Теория струн и скрытые измерения Вселенной

Надис Стив

Поле– физическое понятие, введенное в XIX веке физиком Майклом Фарадеем, которое предполагает задание конкретной величины, например числа или вектора, в каждой точке пространства-времени. Хотя поле может описывать силу, действующую на частицу в данной точке пространства, оно также может описывать и саму частицу.

Полином (многочлен)– выражение с одной или несколькими переменными, содержащее операции сложения, вычитания, умножения и возведения в степень, где показатель степени является целым неотрицательным числом. Хотя полиномиальные уравнения на первый

взгляд могут показаться простыми, их часто очень трудно (а иногда и невозможно) решить.

Поток– силовые линии, похожие на известные электрические и магнитные поля, которые соответствуют особым полям в теории струн.

Принцип неопределенности– также известен как принцип неопределенности Гейзенберга. Постулат квантовой механики, который утверждает, что нельзя с абсолютной точностью определить одновременно положение объекта и его импульс или одновременно определить энергию состояния и время нахождения системы в этом состоянии. Чем точнее определена одна из этих переменных, тем выше неопределенность другой переменной.

Произведение– результат умножения двух или более чисел или других величин.

Производная– мера изменения функции или величины по отношению к конкретной переменной или переменным. Для каждого значения аргумента (или аргументов) функция дает конкретный результат (число). Производная характеризует, насколько сильно изменяется результат при небольшом изменении аргумента. Если у нас есть график функции, скажем, на плоскости x-y, то производная функции в данной точке равна тангенсу утла наклона касательной к графику в этой точке.

Пространство модулей– для данного топологического объекта, например для многообразия Калаби-Яу, пространство модулей состоит из множества всех возможных геометрических структур – непрерывного набора многообразий, охватывающего все возможные формы и размеры.

Пространство-время– в четырехмерном варианте пространство-время представляет собой объединение трех пространственных и одного временного измерения. Это понятие было введено в начале XX столетия Альбертом Эйнштейном и Германом Минковским. Однако понятие пространства-времени не ограничивается четырьмя измерениями. Теория струн базируется на десятимерном пространстве-времени, а М-теория, с которой она связана, основана на 11-мерном пространстве-времени.

Расслоение– топологическое пространство, которое образовано из многообразия или прикреплено к нему. Чтобы представить его, предположим, что многообразие чем-то похоже на сферу. Далее предположим, что к каждой точке на поверхности сферы присоединен массив векторов (или векторное пространство). Расслоение состоит из самого многообразия (в данном случае – сферы) и массива векторов, присоединенных к каждой точке (см. Касательное расслоение).

Релятивистский– термин, применяемый к частицам или другим объектам, движущимся со скоростями, приближающимися к скорости света.

Риманова геометрия– математическая модель для изучения кривизны пространства произвольной размерности. Эта геометрия,

предложенная Георгом Бернхардом Риманом, лежит в основе теории относительности.

Риманова поверхность– одномерное комплексное многообразие или, что эквивалентно, двухмерная действительная поверхность. В теории струн поверхность, которую заметает струна при своем движении через пространство-время, считается римановой поверхностью.

Род– грубо говоря, количество дырок в поверхности или пространстве. Например, обычный бублик – это поверхность 1-го рода, в то время как сфера, в которой отсутствуют дырки, относится к поверхности 0-го рода.

Сильное взаимодействие– взаимодействие, ответственное за связывание кварков внутри протонов и нейтронов и за удержание протонов и нейтронов вместе с образованием атомного ядра.

Симметрия– операция с объектом, физической системой или уравнением, оставляющее их неизменными. Например, круг остается неизменным при повороте вокруг своего центра. Квадрат или равносторонний треугольник остаются неизменными при повороте вокруг центра на 90 и 120 градусов соответственно. Однако квадрат не обладает симметрией относительно поворота на 45 градусов, так как при этом его внешний вид изменился бы на правильный ромб, поставленный на угол.

Сингулярность– точка в пространстве-времени, где кривизна и другие физические характеристики, такие как плотность, становятся бесконечными и обычные законы физики нарушаются. Центр черной дыры и момент Большого взрыва считаются сингулярностями.

Скалярное поле– поле, которое полностью может быть описано единственным числом в каждой точке пространства. Число, соответствующее температуре в каждой точке пространства, представляет собой один из примеров скалярного поля.

Слабое взаимодействие– одна из четырех известных фундаментальных сил природы, которая отвечает за радиоактивный распад и за ряд других процессов.

Специальная теория относительности– разработанная Эйнштейном теория, объединяющая пространство и время и утверждающая, что законы физики должны быть одинаковыми для всех наблюдателей, движущихся с постоянной скоростью, независимо от их скорости. Согласно специальной теории относительности, скорость света является одинаковой для всех наблюдателей. Эйнштейн показал, что для покоящейся частицы ее энергия и масса связаны формулой E=mc ² .

Стандартная модель– теория в физике элементарных частиц, которая описывает известные элементарные частицы и взаимодействия (сильные, слабые и электромагнитные) между ними. Гравитация не входит в Стандартную модель.

Субмногообразие– пространство более низкой размерности, расположенное внутри пространства более высокой размерности. Например, можно представить, что тор – это замкнутая трубка, построенная из окружностей, каждая из которых является субмногообразием в более крупной структуре или многообразии, которым является сам тор.