Теория струн и скрытые измерения Вселенной

Надис Стив

Суперсимметрия– математическая симметрия, которая связывает фермионы с бозонами. Важно отметить, что подразумеваемые суперсимметрией бозоны, которые были бы «суперпартнерами» для известных кварков и лептонов, до сих пор не наблюдались. Хотя суперсимметрия является важным элементом большинства теорий струн, обнаружение четкого доказательства ее наличия не обязательно докажет, что верна сама теория струн.

Сфера– используемый в геометрии термин обычно относится к двухмерной поверхности шара, а не к трехмерному объекту. Однако понятие сферы не ограничивается двумя измерениями и может применяться

к объектам любой размерности от нуля и выше.

Темная энергия– таинственная форма энергии, составляющая, согласно последним наблюдениям, более 70 процентов всей энергии Вселенной. Темную энергию можно характеризовать величиной энергии вакуума. Космологи верят, что она является причиной ускоренного расширения Вселенной.

Темное вещество– гипотетическое несветящееся вещество неизвестной природы, пока что непосредственно не обнаруженное. Темная материя, как полагают, составляет большую часть вещества Вселенной и на нее приходится примерно 25 процентов полной энергии Вселенной.

Теорема о положительности массы– также называется теоремой о положительности энергии. Утверждение о том, что в любой изолированной физической системе совокупная масса или энергия должна быть положительной.

Теорема Пифагора– утверждение, что в прямоугольном треугольнике сумма квадратов длин двух катетов равна квадрату длины гипотенузы a ² +b ² =c ² .

Теорема– утверждение или предположение, доказываемое путем формальных математических рассуждений.

Теория Калуцы-Клейна– ранняя попытка объединить общую теорию относительности и электромагнетизм за счет введения дополнительного (пятого) измерения. Термин «Калуца-Клейн» иногда используют как сокращенное название общего метода объединения сил природы путем постулирования существования дополнительных невидимых измерений.

Теория поля– теория, в которой как частицы, так и силы описываются полями.

Теория струн– физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. Теория струн предполагает, что фундаментальные строительные блоки природы являются не точечными частицами, а крошечными, одномерными нитями, называемыми струнами, которые встречаются как в открытой, так и в закрытой (петли) форме. Существует шесть типов струнных теорий: бозонная, типа I, типа IIA, типа IIB, гетеротическая теория Е8ЧЕ8 и гетеротическая теория SO(32), и все они связаны между собой. Термин теория суперструн иногда используют вместо термина теория струн, чтобы явно показать, что теория включает суперсимметрию.

Топология– общая характеристика геометрического пространства. Топология имеет дело только с глобальными свойствами пространства, а не с его точным размером или формой. В топологии формы подразделяются на группы, которые могут быть преобразованы друг в друга путем растяжения или сжатия без разрыва или изменения числа дырок.

Тор– класс топологических форм, который включает двухмерную поверхность типа бублика, а также ее многомерные обобщения.

Туннелирование– явление, когда частица проходит через потенциальный барьер в другую область пространства, что запрещено в классической физике, но разрешено (или имеется ненулевая вероятность) в квантовой механике.

Уравнение Дирака– система из четырех уравнений, предложенная британским физиком Полем Дираком для описания поведения свободных частиц, обладающих спином, таких как, например, электроны.

Уравнения Эйнштейна– уравнения, описывающие гравитацию в общей теории относительности. Уравнения Эйнштейна связывают кривизну пространства-времени с массой и энергией, содержащимися в этом пространстве.

Уравнения Янга-Миллса– обобщение уравнений Максвелла, описывающих электромагнетизм. Сейчас физики используют уравнения Янга-Миллса для описания сильных и слабых взаимодействий, а также электрослабого взаимодействия, которое объединяет электромагнитные и слабые взаимодействия. Уравнения являются частью теории Янга-Миллса или калибровочной теории, которая была разработана в 1950-е годы физиками Чженьнин Янгом и Робертом Миллсом.

Фазовый переход– внезапное изменение свойств вещества или системы, то есть их переход из одного состояния в другое. Кипение, замерзание и плавление – известные вам примеры фазовых переходов воды.

Фермион– частица с полуцелым значением спина. Этот класс частиц включает лептоны и кварки, так называемые материальные частицы Стандартной модели.

Фундаментальная группа– способ классификации пространств в топологии. В случае пространств с тривиальнойфундаментальной группой каждую петлю, которую можно создать в этом пространстве, можно стянуть в точку, не разрезая пространство и не проделывая в нем дыр. Пространства с нетривиальнойфундаментальной группой содержат нестягиваемые петли, то есть петли, которые нельзя стянуть в точку из-за наличия некоторого препятствия, например дыры.

Функция– математическое выражение, например, вида f(x)=3x ² , где каждому значению аргумента xсоответствует одно значение функции f(x).

Хиггса поле– гипотетическое поле, переносчиком которого является бозон Хиггса, ответственный за наличие масс у частиц в Стандартной модели. Есть надежда, что поле Хиггса можно будет обнаружить на Большом адронном коллайдере.

Ходжа ромб– матрица или массив чисел Ходжа, который содержит подробную топологическую информацию о кэлеровом многообразии, из которого можно определить эйлерову характеристику и другие топологические свойства. Ромб Ходжа для шестимерного многообразия Калаби-Яу состоит из массива четыре на четыре. Массивы различных размеров соответствуют пространствам разных четных размерностей. Числа Ходжа, названные в честь шотландского геометра Уильяма Ходжа, помогают разобраться с внутренней структурой пространства.