¿Cuál es el concepto real de la teoría de cuerdas?

En pocas palabras, el concepto de teoría de cuerdas es:

La teoría de cuerdas modela las partículas como objetos muy pequeños de una dimensión, llamados cadenas, en lugar de objetos de dimensión cero, llamados puntos.

La realidad está ahí afuera y funciona de cualquier manera que funcione. La física es una rama de la ciencia que trata de describir cómo funciona la realidad en ecuaciones y modelos matemáticos.

En la mayoría de la mecánica cuántica normal, las partículas se modelan como puntos matemáticos. Esto simplifica su estructura y facilita mucho las matemáticas, pero introduce singularidades matemáticas al resolver ecuaciones.

¿Por qué singularidades? Los puntos tienen longitud cero, ancho cero y altura cero. Terminas obteniendo división por cero mucho. Esta división por cero es la singularidad matemática. El campo de la Mecánica Cuántica ha tratado estas singularidades a través de varios procesos matemáticos que las eliminan (es decir, re-normalización, o integrales de ruta que van alrededor del punto, pero nunca tocan el punto, etc.), pero todavía están allí y limitan las soluciones a El conjunto de soluciones que podemos manipular de alguna manera para eliminar las singularidades.

Ahora, déjame dar un paso atrás. Nadie dice que las partículas son realmente puntos sin dimensiones. Estos son solo modelos matemáticos de sistemas que se observan en la naturaleza. Lo que en realidad son en la naturaleza es lo que sean. Nuestros modelos son libres de probar muchas conjeturas diferentes, pero deben funcionar para dar respuestas que se observan en la naturaleza.

Las cadenas no son puntos. Las cuerdas tienen longitud. Son objetos unidimensionales.

Entonces, para repetir; En pocas palabras, el concepto de teoría de cuerdas es:

La teoría de cuerdas modela las partículas como objetos muy pequeños de una dimensión, llamados cadenas, en lugar de objetos de dimensión cero, llamados puntos.

No ser similar a un punto permite que se use un conjunto diferente de matemáticas para describir los objetos, y hay menos división entre cero (en algunas cosas). El modelado de partículas como cadenas elimina algunos de los problemas, pero introduce otros.

La matemática utilizada en la teoría de cuerdas es más compleja que la matemática utilizada en modelos similares, pero cada vez más matemáticos y físicos se están volviendo expertos en la manipulación de esta matemática basada en cuerdas y en la capacidad de usarla para describir partículas que se observan en la realidad. . Se espera que estos modelos basados ​​en cuerdas permitan a los físicos explicar otros fenómenos observados con mayor precisión.

Nadie dice que las partículas son en realidad cadenas unidimensionales, del mismo modo que no son realmente puntos de dimensión cero. La esperanza es que al intentar una idea diferente en el modelado, algunos de los problemas introducidos por el punto como el modelado se puedan eliminar y se puedan desarrollar mejores conjuntos de ecuaciones que describan más de cerca la realidad.

Hasta ahora, la teoría de cuerdas aún no ha producido una gran unificación o avance en nuestra comprensión. Sin embargo, sigue siendo un enfoque muy nuevo y la capacidad matemática para usarlo es extremadamente compleja y avanzada. Puede ser, o no, la solución que conducirá a un gran avance. Sin embargo, es el proceso exacto que necesitamos para continuar intentando construir mejores modelos del universo. Sigue probando nuevas metodologías, una y otra vez. Aprenda todo lo que podamos de las nuevas técnicas y continúe probando nuevas teorías una y otra vez.

Cada intento nos mueve hacia adelante. Puede que no resulte ser la solución final, pero es un ladrillo de pavimentación más en el camino hacia la solución final.

Podría ser que, por un tiempo, desarrollemos un montón de modelos diferentes. Usaremos modelos similares a puntos en algunos casos, modelos similares a cadenas en otros casos y modelos bidimensionales (similares a membranas) en otros casos. Matemáticamente hablando, las cadenas, los puntos y las membranas son casos realmente más simples entre sí: una cadena es una membrana sin área, y un punto es una cadena sin longitud.

Hay otros aspectos que impulsaron a los físicos hacia la teoría de cuerdas, como la multidimensionalidad. Kaluza-Klien demostró en 1921 que el uso de una ecuación matemática extradimensional, cuando se redujo a 4 dimensiones, produjo tensores de relatividad y ecuaciones EM de Maxwell. La teoría de cuerdas se ha ampliado a cuerdas y superficies “multidimensionales”.

https://en.wikipedia.org/wiki/Ka…

Eventualmente esperamos encontrar un modelo ‘unificado’ que funcione en todos los casos, para todas las fuerzas conocidas en la naturaleza.

Así es como surgió la teoría de cuerdas … Es un intento de describir todas las fuerzas conocidas como diferentes variaciones de una sola cantidad. En este caso, oscilaciones de una cadena o un bucle.

Al no lograr que los cuatro modelos esenciales de física encajen en cuatro dimensiones, se intentó un solo modelo que tendría todas las dimensiones requeridas para los cuatro modelos, individualmente … aproximadamente 10. Sin embargo, se descubrió que los modelos aún eran incompatibles . Finalmente, se hizo un nuevo intento. ¡Se agregó otra dimensión (grado de libertad) y todos encajan! Por supuesto que encajan. Mientras las teorías no sean directamente incompatibles, y no pueden serlo si describen el mismo universo, al agregar suficientes dimensiones DEBEN combinarse.

Si pudiera agregar una nueva dimensión a una caja de fósforos, podría verter todos los océanos del mundo y ocuparían solo una parte infinitesimal del volumen total.

Agregar una dimensión adicional sin evidencia de la existencia del grado de libertad es intelectualmente descuidado. De hecho, me parece que, si agregar la dimensión adicional fue un error, que el sistema no requería la dimensión, que cabía un conjunto infinito de teorías. Aunque la teoría que están buscando podría estar incluida en la teoría más amplia, se perdería entre innumerables alternativas que no se ajustan a nuestra realidad física.

“No multiplique entidades más allá de la necesidad”.

En general, en física usamos otros sistemas simples que entendemos bien para modelar otros sistemas. Por ejemplo, entendemos la vibración de los resortes bastante bien. Entonces usamos resortes para tratar de modelar rotaciones.

También entendemos muy bien las cuerdas de piano. Si la longitud de onda de una vibración termina apropiadamente para no tratar de hacer vibrar los extremos de la cuerda, tenemos una resonancia armónica. En una resonancia armónica, las vibraciones duran mucho más. Si toca una cuerda al azar, todas las frecuencias que no son de resonancia armónica se disipan rápidamente y lo que queda es una nota clara y nítida que continúa durante bastante tiempo.

Es natural tomar estas ondas en cadenas e intentar aplicarlas para modelar otras cosas. En algunos casos funciona muy bien. Por ejemplo, el modelo funciona bastante bien aplicado a una antena de radio recta.

Tenemos un conocimiento razonable de las ondas de compresión y las ondas de superficie para sustancias como el agua. Por lo tanto, no es sorprendente que usemos esas mismas ecuaciones para modelar el movimiento de la luz.

Estamos tomando lo que hemos aprendido en un área de física para tratar de modelar otra.

Resulta que la física de partículas en sí está llena de resonancias. Si colisiono un haz de 45 GeV de electrones con un haz de 45 GeV de positrones, mis detectores de alta energía se iluminarán con mucha actividad. Sobre todo bastante similar a la forma en que una cuerda de guitarra producirá mucho ruido en las frecuencias correctas. La mayoría de los físicos experimentales incluso harán referencia a partículas, como resonancias, al igual que la vibración de una cuerda de guitarra.

Solo resulta que intentar modelar la física de partículas con cuerdas de guitarra simplemente no funciona. No se obtiene la misma resonancia con 90 electrones GeV y 90 positrones GeV como era de esperar. En cambio, necesitas algo un poco más complicado.

Ahí es donde interviene la teoría de la súper cuerda. Se observó que el modo de vibración más complejo de decir una banda elástica no unida a nada proporciona los tipos de ecuaciones necesarias para tratar de modelar lo que vemos en la física de partículas. Solo una cuerda en bucle vibrante es mucho más complicada que una cuerda estirada entre dos puntos. Por lo tanto, ha resultado extremadamente difícil trabajar con el modelo y llegar a predicciones sólidas comprobables.

La teoría de cuerdas es la forma de describir la naturaleza unificando las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza.

El punto principal de la teoría de cuerdas es que es especial describir la gravedad y explicar la mecánica cuántica en una representación única de la teoría unificada.

Ha introducido una nueva cosa llamada cuerda que se llamó como el elemento fundamental principal de la teoría de cuerdas. Las cuerdas son un tipo típico de me gusta de hilo que obtiene una cierta frecuencia en la que vibran dando todas las partículas allí funciones.

Pero el uso de cuerdas para describir la naturaleza viene con un regalo adicional no deseado, que es obligatorio tener en cuenta al describir las ecuaciones de cuerda. Es decir, las 6 dimensiones adicionales.

y allí, cuando se toma la teoría de cuerdas para pensar, no solo tenemos una teoría de cuerdas, tenemos 6 de ellas más tarde, se descubrió que las 6 de todas las teorías son las mismas, pero se contabilizan de manera diferente. Entonces, para conquistar este problema de la teoría 6, agregamos una dimensión más que ha unido todas las teorías de cuerdas en una sola.

Fue nombrado como M-Theory. Y se descubrió que el gran total de dimensión era 11.

La teoría de cuerdas no se puede decir en un contenido simple debido a su complejidad.

PERO lo intentaré solo usando cosas principales y las más básicas.

La teoría de cuerdas es la teoría de pequeños objetos que oscilan a frecuencias aleatorias (cadenas de tiempo), posiciones y formas (cadenas fundamentales de fuerzas y cadenas cercanas y abiertas) y la última energía (partículas de Hawking, cadena negra, cadenas gemelas).

Entonces, usándolos, crean partículas o radiación.

Están unificados de manera caótica y / u organizada.

Tan basicamente, son grupos de energía que determinan formas, frecuencias y posiciones certianas.