Sim nəzəriyyəsi

Sim nəzəriyyəsi, hissəcik fizikasında, kvant mexanikası ilə Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsini birləşdirən bir nəzəriyyədir. "Sim" adı, klassik yanaşmada "sıfır ölçülü nöqtələr" formasında təsvir edilən atom altı zərrəciklərin, əslində "bir ölçülü varlıqlar və tezlik tipli varlıqlar" ola biləcəyi fərziyyəsinə dayanır.

Sim nəzəriyyəsi, müəyyən bir şəkildə titrəşən tezliklərin, kütlə və yük kimi xüsusiyyətlərə sahib hissəciklər kimi davrana biləcəyini deyir. 1980-ci illərdə fiziklər, sim nəzəriyyəsinin təbiətdəki başlıca dörd qüvvə (cazibə, elektromaqnetizm, güclü qarşılıqlı təsir [qüvvətli nüvə enerjisi] və zəif qarşılıqlı təsir [zəif nüvə enerjisi]) ilə maddənin bütün növlərini bir kvant mexaniki modelində (uzun müddətdir gözlənilən "birləşmiş sahə nəzəriyyəsi") birləşdirmə potensialına sahib olduğunu fərqinə vardılar.

Sim nəzəriyyəsi sürətlə inkişaf edən və üzərində çox çalışılan bir sahə olmaqdan əlavə, hələ təcrübə etmək kimi müşahidəsi mümkün olmamış, riyazi bir modeldir.

Təfərrüatlar

Nəzəriyyədəki əsas fikir, həqiqətin əsas komponentlərinin rezonans tezliklərində titrəşən və plank uzunluğunda olan (10-35 mm təxmini) simlər olduğudur.

Sim nəzəriyyəsi 6 yeni ölçü daha tövsiyə edir, lakin bu ölçüləri standart mənadakı məkan və zaman ölçüləri deyil, bunlara bağlı alt ölçülər. kimi anlayışlar (bildiyimiz 3 kosmos və 1 zaman ölçüsü üzərində dairəvi olaraq bükülmüş əlavə ölçülər.) Nümunə olaraq bu ölçülərdən biri 5 ölçü olan paralel kainat və ya zamanda qırılma baş verən ölçüdür. Bilindiyi kimi hər hansı bir atomdakı hər hansı bir elektron belə lay dəyişdirsə yeni bir paralel kainat meydana gələ bilər. Yenə nümunə olaraq çox incə bir tel düşünək 2 mm qalınlığında, bu tel uzaqdan baxanda bizim üçün tək ölçülü bir doğrudur, digər ölçüləri bizim üçün yox kimidir. Lakin bu telin üzərində hərəkət edən bir qarışqa üçün telin üzərində sağa və sola gedib dövr edə bilər və o istiqamətlərdə də ölçü vardır. Budur o ölçülər ancaq o səviyyəyə enincə məna qazanar və hər zaman görünməzlər. Membranların meydana gətirdiyi hissəciklərin də çox kiçik səthlər olduğu və onların səviyyəsinə enincə aydın ola biləcəyi düşünülməkdədir. Bu səthlər fərqli titrəşmələrlə fərqli atom altı hissəcikləri, bu atom altı hissəciklər də birləşərək atomları meydana gətirməkdədirlər.

Atomun təməl elementləri olan proton və elektron əslində özünü meydana gətirən alt hissəciklərdən ibarət olmaqdadırlar. Bu hissəciklər, sürətləndirici və vuruşdurucu laboratoriyalarda edilən təcrübələrlə kəşf edilmişlərdir; lakin, "bu hissəciklərin altında hansı hissəciklər var" və "bunların təməli nədir" suallarına cavab verilə bilinməməkdədir. Məhz bu hissəcikləri bir-birindən fərqli edən sim nəzəriyyəsinə görə, 6 fərqli ölçü daxil olmaqla və müxtəlif titrəşimləri ilə sim kimi hissəciklərdir. Bu simlər bir tezlikdə titrəşib protonu, başqa bir tezlikdə titrəşib elektronu meydana gətirirlər. Simlər fərqli titrəşmələr edərək fərqli təməl hissəcikləri meydana gətirir. Bu səbəblə bildiyimizdən artıq ölçü anlayışı ortaya çıxmışdır.

Hazırda kainatı açıqlayan iki fizika nəzəriyyəsi vardır: Birincisi, ulduzlar, qalaktikalar kimi çox böyük ölçülü maddələri açıqlaya bilən, Eynşteynin Ümumi Nisbilik nəzəriyyəsi, ikincisi isə atomlar kimi çox kiçik ölçüdəki maddələri açıqlaya bilən kvant mexanikası. Bu iki nəzəriyyə də eyni kainatı açıqladığına görə, ikisini bir nəzəriyyədə birləşdirsək kainatı tamamilə anlamaq mümkün olmalıdır. Ancaq bu günə qədər buna nail olunmamışdır. Edilən bir neçə sınaqda bəzi ehtimallar tapılmış ancaq bu ehtimallar sonsuz dəyər verməkdə olduğu görülmüşdür. Halbuki ehtimal 0-dan kiçik 1-dən böyük olmamalıdır. Sim nəzəriyyəsindən faydalanılaraq tapılan həllərdən bu sonsuzluqlardan xilas olunub məqbul nəticələr əldə edilmişdir. Bu birləşmə, indidən elm tarixinin ən böyük addımı olaraq qəbul edilməkdədir.

Sim nəzəriyyəsi son inkişaflar işığında membran (incə pərdə) nəzəriyyəsi (M-Nəzəriyyəsi) olaraq xatırlanmaqdadır. Hissəciklərin sim deyil, bir membran kimi olduğu və fərqli ölçülərdə büzüşdüyü düşünülməkdədir. Membran- M olaraq da adlandırılmaqdadır.

Bir çox fizik sübut edilə bilinməyən bir nəzəriyyə olmadığı üçün bu nəzəriyyəni mənimsəməməkdədir. Çünki bəhs edilən sim membran hissəcikləri işığın ən kiçik dalğa boyundan belə kiçik olduğundan göstərilməsi hələlik qeyri-mümkündür. Başqa bir dəlil yolu da hələ tapılmamışdır.

Membran nəzəriyyəsinə (M-nəzəriyyəsi) görə membran hissəcikləri fərqli ölçülərdə büzüşərək onuncu ölçünü meydana gətirməkdədir (tenthdimension). Membran hissəciklərinin fərqli ölçülərdəki hər bir büzüşməsinə fərqli kainatlar meydana gəlməkdədir və onuncu ölçü bu olabiləcək kainatlar və bu kainatlar arasındakı keçidləri də ehtiva etməkdədir. On birinci ölçüsü isə daha fərqli membran hissəciklərin titrəşmələri ilə yaranan və adına kainat deyə bilməyəcəyimiz "slackenuc"lar yaratmaqdadır. Slackenuc, bilmədiyimiz digər kainatlara verilən bir ad deyil, tamamilə fərqli membran hissəciklərin titrəşməsi ilə yaranan, kainat ekvivalentində və bəzi qabaqcıl fiziklər tərəfindən qəbul edilən bir faktdır. Fərqli membran hissəciklərin meydana gətirdiyi "slackenuc"lar arasındakı keçişlər də "anerk" adı verilən on ikinci ölçünü meydana gətirməkdədir və anerkin olabiləcək bütün ehtimalları saxladığı düşünülməkdədir. Anerk, bir mənada, fiziklərin tanrı anlayışı üçün inkişaf etdirdikləri bir qaydadır.

M-nəzəriyyəsi 5 ədəd sim nəzəriyyəsini (tip I, tip IIa, tip IIb, HO, HE) və supercazibəqüvvəsi nəzəriyyəsini birləşdirən birləşmiş bir nəzəriyyədir. Bir çox nəzəri fizik təbiətin doğru təməl şərhi istiqamətində bir addım olduğuna inananlar (bunların arasında Stephen Hawking, Edward Witten, və Juan Maldacena) vardır. Çünki sim nəzəriyyəsi kvant sahə nəzəriyyəsi və ümumi nisbilik üçün birləşdirilmiş bir açıqlama verir, kvant cazibənin içində aralarında ümumi baxımdan eyni fikirdə holoqrafik prinsip və qara dəlik termodinamika kimi anlayışları qəbul edər, və çünki daxili tutarlılığı əhəmiyyətsiz olmayan bir çox nəzarətdən keçdi Hokinqə görə xüsusi olaraq, "M-nəzəriyyəsi təkbaşına kainatın tam bir nəzəriyyəsi üçün namizəddir." Digər fiziklər aralarında Richard Feynman, Roger Penrose, və Sheldon Lee Glashow, əlçatan enerji ölçümlərinə yeni eksperimental proqnozlar təmin edən olmadığı üçün sim nəzəriyyəsini tənqid etdi və hər şeyin bir nəzəriyyə olaraq bir müvəffəqiyyətsizlik olduğunu söyləyənlər də var.

Ümumi baxış

Ölçü səviyyələri:
1. Makroskobik səviyyə: Maddə.
2. Molekulyar səviyyə.
3. Atomik səviyyə: Protonlar, neytronlar və elektronlar.
4. Atom altı səviyyə: Elektron.
5. Atom altı səviyyə: Kvarklar.
6. Sim səviyyəsi.

Sim nəzəriyyəsi üçün başlanğıc nöqtəsi təməl hissəciklər fizikasının nöqtə kimi hissəciklər də simləri deyilən tək ölçülü cismlər olaraq qurula bilir fikridir. Sim nəzəriyyəsinə görə, simlərin bir çox istiqamətdən sallantı ola bilər. Sim, radiusu daha böyük məsafəli ölçəklərdə, hər sallantı rejimi, kütlə, yük və sim dinamiklərini tərəfindən təyin olunan digər xüsusiyyətləri ilə, hissəciyin fərqli bir növünə gətirib çıxarmaqdadır. Hissəcik emissiya və sovurmaya qarşılıq isə simlərin bölmə və rekombinasiya hissəciklər arasındakı qarşılıqlı təsirə səbəb olur verən, partikul emissiya və sovurma qarşılıq gəlməkdədir. Simlərin titrəşmə rejimləri üçün bir bənzətmə birdən çox fərqli musiqi notları olan bir gitara teli əsəridir. Bu bənzətmədə, fərqli qeydlər fərqli hissəciklərə qarşılıq gəlməkdədir.

Sim nəzəriyyəsi olaraq, sim tullantı rejimləri biri kütləsiz, spin- 2 hissəcik qarşılıq gəlir. Cazibə qüvvəsinin xüsusiyyətlərə sahib olan bir qüvvət vasitəçiliyi ilə belə bir hissəcik qüvvə olaraq adlandırılır. Sim nəzəriyyəsi bir riyazi tutarlı bir kvant mexaniki nəzəriyyə olduğuna inanıldığından, bu graviton vəziyyətləri varlığı, sim nəzəriyyəsi bir kvant cazibə nəzəriyyəsidir mənasını verər.

Sim nəzəriyyəsi tam bir dövr yaratmaq üçün iki ayrı uca sahib həm açıq simlər və həm də dairəvi simlər ehtiva edir. Simlər iki forma da fərqli hissəcik növləri verən, bir az fərqli formalarda davranırlar. Məsələn, bütün sim nəzəriyyələrində graviton sim rejimləri bağlıdır, ancaq açıq simlərə yalnız foton olaraq bilinən hissəciklərə qarşılıq gələ bilər. Açıq bir simin iki ucu hər zaman qarşı-qarşıya gələ bilər və dairəvi bir sim yaradıb bağlana bilər bu səbəblə hər sim nəzəriyyəsi bağlı simlər ehtiva edir.

İlk sim modeli, bozonik sim bozonları olaraq bilinən hissəciklər ancaq bu sinifə daxildir. Bu model, kifayət qədər aşağı enerjilərdə ehtiva edən bir kvant cazibə nəzəriyyəsi, (əgər açıq simlər də daxildirsə) bu foton kimi miqyaslı bozonları açıqlayır. Ancaq, bu modelin problemləri vardır. Nə ən əhəmiyyətli olan nəzəriyyə təməl bir qeyri-sabitlik olmasıdır, özünün kosmos-zamanın (ən azı qismən) çürüməsinə səbəb olduğuna inanılır. Adından da aydın olacağı kimi əlavə olaraq, hissəciklər spektri ancaq bozonları, foton kimi, xüsusi davranış qaydalarına uyğun gələn hissəcikləri daxildir. Kobudca desək, bozonlarda radiasiya komponentləri var, ancaq bu fermiyonlardan edilmiş bir maddə, supersimmetriya icadı bir sim nəzəriyyəsi necə araşdırılacağı bozonları və fermiyonlar arasında riyazi bir əlaqə səbəbiylə fermiyonlar ola bilər. Fermiyonik titrəşmələr ehtiva edən sim nəzəriyyələri indi supersim nəzəriyyələri olaraq bilinir, bir neçə növ təsvir edilmişdir, amma indi M - nəzəriyyəsi adı verilən sərhədləri fərqli bir nəzəriyyə olduğu düşünülməkdədir.

Sim nəzəriyyəsi cazibə qüvvəsi də daxil olmaq üzrə əsas təsirlərdən bu yana hamısını ehtiva edir. Bir çox fizik deyir ki tamamilə bizim kainatı açıqlayan bu hər şeyin bir nəzəriyyəsi olacağını ümid edirik. Sim nəzəriyyəsinin aktiv tədqiqat hədəflərindən biri, qaranlıq maddə və kosmik inflyasiya məqbul bir mexanizm ehtiva edən, kiçik bir kosmik sabit ilə, standart model ilə kəmiyyət eynidir nəzəriyyəsinə bir həll tapmaqdır. Hələ nə belə bir sim nəzəriyyəsi vardır, nə də nəzəriyyə detalları nə qədər azad seçmək imkanı verdiyi bilinməməkdədir.

Sim nəzəriyyəsinin çətinliklərdən biri hələ hər şərtdə təmin edici tam nəzəriyyə tərifinin var olmamasıdır. Simlərin saçılması ən irəli səviyyəli petrubasiya nəzəriyyəsinin texnikaları istifadə edilərək müəyyən edilir, ancaq nonperturbativ sim nəzəriyyəsini təsvir etmək üçün necə ümumilik olacağı bilinmir. Bundan əlavə sim nəzəriyyəsi, bizim kainatın xüsusiyyətlərini təyin edən kosmos-zaman konfiqurasiya vakuum vəziyyəti seçər hər hansı bir qanunun var olub olmadığı mövzusunda açıq deyil.

Mənbələr

1. "String theory." Britannica.com. Daxil olma: 11 İyul 2014. Mənbəyindən arxivləndi.
2. Sheldon Glashow. "NOVA – The elegant Universe". Pbs.org. Retrieved on 2012-07-11.

Xarici keçidlər

• Why String Theory—An introduction to string theory.
• Dialogue on the Foundations of String Theory at MathPages
• Superstrings! String Theory Home Page—Online tutorial
• A Layman’s Guide to String Theory—An explanation for the layperson
• Not Even Wrong—A blog critical of string theory
• The Official String Theory Web Site
• The Elegant Universe—A three-hour miniseries with Brian Greene by NOVA (original PBS Broadcast Dates: October 28, 8–10 p.m. and November 4, 8–9 p.m., 2003). Various images, texts, videos and animations explaining string theory.
• Beyond String Theory—A project by a string physicist explaining aspects of string theory to a broad audience
• The Elegant Universe: Series (Sim nəzəriyyəsi ilə əlaqədar çox gözəl bir film. Bu keçiddəki 3 ədəd 8 hissədən ibarət olan bir saatlıq filmdən, sim nəzəriyyəsi ilə əlaqədar xülasə məlumatları, fizika məlumatı olan olmayan hər kəs əldə edə bilər.)
• Beyond String Theory Arxivləşdirilib 2013-11-05 at the Wayback Machine (Sim nəzəriyyəsini, fizik olmayanlar üçün də daha asan dildə izah etməyi hədəfləmiş bir sayt. Nyuton və Eynşteynin modellərindən başlayaraq sim nəzəriyyəsinin əsasını təşkil edir və sim nəzəriyyəsinin özünü də ola biləcək ən sadə şəkildə izah edir.)