s@Ve .ouR. SouLs: Teoria-M, a teoria conhecida anteriormente como Strings

O Modelo Padrão

No modelo padrão da física de partículas, as partículas são consideradas como pontos que se deslocam através do espaço, traçando uma linha chamada de linha do mundo. Para levar em conta as diferentes interações observadas na natureza tem de fornecer uma partículas com mais graus de liberdade que só a sua posição e velocidade, como massa, carga elétrica, a cor (que é a "carga" associados à interacção forte) ou spin .

O modelo padrão foi concebido dentro de uma estrutura conhecida como Teoria Quântica de Campos (QFT), que nos dá as ferramentas para construir teorias consistentes tanto com a mecânica quântica ea teoria da relatividade especial.Com estas ferramentas, foram construídas as teorias que descrevem com grande sucesso três das quatro interações conhecidas na natureza: eletromagnetismo e as forças nucleares fortes e fracas. Além disso, a unificação muito sucesso entre o eletromagnetismo ea força fraca foi alcançado (Electroweak Theory), e as idéias promissoras apresentadas para tentar incluir a força forte. Mas, infelizmente, a interação do quarto, por gravidade, belamente descrito por Einstein da Relatividade Geral (RG), não parece enquadrar-se neste regime. Sempre que se tenta aplicar as regras de QFT a GR tem-se resultados que não fazem sentido. Por exemplo, a força entre dois grávitons (partículas que mediam as interações gravitacionais), torna-se infinita e não sabemos como se livrar destes infinitos para ficar fisicamente resultados sensíveis.

Teoria das Cordas

Na Teoria das Cordas, a infinidade de tipos de partículas é substituído por um único bloco de construção fundamental, a seqüência de `'. Estas cordas podem ser fechadas, como loops, ou aberto, como um fio de cabelo. À medida que a corda ao longo do tempo que traça um tubo ou uma folha, de acordo com se é aberto ou fechado. Além disso, a seqüência é livre para vibrar, e os diferentes modos de vibração da cadeia de representar a diferentes tipos de partículas, uma vez que os diferentes modos são vistos como diferentes massas ou rodadas. Um dos modos de vibração, ou «nota», faz com que a seqüência como um elétron, um outro como um fóton. Existe ainda um modo de descrever o gráviton, a partícula transportar a força da gravidade, que é uma razão importante pela qual a Teoria das Cordas tem recebido tanta atenção. O ponto é que nós podemos fazer o sentido da interação de dois grávitons na teoria das cordas de uma forma que não poderia, em QFT.Não existem infinitos! E a gravidade não é algo que colocamos em mão. Tem que estar lá em uma teoria de cordas. Assim, a grande conquista primeira String Theory foi dar uma teoria consistente da gravitação quântica, que se assemelha a GR em distâncias macroscópicas. Além disso, a Teoria das Cordas também possui os graus de liberdade necessários para descrever as interações de outros! Neste momento uma grande esperança que foi criada a Teoria das Cordas seria capaz de unificar todas as forças e partículas conhecidas juntos em um único «Teoria de Tudo".

De Strings para Supercordas

As partículas conhecidas na natureza são classificados de acordo com sua rotação em bósons (spin inteiro) ou férmions (spin inteiro meia ímpar). Os primeiros são aqueles que carregam forças, por exemplo, o fóton, que carrega força eletromagnética, os glúons, que carrega a força nuclear forte, eo gráviton, que exerce força gravitacional. O make up esta a questão de que somos feitos, como o elétron ou o quark. O original String Theory apenas descreveu as partículas que foram bósons, portanto bosonic String Theory. Assim, os quarks e elétrons, por exemplo, não foram incluídos no bosonic String Theory. Ao introduzir a supersimetria bosonic String Theory, podemos obter uma nova teoria que descreve tanto as forças e os elementos que compõem o Universo.Existem três diferentes teorias de supercordas, que fazem sentido, ou seja, sem mostrar as inconsistências matemáticas. Em dois deles, o objeto fundamental é uma cadeia fechada, enquanto na terceira, as cordas soltas são os blocos de construção. Além disso, misturando as melhores características da cadeia bosonic e supercordas, podemos criar outras duas teorias consistentes de cordas, heteróticos String Theories.
No entanto, esta abundância de teorias de cordas foi um enigma: Se estamos buscando a teoria de tudo, ter cinco deles é um embaraço das riquezas! Fortunately, M-theory came to save us. Felizmente, a teoria-M veio para nos salvar.

dimensões extra ...

Uma das mais notáveis predições de String Theory é que o espaço-tempo tem dez dimensões! À primeira vista, isto pode ser visto como motivo para rejeitar a teoria por completo, como é evidente que temos apenas três dimensões de espaço e um tempo.No entanto, se assumirmos que seis destas dimensões são muito bem enrolado, então nós podemos nunca ter conhecimento de sua existência. Além disso, tendo estes chamados dimensões compactas isso é muito benéfico se a Teoria das Cordas é descrever a Teoria de Tudo. A idéia é que os graus de liberdade, como a carga elétrica de um elétron, então, surgem simplesmente como o movimento na direção compacto extra! O princípio de que as dimensões compactas podem levar a teorias de unificação não é nova, mas remonta a 1920, uma vez que a teoria de Kaluza e Klein. In a sense, String Para simplificar, é geralmente assumido que as dimensões extras são embrulhados em seis círculos.Para obter resultados realistas são tratados como sendo embrulhado em elaborações matemático conhecido como Calabi-Yau Manifolds e orbifolds.

Teoria-M

Além do fato de que ao invés de um, há cinco diferentes teorias saudável de cordas (três supercordas e duas cordas de heterose), houve uma outra dificuldade em estudar estas teorias: não tínhamos ferramentas para explorar a teoria sobre todos os possíveis valores dos parâmetros na teoria.Cada teoria era como um grande planeta do qual só conhecia uma pequena ilha em algum lugar do planeta. Mas ao longo dos últimos quatro anos, foram desenvolvidas técnicas para explorar mais a fundo as teorias, em outras palavras, percorrer os mares em cada um desses planetas e descobrir novas ilhas. E só então percebeu-se que esses cinco teorias de cordas são realmente ilhas no mesmo planeta, não diferentes! Assim, há uma teoria subjacente de que todas as teorias de cordas são apenas aspectos diferentes. Esta foi chamada teoria-M. O M pode representar a Mãe de todas as teorias ou mistério, porque o planeta que chamamos de teoria-M é ainda largamente inexplorados.

Uma das ilhas que foi encontrado na teoria-M planeta corresponde a uma teoria que não vive em 10 mas em 11 dimensões. Isso parece estar nos dizendo que a teoria-M deve ser visto como uma teoria de 11 dimensões que parece 10 dimensional em alguns pontos no seu espaço de parâmetros.Tal teoria poderia ter como objeto fundamental de uma membrana, ao contrário de uma string. Como um canudo visto à distância, as membranas que parecem cordas quando enrolar a 11 ª dimensão em um pequeno círculo.

Buracos Negros na Teoria-M

Buracos Negros têm sido estudados por muitos anos como configurações de espaço-tempo na relatividade geral, correspondendo a fortes campos gravitacionais. Mas desde que nós não podemos construir uma teoria quântica consistente de GR, quebra-cabeças foram colocadas várias questões sobre a física dos buracos negros microscópicos. Um dos mais intrigantes foi relacionado para a entropia de buracos negros. Em termodinâmica, a entropia é a quantidade que mede o número de estados de um sistema que a mesma aparência. Um quarto muito desarrumado tem uma grande entropia, pois pode-se mover algo no chão de um lado do quarto para o outro e ninguém vai notar por causa da confusão - que são estados equivalentes. Em um quarto muito arrumado, se você mudar qualquer coisa que será visível, pois tudo tem o seu próprio lugar. Assim, podemos associar a entropia à desordem.Buracos Negros têm um transtorno enorme.No entanto, ninguém sabia o que os estados associados à entropia do buraco negro foram. Os últimos quatro anos trouxe grande emoção nesta área. técnicas similares às usadas para encontrar as ilhas de Teoria-M, permitiu explicar exatamente o que os estados correspondem ao transtorno de alguns buracos negros, e usando a teoria para explicar as propriedades termodinâmicas fundamentais que tinham sido deduzida anteriormente usando menos argumentos diretos.Muitos outros problemas ainda estão abertas, mas a aplicação da teoria das cordas para o estudo de Black Holes promete ser um dos temas mais interessantes para os poucos anos seguintes.