480 ovmak. | 150 UAH | $7,5 ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Tez, - 480 ruble, teslimat 1-3 saat, 10-19 arası (Moskova saati), Pazar hariç

Bulatov, Nikolay Vladimiroviç Sicimlerin alan teorisi ile ilişkili kozmolojik modeller: tez... Fizik ve Matematik Bilimleri Adayı: 01.04.02 / Bulatov Nikolay Vladimirovich; [Koruma yeri: Mosk. durum un-t im. M.V. Lomonosov. Fizik fakülte].- Moskova, 2011.- 115 s.: hasta. RSL OD, 61 12-1/468

işe giriş

alaka

Evrenin erken dönemlerinde elde edilen son derece yüksek enerjiler ve ayrıca kozmolojik evrimin gerçekleştiği geniş mesafeler sayesinde, kozmoloji, doğrudan deneyler için erişilemeyen ölçeklerde fiziği incelemek için bir araç haline gelebilir. Ayrıca, son on yılda gerçekleştirilen çok sayıda yüksek hassasiyetli astrofiziksel gözlem, kozmolojiyi oldukça doğru bir bilime ve Evreni temel fiziği incelemek için güçlü bir laboratuvara dönüştürdü.

WMAP (Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası) deneyinden elde edilen verilerin birleştirilmiş analizi ve ayrıca tip 1a süpernova gözlemlerinin sonuçları, modern çağda Evrenin hızlandırılmış bir genişlemesini ikna edici bir şekilde göstermektedir. Kozmolojik ivme, evrenin şu anda karanlık enerji olarak adlandırılan, negatif basınçlı, yaklaşık olarak eşit olarak dağılmış bir madde tarafından yönetildiğini göstermektedir.

Çeşitli kozmik madde türlerinin özellikleri için, basınç arasındaki fenomenolojik ilişki R ve enerji dolu d : bu maddenin bileşenlerinin her biri için yazılmış

P \u003d WQ,

nerede w- durum denklemi parametresi veya kısaca durum parametresi. karanlık enerji için w 0. Modern deneysel verilere göre, karanlık enerji durumu parametresi -1'e yakındır. Özellikle, modern deneylerin sonuçlarından, karanlık enerji durumu parametresinin değerinin büyük olasılıkla aralığa ait olduğu anlaşılmaktadır.

= -і-obі8:оі-

Teorik bir bakış açısından, bu aralık önemli ölçüde farklı üç durumu kapsar: w > - 1, w = - 1 ve w 1.

İlk vaka w > - 1, skaler alanlı kozmolojik modeller olan özlü modellerde uygulanmaktadır. Bu tür bir model, bu skaler alanın kökeni sorusunu gündeme getirmeleri dışında oldukça kabul edilebilir. Deneysel verileri karşılamak için, bu skaler alan son derece hafif olmalıdır ve bu nedenle Standart Model'in alan setinde olmamalıdır.

ikinci vaka w=- 1, bir kozmolojik sabit tanıtılarak uygulanır. Bu senaryo genel bir bakış açısıyla mümkündür, ancak kozmolojik sabitin küçüklüğü sorununu gündeme getirir. Doğal teorik tahminden 10 kat daha küçük olmalıdır.

üçüncü vaka, w 1 hayalet olarak adlandırılır ve bir Hayalet (hayalet) kinetik terimiyle bir skaler alan kullanılarak uygulanabilir. Bu durumda tüm doğal enerji koşulları ihlal edilmekte ve klasik ve kuantum seviyeleri. Deneysel veriler olasılığı dışlamadığından w 1 ve ayrıca eşitsizliği doğrudan kontrol etmek için bir strateji önerildi w - 1, içinde çağdaş edebiyatçeşitli modeller aktif olarak önerilmiş ve tartışılmıştır. w - 1.

Sabit durum parametreli modellerde bunu hatırlayın w : -1'den küçük ve uzamsal olarak düz Friedman-Robertson-Walker metriği, ölçek faktörü sonsuzluğa eğilimlidir ve sonuç olarak Evren sonlu bir zamanda sonsuz boyutlara gerilir. en basit yol olan modellerde bu sorunu önlemek w 1 skaler alanı dikkate almaktır f kinetik terimde negatif bir zaman bileşeni ile. Böyle bir modelde Sıfır Enerji Koşulu ihlal edilecek ve bu da istikrarsızlık sorununa yol açacaktır.

olan modellerde kararsızlık sorununu aşmanın olası bir yolu w 1, negatif bir kinetik terim olmaksızın daha temel bir teoriden kaynaklanan fantom modelinin etkili olduğunu düşünmektir. Özellikle, aşağıdaki gibi daha yüksek bir türev modelini düşünürsek, fe f, o zaman en basit yaklaşımla fe~vef~ f 2 - 0P0, yani böyle bir model gerçekten Ghost işareti ile kinetik bir terim verir. I.Ya'nın çalışmasında gösterilen sicim alanı teorisi çerçevesinde böyle bir olasılığın ortaya çıktığı ortaya çıktı. Arefieva (2004). Ele alınan model, misafir olmayan sicim alanı teorisinin bir yaklaşımı olduğundan, bu modelin Ghost kararsızlığı ile ilgili sorunları yoktur.

Bu çalışma, kozmolojideki uygulamaları ve özellikle karanlık enerjiyi tanımlamak için sicim alanı teorisinden ilham alan yerel olmayan modellerin aktif çalışmasını teşvik etti. Bu konu, I.Ya'nın sayısız eserinde aktif olarak incelenmiştir. Arefieva, S.Yu. Vernova, L.V. Zhukovskaya, A.S. Koshelev, G. Kalkagni, N. Barnaby, D. Mulrin, N. Nunes, M. Montobio ve diğerleri. Özellikle sicim alanı teorisinden esinlenerek çeşitli modellerde çözümler elde edilmiş ve bazı özellikleri araştırılmıştır.

Bu yazıda, hem Evrenin modern evrimini tanımlamak hem de erken Evrenin dönemini tanımlamak için geçerli olan sicim alanı teorisinden ilham alan kozmolojik modellerin özelliklerini inceliyoruz.

İkinci bölüm, anizotropik pertürbasyonlara göre Sıfır Enerji Koşulu'nun ihlal edildiği kozmolojik modellerdeki klasik çözümlerin kararlılığını incelemektedir. Belirtildiği gibi, bu tür modeller, karanlık enerjiyi durum parametresi ile tanımlamaya aday olabilir. w 1. İlk olarak, bir fantom skaler alana sahip tek alanlı modellerin durumunu ele alıyoruz. Sıfır Enerji Koşullarını İhlal Eden Modeller Friedmann Kozmolojisinde Klasik Olarak Kararlı Çözümlere Sahip Olabilir

Robertson Walker. Özellikle, yerçekimi ile minimum düzeyde etkileşime giren Gost alanlarını içeren kendi kendine hareket eden modeller için klasik olarak kararlı çözümler vardır. Ayrıca, çekici davranışı (homojen olmayan kozmolojik modeller durumunda çözümlerin çekici davranışı A.A. Starobinsky'nin çalışmasında açıklanmıştır) I.Ya'nın eserlerinde açıklanan fantom kozmolojik modeller sınıfında yer alır. Arefieva, S.Yu. Vernova, A.Ş. Kosheleva ve R. Laskos, ortak yazarlarla birlikte. Pertürbasyonların biçimini belirterek Friedman-Robertson-Walker metriğinin kararlılığı incelenebilir. Bu çözümlerin Friedmann-Robertson-Walker metriğinin anizotropik olana, özellikle Bianchi I metriğine deformasyonu açısından kararlı olup olmadığını bilmek ilginçtir Bianchi modelleri, mekansal olarak homojen anizotropik kozmolojik modellerdir. Astrofiziksel gözlemlerden sonra anizotropik modellerde katı kısıtlamalar vardır. Bu sınırlamalardan, büyük bir anizotropi geliştiren modellerin Evrenin evrimini tanımlayan modeller olamayacağı sonucu çıkar. Bu nedenle, anizotropik bozulmalara göre izotropik kozmolojik çözümlerin kararlılığı için koşulların bulunması, karanlık enerjiyi tanımlayabilen modellerin seçilmesi açısından ilgi çekicidir.

Bianchi'nin modellerinde izotropik çözümlerin kararlılığı, şişirme modellerinde dikkate alındı ​​(S. Germani ve diğerleri ve T. Koivisto ve diğerleri tarafından yapılan çalışmalar ve buradaki referanslar). R. M. Wald'da (1983), enerji koşullarının karşılandığı varsayılarak, başlangıçta genişleyen tüm Bianchi modellerinin, tip IX hariç, de Sitter uzay-zamanı olduğu gösterildi. Wald teoremi, pozitif bir kozmolojik sabite ve Temel ve Güçlü Enerji Koşullarını karşılayan maddeye sahip I-VIII tipi Bianchi uzay-zamanı için, gelecekteki çözümlerin belirli asimptotik özelliklere sahip olduğunu göstermektedir. t-> ooo. Benzer bir soruyu fantom kozmoloji ve ondan esinlenen modeller için düşünmek ilginçtir.

sicim alanı teorisi. Bu yazıda, izotropik kozmolojik çözümlerin kararlı olması için fantom skaler alanlı modeller durumunda yeterli olan koşulları elde ediyoruz ve bu nedenle söz konusu modeller karanlık enerjiyi tanımlamak için yeterli olabilir.

Üçüncü bölüm, sicim alanı teorisinden esinlenen pozitif olmayan kesin potansiyellere sahip modellerdeki kozmolojik evrimi ele alıyor. Bu tür modeller, erken Evren'deki kozmolojik evrimin tanımına uygulanmaları açısından ilginç görünmektedir.

Higgs enflasyonu bir enflasyon modeli olarak oldukça ilgi görmektedir. Çalışması, M. Shaposhnikov, F.L.'nin çalışmalarının konusudur. Bezrukova, A.A. Starobinsky, H.L.F. Barbona, X. Espinoza, X. Garcia-Beyido ve diğerleri, 2007-2011 yıllarında yapılmıştır.

Bu yazıda, sicim alanı teorisinden esinlenen Higgs potansiyeli ile erken kozmolojinin bir modelini inceliyoruz. Bu türden yerel olmayan modellerle çalışmanın ilk motivasyonu (I.Ya. Aref'eva'nın modeli, 2004), karanlık enerji konularının incelenmesiyle ilgiliydi. J.E.'nin çalışmalarında bu tür modelleri erken Evren çağını inceleme bağlamında ele alma olasılığına işaret edildi. Leadsey, N. Barnaby ve J.M. Klein (2007). Bu durumda, skaler alan bir Neveu-Schwartz-Ramon fermiyonik dizisinin takyonudur ve model, yerel olmayan bir Higgs potansiyeli formuna sahiptir. Skaler maddenin yerel olmaması, tamamen yerel kozmolojik modellere kıyasla karşılık gelen kozmolojik modellerin özelliklerinde önemli değişikliklere yol açar. Bu değişiklikler, J.E.'nin çalışmalarında belirtildiği gibi, Lagrangian maddesinin kinetik kısmının etkili bir şekilde aşırı gerilmesi nedeniyle meydana gelir. Leadsey, N. Barnaby ve J.M. Klein (2007). Bu değişikliklerin nasıl meydana geldiği sorusu, bu makalenin girişinde daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Özelliklerdeki ana değişiklik, dikkate alınan

Bu etkin yerel teoride, bağlantı sabiti, kütle terimi ve kozmolojik sabitin değeri arasındaki ilişki değişir, bunun sonucunda ek bir negatif sabit terim ortaya çıkar ve pozitif olmayan belirli bir Higgs potansiyeli ile uğraşmamız gerekir. Potansiyelin pozitif olmayan kesinliği, pozitif belirli bir potansiyel durumuna kıyasla sistemin dinamiklerini önemli ölçüde değiştiren faz düzleminde yasak bölgelerin ortaya çıkmasına neden olur.

Bu yazıda, Friedman-Robertson-Walker kozmolojisinde pozitif olmayan kesin Higgs potansiyelleri olan skaler modellerin dinamiklerinin klasik yönlerini inceliyoruz. Yerel olmama, yeterince küçük bir eşleşme sabiti ile etkili bir teori sağlayabildiğinden, evrimin bazı aşamaları, serbest takyon yaklaşımı kullanılarak tanımlanabilir. Bu nedenle, Friedmann-Robertson-Walker metriğindeki serbest takyonun dinamiklerini dikkate alarak Üçüncü Bölüme başlıyoruz. Daha sonra Higgs potansiyeli ile model dinamikleri tartışmasına geçiyoruz.

Amaç

Bianchi I metriğindeki anizotropik pertürbasyonlarla ilgili olarak sicim alan teorisi ile ilişkili Sıfır Enerji Koşullarının ihlali ile kozmolojik modellerde çözümlerin klasik kararlılığının incelenmesi Fantom içeren bir ve iki alanlı modellerde kararlılık koşullarının elde edilmesi skaler alanlar ve soğuk karanlık madde, model parametreleri açısından ve ayrıca süper potansiyel açısından. Pozitif olmayan kesin potansiyellere sahip sicim alanı teorisinden esinlenen erken kozmolojik modellerde dinamiklerin incelenmesi.

Çalışmanın bilimsel yeniliği

Bu çalışmada, ilk kez, sıfır enerji koşulunun ihlal edildiği kozmolojik modellerdeki çözümlerin kararlılığı, metriğin anizotropik pertürbasyonlarına göre incelenmiştir. Kararlılık koşulları hem model parametreleri açısından hem de

süper potansiyel açısından. Ek olarak, pozitif kozmolojik sabite sahip bir takyonun dinamiklerini daha önce elde edilen yaklaşımla karşılaştırıldığında tanımlayan aşağıdaki tek modlu yaklaşım oluşturulmuştur. Ayrıca bu makalede, ilk kez, yasak bölge sınırına yakın bir takyon potansiyeli ve pozitif kozmolojik sabiti olan modeldeki çözümlerin asimptotikleri oluşturulmuştur.

Araştırma Yöntemleri

Tez, genel görelilik teorisinin yöntemlerini kullanır, teori diferansiyel denklemler, Sayısal analiz.

Bilimsel ve pratik önem iş

Bu tez doğası gereği teoriktir. Bu çalışmanın sonuçları, sicim alanı teorisinden esinlenen kozmolojik modellerin daha ileri çalışması için kullanılabilir. Bölüm 2'nin sonuçları, çeşitli karanlık enerji modellerindeki çözümlerin kararlılık özelliklerine ilişkin daha ileri çalışmalarda kullanılabilir; ayrıca, elde edilen sonuçlar, kozmolojik evrimi tanımlamak için şu veya bu modeli kullanma olasılığı için kriterler sağlar. Ek olarak, süperpotansiyel yöntemini kullanarak kararlı çözümler oluşturmak için önerilen algoritma, açıkça kararlı çözümlere sahip modellerin oluşturulmasını mümkün kılmaktadır. Bölüm 3'te elde edilen sonuçlar, pozitif olmayan kesin Higgs potansiyeline sahip enflasyonist modellerin incelenmesiyle doğrudan ilgilidir ve bu modelleri daha fazla incelemek için kullanılabilir. Tezin sonuçları, Moskova Devlet Üniversitesi Fizik Fakültesi'nde MIAN, FIAN, INR, BLTP OI-YaI, ITEP'de yürütülen çalışmalarda kullanılabilir.

İşin onaylanması

Tezde sunulan sonuçlar yazar tarafından aşağıdaki uluslararası konferanslarda rapor edilmiştir:

1. Uluslararası konferans "Klasik ve kuantum dinamik sistemlerde tersinmezlik sorunu", Moskova, Rusya,

6. yaz Okulu ve modern matematiksel fizik konferansı, Belgrad, Sırbistan, 2010.

XIX Uluslararası Yüksek Enerji Fiziği ve Kuantum Alan Teorisi Konferansı, Golitsino, Rusya, 2010.

Uluslararası konferans "Quarks-2010", Kolomna, Rusya, 2010.

Moskova Fizik Derneği'nin genç fizikçileri için yarışma, Moskova, Rusya, 2009.

Yayınlar

Sunulan ana sonuçlar bu tezin yazarı tarafından bağımsız olarak elde edilmiştir, yenidir ve makalelerde yayınlanmıştır.

İşin yapısı ve kapsamı

Fizik ve Matematik Bilimleri Doktoru M. SAZHIN (P.K. Sternberg Moskova Devlet Üniversitesi Devlet Astronomi Enstitüsü), V. SHULGA (Uzay Enstitüsü)

Teorik fizik bize bir kez daha dünya hakkındaki fikirlerimizi kökten değiştirmeyi teklif ediyor. Temel parçacıkların, altı boyutlu uzayda titreşen bazı mikroskobik süper sicimlerin salınımları olduğu ortaya çıktı (bkz. "Bilim ve Yaşam" No. 2, 3, 1997). Ve Evrenimizde, yıldızlara, gezegenlere, toz ve gaz bulutsularına ek olarak, başka, tamamen inanılmaz nesneler de keşfedildi - kozmik sicimler. Evrenin bir ufkundan diğerine uzanırlar, bükülürler, yırtılırlar ve halkalar halinde katlanırlar, muazzam miktarda enerji açığa çıkarırlar.

Bilim ve yaşam // İllüstrasyonlar

Akademisyen Yakov Borisovich Zel'dovich teorik fiziğin birçok alanında çalıştı. 1960'lardan itibaren astrofizik ve kozmoloji sorunlarıyla ilgilenmeye başladı. Bu dönemde Ya.B. Zel'dovich kozmik sicimler teorisini yarattı.

Kapalı bir kozmik sicimin evrimi çok karmaşık olabilir.

Düz bir kağıt yaprağı, iki boyutlu bir Öklid uzayıdır.

Bir dalga (herhangi bir!) Boyutları dalga boyundan çok daha küçük olan bir engeli "fark etmez".

Eşit olmayan şekilde ısıtılmış bir hava tabakasından geçen ışık ışınları bükülür. Bir serap böyle ortaya çıkar: Bir kişi su yüzeyi için bulutlu gökyüzünün görüntüsünü alır.

Seraplar da uzayda görünür. Orada, uzaktaki bir nesneden gelen ışık ışınları, büyük bir galaksinin yerçekimi alanı tarafından bükülür - "yerçekimi merceği" ve gözlemciye görüntünün iki katına çıktığı görülüyor.

Uzay gemisi halka dizisinden geçer.

Böylece teorisyenlere göre, kozmik sicimlerin evrimi, Evrenin doğum anından günümüze kadar gerçekleşir.

Albert Einstein zamanından bu yana, fiziğin ana görevlerinden biri, tüm fiziksel etkileşimlerin birleştirilmesi, birleşik bir alan teorisi arayışı olmuştur. Dört ana etkileşim vardır: elektromanyetik, zayıf, güçlü veya nükleer ve en evrensel - yerçekimi. Her etkileşimin taşıyıcıları vardır - yükler ve parçacıklar. Elektromanyetik kuvvetler için bunlar pozitif ve negatif elektrik yükleri (proton ve elektron) ve elektromanyetik etkileşimleri taşıyan parçacıklardır - fotonlardır. Zayıf etkileşim, yalnızca on yıl önce keşfedilen sözde bozonlar tarafından taşınır. Güçlü etkileşimin taşıyıcıları kuarklar ve gluonlardır. Yerçekimi etkileşimi ayrı duruyor - uzay-zamanın eğriliğinin bir tezahürüdür.

Einstein otuz yıldan fazla bir süredir tüm fiziksel etkileşimlerin birleştirilmesi üzerinde çalıştı, ancak olumlu bir sonuç elde edemedi. Sadece yüzyılımızın 70'lerinde, büyük miktarda deneysel veri birikiminden sonra, modern fizikte simetri fikirlerinin rolünü fark ettikten sonra, S. Weinberg ve A. Salam elektromanyetik ve zayıf etkileşimleri birleştirmeyi başardı ve elektrozayıf teorisini yarattı. etkileşimler. Bu çalışma için araştırmacılar, S. Glashow (teoriyi genişleten) ile birlikte ödüllendirildi. Nobel Ödülü 1979'da fizikte

Elektrozayıf etkileşimler teorisindeki pek çok şey tuhaftı. Alan denklemlerinin alışılmadık bir biçimi vardı ve bazılarının kütleleri temel parçacıklar tutarsız olduğu ortaya çıktı. Fiziksel boşluğun farklı durumları arasındaki bir faz geçişi sırasında kütlelerin ortaya çıkışının sözde dinamik mekanizmasının etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıktılar. Fiziksel boşluk, yalnızca parçacıkların, atomların veya moleküllerin olmadığı "boş bir yer" değildir. Vakumun yapısı hala bilinmemektedir, sadece gerçek fiziksel süreçlerde ortaya çıkan son derece önemli özelliklere sahip malzeme alanlarının en düşük enerji durumunu temsil ettiği açıktır. Örneğin, bu alanlara çok büyük bir enerji verilirse, maddenin gözlemlenemez, "vakum" durumundan gerçek duruma bir faz geçişi olacaktır. Sanki "hiç yoktan" kütleli parçacıklar ortaya çıkacak. Birleşik alan teorisi fikri, vakumun farklı durumları arasındaki olası geçişler hakkındaki hipotezlere ve simetri kavramlarına dayanmaktadır.

Hızlandırıcı enerjisi parçacık başına 10 16 GeV'ye ulaştığında bu teoriyi laboratuvarda test etmek mümkün olacaktır. Bu yakında olmayacak: bugün hala 10 4 GeV'yi geçmiyor ve bu tür "düşük güçlü" hızlandırıcıların inşası bile tüm dünya bilim topluluğu için bile son derece pahalı bir girişim. Bununla birlikte, 10 16 GeV ve hatta çok daha yüksek mertebedeki enerjiler, fizikçilerin sıklıkla "fakir adamın hızlandırıcısı" olarak adlandırdıkları erken Evren'deydi: içindeki fiziksel etkileşimlerin incelenmesi, bizim için erişilemeyen enerji bölgelerine girmemizi sağlar.

Bu ifade garip görünebilir: On milyarlarca yıl önce ne olduğu nasıl araştırılabilir? Bununla birlikte, bu tür "zaman makineleri" vardır - bunlar, Evrenin görünür kısmının en ucundaki nesneleri incelemeyi mümkün kılan modern güçlü teleskoplardır. Onlardan gelen ışık 15-20 milyar yıldır bize geliyor, bugün onları Evrenin ilk zamanlarında olduğu gibi görüyoruz.

Elektromanyetik, zayıf ve güçlü etkileşimlerin birleşme teorisi, doğada deneysel olarak hiç gözlemlenmemiş çok sayıda parçacık olduğunu öngördü. Bildiğimiz parçacıkların etkileşimlerinde doğumları için hangi hayal edilemez enerjilere ihtiyaç duyulduğu düşünüldüğünde, bu şaşırtıcı değildir. Başka bir deyişle, onların tezahürlerini gözlemlemek için, bakışları yine erken Evren'e çevirmek gerekir.

Bu parçacıklardan bazılarına kelimenin olağan anlamıyla parçacık bile denilemez. Bunlar, yaklaşık 10 -37 cm (atom çekirdeğinden çok daha küçük - 10 -13 cm) ve Evrenimizin çap düzeninin uzunluğu - 40 milyar ışıkyılı (10 28 cm) olan tek boyutlu nesnelerdir. ). Bu tür nesnelerin varlığını tahmin eden akademisyen Ya. B. Zeldovich, onlara verdi. güzel isim- kozmik teller, gerçekten gitar tellerine benzemeleri gerektiği için.

Onları laboratuvarda yaratmak imkansız: tüm insanlık yeterli enerjiye sahip olmayacak. Başka bir şey, kozmik sicimlerin doğum koşullarının doğal olarak ortaya çıktığı erken Evrendir.

Yani, Evrende sicimler olabilir. Ve gökbilimciler onları bulmak zorunda kalacaklar.

Arizona'nın Kit Peak Gözlemevi Kulesi, bir Mart gecesinin karanlığında kayboldu. Devasa kubbesi yavaşça döndü - teleskopun gözü Aslan takımyıldızında iki yıldız arıyordu. Princeton astronomu E. Turner, bunların kuasarlar, en güçlü galaksilerden onlarca kat daha fazla enerji yayan gizemli kaynaklar olduğunu öne sürdü. O kadar uzaklar ki, teleskopla zar zor görülebiliyorlar. Gözlemler bitti. Turner, bilgisayarın optik spektrumları deşifre etmesini bekliyordu, birkaç saat içinde meslektaşlarıyla birlikte yeni çıktılara bakarak sansasyonel bir keşif yapacağını varsaymıyordu bile. Teleskop, boyutları o kadar büyük olsa da, onları hayal etmek zor olsa da, bilim adamlarının varlığından haberdar olmadığı kozmik bir nesne keşfetti.

Ancak, bu hikayeyle ilgili hikayeye, yıllar önce dönen başka bir Mart gecesinden başlamak daha iyidir.

1979'da, Büyük Ayı takımyıldızındaki bir radyo kaynağını inceleyen astrofizikçiler, onu iki soluk yıldızla tanımladılar. Optik spektrumlarını deşifre eden bilim adamları, başka bir bilinmeyen kuasar çifti keşfettiklerini fark ettiler.

Özel bir şey yok gibi görünüyor - bir kuasar arıyorlardı, ama aynı anda iki tane buldular. Ancak gökbilimciler, açıklanamayan iki gerçek tarafından uyarıldı. İlk olarak, yıldızlar arasındaki açısal mesafe sadece altı yay saniyesiydi. Ve katalogda zaten binden fazla kuasar olmasına rağmen, bu kadar yakın çiftler henüz karşılanmadı. İkincisi, kaynakların spektrumları tamamen çakıştı. Asıl sürprizin bu olduğu ortaya çıktı.

Gerçek şu ki, her kuasarın spektrumu benzersiz ve taklit edilemez. Bazen parmak izi kartlarıyla bile karşılaştırılırlar - tıpkı farklı insanlar için aynı parmak izleri olmadığı gibi, iki kuasarın spektrumları uyuşamaz. Ve karşılaştırmaya devam edersek, yeni yıldız çiftinin optik tayfının tesadüfi tek kelimeyle harikaydı - sanki sadece parmak izleri değil, aynı zamanda üzerlerindeki en küçük çizikler bile.

Bazı astrofizikçiler "ikizleri" bir çift farklı, ilgisiz kuasar olarak gördüler. Diğerleri cesur bir varsayım öne sürdüler: sadece bir kuasar var ve onun ikili görüntüsü sadece "kozmik bir serap". Çöllerde ve denizlerde meydana gelen karasal serapları herkes duymuştur, ancak bunu uzayda henüz kimse gözlemleyemedi. Ancak, bu nadir olay meydana gelmelidir.

Büyük bir kütleye sahip uzay nesneleri, etraflarında yıldızdan gelen ışık ışınlarını büken güçlü bir yerçekimi alanı oluşturur. Alan düzgün değilse, ışınlar farklı açılarda bükülecek ve bir görüntü yerine gözlemci birkaç tane görecektir. Işın ne kadar kavisli olursa, yerçekimi merceğinin kütlesi o kadar büyük olur. Hipotezin test edilmesi gerekiyordu. Uzun süre beklemek zorunda kalmadım, lens aynı yılın sonbaharında bulundu. Kuasarın ikili görüntüsüne neden olan eliptik gökada, iki gözlemevinde neredeyse aynı anda fotoğraflandı. Ve yakında astrofizikçiler dört tane daha yerçekimi merceği keşfetti. Daha sonra, "mikro merceklemenin" etkisi bile keşfedildi - ışık ışınlarının çok küçük (kozmik standartlara göre) karanlık nesneler tarafından Dünyamız veya Jüpiter gezegeni ölçeğinde sapması (bkz. "Bilim ve Yaşam" No. 2, 1994) .

Ve şimdi, iki damla su gibi birbirine benzer spektrumlar alan E. Turner, altıncı merceği açar. Görünüşe göre olay sıradan, burada ne sansasyon var. Ancak bu sefer, çift ışık huzmeleri 157 yay saniyelik bir açı oluşturdu - öncekinden onlarca kat daha büyük. Böyle bir sapma, ancak şimdiye kadar evrende bilinenlerden bin kat daha büyük kütleye sahip bir kütleçekimsel mercek tarafından yaratılabilir. Bu nedenle astrofizikçiler ilk başta benzeri görülmemiş büyüklükte bir kozmik nesnenin keşfedildiğini öne sürdüler - bir galaksi üstkümesi gibi bir şey.

Önem açısından, bu çalışma belki de pulsarların, kuasarların keşfi ve Evrenin ızgara yapısının kurulması gibi temel sonuçlarla karşılaştırılabilir. "Lens" Turner, elbette, yüzyılımızın ikinci yarısının olağanüstü keşiflerinden biri.

Tabii ki, keşfin kendisi ilginç değil - 40'lı yıllarda, A. Einstein ve Sovyet astronom G. Tikhov, neredeyse aynı anda ışınların kütleçekimsel odaklanmasının varlığını öngördü. Başka bir anlaşılmaz - merceğin boyutu. Uzayda iz bırakmadan, bilinen tüm kütlelerden bin kat daha büyük kütlelerin saklandığı ve onları bulmanın kırk yıl sürdüğü ortaya çıktı.

Turner'ın şimdiye kadar yaptığı çalışmalar, Fransız gökbilimci Le Verrier tarafından Neptün gezegeninin keşfini biraz andırıyor: Yeni mercek de sadece kalemin ucunda var. Hesaplandı ama bulunamadı.

Tabii ki, güvenilir gerçekler, örneğin fotoğraflar ortaya çıkana kadar, çeşitli varsayımlar ve varsayımlar yapabilirsiniz. Örneğin Turner'ın kendisi, merceğin Galaksimiz olan Samanyolu'ndan bin kat daha büyük bir "kara delik" olabileceğine inanıyor. Ancak böyle bir delik varsa, diğer kuasarlarda da çift görüntüye neden olmalıdır. Astrofizikçiler gibi bir şey henüz görmedi.

Ve burada araştırmacıların dikkatini uzun süredir devam eden ve çok meraklı bir kozmik sicim hipotezi çekti. Onu anlamak zordur, onu görselleştirmek imkansızdır: sicimler sadece karmaşık matematiksel formüllerle tanımlanabilir. Bu gizemli tek boyutlu oluşumlar ışık yaymaz ve çok büyük bir yoğunluğa sahiptir - böyle bir "sicimin" bir metresi Güneş'ten daha ağırdır. Ve eğer kütleleri çok büyükse, o zaman yerçekimi alanı, bir çizgi halinde gerilmiş olsa bile, ışık ışınlarını önemli ölçüde saptırmalıdır. Bununla birlikte, lensler zaten fotoğraflandı ve kozmik sicimler ve "kara delikler" hala sadece matematikçilerin denklemlerinde var.

Bu denklemlerden, Big Bang'den hemen sonra ortaya çıkan kozmik sicimin Evrenin sınırlarına "kapalı" olması gerektiği sonucu çıkar. Ancak bu sınırlar o kadar uzaktadır ki, ipin ortası onları "hissetmez" ve serbest uçuşta bir parça elastik tel gibi veya çalkantılı bir akışta bir olta gibi davranır. Teller bükülür, üst üste gelir ve kırılır. İplerin kopan uçları hemen birleşerek kapalı parçalar oluşturur. Hem iplerin kendisi hem de bireysel parçaları Evrende ışık hızına yakın bir hızla uçar.

Genel görelilik kuramına göre, kütle uzay-zamanın eğriliğine neden olur. Kozmik sicim de onu bükerek kendi etrafında koni şeklinde bir boşluk yaratır. Bir koniye katlanmış üç boyutlu bir uzay hayal etmek pek mümkün değil. Bu nedenle basit bir benzetmeye dönelim. Düz bir kağıt yaprağını alalım - iki boyutlu Öklid uzayı. Ondan bir sektör keselim, diyelim ki 10 derece. Levhayı, sektörün uçları birbirine bitişik olacak şekilde bir koni haline getiriyoruz. Yine iki boyutlu ama zaten Öklidyen olmayan bir uzay elde edeceğiz. Daha doğrusu, bir nokta hariç her yerde Öklid olacaktır - koninin tepesi. Tepe noktasının etrafını sarmayan herhangi bir kapalı döngünün çaprazlanması 360 derecelik bir dönüş ile sonuçlanır ve koninin tepe noktasının etrafından dolanması 350 derecelik bir dönüş ile sonuçlanır. Bu, Öklidyen olmayan uzayın özelliklerinden biridir.

Benzer bir şey bizim üç boyutlu uzayımızda ipin hemen yakınında meydana gelir. Her koninin tepesi ipin üzerindedir, sadece "kesilen" sektör küçüktür - birkaç yay dakikası. Bu açıda, sicim devasa kütlesiyle uzayı büker ve bu açısal mesafede ikiz bir yıldız görünür - "kozmik bir serap". Ve Turner'ın "merceğinin" yarattığı sapma - yaklaşık 2.5 ark dakikası - teorik tahminlere çok iyi karşılık geliyor. Bildiğimiz diğer tüm lenslerde, görüntüler arasındaki açısal mesafe, ark saniyelerini ve hatta saniyelerin kesirlerini geçmez. En ilginç şey, yerçekimi merceğinin bir sicim üzerindeki etkisinin teleskop olmadan da görülebilmesidir: insan gözünün çözünürlüğü yaklaşık yarım dakikalık bir yaydır. Sadece "serapları" gerçek nesnelerden nereye bakacağınızı ve ayırt edeceğinizi bilmeniz gerekir.

Kozmik ip neyden yapılmıştır? Bu madde değil, bazı parçacıkların zinciri değil, özel bir madde türüdür, belirli alanların saf enerjisidir - elektromanyetik, zayıf ve nükleer etkileşimleri birleştiren alanlar. Enerji yoğunlukları muazzamdır (10 16 GeV)2 ve kütle ve enerji ünlü formül E = mc2 ile ilişkilendirildiğinden, sicimin çok ağır olduğu ortaya çıkıyor: parçası, uzunluğu temel bir parçacığın boyutuna eşit yaklaşık 10 -24 g ağırlığında, 10 -10 g ağırlığında İçindeki gerilim kuvvetleri de çok büyük: büyüklük sırasına göre 10 38 kgf. Güneşimizin kütlesi yaklaşık 2'dir. 10 30 kg, yani kozmik ipin her bir metresi yüz milyon Güneşin ağırlığına eşit kuvvetlerle gerilir. Böyle büyük gerilimler ilginç fiziksel olaylara yol açar.

İp madde ile etkileşime girecek mi? Genel olarak konuşursak, olacak, ama oldukça garip bir şekilde. Bir sicimin çapı 10-37 cm'dir ve diyelim ki bir elektron kıyaslanamayacak kadar büyüktür: 10-13 cm Herhangi bir temel parçacık aynı anda büyüklük sırasına göre büyüklüğüne eşit olan bir dalgadır. Dalga boyu boyutundan çok daha büyükse dalga engelleri fark etmez: uzun radyo dalgaları evlerin etrafında dolaşır ve ışık ışınları çok küçük nesnelerden bile gölge düşürür. Bir ipi bir elektronla karşılaştırmak, 1 santimetre çapında bir ipin 100 kiloparsek büyüklüğünde bir galaksiyle etkileşimini araştırmaya benzer. Sağduyuya dayanarak, galaksi ipi fark etmemelidir. Ama bu ip tüm galaksiden daha ağır. Bu nedenle, etkileşim yine de gerçekleşecek, ancak bir elektronun bir elektronla etkileşimine benzer olacaktır. manyetik alan. Alan elektronun yörüngesini büker, bir ivmeye sahiptir ve elektron fotonlar yaymaya başlar. Temel parçacıklar bir sicim ile etkileşime girdiğinde, elektromanyetik radyasyon da ortaya çıkacaktır, ancak yoğunluğu o kadar küçük olacaktır ki ondan bir sicim tespit etmek mümkün olmayacaktır.

Ancak bir dize kendisi ve diğer dizelerle etkileşime girebilir. Tellerin çaprazlanması veya kendi kendine geçmesi, kararlı temel parçacıklar - nötrinolar, fotonlar, gravitonlar şeklinde önemli bir enerji salınımına yol açar. Bu enerjinin kaynağı, sicimler kendi aralarında kesiştiğinde ortaya çıkan kapalı halkalardır.

Halka dizeleri ilginç bir nesnedir. Kararsızdırlar ve boyutlarına ve konfigürasyonlarına bağlı olarak belirli bir karakteristik süre içinde bozulurlar. Bu durumda halka, ipin maddesinden alınan ve parçacıkların akışıyla taşınan enerjiyi kaybeder. Halka büzülür, küçülür ve çapı temel bir parçacığın boyutuna ulaştığında, 10 Gigaton (10 10 ton) TNT patlamasına eşdeğer bir enerji salınımı ile ip 10-23 saniye içinde patlar.

Halka tellerinin fiziği, tek bir meraklı teoriye çok iyi uyuyor - sözde ayna dünyası teorisi. Bu teori, her tür temel parçacığın bir ortağı olduğunu belirtir. Yani, sıradan bir elektron, aynı zamanda negatif bir yüke sahip olan bir ayna elektronuna (pozitron değil!) Bu iki madde türü hiçbir şekilde bağlantılı değildir: ayna fotonları dünyamızda görünmez, ayna gluonlarını, bozonları ve diğer etkileşim taşıyıcılarını kaydedemiyoruz. Ancak yerçekimi her iki dünya için de aynı kalır: ayna kütlesi, sıradan kütle ile aynı şekilde uzayı büker. Başka bir deyişle, bir bileşenin dünyamızın sıradan bir yıldızı olduğu ve diğerinin bizim için görünmeyen ayna dünyasından bir yıldız olduğu ikili yıldızlar gibi yapılar olabilir. Bu tür yıldız çiftleri aslında gözlemlenir ve görünmez bileşen genellikle ışık yaymayan bir "kara delik" veya nötron yıldızı olarak düşünülür. Ancak, bir ayna maddesinin yıldızı olduğu ortaya çıkabilir. Ve eğer bu teori doğruysa, o zaman halka sicimleri bir dünyadan diğerine geçiş görevi görür: halkanın içinden uçuş, parçacıkları 180 o döndürmeye, ayna yansımalarına eşdeğerdir. Halkadan geçen gözlemci ayna görüntüsünü değiştirecek, başka bir dünyaya düşecek ve bizimkinden kaybolacak. O dünya Evrenimizin basit bir yansıması olmayacak, tamamen farklı yıldızlara, galaksilere ve muhtemelen tamamen farklı bir hayata sahip olacak. Gezgin, aynı (veya başka herhangi bir) halka geri uçarak geri dönebilecektir.

Şaşırtıcı bir şekilde, bu fikirlerin yankılarını sayısız peri masalında ve efsanede buluyoruz. Kahramanları bir kuyuya inerek, bir aynadan veya gizemli bir kapıdan geçerek başka dünyalara girerler. Carroll'un Alice'i aynadan geçerek kendini satranç ve kart parçalarının yaşadığı bir dünyada bulur ve bir kuyuya düşerek zeki hayvanlarla (ya da onları zannettiği kişilerle) tanışır. İlginç bir şekilde, matematikçi Dodgson, ayna dünyası teorisini açıkça bilemezdi - 80'lerde Rus fizikçiler tarafından yaratıldı.

Dizeleri aramanın birçok yolu vardır. Birincisi, E. Turner'ın yaptığı gibi, kütleçekimsel merceklenmenin etkisiyle. İkincisi, ipin önündeki ve arkasındaki kalıntı radyasyonun sıcaklığını ölçmek mümkündür - farklı olacaktır. Bu fark küçüktür, ancak modern ekipman için oldukça erişilebilirdir: kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun önceden ölçülmüş anizotropisi ile karşılaştırılabilir (bakınız Nauka i Zhizn, No. 12, 1993).

Sicimleri tespit etmenin üçüncü bir yolu var - yerçekimsel radyasyonlarıyla. İplerdeki gerilim kuvvetleri çok yüksektir, kütleçekim dalgalarının kaynakları olan nötron yıldızlarının içlerindeki basınç kuvvetlerinden çok daha fazladır. Gözlemciler, önümüzdeki yüzyılın başında çalışmaya başlayacak olan LIGO (ABD), VIRGO (Avrupa dedektörü) ve AIGO (Avustralya) gibi dedektörler üzerinde yerçekimi dalgalarını kaydedecekler. Bu cihazlara verilen görevlerden biri, kozmik dizilerden gelen yerçekimi radyasyonunun tespitidir.

Ve her üç yöntem de aynı anda Evrenin bir noktasında modern teoriye uyan bir şey olduğunu gösterirse, bu inanılmaz nesnenin keşfedildiğini güvenle söylemek mümkün olacaktır. Şimdiye kadar, kozmik sicimlerin tezahürlerini gözlemlemek için tek gerçek olasılık, kütleçekimsel merceklenmenin onlar üzerindeki etkisidir.

Bugün, dünyanın dört bir yanındaki birçok gözlemevi yerçekimi mercekleri arıyor: onları inceleyerek, Evrenin ana gizemini çözmeye - nasıl çalıştığını anlamaya - yaklaşabilirsiniz. Gökbilimciler için mercekler, uzayın geometrisini belirlemek için dev ölçüm cetvelleri görevi görür. Dünyamızın bir küre veya bir futbol topunun yüzeyi gibi kapalı mı yoksa sonsuzluğa mı açık olduğu henüz bilinmiyor. İpler de dahil olmak üzere lenslerin incelenmesi, güvenilir bir şekilde bulmanızı sağlayacaktır.

Popüler dilde süper sicim teorisi, evreni titreşen enerji iplikçikleri - sicimler topluluğu olarak temsil eder. Onlar doğanın temelidir. Hipotez ayrıca diğer elementleri de tanımlar - zarlar. Dünyamızdaki tüm maddeler sicimlerin ve zarların titreşimlerinden oluşur. Teorinin doğal bir sonucu, yerçekiminin tanımıdır. Bu nedenle bilim adamları, yerçekimini diğer güçlerle birleştirmenin anahtarının elinde olduğuna inanıyor.

Konsept gelişiyor

Birleşik alan teorisi, süper sicim teorisi, tamamen matematikseldir. Tüm fiziksel kavramlar gibi, belirli bir şekilde yorumlanabilen denklemlere dayanır.

Bugün kimse bu teorinin son halinin ne olacağını tam olarak bilmiyor. Bilim adamları, genel unsurları hakkında oldukça belirsiz bir fikre sahipler, ancak henüz kimse tüm süper sicim teorilerini kapsayacak kesin bir denklem ortaya koyamadı ve deneysel olarak henüz doğrulayamadı (her ne kadar çürütse de). Fizikçiler denklemin basitleştirilmiş versiyonlarını yarattılar, ancak şu ana kadar evrenimizi tam olarak tanımlamıyor.

Yeni Başlayanlar için Süpersicim Teorisi

Hipotez beş temel fikre dayanmaktadır.

1. Süper sicim teorisi, dünyamızdaki tüm nesnelerin titreşen liflerden ve enerji zarlarından oluştuğunu tahmin eder.
2. Genel görelilik teorisini (yerçekimi) ile birleştirmeye çalışır. kuantum fiziği.
3. Süper sicim teorisi, evrenin tüm temel güçlerini birleştirecek.
4. Bu hipotez, temelde farklı iki parçacık türü, bozonlar ve fermiyonlar arasında yeni bir bağlantı, süpersimetri öngörüyor.
5. Konsept, Evrenin bir dizi ek, genellikle gözlemlenemeyen boyutlarını tanımlar.

Teller ve zarlar

Teori 1970'lerde ortaya çıktığında, içindeki enerji iplikleri 1 boyutlu nesneler - sicimler olarak kabul edildi. "Tek boyutlu" kelimesi, örneğin hem uzunluğu hem de yüksekliği olan bir karenin aksine, dizenin yalnızca 1 boyutuna, uzunluğuna sahip olduğunu söyler.

Teori, bu süper sicimleri kapalı ve açık olmak üzere iki türe ayırır. Açık bir dize birbirine değmeyen uçlara sahiptir, kapalı bir dize ise açık uçları olmayan bir döngüdür. Sonuç olarak birinci tür diziler olarak adlandırılan bu dizilerin 5 ana tür etkileşime tabi olduğu tespit edilmiştir.

Etkileşimler, bir dizinin uçlarını bağlama ve ayırma yeteneğine dayanır. Açık sicimlerin uçları kapalı sicimler oluşturmak üzere birleşebildiğinden, döngülü sicimleri içermeyen bir süper sicim teorisi oluşturmak imkansızdır.

Fizikçiler, kapalı sicimlerin yerçekimini tanımlayabilecek özelliklere sahip olduğuna inandıkları için bunun önemli olduğu ortaya çıktı. Başka bir deyişle, bilim adamları, maddenin parçacıklarını açıklamak yerine, süper sicim teorisinin davranışlarını ve yerçekimini tanımlayabileceğini fark ettiler.

Yıllar sonra, teori için sicimlere ek olarak başka elementlerin de gerekli olduğu keşfedildi. Yaprak veya zar olarak düşünülebilirler. İpler, bunların bir veya iki tarafına eklenebilir.

kuantum yerçekimi

Modern fiziğin iki ana bilimsel yasası vardır: genel görelilik (GR) ve kuantum. Tamamen farklı bilim alanlarını temsil ediyorlar. Kuantum fiziği en küçük doğal parçacıkları incelerken, genel görelilik bir kural olarak doğayı gezegenler, galaksiler ve bir bütün olarak evren ölçeğinde tanımlar. Bunları birleştirmeye çalışan hipotezlere kuantum yerçekimi teorileri denir. Bugün bunlardan en umut verici olanı ip.

Kapalı iplikler yerçekimi davranışına karşılık gelir. Özellikle, nesneler arasında yerçekimi taşıyan bir parçacık olan graviton özelliklerine sahiptirler.

Ekibe katılmak

Sicim teorisi, elektromanyetik, güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler ve yerçekimi olmak üzere dört kuvveti bir araya getirmeye çalışır. Dünyamızda, kendilerini dört farklı fenomen olarak gösterirler, ancak sicim teorisyenleri, evrenin erken dönemlerinde, inanılmaz derecede olduklarına inanırlar. yüksek seviyeler enerji, tüm bu kuvvetler birbirleriyle etkileşime giren sicimlerle tanımlanır.

süpersimetri

Evrendeki tüm parçacıklar iki türe ayrılabilir: bozonlar ve fermiyonlar. Sicim teorisi, ikisi arasında süpersimetri adı verilen bir ilişki olduğunu tahmin eder. Süpersimetride her bozon için bir fermiyon ve her fermiyon için bir bozon olmalıdır. Ne yazık ki, bu tür parçacıkların varlığı deneysel olarak doğrulanmamıştır.

Süpersimetri, fiziksel denklemlerin öğeleri arasındaki matematiksel bir ilişkidir. Fiziğin başka bir alanında keşfedildi ve uygulaması 1970'lerin ortalarında süpersimetrik sicim teorisinin (veya popüler tabirle süper sicim teorisinin) yeniden adlandırılmasına yol açtı.

Süpersimetrinin bir avantajı, bazı değişkenlerin ortadan kaldırılmasına izin vererek denklemleri büyük ölçüde basitleştirmesidir. Süpersimetri olmadan denklemler sonsuz değerler ve sanal gibi fiziksel çelişkilere yol açar.

Bilim adamları süpersimetri tarafından tahmin edilen parçacıkları gözlemlemediklerinden, bu hala bir hipotezdir. Birçok fizikçi, bunun nedeninin, ünlü Einstein denklemi E = mc 2 ile kütle ile ilgili olan önemli miktarda enerji ihtiyacı olduğuna inanmaktadır. Bu parçacıklar erken evrende var olabilirdi, ancak Büyük Patlama'dan sonra soğudu ve enerji genişledikçe, bu parçacıklar düşük enerji seviyelerine taşındı.

Başka bir deyişle, yüksek enerjili parçacıklar olarak titreşen sicimler enerjilerini kaybederek daha düşük titreşimli elementlere dönüştürdüler.

Bilim adamları umut ediyor astronomik gözlemler veya parçacık hızlandırıcılarla yapılan deneyler, bazı yüksek enerjili süpersimetrik elementleri ortaya çıkararak teoriyi doğrulayacaktır.

Ek ölçümler

Sicim teorisinin bir başka matematiksel sonucu, üçten fazla boyutu olan bir dünyada mantıklı olmasıdır. Bunun için şu anda iki açıklama var:

1. Ekstra boyutlar (altı tanesi) çöktü veya sicim teorisi terminolojisinde, asla algılanamayacak inanılmaz derecede küçük bir boyuta sıkıştırıldı.
2. 3B bir zar içinde sıkışıp kaldık ve diğer boyutlar onun ötesine uzanıyor ve bizim için erişilemez.

Teorisyenler arasındaki önemli bir araştırma hattı, bu ek koordinatların bizimkilerle nasıl ilişkili olabileceğinin matematiksel modellemesidir. En son sonuçlar, bilim insanlarının daha önce beklenenden daha büyük olabileceğinden, gelecek deneylerde (eğer varsa) bu ekstra boyutları yakında tespit edebileceklerini tahmin ediyor.

Amaç Anlama

Bilim adamlarının süper sicimleri keşfederken ulaşmaya çalıştıkları hedef, "her şeyin teorisi", yani tüm fiziksel gerçekliği temel düzeyde tanımlayan tek bir fiziksel hipotezdir. Başarılı olursa, evrenimizin yapısıyla ilgili birçok soruyu netleştirebilir.

Madde ve kütlenin açıklanması

Ana görevlerden biri çağdaş araştırma- gerçek parçacıklar için çözümler arayın.

Sicim teorisi, bir sicimin çeşitli yüksek titreşim durumlarında hadronlar gibi parçacıkları tanımlayan bir kavram olarak başladı. Çoğu modern formülasyonda, evrenimizde gözlemlenen madde, sicimlerin ve en düşük enerjili zarların titreşimlerinin sonucudur. Daha fazla olan titreşimler, şu anda dünyamızda olmayan yüksek enerjili parçacıklar üretir.

Bunların kütlesi, sicimlerin ve zarların sıkıştırılmış ekstra boyutlarda nasıl sarıldığının bir tezahürüdür. Örneğin, matematikçiler ve fizikçiler tarafından torus olarak adlandırılan bir halka şeklinde katlandıkları basitleştirilmiş bir durumda, bir ip bu şekli iki şekilde sarabilir:

• simit ortasından kısa bir döngü;
• torusun tüm dış çevresi boyunca uzun bir halka.

Kısa bir döngü hafif bir parçacık olacak ve büyük bir döngü ağır olacaktır. Sicimler toroidal sıkıştırılmış boyutların etrafına sarıldığında, farklı kütlelere sahip yeni elemanlar oluşur.

Süper sicim teorisi, uzunluğun kütleye geçişini kısa ve net, basit ve zarif bir şekilde açıklar. Buradaki katlanmış boyutlar simitten çok daha karmaşıktır, ancak prensipte aynı şekilde çalışırlar.

Hayal etmesi zor olsa da, ipin simitin etrafını aynı anda iki yönde sarması, farklı kütleye sahip farklı bir parçacıkla sonuçlanması bile mümkündür. Branes ayrıca ekstra boyutları sarabilir ve daha da fazla olasılık yaratabilir.

Uzay ve zamanın tanımı

Süper sicim teorisinin birçok versiyonunda, boyutlar çökerek onları mevcut teknolojik gelişme düzeyinde gözlemlenemez hale getirir.

Sicim teorisinin uzay ve zamanın temel doğasını Einstein'dan daha fazla açıklayıp açıklayamayacağı şu anda net değil. İçinde ölçümler, dizilerin etkileşimi için arka plandır ve bağımsız bir gerçek anlamı yoktur.

Tüm sicim etkileşimlerinin toplam toplamının bir türevi olarak uzay-zamanın temsili ile ilgili olarak tam olarak geliştirilmemiş açıklamalar sunulmuştur.

Bu yaklaşım, bazı fizikçilerin fikirlerini karşılamaz ve bu da hipotezin eleştirilmesine yol açar. Rekabetçi teori, başlangıç ​​noktası olarak uzay ve zamanın nicelleştirilmesini kullanır. Bazıları, sonunda bunun aynı temel hipoteze farklı bir yaklaşım olarak ortaya çıkacağına inanıyor.

yerçekimi kuantizasyonu

Bu hipotezin asıl başarısı, eğer doğrulanırsa, kuantum kütleçekim teorisi olacaktır. Genel görelilikteki mevcut açıklama, kuantum fiziği ile tutarsızdır. İkincisi, küçük parçacıkların davranışlarına kısıtlamalar getirerek, Evreni son derece küçük bir ölçekte keşfetmeye çalışırken çelişkilere yol açar.

kuvvetlerin birleşmesi

Şu anda fizikçiler dört temel kuvveti biliyorlar: yerçekimi, elektromanyetik, zayıf ve güçlü nükleer etkileşimler. Sicim teorisinden, hepsinin bir zamanlar birinin tezahürü olduğu sonucu çıkar.

Bu hipoteze göre, erken evren büyük patlamadan sonra soğudukça, bu tek etkileşim bugün aktif olan farklı etkileşimlere ayrılmaya başladı.

Yüksek enerjili deneyler, bir gün bu güçlerin birleşimini keşfetmemize izin verecek, ancak bu tür deneyler teknolojinin mevcut gelişiminin çok ötesindedir.

Beş seçenek

1984'teki süper sicim devriminden bu yana, gelişme hararetli bir hızla ilerledi. Sonuç olarak, bir kavram yerine, her biri dünyamızı neredeyse tamamen tanımlayan, ancak tamamen olmayan I, IIA, IIB, HO, HE adlı beş tip elde ettik.

Evrensel bir doğru formül bulma umuduyla sicim teorisinin versiyonlarını sıralayan fizikçiler, kendi kendine yeterli 5 farklı versiyon yarattılar. Bazı özellikleri dünyanın fiziksel gerçekliğini yansıtıyor, bazıları ise gerçekliğe karşılık gelmiyordu.

M-teorisi

1995'teki bir konferansta fizikçi Edward Witten, beş hipotez sorununa cesur bir çözüm önerdi. Yeni keşfedilen dualiteye dayanarak, hepsi Witten'in M-süper sicimler teorisi olarak adlandırılan tek bir kapsayıcı kavramın özel durumları haline geldi. Anahtar kavramlarından biri, 1'den fazla boyutu olan temel nesneler olan zarlar (membranın kısaltması) idi. Yazar önermemiş olsa da tam versiyonŞu ana kadar var olmayan süper sicimlerin M-teorisi kısaca aşağıdaki özelliklerden oluşur:

• 11 boyut (10 uzamsal artı 1 zaman boyutu);
• aynı fiziksel gerçekliği açıklayan beş teoriye yol açan ikilikler;
• zarlar, 1'den fazla boyutu olan dizelerdir.

Sonuçlar

Sonuç olarak, bir yerine 10.500 çözüm vardı. Bazı fizikçiler için bu bir krize neden olurken, diğerleri evrenin özelliklerini bizim varlığımızla açıklayan antropik ilkeyi kabul etti. Teorisyenlerin kendilerini süper sicim teorisine yönlendirmenin başka bir yolunu ne zaman bulacaklarını göreceğiz.

Bazı yorumlar, dünyamızın tek olmadığını öne sürüyor. En radikal versiyonlar, bazıları bizimkinin tam kopyalarını içeren sonsuz sayıda evrenin varlığına izin verir.

Einstein'ın teorisi, solucan deliği veya Einstein-Rosen köprüsü olarak adlandırılan sarmal bir uzayın varlığını öngörür. Bu durumda, iki uzak bölge kısa bir geçitle birbirine bağlanır. Süper sicim teorisi sadece buna değil, aynı zamanda uzak noktaların bağlanmasına da izin verir. paralel dünyalar. Hatta farklı fizik yasalarına sahip evrenler arasında geçiş yapmak bile mümkündür. Bununla birlikte, kuantum yerçekimi teorisinin onların varlığını imkansız hale getirmesi muhtemeldir.

Pek çok fizikçi, uzay hacminde bulunan tüm bilgiler, yüzeyinde kaydedilen bilgilere karşılık geldiğinde, holografik ilkenin, enerji iplikleri kavramının daha derin bir şekilde anlaşılmasına izin vereceğine inanmaktadır.

Bazıları, süper sicim teorisinin zamanın çoklu boyutlarına izin verdiğine ve bunun da bunlar arasında yolculukla sonuçlanabileceğine inanıyor.

Buna ek olarak, evrenimizin iki zarın çarpışması sonucu ortaya çıktığı ve tekrarlanan yaratılış ve yıkım döngülerinden geçtiği hipotezdeki büyük patlama modeline bir alternatif vardır.

Evrenin nihai kaderi her zaman fizikçileri meşgul etmiştir ve sicim teorisinin son versiyonu, maddenin yoğunluğunu ve kozmolojik sabiti belirlemeye yardımcı olacaktır. Bu değerleri bilen kozmologlar, her şeyin yeniden başlaması için evrenin patlayana kadar küçülüp küçülmeyeceğini belirleyebileceklerdir.

Geliştirilip test edilene kadar nelere yol açabileceğini kimse bilemez. E=mc 2 denklemini yazan Einstein, nükleer silahlar. yaratıcılar kuantum fiziği bir lazer ve bir transistörün yaratılmasının temeli olacağını bilmiyordu. Ve böylesine tamamen teorik bir kavramın neye yol açacağı henüz bilinmemekle birlikte, tarih kesinlikle olağanüstü bir şeyin ortaya çıkacağını gösteriyor.

Bu hipotez hakkında daha fazla bilgiyi Andrew Zimmerman'ın Aptallar için Süper sicim Teorisi'nde okuyabilirsiniz.

Belki de bilim adamları evrenin en merak uyandıran gizemini çözmeye yaklaştılar: Bizimki dışında başka evrenler var mı?

Albert Einstein, hayatı boyunca, evrenin tüm yasalarını tanımlayacak bir "her şeyin teorisi" yaratmaya çalıştı. Zaman yoktu.

Bugün, astrofizikçiler bu teori için en iyi adayın süper sicim teorisi olduğunu öne sürüyorlar. Sadece evrenimizin genişleme süreçlerini açıklamakla kalmaz, aynı zamanda bize yakın olan diğer evrenlerin varlığını da doğrular. "Kozmik sicimler" uzay ve zamanın çarpıtılmasıdır. Kalınlıkları bir atom çekirdeğinin boyutunu aşmasa da, evrenin kendisinden daha büyük olabilirler.

Bununla birlikte, şaşırtıcı matematiksel güzelliğe ve bütünlüğe rağmen, sicim teorisi henüz deneysel bir doğrulama bulamadı. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı için tüm umutlar. Bilim adamları ondan sadece Higgs parçacığının keşfini değil, aynı zamanda bazı süpersimetrik parçacıkların da bulunmasını bekliyorlar. Bu, sicim teorisi ve dolayısıyla diğer dünyalar için ciddi bir destek olacaktır. Bu arada, fizikçiler diğer dünyaların teorik modellerini inşa ediyorlar.

Bilim kurgu yazarı Herbert Wells, 1895'te "Duvardaki Kapı" hikayesinde paralel dünyaları ilk anlatan kişi oldu. 62 yıl sonra, Princeton Üniversitesi mezunu Hugh Everett, dünyaların bölünmesi üzerine doktora tezinin konusuyla meslektaşlarını şaşırttı.

İşte özü: her an her evren bölünür.

kendi türlerinden hayal edilebilecek sayıda ve hemen bir sonraki anda bu yeni doğanların her biri tam olarak aynı şekilde bölünür. Ve bu uçsuz bucaksız çokluk içinde, içinde bulunduğunuz birçok dünya var. Bir dünyada bu yazıyı okurken metroya biniyorsunuz, diğerinde uçakta uçuyorsunuz. Birinde kralsın, diğerinde kölesin.

Everett, dünyaların çoğalmasının itici gücü eylemlerimizdir, diye açıkladı. Bir seçim yaptığımız anda - “olmak ya da olmamak”, örneğin, bir evrenden iki göz açıp kapayıncaya kadar nasıl ortaya çıktı. Birinde yaşıyoruz ve ikincisi kendi başına, orada da mevcut olmamıza rağmen.

İlginç, ama ... Baba bile Kuantum mekaniği Niels Bohr daha sonra bu çılgın fikre kayıtsız kaldı.

1980'ler. Mira Linde

Birçok dünyanın teorisi unutulabilirdi. Ama yine bir bilimkurgu yazarı bilim adamlarının yardımına geldi. Michael Moorcock, bazı sezgilerle, muhteşem şehri Thanelorn'un tüm sakinlerini Çoklu Evren'e yerleştirdi. Çoklu evren terimi, ciddi bilim adamlarının yazılarında hemen ortaya çıktı.

Gerçek şu ki, 1980'lerde birçok fizikçi bu fikrin Paralel evrenler evrenin yapısıyla ilgili yeni bilim paradigmasının temel taşlarından biri olabilir. Bu güzel fikrin ana savunucusu, Fizik Enstitüsü'nün eski bir çalışanı olan Andrey Linde'ydi. Lebedev Bilimler Akademisi ve şimdi Stanford Üniversitesi'nde fizik profesörü.

Linde, akıl yürütmesini, hızla genişleyen bir balonun ortaya çıktığı Büyük Patlama modeli temelinde inşa ediyor - Evrenimizin embriyosu. Ama eğer bir tür kozmik yumurtanın Evren'i doğurabileceği ortaya çıktıysa, o zaman neden başka benzer yumurtaların var olma olasılığını varsaymıyoruz? Bu soruyu sorarak Linde, şişirici (enflasyon - şişirme) evrenlerin atalarından ayrılarak sürekli olarak ortaya çıktığı bir model kurmuştur.

Örneklemek gerekirse, mümkün olan her şekilde suyla dolu bir rezervuar hayal edilebilir. kümelenme durumları. Sıvı bölgeler, buz blokları ve buhar kabarcıkları olacak - bunlar enflasyonist modelin paralel evrenlerinin analogları olarak kabul edilebilir. Dünyayı, farklı özelliklere sahip homojen parçalardan oluşan devasa bir fraktal olarak temsil eder. Bu dünyada hareket ederek, bir evrenden diğerine sorunsuzca geçebilirsiniz. Doğru, yolculuğunuz uzun sürecek - on milyonlarca yıl.

1990'lar. Rhys Dünyaları

Cambridge Üniversitesi'nde kozmoloji ve astrofizik profesörü Martin Rees'in akıl yürütme mantığı şöyle bir şeydir.

Profesör Rees, Evren'de yaşamın kökeni olasılığının a priori olarak o kadar küçük olduğunu ve bunun bir mucize gibi göründüğünü savundu. Ve eğer Yaradan'ın hipotezinden hareket etmezsek, o zaman neden Doğa'nın, yaşamın yaratılışı üzerinde deney yapması için bir alan olarak hizmet eden birçok paralel dünya meydana getirdiğini varsaymıyoruz.

Bilim adamına göre yaşam, dünyamızın sıradan galaksilerinden birinin sıradan bir yıldızının etrafında dönen küçük bir gezegende, fiziksel yapısının buna elverişli olması gibi basit bir nedenden dolayı ortaya çıktı. Çoklu Evrenin diğer dünyaları büyük olasılıkla boştur.

2000'ler. Tegmark Dünyaları

Pennsylvania Üniversitesi'nde fizik ve astronomi profesörü Max Tegmark, evrenlerin yalnızca konum, kozmolojik özellikler açısından değil, aynı zamanda fizik yasalarında da farklılık gösterebileceğine inanıyor. Zaman ve mekanın dışında var olurlar ve tasvir edilmeleri neredeyse imkansızdır.

Fizikçi, Güneş, Dünya ve Ay'dan oluşan basit bir evren düşünün. Objektif bir gözlemci için, böyle bir evren bir halka olarak görünür: Dünya'nın yörüngesi, zamanla "bulaşmış", sanki bir örgüye sarılmış gibi - Ay'ın Dünya çevresindeki yörüngesi tarafından yaratılır. Ve diğer formlar diğer fiziksel yasaları kişileştirir.

Bilim adamı teorisini Rus ruleti oynama örneği üzerinde açıklamayı seviyor. Ona göre, bir kişi tetiği her çektiğinde, evreni ikiye ayrılır: atışın gerçekleştiği ve olmadığı yer. Ancak Tegmark'ın kendisi, gerçekte böyle bir deney yapma riskini almaz - en azından bizim evrenimizde.

Andrey Linde, şişen (enflasyonist) bir Evren teorisinin yaratıcısı olan bir fizikçidir. Moskova'dan mezun oldu Devlet Üniversitesi. Fizik Enstitüsü'nde çalıştı. Lebedev Bilimler Akademisi (FIAN). 1990'dan beri Stanford Üniversitesi'nde Fizik Profesörü olarak görev yapmaktadır. Temel parçacık fiziği ve kozmoloji alanında 220'den fazla yayının yazarı.

gurgling boşluk

- Andrei Dmitrievich, çok taraflı Evrenin hangi bölümünde biz dünyalılar “kayıtlıyız”?

"Nerede olduğumuza bağlı. Evren, her biri tüm özelliklerinde yerel olarak büyük bir Evren gibi görünen geniş bölgelere ayrılabilir. Her biri çok büyük. Bunlardan birinde yaşıyorsak, evrenin diğer bölümlerinin var olduğunu bilemeyiz.

Fizik yasaları her yerde aynı mıdır?

- Bence onlar farklı. Yani, gerçekte, fizik yasası aynı olabilir. Tıpkı sıvı, gaz veya katı olabilen su gibidir. Ancak balıklar sadece sıvı suda yaşayabilir. Farklı bir ortamdayız. Ama evrenin başka bir parçası olmadığı için değil, sadece içinde yaşayabileceğimiz için.

"çok taraflı evrenin" uygun bir parçası.

— Bu segmentimiz neye benziyor?

- Balona.

- Sizce insanlar ortaya çıktıklarında tek bir balonun içinde mi oturuyorlardı?

Henüz kimse oturmadı. İnsanlar daha sonra, enflasyonun sona ermesinden sonra doğdular. Sonra Evrenin hızlı genişlemesinden sorumlu olan enerji, sıradan temel parçacıkların enerjisine geçti. Bu, Evrenin kaynaması, kaynayan bir su ısıtıcısında olduğu gibi kabarcıkların ortaya çıkması nedeniyle oldu. Baloncukların duvarları birbirine çarptı, enerjilerini serbest bıraktı ve enerjinin serbest bırakılması nedeniyle normal parçacıklar doğdu. Evren ısındı. Ve ondan sonra insanlar vardı. Etrafa baktılar ve "Ah, ne büyük bir evren!" dediler.

Bir balon evrenden diğerine geçebilir miyiz?

- Teorik olarak, evet. Ama yolda bir engelle karşılaşacağız. Bu, enerjisel olarak çok büyük bir alan duvarı olacaktır. Duvara uçmak için uzun karaciğer olmalısınız, çünkü ona olan mesafe yaklaşık 10 ila milyonda bir ışık yılı gücüdür. Ve sınırı geçmek için iyi hızlanmak ve üzerinden atlamak için çok fazla enerjiye ihtiyacımız var. Orada öleceğimiz muhtemel olsa da, bizim dünyevi tipimize ait parçacıklar başka bir evrende bozunabilir. Veya özelliklerinizi değiştirin.

- Kabarcık evrenlerin ortaya çıkışı sürekli mi oluyor?

“Bu sonsuz bir süreç. Evren asla bitmeyecek. Farklı bölümlerinde, farklı türlerde Evrenin farklı parçaları ortaya çıkar. Bu böyle olur. Örneğin iki baloncuk belirir. Her biri çok hızlı genişler, ancak aralarındaki evren şişmeye devam eder, bu nedenle baloncuklar arasındaki mesafe çok büyük kalır ve neredeyse hiç çarpışmazlar. Daha fazla baloncuk oluşur ve evren daha da genişler. Bu baloncukların bazılarında yapı yoktur - oluşmamıştır. Ve bu baloncukların diğer kısmında, birinde yaşadığımız galaksiler ortaya çıktı. Ve benzeri farklı şekiller Evren yaklaşık 10 üzeri binde veya 10 üzeri yüzdedir. Bilim adamları hala sayıyor.

Aynı Evrenin bu birçok kopyasında ne olur?

- Evren şimdi yeni bir enflasyon aşamasına girdi, ancak çok yavaş. Galaksimize henüz dokunulmayacak. Çünkü Galaksimizin içindeki madde kütleçekimsel olarak çok güçlü bir şekilde birbirini çekiyor. Ve diğer galaksiler bizden uçup gidecek ve onları bir daha görmeyeceğiz.

- Nereye gidecekler?

- Bizden 13,7 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan dünyanın sözde ufkuna. Bütün bu galaksiler ufka yapışacak ve bizim için eriyecek, düzleşecek. Onlardan gelen sinyal artık gelmeyecek ve sadece Galaksimiz kalacak. Ama bu da uzun sürmez. Zamanla galaksimizdeki enerji kaynakları yavaş yavaş tükenecek ve üzücü bir akıbete uğrayacağız.

- Bu ne zaman olacak?

"Neyse ki, yakında dağılmayacağız. 20 milyar yılda, hatta daha fazla. Ancak Evrenin kendi kendini iyileştirmesi nedeniyle, tüm olası kombinasyonlarında giderek daha fazla yeni parça üretmesi nedeniyle, bir bütün olarak Evren ve genel olarak yaşam asla ortadan kalkmayacaktır.

Evrenin sigma sicim modelinde etkin alan modları için hareket denklemlerinin kozmolojik çözümleri ele alınmıştır. Bir D-zarı üzerinde izotropik bir Evren için kozmolojik çözümler inşa edilir. Sicim metriğindeki deflasyonist tipteki çözümün, genişleyen Evren metriğindeki Friedman çözümüyle çakıştığı gösterilmiştir.

sicim teorisi

yerçekimi alanı denklemleri

eğri uzay-zaman

D bir zardır

genişleyen evren

Friedmann'ın kozmolojik çözümleri

1. Ashtekar A., ​​​​Petkov V. (ed.). Springer Uzayzaman El Kitabı. Springer-Verlag. Berlin - Heidelberg, 2014. - S. 1-839.

2. Grishkan Yu.S. Lorentz ihlalinin etkisi fiziksel süreçler geç Evrende ve sert kozmik gama radyasyonu / A.A. Petrukhin, M.Kh. Khokonov // 5. BMSh ETF-2004 Tutanakları. - M: MEPhI, 2005. - Cilt 2. - S. 68–78.

3. Ellis J.R., Mavromatos N.E. ve D.V. Nanopoulos, Fiziksel İnceleme Mektupları, 1992. v. B293, s. 37-42/.

4. Antoniadis I., Bachas C., Ellis J.R., D.V. Nanopoulos. Liouville dize kanıtı. Fiziksel İnceleme Mektupları -1988-v. B211-p. 393-397.

5. Grishkan Yu.S.// 6. BMSh ETF-2005 Cilt 2 - 2005 Tutanakları, - Moskova, MEPhI - C. 72–86.

6 John Ellis, N.E. Mavromatos ve D.V. Nanopoulos. İp eşleşmesi evrenin genişlemesini hızlandırır./ . – 2005. – S. 1–6.

7. Khriplovich I.B. Genel Görelilik Teorisi: ders kitabı. üniversiteler için-1 ed, - M: Institute for Computer Research, 2002. - S. 1-128.

8. Landau L.D., Lifshitz E.M. Alan teorisi: ders kitabı. üniversiteler için - 4. baskı. - E: Nauka, 1988. – S. 1–503.

Kural olarak, Evrenin evrimini tanımlayan kozmolojik çözümler, evrimin farklı aşamalarında genişleyen Evrenin uzay-zamanını tanımlayan alanlar (yerçekimi alanı ve karanlık enerji alanı) için oluşturulur. Bununla birlikte, son zamanlarda, hem klasik hem de kuantum alan teorisinin, gözlemlenen makroskopik dünyanın bazı temel özelliklerini ve özellikle de kuantum dalgalanmalarını tanımlamadığı gerçeğiyle ilgili bir güven olmuştur.

Alan yapısından daha temel bir yapı, uzay-zamanın sicim yapısıdır. Bu teoride, sicimler alanların yerini alır ve hem temel parçacıkları hem de vakumun kuantum dalgalanmalarını tanımlamak için kullanılır.

Sicim sigma modelinde etkin alan modları için hareket denklemleri şu şekildedir:

burada μ, ν,.. = 0,1,2,3, G μν - bir dizide metrik, R μν - bir zar üzerinde Einstein uzay-zaman eğriliği, Ф - skaler doğrusal olmayan genişleme alanı, H μνρ - antisimetrik tensör psödoskalar alan B'yi tanımlayan, α' sabiti - Regge eğimi.

Bu modelde kozmolojik çözümler oluşturma sorunu tamamen önemsizdir. Alan modelinde zaman alanla aynı anda belirlenirse, etkin Liouville dize modelinde, modelin arka plan alanlarından biri olan genişleme alanı Ф'nin kendisi zaman görevi görür. Bu nedenle, bu sözde zamanı Ф dünya zamanı t ile özdeşleştirmek gerekir. Bir dizi çalışmada, t ve Φ arasında bir bağlantı elde edildi:

. (2)

Sonuç olarak, Einstein zamanının genişleyen evrende gösterildiği gibi, sigma modelinin dünya zarı üzerindeki zamanı ile sigma ilişkisi ile ilişkilidir.

burada c 1,0 pozitif sabitlerdir.

(1) denklemlerine çözümler oluştururken, bu çözümlerin dinamik evrimi, (1) denklemlerinin geçerli olduğu t D - zar zamanında izlenir. Herhangi bir kesin kozmolojik çözüm, formül (3) kullanılarak bu zamandan gözlemlenen durağan olmayan Einstein evreninin zamanına çevrilebilir. Sicim kozmolojisinin inşasındaki ana zorluk, sicim yapısının dinamik evriminin aşamalarının sınıflandırılmasıyla ilgili zorluktur. Bu problem, bir sicim yapısının zaman içindeki evrimini tarif etmek için kullanılan aygıtın aşağıdakileri içermesi gerçeğiyle ilgilidir. karakter özellikleri mikro ve makro kozmosun tanımına iki farklı yaklaşım - saçılma teorisi ve zaman içinde dinamik evrim teorisi.

Bu ikilemi yansıtan matematiksel aparat teori, bir parçacığın bir D-zarı üzerindeki saçılma süresi arasında, sicim metriği Gik (t) ile sabitlenen (ve dünyanın zar üzerindeki dinamik evriminin tanımlandığı) işlevsel bir dinamik bağlantının olmamasıdır. genişleyen Evrenin zamanı ile.

Bizim fikrimiz, formül (3)'e göre gözlemlenen dünyanın kozmolojik zamanına sonraki transferleri ile t zamanında kozmolojik çözümler oluşturmaktır. Bu durumda, fiziksel olarak anlamlı bilinen kozmolojik çözümler elde edilirse, sicim kozmolojik modelinin kolektif modlarının evrimine tekabül eden, bir zar üzerinde dünyanın evrimi zamanında bir dizi oluşturmak mümkün olacaktır. dünyanın geometrisindeki dalgalanmaları hesaba katar.

Dıştan paradoksal bir adım atalım. Zardaki şişme aşamasını tanımlayan kozmolojik çözümler oluşturalım. Neden dilaton alanını zamanla formüle göre tanımlıyoruz:

burada Q, "zarın merkezi yükü" olarak adlandırılan bir sabittir.

Kolaylık olması için, Regge eğim sabiti α' = 1'i belirledik. Ardından (1) ve (4)'e göre denklemler şu şekli alır:

. (5)

Formdaki çalışmada olduğu gibi B alanı için çözüm arayacağız:

burada β = sabit.

Standart 4. kozmolojik formda D-zarı üzerinde bir metrik tanımlarız.

O zaman metriğin determinantı şu şekilde temsil edilebilir:

Böylece, psödoskaler alan kuvveti şu şekilde yazılabilir:

burada E μνρσ 4 boyutlu kovaryant antisimetrik Levi-Civita sembolüdür.

(6) ve (11)'den sonra şunu elde ederiz:

Şimdi, D-zarı zamanında dünyanın evrimini tanımlayan denklemler (1) basitleştirilmiştir:

(14)

Hesaplamaların bir sonucu olarak, a(t) modelinin ölçek faktörünün bir fonksiyonu olarak R 00 , R ij tensörlerinin bileşenlerini daha da elde edeceğiz ve hesaplayacağız. Zar üzerindeki zaman yönünün R 00 = 0 eğri olmadığını ve zar üzerindeki merkezi yükün, çözümün şişirici bir karaktere sahip olacağı şekilde ifade edildiğini varsayarsak, bağımsız model sabitlerinin sayısı azaltılabilir:

Daha sonra Ricci eğrilik tensörünün bileşenleri şu şekilde olacaktır:

noktanın zaman türevini gösterdiği yerde

Alan kuvvetlerinin ürününü dönüştürüyoruz:

Böylece, (17) ve (18)'e dayanarak şunları yazabiliriz:

(19)

Bu kozmolojik denklemlerin çözümünü şu şekilde arayacağız:

nerede bilinmeyen sabitler.

Bu formülleri (19), (20), modelin bağımlı sabitleri arasında aşağıdaki ilişkileri elde ederiz:

Sonra kozmolojik çözümler şu şekli alır:

Oluşturulan çözüm, hızlı bir üstel daralmayı (Evrenin D-zarında sönmesi) tanımlar. Şimdi bu çözümleri zar zamanından Einstein genişleme zamanına çevirmemiz gerekiyor. Bunun için (3) bağıntısını kullanıyoruz.

Gözlenebilir Evrende ölçek faktörü a(t E) için ifadeyi hesaplayalım.

(3), (24)'den şu şekildedir:

c 1 sabiti t E zamanının başlangıcıdır. Einstein'ın kozmolojik zamanı

Friedmann'ın kozmolojik modelleri teorisinde benimsenen gösterimi tanıtalım. Evrenin genişlemeye başladığı anı t 0 = c 1 olarak belirleyelim. O zamanlar

(27), (28)'den şu şekildedir:

Çözüm (29) Friedman'ın fiziksel zaman t E için kozmolojik çözümüdür ve maddenin karanlık madde üzerindeki dinamik hakimiyeti aşamasında Evrenin genişlemesini tanımlar, yani. hızlı büzülme (D-zarının "deflasyonu") aşaması, genişleyen dünyayı oluşturan maddeyle ilişkili bir gözlemci için, Einstein'ın Genel Görelilik Kuramı'ndaki Friedmann yasasına göre Evrenin güç yasası genişlemesine karşılık gelir, .

Oluşturulan çözüm (29), genişleyen dünyanın evriminin son aşamasını, metriğin kuantum dalgalanmalarını tanımlayan, içerdiği yerel olmayan kusurların dinamik evriminin aşamalarından biriyle birleştirmeyi mümkün kılar. Yani, durağan olmayan D-zar metriğinin deflasyonist davranışı, kapsayıcının uzantısına karşılık gelir. dış dünya Friedmann'ın baryonik madde yasasına göre.

bibliyografik bağlantı