelyn Maitee Marin
Inginer industrial, MSc în fizică și EdD

Teoria Corzilor este o abordare fizică care încearcă să concilieze teoria relativității generale și mecanica cuantică într-un singur model care conține și descrie toate forțele fundamentale ale natură. În această teorie, particulele elementare nu sunt particule punctiforme, așa cum este indicat de modelul standard al fizică, ci mai degrabă reprezintă „șiruri” sau „filamente” de dimensiune infinitezimală care vibrează în spațiu timp.

Numele teoriei se bazează pe presupunerea că particulele fundamentale sunt obiecte unidimensionale care sunt se aseamănă cu corzile, care oscilează la frecvențe diferite, ceea ce determină masa și tipul de particule care reprezinta.

Această teorie a apărut la sfârșitul anilor 1960 și a fost dezvoltată de mai mulți fizicieni, printre care Gabriele Veneziano, Yoichiro Nambu, Leonard Susskind, John H. Schwarz și Michael Green, printre alții. Cu toate acestea, principalele publicații au început să fie generate de Jöel Scherk și John Henry Schwarz în jurul anului 1974. Oamenii de știință menționați mai sus căutau o modalitate de a reconcilia teoria relativității generale cu mecanica cuantică și a venit la ideea că particulele elementare erau de fapt șiruri care vibrează în spațiu-timp, mai degrabă decât particule punctual. De-a lungul deceniilor care au urmat, teoria corzilor a fost subiectul multor controverse și dezbateri în comunitatea științifică.

Baza teoriei corzilor este ideea că toată materia și forțele fundamentale din univers sunt rezultatul vibrației acestor corzi.

Caracteristici

Unele dintre caracteristicile și premisele teoriei corzilor includ:

• Particulele elementare sunt de fapt șiruri unidimensionale care vibrează în spațiu-timp.

• Caracteristicile acestor corzi (cum ar fi lungimea și tensiunea) determină proprietățile particulelor pe care le generează.

• Diferitele moduri de oscilație ale acestor corzi ar putea explica existența tuturor particulelor elementare cunoscute, inclusiv a bosonilor și fermionilor.

• Implică dimensiuni extra-spațiale multiple, pe lângă cele patru dimensiuni pe care le experimentăm în realitatea noastră de zi cu zi.

Această teorie, sau numită de unii oameni de știință, ipoteză, se bazează pe modele matematice care sunt extrem de complexe și sunt derivate din mecanica cuantică, relativitatea generală, geometria diferențială și topologia.

Este important de remarcat faptul că aceste concepte care sunt asociate teoriei continuă să facă obiectul cercetării și, prin urmare, este posibil ca modelele matematice și ecuațiile utilizate sunt modificate pe măsură ce se fac noi descoperiri și se fac altele noi cercetare.

Teoria corzilor nu oferă o explicație completă a originii universului, deoarece se concentrează mai mult pe natura fundamentală a realității și a particulelor elementare. Cu toate acestea, este compatibil într-o oarecare măsură cu teoria Big Bang, în explicarea unor fenomene precum inflația cosmică, care este o perioadă de expansiune accelerată care a avut loc în primele momente ale universului și de formare a structurilor la scară largă. scară.

Provocări și critici

Teoria corzilor a fost subiectul multor critici și detractori de-a lungul anilor, iar unele dintre argumente se referă la următoarele aspecte:

• Lipsa dovezilor empirice: în ciuda deceniilor de cercetare, teoria corzilor încă nu are suficiente dovezi empirice pentru a-i confirma veridicitatea.

• complexitate matematică: Această teorie este extrem de complexă din punct de vedere matematic, ceea ce face dificilă înțelegerea de către majoritatea oamenilor.

• incomensurabilitate: este incomensurabil cu fizica standard, ceea ce înseamnă că nu pot fi efectuate experimente pentru a compara și a stabili relații între cele două teorii.

• multiversuri: fundamentul ei presupune existența universurilor multiple și este dificil pentru unii oameni să accepte această idee.

• Dificultate în a face predicții: Datorită complexității sale, teoria corzilor este dificil de utilizat pentru a face predicții precise despre fenomenele fizice observabile.

Acestea sunt doar câteva dintre criticile și dezavantajele care au fost adresate teoriei corzilor. În ciuda acestor provocări, cercetările în acest domeniu continuă și mulți oameni de știință cred că ar putea deține cheia unificării fizicii.

Domenii de aplicare

Teoria corzilor este aplicată în domenii precum fizica energiilor înalte, cosmologia și fizica teoretică. Are, de asemenea, implicații pentru fizica particulelor și gravitația cuantică. Mai mult, a fost folosit pentru a studia fizica găurilor negre și entropia acestora.

Pe de o parte, teoria corzilor poate rezolva unele dintre cele mai fundamentale întrebări din fizică, cum ar fi reconcilierea dintre teoria relativității generale și mecanica cuantică. Filosofia sa susține existența unor dimensiuni multiple și universuri paralele, care a devenit unul dintre cele mai active domenii de cercetare în cosmologia teoretică.

Pe de altă parte, ipoteza pe care se bazează acest model a dus și la un număr mare de progrese în fizică mai mult dincolo de cosmologie, cum ar fi în teoria materiei condensate și a informațiilor cuantice, printre altele câmpuri.

Cosmologia este unul dintre domeniile în care teoria corzilor a avut o participare semnificativă în ultimele decenii.