🤛🏼 🚪 👩🏾‍🤝‍👩🏼 एम-सिद्धांत के लिए स्ट्रिंग सिद्धांत का विकास ⚓️ 🔈 🙈

शुभ दिन, प्रिय प्रभामंडल। मेरी लंबी अनुपस्थिति के बाद, मैंने एक बार फिर ~~पेन~~ कीबोर्ड को लेने का फैसला किया । आज हम एम-सिद्धांत के लिए स्ट्रिंग सिद्धांत के विकास का पता लगाने की कोशिश करेंगे, और सवालों के जवाब खोजेंगे: क्या वैज्ञानिकों ने इस सिद्धांत को विकसित करने के लिए प्रेरित किया, उन्हें किन समस्याओं का सामना करना पड़ा, और मानव जाति के सर्वश्रेष्ठ दिमाग अब उनके सिर को तोड़ रहे हैं।

स्ट्रिंग सिद्धांत

Habré पर पहले से ही स्ट्रिंग थ्योरी पर एक लेख था । अगर 1968 में संक्षेप में, वैज्ञानिकों ने देखा कि एक गणितीय फ़ंक्शन जिसे यूलर बीटा फ़ंक्शन कहा जाता है , आदर्श रूप से उन कणों के गुणों का वर्णन करता है जो तथाकथित मजबूत बातचीत में भाग लेते हैं - ब्रह्मांड में चार मौलिक इंटरैक्शन में से एक।

आगे की जाँच के दौरान, इस तथ्य की पुष्टि हुई, यह दिलचस्प था कि पहले इस समारोह का उपयोग मुख्य रूप से तनावग्रस्त तारों के कंपन के वर्णन में किया गया था।

इस सब को देखते हुए, शोधकर्ताओं ने एक उचित सवाल पूछा: "लेकिन क्या होगा यदि प्राथमिक कण कण नहीं हैं, लेकिन सूक्ष्म बेहतरीन तार, और जो हम व्यवहार में देखते हैं वह कण की गति का प्रक्षेपवक्र नहीं है, लेकिन इस स्ट्रिंग के साथ गुजरने वाले कंपन का प्रक्षेपवक्र नहीं है?" "। इसके अलावा, कंपन की प्रकृति भी बताती है कि कौन सा कण हमारे सामने है: एक प्रकार का कंपन ( कंपन मोड ) एक कण है, दूसरा प्रकार एक और है।

पहले अध्ययनों से पता चला है कि स्ट्रिंग सिद्धांत ने देखी गई घटनाओं का वर्णन करने में महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है। स्ट्रिंग कंपन के तरीकों में से एक को गुरुत्वाकर्षण के रूप में पहचाना जा सकता है। अन्य कंपन मोड फोटॉन और ग्लून्स के गुणों को प्रदर्शित करते हैं।

अच्छे कारण के साथ, ऐसा लगता था कि स्ट्रिंग सिद्धांत यूनिवर्स के सभी चार मौलिक अंतःक्रियाओं को एक - समान ऊर्जा हस्तांतरण के साथ एक आयामी स्ट्रिंग के कंपन को कम करने में सक्षम था। इसके अलावा, स्ट्रिंग थ्योरी हमें गणितीय दृष्टिकोण से गणितीय आधार के मूल स्थिरांक की व्याख्या करने की भी अनुमति देती है। यह स्पष्ट हो गया कि, उदाहरण के लिए, प्राथमिक कणों के द्रव्यमान वास्तव में वे क्या हैं।

इसके अलावा, स्ट्रिंग सिद्धांत ने एक सिद्धांत के ढांचे के भीतर सामान्य सापेक्षता (सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत) और क्वांटम यांत्रिकी के संयोजन के लिए आशा दी। गणनाओं में, यह पता चला है कि तारों के प्राकृतिक कंपन मात्रा में उतार-चढ़ाव को कम करने और संतुलित करने में सक्षम हैं और इस तरह सूक्ष्म स्तर पर गड़बड़ी को समाप्त करते हैं, जिसके कारण जीआर और क्वांटम यांत्रिकी को दोस्त नहीं बनाया जा सकता है।

हालांकि, सिद्धांत के गहन शोध और सत्यापन में, प्रायोगिक डेटा के साथ परिणामों के गंभीर विरोधाभास सामने आए थे। उदाहरण के लिए, स्ट्रिंग सिद्धांत में, एक कण आवश्यक रूप से मौजूद था - एक टैकियॉन (जिसका द्रव्यमान का वर्ग शून्य से कम है, और प्रकाश की गति से अधिक गति से आगे बढ़ रहा है) - स्ट्रिंग के एक कंपन मोड में से एक के रूप में, जो स्ट्रिंग की एक अस्थिर स्थिति को स्पष्ट करता है और स्पष्ट रूप से दिखाया गया है कि स्ट्रिंग सिद्धांत में संशोधन की आवश्यकता है।

सुपरस्ट्रिंग थ्योरी

1971 में, एक संशोधित स्ट्रिंग सिद्धांत " सुपर स्ट्रिंग सिद्धांत " कहा गया था ।

संशोधनों को समझने के लिए, आइए स्पिन जैसी विशेषता से निपटने की कोशिश करें। स्पिन के सार को "उंगलियों पर" समझाने का एक सामान्य संस्करण है: एक स्पिन अपनी धुरी के चारों ओर क्रांतियों की संख्या है जो एक कण को शुरुआत में समान दिखने के लिए बनाने की आवश्यकता होती है। एक इकाई के भीतर घूमने के लिए, सब कुछ स्पष्ट प्रतीत होता है (अनियमित आकार के किसी भी ऑब्जेक्ट को "स्पिन" एक के बराबर सौंपा जा सकता है), और एक वस्तु के आकार की कल्पना करने की कोशिश करने के लिए जिसे धुरी के चारों ओर दो बार स्क्रॉल करने की आवश्यकता होती है ताकि यह शुरुआत में जैसा दिखता है, आप इसे देख सकें। सही करने के लिए चित्रण। इसमें चार-स्ट्रोक इंजन को दर्शाया गया है, जो क्रैंकशाफ्ट को 720 ° घुमाए जाने पर अपनी मूल स्थिति में लौटता है, जो एक आधे-पूर्णांक स्पिन का एक प्रकार का एनालॉग है।

फिलहाल, यह माना जाता है कि प्राथमिक कणों में केवल आधा-पूर्णांक या पूर्णांक स्पिन हो सकते हैं। बोसॉन वे कण होते हैं जिनमें पूर्णांक स्पिन होता है। फरमान ऐसे कण होते हैं जिनमें स्पिन आधा अभिन्न होता है। इसके आधार पर, स्ट्रिंग सिद्धांत के पहले संस्करण में केवल बोसॉन का वर्णन किया गया था, यही वजह है कि इसे " बोसोनिक स्ट्रिंग सिद्धांत " भी कहा जाता था । सुपरस्ट्रिंग्स के सिद्धांत में फ़र्मियन शामिल थे - इस दृष्टिकोण के साथ, सिद्धांत की उपस्थिति, साथ ही सिद्धांत के कई अन्य विरोधाभासों की समस्या का समाधान किया गया था!

लेकिन कुछ नई समस्याएं थीं। सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत में, यह निकला कि प्रत्येक बोसॉन के लिए एक संगत फ़र्मियन होना चाहिए, अर्थात बोसोन और फ़र्मियन के बीच एक निश्चित समरूपता होनी चाहिए। इस तरह की समरूपता की भविष्यवाणी पहले की गई थी - " सुपरस्मेट्री " नाम के तहत"। लेकिन प्रायोगिक तौर पर, सुपरसिमेट्रिक फेरम के अस्तित्व की पुष्टि नहीं की गई है। यह इस तथ्य से समझाया गया था कि, गणना के अनुसार, सुपरसिमेट्रिक फ़र्मिशन को माइक्रॉवर्थ के लिए एक विशाल द्रव्यमान होना चाहिए, और इसलिए, सामान्य परिस्थितियों में, उन्हें प्राप्त नहीं किया जा सकता है। उन्हें पंजीकृत करने के लिए, विशाल ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो तब प्राप्त होती हैं जब प्रकाश कण लगभग प्रकाश गति से टकराते हैं।

अब भी वे लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में प्रयोगों में सुपरसिमेट्रिक फेरमेशन दर्ज करने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन अभी तक सफलता के बिना।

बहुआयामी ब्रह्मांड

उसी समय, सुपरस्ट्रिंग्स के सिद्धांत के समीकरण क्वांटम सिद्धांत के अनुरूप नहीं होना चाहते थे, जिसके परिणामस्वरूप नकारात्मकता या संभावना की अधिक से अधिक इकाइयां थीं।

सिद्धांत के आगे विकास के लिए आवश्यक शर्तें समझने के लिए, हम इतिहास में एक छोटा सा भ्रमण करते हैं। 1919 में, जर्मन गणितज्ञ कलुजा ने आइंस्टीन को अपने सिद्धांत बताते हुए एक पत्र भेजा था जिसमें उन्होंने यह धारणा बनाई थी कि वास्तव में ब्रह्मांड अंतरिक्ष में चार-आयामी हो सकता है, और उनके शब्दों के प्रमाण में उन्होंने अपनी गणना का हवाला दिया, जिससे यह पता चला कि ऐसी स्थिति में जीटीआर अद्भुत है। मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र सिद्धांत के अनुरूप है, जो सामान्य तीन आयामी ब्रह्मांड में प्राप्त करना असंभव है। समकालीनों ने सिद्धांत का उपहास किया, और जल्द ही आइंस्टीन, जो शुरू में सिद्धांत में रुचि रखते थे, का इससे मोहभंग हो गया।

1926 में, भौतिक विज्ञानी ऑस्कर क्लेन भी कलुजा के काम में रुचि रखते थे और अपने मॉडल में सुधार करते थे। क्लेन के अनुसार, यह पता चला है कि एक अतिरिक्त आयाम वास्तव में मौजूद हो सकता है, लेकिन यह एक "curtailed" है और स्वयं के रूप में ठीक किया गया है। इसके अलावा, चौथा आयाम बहुत कसकर ढह जाता है - प्राथमिक कणों के आकार के लिए, इसलिए हम इसे नोटिस नहीं करते हैं। सिद्धांत को कलुजा-क्लेन (अंतरिक्ष में चार आयाम + समय) के पांच आयामी दुनिया कहा जाता था, लेकिन यह 20 वीं शताब्दी के 80 के दशक तक भी गुमनामी में रहा।

वैज्ञानिकों ने क्वांटम यांत्रिकी के साथ स्ट्रिंग सिद्धांत की विसंगतियों को समझाने की कोशिश की है कि गणना में समस्याएं इस तथ्य के कारण थीं कि हमारे सिद्धांत में तार केवल तीन दिशाओं में प्रवाहित हो सकते हैं जो हमारे ब्रह्मांड में हैं। अब, यदि तार चार आयामों में दोलन कर सकते हैं ...

गणना से पता चला है कि इस मामले में समस्याएं बनी हुई हैं, लेकिन समीकरणों में विरोधाभासों की संख्या घट जाती है। शोधकर्ताओं ने माप की संख्या को तब तक बढ़ाना जारी रखा जब तक कि उन्होंने अंतरिक्ष में 9 मापों को पेश नहीं किया, जिसके अंत में, सुपरस्ट्रिंग के सिद्धांत ने क्वांटम यांत्रिकी और जीआर के साथ अभिसरण किया। यह क्षण इतिहास में " थ्योरी में पहली क्रांति " के रूप में सामने आया"। उस क्षण से, विस्मयादिबोधक सुना जाना शुरू हुआ कि हम वास्तव में एक दस-आयामी ब्रह्मांड में रहते हैं - समय में एक आयाम, हमारे परिचित तीन आयामों को ब्रह्मांडीय आयामों पर तैनात किया जाता है, और शेष छह सूक्ष्म पैमाने पर कम से कम होते हैं और इसलिए अदृश्य होते हैं।

व्यावहारिक दृष्टिकोण से, वर्तमान में न तो पुष्टि करना संभव है और न ही प्रयोगात्मक रूप से खंडन करना, क्योंकि हम ऐसे छोटे पैमानों के बारे में बात कर रहे हैं, जो आधुनिक उपकरणों के साथ फिक्सिंग के लिए उपलब्ध नहीं हैं।

आगे के विकास के साथ, वैज्ञानिक छह ध्वस्त आयामों के एक सामान्य दृष्टिकोण को स्थापित करने के लिए सिद्धांत रूप में सक्षम थे, जिसमें हमारी दुनिया जैसी थी वैसी ही बनी रही। यह दृश्य " कैलाबी-याउ मैनिफोल्ड्स " नामक समूह से गणितीय वस्तुओं से मेल खाता है"(दायीं तरफ।)। लेकिन इससे कोई आशाजनक परिणाम नहीं आया, हालांकि इन वस्तुओं के सामान्य रूप की गणना की गई थी, लेकिन सटीक रूप, जैसा कि यह निकला, प्रयोग के बिना स्थापित नहीं किया जा सकता है। और हमारे ब्रह्मांड के कैलाबी-याओ स्थान के सटीक रूप को खोजने के बिना, सुपरस्ट्रिंग्स के पूरे सिद्धांत को अनिवार्य रूप से कॉफी के आधार पर भाग्य-कम करने के लिए कम किया गया था।

हालांकि, काम जारी रहा, और धीरे-धीरे वैज्ञानिकों ने हमारे ब्रह्मांड का वर्णन करने वाले परिकल्पनाओं के कुल द्रव्यमान से पांच या उससे कम प्रशंसनीय सिद्धांतों को अलग करने में कामयाब रहे। ये 5 प्रसिद्ध सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत हैं, और उन सभी ने समान रूप से एकमात्र सच के शीर्षक का दावा किया और एक ही समय में एक-दूसरे के साथ असंगत दिखे, जिससे वैज्ञानिकों में बहुत चिंता हुई।

एम सिद्धांत

केवल पिछली शताब्दी के मध्य-नब्बे के दशक में तथाकथित " स्ट्रिंग थ्योरी में दूसरी क्रांति " हुई। एडवर्ड विटेन ने यह अनुमान लगाया कि विभिन्न सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत अभी तक अविकसित 11-आयामी एम-सिद्धांत के अलग-अलग मामलों को सीमित कर रहे हैं।

एक पूरे आयाम के रूप में परिचय क्वांटम सिद्धांत और सामान्य सापेक्षता के बीच संबंध का उल्लंघन नहीं करता है, और इसके अलावा, यह सुपरस्ट्रिंग सिद्धांत में बहुत अधिक संचित समस्याओं को दूर करता है। सहित सफलतापूर्वक एक ही एम-सिद्धांत, जो अतिशयोक्ति के बिना, ब्रह्मांड के ज्ञान में भौतिकविदों की सर्वोच्च उपलब्धि है, में सभी पाँच सुपरस्ट्रिंग सिद्धांतों को पार करता है।

एम-सिद्धांत के अनुसार, यह पता चला है कि ब्रह्मांड का आधार केवल एक आयामी तार नहीं है। स्ट्रिंग्स के दो-आयामी एनालॉग मौजूद हो सकते हैं - झिल्ली और तीन-आयामी, और चार-आयामी ... इन निर्माणों को ब्रान्स (एक स्ट्रिंग - 1-ब्रैन, एक झिल्ली - 2-ब्रान, और इसी तरह) कहा जाता था। एम-सिद्धांत दो-आयामी और पांच-आयामी शाखाओं पर संचालित होता है, लेकिन यहां तक कि शाखाओं का मूल सिद्धांत अभी भी विकास के अधीन है। चोकर के अस्तित्व की प्रायोगिक रूप से पुष्टि नहीं की गई है - सिद्धांत के विकास में इस स्तर पर यह माना जाता है कि चोकर मौलिक रूप से अप्राप्य हैं।

इस सब के लिए, कम ऊर्जा पर एम-सिद्धांत को ग्यारह आयामों में सुपरग्रेविटी द्वारा अनुमानित किया जाता है। गुरुत्वाकर्षण के साथ संबंध एम-सिद्धांत को ब्रह्मांड में सभी मूलभूत अंतःक्रियाओं या दूसरे शब्दों में एक कनेक्टिंग सिद्धांत बनने के लिए एक प्रतियोगी बनाता है - "द यूनिफाइड थ्योरी ऑफ एवरीथिंग"।

हालांकि, एम-सिद्धांत में कैलाबी-याओ अंतरिक्ष के अंतिम रूप के साथ समस्या अभी भी अनसुलझी है - एक स्थूल पैमाने पर, सिद्धांत को प्रसिद्ध और बहुत अच्छी तरह से परीक्षण किए गए प्राथमिक कण भौतिकी के लिए कम किया जाना चाहिए। लेकिन, जैसा कि यह पता चला है, ऐसी कमी के कम से कम ^10,100 या ^10,500 या अनंत तरीके भी हैं। इसके अलावा, परिणामी चार आयामी सिद्धांतों में से प्रत्येक अपनी दुनिया का वर्णन करता है, जो वास्तविकता के समान हो सकता है, या मौलिक रूप से इससे भिन्न हो सकता है।

यह सब इस तथ्य के कारण है कि कणों के गुणों को कंपन तारों के एक तरीके के रूप में माना जाता है, और कंपन तारों के संभावित तरीके अतिरिक्त माप की सटीक ज्यामिति पर निर्भर करते हैं। मौजूदा अनुमानित समीकरण बड़ी संख्या में विभिन्न ज्यामितीयों को संतुष्ट करते हैं। यही है, ये समीकरण न केवल हमारी दुनिया में, बल्कि अन्य दुनिया और संभवतः किसी भी दुनिया में बड़ी संख्या में मान्य होंगे। यदि ये अनुमानित समीकरण अंतिम थे, तो पॉपर के अनुसार सिद्धांत को गैर-मिथ्या माना जा सकता है, अर्थात अवैज्ञानिक सिद्धांत। और इसलिए - सटीक समीकरण खोजने के बाद भी इसे अपनी जगह पर रखा जा सकता है।

फिलहाल, एम-सिद्धांत का विकास इस तथ्य से जटिल है कि इसका वर्णन करने वाले समीकरण इतने जटिल हैं कि वैज्ञानिक ज्यादातर अपने अनुमानित रूपों पर ही काम करते हैं, जिससे परिणामों की सटीकता में वृद्धि नहीं होती है। इसके अलावा, ऐसी स्थिति अक्सर उठती है कि इन समीकरणों को हल करने के लिए संबंधित गणितीय तरीके भी नहीं बनाए गए हैं, जो महत्वपूर्ण समस्याएं भी पैदा करता है। हाल ही में, जहां भौतिकी एक ठहराव के लिए आता है, वास्तव में, यह अक्सर गणित होता है जो एक ठहराव के लिए आता है। कुछ वैज्ञानिकों का कहना है कि एम-थ्योरी को केवल "गणितीय सफलता" होने पर ध्यान देने योग्य विकास प्राप्त होगा।

स्ट्रिंग सिद्धांत और, विशेष रूप से, एम-सिद्धांत, आज आधुनिक भौतिकी के सबसे गतिशील रूप से विकसित क्षेत्रों में से एक है। और यद्यपि कुछ वैज्ञानिक, मूलभूत समस्याओं के कारण, इस बात पर संशय में हैं कि यह सिद्धांत अंततः एक भौतिक सिद्धांत को जन्म देगा, जो हमारी वास्तविक दुनिया का वर्णन करता है। शोधकर्ताओं का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अपनी उम्मीदों को नहीं छोड़ता है और मानता है कि एक दिन एम-थ्योरी हर चीज के एक सुरुचिपूर्ण और गणितीय रूप से सुरुचिपूर्ण एकीकृत सिद्धांत का आकार ले लेगी।

मुझे उम्मीद है कि इस लेख ने आपको उदासीन नहीं छोड़ा है, और मुझे बहुत खुशी होगी अगर आप तय करते हैं कि आपने पढ़ने में समय बर्बाद नहीं किया।

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