Osa 1
Ainoa ongelma on hyväksyä tämä teoria fyysiseksi, se on liian matemaattinen. Miksi?
Koska se johtuu ulkonäöltään yhdestä yksinkertaisesta toiminnosta - Eulerin beetatoiminto ei oikeastaan ole niin monimutkainen kuin ensi silmäyksellä näyttää. Tätä toimintoa tutkitaan matemaattisen analyysin aikana.
Joten miksi juuri tämä funktio oli alku niin suurelle ja hämmentävälle teorialle?
Eulerin beetafunktio (beetafunktion kuvaaja oikeilla argumenteilla).
Vuonna 1968 nuori italialainen teoreettinen fyysikko Gabriele Veneziano yritti kuvailla atomin ytimen hiukkasten vuorovaikutusta: protoneja ja neutroneja. Tutkijalla oli loistava arvaus. Hän tajusi, että kaikki atomin hiukkasten lukuisat ominaisuudet voidaan kuvata yhdellä matemaattisella kaavalla (Eulerin beetafunktio). Sen keksi sveitsiläinen matemaatikko Leonard Euler kaksisataa vuotta sitten ja kuvasi integraalit matemaattisessa analyysissä.
Veneziano käytti sitä laskelmissaan, mutta ei ymmärtänyt miksi hän työskenteli tällä fysiikan alueella. Kaavan fyysinen merkitys löysivät vuonna 1970 yhdysvaltalaiset tutkijat Yoichiro Nambu, Leonard Susskind, samoin kuin heidän tanskalainen kollegansa Holger Nielsen. He ehdottivat, että alkuainehiukkaset ovat pieniä värähteleviä yhden ulotteen merkkijonoja, mikroskooppisia energian säikeitä. Jos nämä jouset ovat niin pieniä, tutkijoiden mukaan ne näyttävät silti pistehiukkasilta, eivätkä siten vaikuta kokeiden tuloksiin. Näin jousiteoria syntyi.
Jo pitkään filosofit ovat väittäneet siitä, onko universumilla tietty alkuperä tai onko se aina olemassa. Yleinen suhteellisuusteoria merkitsee maailmankaikkeuden "elämän" lopullisuutta - laajentuvan maailmankaikkeuden olisi pitänyt syntyä Ison räjähdyksen seurauksena.
Mainosvideo:
Suuren paisunnan alussa suhteellisuusteoria ei kuitenkaan toiminut, koska kaikki tuolloin tapahtuvat prosessit olivat luonteeltaan kvanttisia. Merkkijono- teoriassa, joka väittää olevan painovoiman kvantiteoria, tuodaan käyttöön uusi perustavanlaatuinen fyysinen vakio - minimipituuden kvantti (ts. Lyhyin pituus pohjimmiltaan). Seurauksena on, että isossa räjähdyksessä syntyneestä maailmankaikkeuden vanhasta skenaariosta tulee kestämätön.
Avaruus kvantitasolla.
Kielet ovat maailmankaikkeuden pienimpiä esineitä, jousien koko on verrattavissa Planckin pituuteen (10 ^ –33 cm). Jousateorian mukaan tämä on minimi pituus, joka esineellä maailmankaikkeudessa voi olla.
Iso räjähdys tapahtui edelleen, mutta aineen tiheys ei tuolloin ollut ääretön, ja maailmankaikkeus saattoi olla olemassa ennen sitä. Jousateorian symmetria viittaa siihen, että ajalla ei ole alkua tai loppua. Universumi olisi voinut syntyä melkein tyhjänä ja muodostuneeksi Ison räjähdyksen aikaan, tai se voisi käydä läpi useita kuoleman ja uudestisyntymisen syklejä. Joka tapauksessa Ison räjähdyksen aikaisella aikakaudella oli valtava vaikutus nykyaikaiseen avaruuteen.
Laajentuneessa universumissamme galaksit hajoavat kuin sironnut väkijoukko. Ne liikkuvat toisistaan nopeudella, joka on verrannollinen niiden väliseen etäisyyteen: 500 miljoonan valovuoden erotetut galaksit hajottavat kaksi kertaa niin nopeasti kuin galaksit, joita erottaa 250 miljoonaa valovuotta. Siksi kaikkien havaitsemiemme galaksien olisi pitänyt alkaa samanaikaisesti samasta paikasta Ison räjähdyksen aikaan. Tämä on totta, vaikka kosminen laajentuminen käy läpi kiihtyvyyden ja hidastuvuuden jaksoja. Avaruus- ja aikakaavioissa galaksit kulkevat käämityspolkuja pitkin havainnoitavissa olevaan avaruusosaan (keltainen kiila). Ei kuitenkaan ole vielä tiedossa tarkalleen mitä tapahtui sillä hetkellä, kun galaksit (tai niiden edeltäjät) alkoivat lentää toisistaan.
Universumin historia.
Tavallisessa Big Bang -mallissa (kuvassa vasemmalla), yleiseen suhteellisuuteen perustuen, etäisyys minkä tahansa kahden galaksin välillä oli jossain vaiheessa menneisyyttämme nolla. Siihen asti aika on turha.
Ja malleissa, joissa otetaan huomioon kvanttiefektit (oikealla olevassa kuvassa), mikä tahansa kaksi galaksia erotettiin käynnistyshetkellä tietyn vähimmäisetäisyyden päässä. Tällaiset skenaariot eivät sulje pois mahdollisuutta, että maailmankaikkeus olisi olemassa ennen isoa iskua.
Osa 2
Ja nyt yritän kertoa sinulle, miksi näitä teorioita on niin paljon: kieliteoria, ylälangat, M-teoria.
Lisätietoja jokaisesta teoriasta:
Säieteoria:
Kuten sinä ja minä jo tiedämme, jousiteoria on puhtaasti matemaattinen teoria, joka sanoo, että kaikki maailmassamme (eikä myöskään meidän maailmassamme) on seurausta Planckin pituuden luokan mikroskooppisten esineiden "värähtelyistä".
Ehkä kaikki aine on tehty jousista.
Merkkijonon ominaisuudet muistuttavat viululankaa. Jokainen merkkijono voi tuottaa valtavan määrän (oikeastaan ääretöntä) määrää erilaisia värähtelyjä, joita kutsutaan resonanssivärähtelyiksi. Nämä ovat värähtelyjä, joissa maksimien ja minimien välinen etäisyys on sama, ja tarkalleen kokonaisluku maksimien ja minimien välistä sopii merkkijonon kiinteiden päiden väliin. Esimerkiksi ihmisen korva havaitsee resonanssivärähtelyt erilaisina nuotteina. Merkkijonoilla on samanlaiset ominaisuudet jousiteoriassa. Ne voivat suorittaa resonanssivärähtelyjä, joissa tarkalleen kokonaisluku tasaisesti jakautuneita maksimi- ja minimiarvoja mahtuu jousien pituuteen. Samoin kuin eri moodit (värähtelyjärjestelmälle tyypillinen harmonisten värähtelyjen tyyppi) viulu-jousien resonanssivärähtelyt aiheuttavat erilaisia nuotteja,perustaajuuksien erilaiset värähtelymoodit aiheuttavat erilaisia massoja ja kytkentävakioita.
Erityisen suhteellisuusteorian mukaan energia ja massa (E on yhtä suuri kuin neliö:) ovat saman kolikon kaksi puolta: mitä enemmän energiaa, sitä enemmän massaa ja päinvastoin. Ja joustoteorian mukaan alkuainehiukkasen massa määritetään tämän hiukkasen sisäisen nauhan värähtelyenergialla. Raskaampien hiukkasten sisäiset jouset värähtelevät voimakkaammin, kun taas kevyiden hiukkasten nauhat värisevät vähemmän voimakkaasti.
Tärkeintä on, että yhden merkkijonomoodin ominaisuudet ovat täsmälleen samat kuin gravitonin ominaisuudet, mikä varmistaa, että painovoima on olennainen osa merkkijonoa.
En halua mennä yksityiskohtiin jousien "geometriasta" toistaiseksi, sanon vain, että massattomat hiukkaset, jotka voivat olla fotoneita, ovat peräisin joko avoimien tai suljettujen jousien värähtelyistä. Gravitonit tulevat vain suljettujen jousien tai silmukoiden värähtelyistä. Jouset ovat vuorovaikutuksessa keskenään silmukoiden muodostamiseksi. Suuremmat hiukkaset (kvarkit, elektronit) syntyvät näistä silmukoista. Näiden hiukkasten massa riippuu energiasta, jonka silmukka vapauttaa, kun se värisee.
Merkkijonoteoriassa voi olla vain kaksi perusvakiota (muissa teorioissa on paljon enemmän vakioita, jopa kaikkein perustavaaleimpia. Esimerkiksi standardimalli vaatii 26 vakiota). Yksi, nimeltään merkkijonojännitys, kuvaa kuinka paljon energiaa sisältyy merkkijonojen pituusyksikköä kohti. Toinen, jota kutsutaan merkkijonojen kytkentävakioksi, on numero, joka ilmaisee todennäköisyyden, että merkkijono murtuu kahteen kieleen, aiheuttaen vastaavasti voimia; koska se on todennäköisyys, se on vain luku, ei mittayksiköitä.
Yläradan teoria:
Tämän lauseen perusteella on tiedettävä ja ymmärrettävä vain, että tämä teoria on yleinen kieliteoria. Tässä teoriassa kaikkea tarkastellaan supersymmetrian näkökulmasta - … MUTTA!
Ennen kuin siirrymme keskustelemaan supersymmetriasta, muistakaamme spin-käsite. Spin on kullekin hiukkaselle ominainen luontainen kulmaliike. Se mitataan Planckin vakion yksikköinä ja voi olla kokonainen tai puoliksi kokonainen. Spin on yksinomaan kvanttimekaaninen ominaisuus, sitä ei voida esittää klassisesta näkökulmasta. Naiivi yritys tulkita alkuainehiukkasia pieninä "palloina", ja spin - niiden pyörimisenä, on ristiriidassa erityisen suhteellisuusteorian kanssa, koska pallojen pinnalla olevien pisteiden on sitten liikuttava valoa nopeammin. Elektronien spin on 1/2, fotonien spin 1.
Supersymmetria on symmetria partikkeleiden välillä, joilla on kokonaisluku ja puolilukumääräinen spin.
Lyhyesti sanottuna, se koostuu sellaisten teorioiden konstruoinnista, joiden yhtälöt eivät muutu, kun kokonaislukuisten spinien kentät muutetaan kentiksi, joilla on puoliksi kokonaislukuinen spin, ja päinvastoin. Siitä lähtien on kirjoitettu tuhansia artikkeleita, kaikki kvanttikenttäteoriamallit on altistettu supersymmetrisoinnille, ja on kehitetty uusi matemaattinen laite, joka sallii rakentaa supersymmetrisiä teorioita.
Luonnossa tunnetut partikkelit niiden spin mukaan on jaoteltu bosoneiksi (kokonainen spin) ja fermionaatioiksi (puoliluku kokonais spiniksi). Ensimmäiset hiukkaset ovat vuorovaikutuksen kantajia, esimerkiksi fotoni, joka kuljettaa sähkömagneettisia vuorovaikutuksia, gluoni, joka kantaa voimakasta ydinvoimaa, ja gravitoni, joka kantaa gravitaatiovoimia. Toinen koostuu asiasta, josta me olemme tehty, kuten elektroni tai kvarkki.
Fermionit (partikkelit, jotka noudattavat Fermi-Dirac-tilastoja) ja bosonit (partikkelit, jotka noudattavat Bose-Einsteinin tilastoja) voivat esiintyä samanaikaisesti samassa fyysisessä järjestelmässä. Tällaisella järjestelmällä on erityinen symmetria - ns. Supersymmetria, joka kuvaa bosonit fermionaaleiksi ja päinvastoin. Tämä vaatii tietysti yhtä suuren määrän bosoneja ja fermioneja, mutta olosuhteet supersymmetrian olemassaololle eivät ole rajoittuneet tähän. Supersymmetriset järjestelmät elävät ylätilassa. Ylätila saadaan tavallisesta avaruusajasta, kun siihen lisätään fermionisia koordinaatteja. Superspace-formulaatiossa supersymmetriamuunnokset näyttävät kääntymisiltä ja käännöksiltä tavanomaisessa tilassa. Ja siinä eläviä hiukkasia ja kenttiä edustaa joukko hiukkasia tai kenttiä tavanomaisessa tilassa, ja sellainen joukko,jossa bosonien ja fermionien kvantitatiivinen suhde on kiinteästi samoin kuin jotkin niiden ominaisuuksista (ensisijaisesti pyörii). Tällaisessa joukossa olevia hiukkaskenttiä kutsutaan superpartneriksi.
Joten tavanomainen merkkijono-teoria kuvaa vain partikkeleita, jotka olivat bosoneja, joten sitä kutsuttiin bosonic string -teoriaksi. Mutta hän ei kuvaillut fermioita. Siksi esimerkiksi kvarkeja ja elektroneja ei sisällytetty bosonic string -teoriaan.
Mutta lisäämällä supersymmetria bosonic string-teoriaan, saimme uuden teorian, joka kuvaa sekä voimia että ainetta, joka muodostaa maailmankaikkeuden. Sitä kutsutaan superstring-teoriaksi.
On olemassa kolme erilaista ylikuormitusteoriaa, jotka ovat järkeviä, ts. ilman matemaattisia epäjohdonmukaisuuksia. Kahdessa näistä peruskohteena on suljettu merkkijono, kun taas kolmannessa avoin merkkijono on rakennuspalikka. Lisäksi sekoittamalla bosonisen joustoteorian ja ylikuormitusteorian parhaat puolet, olemme saaneet johdonmukaiset joustoteoriat - heteroottiset joustoteoriat.
Siten yläviira on supersymmetrinen merkkijono, eli se on silti merkkijono, mutta se ei asu tavanomaisessa tilassa, vaan ylitilassa.
M-teoria:
1980-luvun puolivälissä teoreetikot tulivat siihen johtopäätökseen, että supersymmetria, joka on jousuteorian keskipiste, voitaisiin sisällyttää siihen ei yhdellä, vaan viidellä eri tavalla, mikä johtaisi viiteen erilaiseen teoriaan: tyyppi I, tyypit IIA ja IIB ja kaksi heteroottista. kieliteoriat. Terveen järjen vuoksi (saman fyysisen lain 2 versiota ei voi toimia samanaikaisesti) uskottiin, että vain yksi heistä voi vaatia "kaiken teorian" roolia, lisäksi sen, joka on alhaisella energialla ja tiivistetty (ts. koot Planck-pituuksia.
Osoittautuu, että vain tarkkailemme 4-ulotteista maailmankaikkeuttamme ilman näitä 6 ulottuvuutta, joita emme yksinkertaisesti näe) kuusi lisäulottuvuutta olisivat yhdenmukaisia todellisten havaintojen kanssa. Kysymyksiä jäi siitä, mikä teoria oli riittävämpi ja mitä tehdä muiden neljän teorian kanssa.
Pohjimmiltaan:
Jos tässä tapauksessa kompakti mitta osoittautuu kielten kokoiseksi (10 - -33 astetta senttimetriä), niin tämän ulottuvuuden pienyden vuoksi emme yksinkertaisesti näe sitä suoraan. Viime kädessä saamme (3 + 1) -ulotteisen tilan, jossa pieni 6-ulotteinen tila vastaa 4-ulotteisen maailmankaikkeuden kutakin pistettä.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että tämä naiivi näkemys on väärä. 1990-luvun puolivälissä Edward Witten ja muut teoreettiset fyysikot löysivät vahvan todisteen siitä, että kaikki viisi ylijäämäteoriaa liittyvät läheisesti toisiinsa, koska ne ovat yhden 11-ulotteisen perusteorian erilaisia rajoitustapauksia. Tätä teoriaa kutsutaan M-teoriaksi.
Kun Witten antoi nimen M-teoria, hän ei täsmentänyt, mitä M tarkoitti, luultavasti siksi, että hän ei tuntenut oikeutta nimetä teoriaa, jota hän ei pystynyt kuvailemaan täysin. Oletuksista siitä, mitä M voisi tarkoittaa, on tullut peli teoreettisten fyysikkojen keskuudessa. Jotkut sanovat, että M tarkoittaa "mystistä", "maagista" tai "äitiä". Vakavampia oletuksia ovat "Matrix" ja "Membrane". Joku huomasi, että M voi olla käänteinen W - nimen Witten (Witten) ensimmäinen kirjain. Toiset ehdottavat, että M: n M-teoriassa pitäisi tarkoittaa puuttuvaa tai jopa Murkya.
11-ulotteisen M-teorian kehittäminen antoi fyysikoille mahdollisuuden katsoa pidemmälle kuin aika ennen Big Bang tapahtui.
10 - 11-ulotteisessa tilassa olevat nosturit törmäävät ja muodostavat ison räjähdyksen luiden * pintaan *.
Luotiin teoria, jonka mukaan maailmankaikkeus on seuraus esineiden törmäyksestä toiseen maailmankaikkeuteen, mikä puolestaan voi olla lukematon. Siksi yhden kysymyksen paljastaminen johti vielä useamman kysymyksen esiin nousemiseen.
Tutkijat pitivät M-teoriaa kaiken teoriana. Eli tämä teoria sopii kaiken selittämiseen: miten maailmankaikkeus syntyi, mikä oli ennen maailmankaikkeuden syntymää, vastaa kysymykseen ajan olemassaolosta ennen maailmankaikkeuden syntymää (aika oli olemassa jo ennen maailmankaikkeuden syntymää), paljastaa maailmankaikkeuden tulevaisuuden.
Osa 3
Jousenreiät:
Fysiikan John Wheelerin neljäkymmentä vuotta sitten esittämä mustien reikien teoria, jonka mukaan tähti on "palanut", sen jäännökset puristetaan sellaisella voimalla, että vetovoima ylittää torjumisvoiman, ja seurauksena singulaarisuus säilyy: kohta tilassa, jossa aine sijaitsee. tilassa "ääretön tiheys". Yksittäisyyttä ympäröi ns. "Tapahtumahorisontti", hypoteettinen raja, joka ei kykene voittamaan asiaa ja energiaa sen sisällä. Ne "vedetään" mustaan reikään ja pysyvät ikuisesti sisällä.
Kuvaus mustasta aukosta.
Juuri tämä "ikuisesti" herättää kysymyksiä.
Vuonna 1975 Cambridgen yliopiston suurin mustien aukkojen teoreetikko Stephen Hawking totesi (tosin vain teoreettisesti), että mustat aukot haihtuvat hitaasti, mutta väistämättä. Kvanttimekaniikan lakien mukaisesti "virtuaalisten" hiukkasten ja antihiukkasten parit kiehuvat jatkuvasti tyhjässä tilassa. Hawking osoitti, että mustien reikien painovoimaenergia voidaan siirtää "virtuaalisille" hiukkasille aivan tapahtumahorisontissa. Tässä tapauksessa "virtuaalisista" hiukkasista tulee todellisia ja ne ylittävät horisontin yhdessä positiivisen energian kanssa Hawkingin säteilyn muodossa. Siten ajan myötä musta aukko haihtuu.
Hawking-säteilylämpötila (säteily lähellä mustan aukon tapahtumahorisonttia termisellä spektrillä):
Mustan aukon säteilylämpötila
missä Planckin vakio, c on valon nopeus tyhjiössä, k on Boltzmannin vakio, G on gravitaatiovakio ja lopuksi M on mustan aukon massa. Esimerkiksi on helppo laskea, että mustan aukon, jonka massa on 2 * 10 ^ 30 kg (auringon massa), säteilylämpötila on yhtä suuri kuin 6,135 * 10 ^ (- 8) Kelviniä. Tämä on erittäin matala lämpötila, jopa verrattuna maailmankaikkeuden tausta säteilyyn, jonka lämpötila on 2,7 kelviniä.
Mutta tähtitieteilijöiden tuntemien mustien reikien lämpötilat ovat liian alhaiset havaitakseen niistä säteilyä - reikien massat ovat liian suuret. Siksi vaikutusta ei ole vielä vahvistettu havainnoilla.
Tämä näkemys johtaa kuitenkin "tietoparadoksiin". Osoittautuu, että suhteellisuusteorian mukaan mustaan aukkoon putoava aine häviää, kun taas kvanttimekaniikka väittää, että tieto voi lopulta paeta ulospäin.
Hawking huomautti, että Hawkingin säteilyn kaoottinen luonne tarkoittaa, että energia purskuu, mutta tietoa ei ole. Kuitenkin vuonna 2004 hän muutti mieltään - ja tämä on vain yksi modernin tieteen kohdista tarkistaa kaikki sen näkemykset mustista aukoista.
Tosiasia on, että nyt teoreetikot yrittävät "kokeilla" mustien reikien (ja kaikki niihin liittyvät teoreettiset eroavuudet) kieliteoriaa. Jousteoria on nyt paras yritys yhdistää yleinen suhteellisuusteoria ja kvantti mekaniikka, koska jouset itse kantavat painovoimaa ja niiden värähtely on satunnaista, kuten kvantti mekaniikka ennustaa.
Vuonna 1996 Andrew Strominger ja Kamran Wafa Harvardin yliopistosta päättivät lähestyä tietoparadoksi-ongelmaa määrittelemällä, miten musta aukko voidaan rakentaa sisältä.
Kävi ilmi, että jousiteoria sallii erittäin tiheiden ja pienimuotoisten rakenteiden rakentamisen jousista itsestään ja muista teoriassa kuvatuista esineistä, joista joillakin on yli kolme ulottuvuutta. Ja nämä rakenteet käyttivät aivan kuten mustia reikiä: niiden painovoimavetto ei vapauta valoa ulos.
Tapoja järjestää merkkijonoja mustien reikien sisäpuolelle on valtava. Ja mikä on erityisen mielenkiintoista, tämä arvo vastaa täysin mustan aukon entropian arvoa, jonka Hawking ja hänen kollegansa Bekenstein laskivat 1970-luvulla.
Mahdollisten merkkijonoyhdistelmien lukumäärän määrittäminen ei kuitenkaan ole kaikkia. Ohion osavaltion yliopiston joukkue Samir Matura ryhtyi vuonna 2004 selvittämään kielten mahdollista järjestelyä mustan aukon sisällä. Kävi ilmi, että melkein aina jouset on kytketty toisiinsa siten, että ne muodostavat yhden - suuren ja erittäin joustavan - merkkijonon, mutta paljon suuremman kuin pisteen singulaarisuus.
Matura-ryhmä laski useiden "merkkijono" mustien reikien fyysiset mitat (joita ryhmän jäsenet mieluummin kutsuvat fuzzballs-palloiksi - "fluff pallot" tai stringy tähdet - "string stars"). He olivat yllättyneitä huomatessaan, että näiden merkkijonomuotojen koko osui samaan aikaan kuin "tapahtumahorisontin" koko perinteisessä teoriassa.
Tässä suhteessa Mathur ehdotti, että ns.”Tapahtumahorisontti” on oikeastaan ”vaahtoava merkkijonojen massa”, ei jäykästi rajattu raja.
Ja että musta aukko ei oikeastaan tuhoa tietoa esimerkiksi syystä, että mustissa aukkoissa ei yksinkertaisesti ole singulaarisuutta. Merkkijonojen massa on jakautunut koko tilavuuteen tapahtumahorisonttiin saakka, ja tietoa voidaan tallentaa merkkijonoissa ja painaa lähtevälle Hawking-säteilylle (ja siten ylittää tapahtumakynnyksen).
Sekä Wafa että Mathur myöntävät kuitenkin, että tämä kuva on hyvin alustava. Maturan on vielä testattava, kuinka hänen mallinsa sopii suuriin mustiin reikiin, tai ymmärtää kuinka mustat aukot kehittyvät.
Toista vaihtoehtoa ehdottivat Gary Horowitz Kalifornian yliopistosta Santa Barbaralla ja Juan Maldasena Princetonin syventävän tutkimuksen instituutista. Näiden tutkijoiden mukaan singulaarisuus mustan aukon keskellä on edelleen olemassa, mutta informaatio ei yksinkertaisesti pääse siihen: aine menee singulaarisuuteen, ja tieto - kvantti-teleportaation kautta - painuu Hawkingin säteilyyn. Monet fyysikot kiistävät tämän näkökulman ja hylkäävät tiedon välitöntä siirtämistä koskevan mahdollisuuden.
Äärimmäiset mustat aukot:
Monimuotoisuus (Euklidinen avaruus on yksinkertaisin esimerkki monimuotoisuudesta. Monimutkaisempi esimerkki on maan pinta. Maanpinnasta voi tehdä minkä tahansa maan pinnan alueen kartan, esimerkiksi pallon pallonpuoliskon, mutta on mahdotonta piirtää yhtä (ilman taukoja) karttaa sen koko pinnasta), jota pitkin merkkijono voi liikkua. kutsutaan D-braneksi tai Dp-braneksi (kun käytetään toista merkintää, 'p' on kokonaisluku, joka kuvaa jakoputken tilamittojen lukumäärää). Esimerkki on kaksi kielet, joiden yksi tai molemmat päät on kiinnitetty 2-ulotteiseen D-brareeniin tai D2-brareeniin:
D-leseillä voi olla useita tilamittoja välillä -1 tila-aikamme avaruusmittojen lukumäärään. Itse sana "brane" tulee sanasta "membraani", joka on kaksiulotteinen pinta.
Miksi kirjoitin siitä täällä, mutta täällä:
Branes teki mahdolliseksi kuvailla joitain erityisiä mustia reikiä jousteteoriassa. (Tämän löytön ovat tehneet Andrew Strominger ja Kumrun Wafa vuonna 1996).
Levyjen ja mustien reikien välinen suhde on epäsuora, mutta pakottava. Näin se toimii: Aloitat sammuttamalla gravitaatiovoiman (voit tehdä tämän asettamalla merkkijonojen kytkentävakion (numero, joka edustaa merkkijonon murtumisen kahteen merkkijonoon on yksi merkkijonoteorian kahdesta perusvakiosta. Ensimmäinen on merkkijonon "kireys") nollassa). Vaikuttaa outolta kuvailla mustia aukkoja, jotka eivät ole muuta kuin painovoimaa, mutta katsotaanpa mitä tapahtuu seuraavaksi. Kun painovoima on kytketty pois päältä, voimme tarkastella geometrioita, joissa monet leseet on kääritty ylimääräisten mittojen ympärille. Käytämme nyt sitä tosiasiaa, että leseillä on sähkö- ja magneettinen varaus. Osoittautuu, että siihen, kuinka paljon varausta brareenilla voi olla, on raja, tämä raja liittyy branen massaan. Maksimilatauskokoonpanot ovat hyvin erityisiä ja niitä kutsutaan äärimmäisiksi. Ne sisältävät yhden tilanteesta, jossa on ylimääräisiä symmetrioita, jotka mahdollistavat tarkempia laskelmia. Erityisesti tällaisille tilanteille on ominaista useiden erilaisten supersymmetrioiden esiintyminen, jotka yhdistävät fermioneita ja bosoneja.
Siellä on myös suurin määrä sähköistä tai magneettista varausta, joka mustalla aukolla voi olla ja on silti vakaa. Niitä kutsutaan äärimmäisiksi mustiksi reikiksi, ja yleisen suhteellisuussuhteen asiantuntijat ovat tutkineet niitä monien vuosien ajan.
Huolimatta siitä, että painovoima on kytketty pois päältä, äärimmäisellä brane-järjestelmällä on joitain ominaisuuksia äärimmäisten mustien reikien kanssa. Erityisesti kahden järjestelmän termodynaamiset ominaisuudet ovat identtiset. Siten tutkimalla ylimääräisten mittojen ympärille käärittyjen äärimmäisten leseiden termodynamiikkaa voidaan toistaa äärimmäisten mustien reikien termodynaamiset ominaisuudet.
Yksi mustien reikien fysiikan ongelmista oli selitys Jacob Bekensteinin ja Stephen Hawkingin havainnolle, että mustilla reikillä on entropia ja lämpötila. Jousateorian uusi idea on (äärimmäisten mustien reikien tapauksessa), että voit edetä etenemällä tutkimalla samanlaisia ylimääräisten leseiden järjestelmiä, jotka on kääritty ylimääräisten mittojen ympärille. Itse asiassa monet näiden kahden järjestelmän ominaisuuksista ovat täsmälleen samat. Tämä melkein yliluonnollinen sattuma syntyy, koska molemmissa tapauksissa on olemassa useita erilaisia supersymmetrisiä muunnoksia, jotka yhdistävät fermionit ja bosonit. Osoittautuu, että ne antavat meille mahdollisuuden rakentaa pakottavaa matemaattista analogiaa, joka tekee kahden järjestelmän termodynamiikan * identtiseksi.
***
* Mustan aukon termodynamiikka (ominaisuudet):
- Painovoima on sama koko tapahtumahorisontin pinnalla
- Musta aukon tapahtumahorisontin pinta-ala ei voi vähentyä ajan myötä missään klassisessa prosessissa.
- Kaikissa epätasapainoisissa prosesseissa, joissa esiintyy mustia reikiä (esimerkiksi kun ne törmäävät), pinta-ala kasvaa.