1 dalis
Vienintelė problema yra priimti šią teoriją kaip fizinę, ji yra per daug matematinė. Kodėl?
- „Salik.biz“
Dėl savo išvaizdos jis yra dėkingas vienai paprastai funkcijai - „Euler“beta funkcija iš tikrųjų nėra tokia sudėtinga, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio. Ši funkcija tiriama atliekant matematinę analizę.
Taigi kodėl būtent ši funkcija buvo tokios didelės ir painios teorijos pradžia?
Eulerio beta funkcija (beta funkcijos grafikas su tikrais argumentais).
1968 m. Jaunas italų teorijos fizikas Gabriele Veneziano bandė apibūdinti, kaip sąveikauja atominio branduolio dalelės: protonai ir neutronai. Mokslininkas turėjo puikų spėjimą. Jis suprato, kad visas daugybes atomų dalelių savybių galima apibūdinti viena matemaalia formule (Eulerio beta funkcija). Jį išrado prieš du šimtus metų šveicarų matematikas Leonardas Euleris ir aprašė integrales matematinėje analizėje.
Venesiano tai panaudojo savo skaičiavimuose, tačiau nesuprato, kodėl ji dirba šioje fizikos srityje. Fizinę formulės prasmę 1970 m. Atrado amerikiečių mokslininkai Yoichiro Nambu, Leonardas Susskindas, taip pat jų Danijos kolega Holgeris Nielsenas. Jie teigė, kad elementariosios dalelės yra mažos vibruojančios vienmatės stygos, mikroskopinės energijos sruogos. Jei šios stygos yra tokios mažos, mokslininkai samprotavo, jos vis tiek atrodys kaip taškinės dalelės ir todėl neturės įtakos eksperimentų rezultatams. Taip atsirado stygų teorija.
Ilgą laiką filosofai ginčijosi dėl to, ar Visata turi tam tikrą kilmę, ar ji visada egzistavo. Bendrasis reliatyvumas reiškia Visatos „gyvenimo“baigtinumą - besiplečianti Visata turėjo atsirasti dėl Didžiojo sprogimo.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Tačiau pačioje Didžiojo sprogimo pradžioje reliatyvumo teorija neveikė, nes visi tuo metu vykstantys procesai buvo kvantinio pobūdžio. Styginių teorijoje, kuri pretenduoja į kvantinę gravitacijos teoriją, įvedama nauja pagrindinė fizinė konstanta - mažiausias ilgio kvantas (t. Y. Trumpiausias ilgis iš esmės). Dėl to senasis Visatos scenarijus, gimęs dideliame sprogime, tampa nebeįmanoma.
Erdvė kvantiniame lygyje.
Stygos yra mažiausi objektai visatoje, stygų dydis yra panašus į Plancko ilgį (10 ^ –33 cm). Pagal styginių teoriją, tai yra mažiausias ilgis, kurį gali turėti objektas visatoje.
Didysis sprogimas vis dar vyko, tačiau materijos tankis tuo metu nebuvo begalinis, ir galbūt visata egzistavo dar prieš jį. Styginių teorijos simetrija rodo, kad laikas neturi nei pradžios, nei pabaigos. Visata galėjo atsirasti beveik tuščia ir susiformuoti iki Didžiojo sprogimo laiko, arba pereiti kelis mirties ir atgimimo ciklus. Bet kokiu atveju, era iki Didžiojo sprogimo turėjo didžiulę įtaką šiuolaikinei erdvei.
Mūsų besiplečiančioje visatoje galaktikos išsibarstė kaip išsibarstanti minia. Jie tolsta vienas nuo kito greičiu, proporcingu atstumui tarp jų: galaktikos, atskirtos 500 milijonų šviesos metų, išsklaidomos dvigubai greičiau nei galaktikos, atskirtos 250 milijonų šviesos metų. Taigi visos galaktikos, kurias stebėjome, turėjo būti pradėtos tuo pačiu metu iš tos pačios vietos, Didžiojo sprogimo metu. Tai tiesa, net jei kosminis išsiplėtimas vyksta pagreičio ir lėtėjimo laikotarpiais. Erdvės ir laiko schemose galaktikos keliauja vingiuotais keliais į stebimą erdvės dalį ir iš jos (geltonas pleištas). Tačiau dar tiksliai nežinoma, kas nutiko tuo metu, kai galaktikos (ar jų pirmtakai) pradėjo skraidyti.
Visatos istorija.
Standartiniame „Didžiojo sprogimo“modelyje (nuotrauka kairėje), remiantis bendruoju reliatyvumu, atstumas tarp bet kurių dviejų galaktikų tam tikru mūsų praeities momentu buvo lygus nuliui. Iki tol laikas beprasmis.
Ir modeliuose, kuriuose atsižvelgiama į kvantinį poveikį (paveikslėlyje dešinėje), paleidimo metu bet kurios dvi galaktikos buvo atskirtos tam tikru minimaliu atstumu. Tokie scenarijai neatmeta galimybės egzistuoti Visatoje iki Didžiojo sprogimo.
2 dalis
Ir dabar aš pabandysiu jums pasakyti, kodėl šių teorijų yra tiek daug: stygų teorija, viršutiniai virpesiai, M teorija.
Išsamesnė informacija apie kiekvieną iš teorijų:
Styginių teorija:
Kaip jūs ir aš jau žinau, stygų teorija yra grynai matematinė teorija, sakanti, kad viskas mūsų pasaulyje (ir ne mūsų taip pat) yra mikroskopinių objektų „virpesių“, kurių dydis yra Planko ilgio, pasekmė.
Turbūt visa materija yra pagaminta iš stygų.
Stygos savybės primena smuiko stygas. Kiekviena styga gali sukelti didžiulį (iš tikrųjų begalinį) skaičių skirtingų virpesių, vadinamų rezonansinėmis virpesiais. Tai yra vibracija, kai atstumas tarp maksimumų ir minimumų yra vienodas, o tikslus skaičius maksimalų ir minimumą telpa tarp fiksuotų stygos galų. Pavyzdžiui, žmogaus ausis rezonansinius virpesius suvokia kaip skirtingas muzikines natas. Stygos turi panašias savybes stygų teorijoje. Jie gali atlikti rezonansinius virpesius, kurių metu sveikas skaičius tolygiai paskirstytų maksimalų ir minimumų tilps išilgai stygų ilgio. Tokiu pat būdu, kaip skirtingi režimai (harmoninių virpesių tipų, būdingų svyruojančiai sistemai), rezonansiniai smuiko stygų virpesiai sukelia skirtingas muzikines natas,skirtingi pagrindinių stygų virpesių režimai sukelia skirtingas mases ir sukabinimo konstantas.
Pagal specialiąją reliatyvumo teoriją, energija ir masė (E lygi em tse kvadratui:) yra dvi tos pačios monetos pusės: kuo daugiau energijos, tuo daugiau masės ir atvirkščiai. Ir, remiantis stygų teorija, elementariosios dalelės masę lemia šios dalelės vidinės vibracijos energija. Vidinės sunkesnių dalelių stygos vibruoja intensyviau, o lengvųjų dalelių stygos vibruoja ne taip intensyviai.
Svarbiausia, kad vieno iš stygų režimų charakteristikos yra visiškai tokios pačios kaip gravitono savybių, užtikrinant, kad gravitacija yra neatsiejama stygų teorijos dalis.
Šiuo metu nenoriu gilintis į stygų „geometriją“, tiesiog pasakysiu, kad nesuskaičiuojamos dalelės, kurios gali būti fotonai, kyla iš atvirų ar uždarų stygų virpesių. Gravitonai gaunami tik iš uždarų stygų ar kilpų virpesių. Stygos tarpusavyje sąveikaudamos sudaro kilpas. Iš šių kilpų kyla didesnės dalelės (kvarkai, elektronai). Šių dalelių masė priklauso nuo energijos, kurią skleidžia kilpa, kai ji vibruoja.
Styginių teorijoje gali būti tik dvi pagrindinės konstantos (kitose teorijose yra daug daugiau konstantų, net ir pagrindines. Pavyzdžiui, standartinis modelis reikalauja 26 konstantų). Vienas, vadinamas stygos įtempimu, apibūdina, kiek energijos yra vienoje stygos ilgio dalyje. Kitas, vadinamas stygų sujungimo konstanta, yra skaičius, nurodantis stygos suskaidymo į dvi stygas tikimybę, atitinkamai sukeliančias jėgas; kadangi tai tikimybė, tai tik skaičius, be matmenų vienetų.
Viršutinės teorijos:
Viskas, ką reikia žinoti ir suprasti iš šios frazės, yra tai, kad ši teorija yra apibendrinta stygų teorija. Šioje teorijoje viskas nagrinėjama supersimetrijos požiūriu - … BET!
Prieš pradėdami diskutuoti apie supersimetriją, prisiminkime nugaros sąvoką. Sukimas yra būdingas kiekvienos dalelės kampinis impulsas. Jis matuojamas Plancko konstantos vienetais ir gali būti visas arba pusiau sveikas. Sukimas yra išimtinai kvantinė mechaninė savybė, jo negalima apibūdinti klasikiniu požiūriu. Naivus bandymas aiškinti elementarias daleles kaip mažus „rutuliukus“, o suktis - kaip apie jų sukimąsi, prieštarauja specialiajai reliatyvumo teorijai, nes tada rutulių paviršiuje esantys taškai turi judėti greičiau nei šviesa. Elektronai sukasi 1/2, fotonai sukasi 1.
Supersimetrija yra dalelių, turinčių sveikąjį skaičių ir pusę sveikojo skaičiaus, simetrija.
Trumpai tariant, ją sudaro teorijų konstravimas, kurių lygtys nesikeistų, kai laukai su sveiku skaičiumi suktųsi į laukus, turinčius pusę sveiko skaičiaus sukinį, ir atvirkščiai. Nuo tada buvo parašyta tūkstančiai straipsnių, visi kvantinių laukų teorijos modeliai buvo paveikti supersimetrizacijos ir buvo sukurtas naujas matematinis aparatas, leidžiantis kurti supersimetrines teorijas.
Gamtoje žinomos dalelės pagal savo sukinį yra padalijamos į bozonus (visą sukinį) ir fermionus (pusinis sveikasis sukinys). Pirmosios dalelės yra sąveikos nešiotojos, pavyzdžiui, fotonas, kuris vykdo elektromagnetines sąveikas, glonas, turintis stiprią branduolinę jėgą, ir gravitonas, kuris vykdo gravitacines jėgas. Antrą sudaro daiktas, iš kurio mes esame pagaminti, tokie kaip elektronas ar kvarkas.
Fermionai (dalelės, paklūstantys Fermi-Dirac statistikai) ir bozonai (dalelės, paklūstantys Bose-Einsteino statistikai) gali sugyventi toje pačioje fizinėje sistemoje. Tokia sistema turės ypatingą simetrijos rūšį - vadinamąją supersimetriją, kuri nubrėžia bozonus į fermionus ir atvirkščiai. Tam, be abejo, reikalingas vienodas bozonų ir fermionų skaičius, tačiau supersimetrijos egzistavimo sąlygos tuo neapsiriboja. Supersimetriškos sistemos gyvena viršutinėje erdvėje. Viršutinė erdvė gaunama įprastu erdvėlaikiu, kai prie jo pridedamos fermioninės koordinatės. Viršutinės erdvės formuluotėje supersimetrijos transformacijos atrodo kaip pasukimai ir vertimai įprastoje erdvėje. O joje gyvenančias daleles ir laukus vaizduoja dalelių ar laukų rinkinys įprastoje erdvėje ir toks rinkinys,kuriame griežtai fiksuojamas bozonų ir fermionų kiekybinis santykis, taip pat kai kurios jų savybės (pirmiausia sukasi). Dalelės-laukai, įtraukti į tokį rinkinį, vadinami superpartneriais.
Taigi įprastinė stygų teorija apibūdino tik tas daleles, kurios buvo bozonai, todėl ji buvo vadinama bozoninių stygų teorija. Bet ji neaprašė fermionų. Todėl kvarkai ir elektronai, pavyzdžiui, nebuvo įtraukti į bosoninių stygų teoriją.
Bet pridėję su bosoninių stygų teorija supersimetriją, gavome naują teoriją, apibūdinančią jėgas ir materiją, sudarančią Visatą. Jis vadinamas superviršio teorija.
Yra trys skirtingos superverslinės teorijos, kurios turi prasmę, t. be matematinių neatitikimų. Dviejuose iš jų pagrindinis objektas yra uždara eilutė, o trečioje - atvira eilutė yra statybinis blokas. Be to, maišant geriausius bosoninių styginių teorijos ir virškinimo teorijos aspektus, mes turime nuoseklias styginių teorijas - heterotinių styginių teorijas.
Taigi superviršis yra supersimetriška eilutė, tai yra, ji vis dar yra styga, tačiau ji gyvena ne mums įprastoje erdvėje, o viršutinėje erdvėje.
M-TEORIJA:
Devintojo dešimtmečio viduryje teoretikai priėjo prie išvados, kad supersimetrija, kuri yra stygų teorijos pagrindas, gali būti įtraukta į ją ne vienu, o penkiais skirtingais būdais, ir tai lemia penkias skirtingas teorijas: I tipo, IIA ir IIB tipo ir dvi heterotines. stygų teorijos. Dėl sveiko proto (2 to paties fizinio dėsnio versijos negali veikti vienu metu) manyta, kad tik viena iš jų gali pretenduoti į „visko teorijos“vaidmenį, be to, tas, kuris turi mažai energijos ir yra sutankintas (t. dydžiai Planck ilgio.
Pasirodo, mes tiesiog stebime savo 4 matmenų Visatą be šių 6 dimensijų, kurių mes paprasčiausiai nematome) šešios papildomos dimensijos atitiktų tikrus stebėjimus. Liko klausimai, kuri teorija buvo tinkamesnė ir ką daryti su kitomis keturiomis teorijomis.
Esmė:
Jei šiuo atveju kompaktiško matmens dydis pasirodo esąs eilutės dydžio (nuo 10 iki –33 laipsnių centimetras), tada dėl šio matmens mažumo tiesiog negalime jo matyti. Galų gale gausime savo (3 + 1) matmenų erdvę, kurioje maža 6 dimensijų erdvė atitinka kiekvieną mūsų 4 matmenų Visatos tašką.
Tyrimai parodė, kad šis naivus požiūris yra neteisingas. Dešimtojo dešimtmečio viduryje Edwardas Wittenas ir kiti teoriniai fizikai rado tvirtų įrodymų, kad visos penkios viršutinės teorijos yra glaudžiai susijusios viena su kita, nes tai yra skirtingi vienos 11 dimensijos pagrindinės teorijos ribiniai atvejai. Ši teorija vadinama M-teorija.
Kai Vitenas davė pavadinimą M-teorija, jis nenurodė, už ką M stovėjo, greičiausiai todėl, kad nesijautė teisė įvardyti teorijos, kurios negalėjo išsamiai apibūdinti. Prielaidos apie tai, ką gali reikšti M, tapo teorinių fizikų žaidimu. Kai kas sako, kad M reiškia „mistinis“, „stebuklingas“ar „motina“. Rimtesnės prielaidos yra „Matrica“ir „Membranos“. Kažkas pastebėjo, kad M gali būti apverstas W - pirmoji vardo Witten (Witten) raidė. Kiti teigia, kad M teorijoje M turėtų reikšti trūkstamą ar net Murky.
11 dimensijų M teorijos sukūrimas leido fizikams pažvelgti ne į laiką, prieš kurį įvyko Didysis sprogimas.
10–11 matmenų erdvėje esančios gervės susiduria ir sukuria didelį sprogimą ant sėlenų * paviršiaus *.
Buvo sukurta teorija, pagal kurią mūsų visata yra objektų susidūrimo su kita visata pasekmė, kuri, savo ruožtu, gali būti nesuskaičiuojama. Taigi, atskleidus vieną klausimą, atsirado dar daugiau klausimų.
M teoriją mokslininkai priėmė kaip visko teoriją. T. y., Ši teorija tinkama paaiškinti viską: kaip gimė Visata, kas buvo prieš mūsų Visatos gimimą, atsako į laiko egzistavimo iki Visatos gimimo klausimą (laikas egzistavo dar prieš Visatos gimimą), atskleidžia Visatos ateitį.
3 dalis
Stygų skylės:
Dabar visuotinai priimta juodųjų skylių teorija, kurią prieš keturiasdešimt metų pateikė fizikas Johnas Wheeleris, sako, kad po žvaigždės „perdegimo“jos palaikai suspaudžiami tokia jėga, kad traukos jėga viršija atstumimo jėgą, ir dėl to išlieka išskirtinumas: erdvės taškas, kuriame yra materija. esant „begalinio tankio“būsenai. Išskirtinumas yra apjuostas vadinamuoju „įvykių horizontu“, hipotetine riba, nesugebančia įveikti materijos ir joje esančios energijos. Jie „įsitraukia“į juodąją skylę ir amžiams lieka viduje.
Juodosios skylės vaizdavimas.
Būtent tai „amžinai“kelia klausimus.
1975 m. Didžiausias juodųjų skylių teoretikas Stephenas Hawkingas iš Kembridžo universiteto nustatė (nors ir tik teoriškai), kad juodosios skylės lėtai, bet neišvengiamai išgaruoja. Pagal kvantinės mechanikos dėsnius, „virtualių“dalelių ir antidalelių poros nuolat verda tuščioje erdvėje. Hawkingas parodė, kad juodųjų skylių gravitacinė energija gali būti perduota „virtualioms“dalelėms pačiame įvykio horizonte. Tokiu atveju „virtualios“dalelės tampa tikros ir peržengia horizontą kartu su teigiama energija Hawkingo radiacijos pavidalu. Taigi laikui bėgant juodoji skylė išgaruoja.
Hawkingo radiacijos temperatūra (radiacija šalia juodosios skylės horizonto su šiluminiu spektru):
Juodosios skylės radiacijos temperatūra
kur yra Plancko konstanta, c yra šviesos greitis vakuume, k yra Boltzmanno konstanta, G yra gravitacinė konstanta, o galiausiai M yra juodosios skylės masė. Pavyzdžiui, nesunku apskaičiuoti, kad juodosios skylės, kurios masė yra 2 * 10 ^ 30 kg (Saulės masė), radiacijos temperatūra bus lygi 6,135 * 10 ^ (- 8) Kelvinui. Tai labai žema temperatūra, net palyginti su fonine Visatos spinduliuote, kurios temperatūra yra 2,7 Kelvinas.
Bet astronomų žinomų juodųjų skylių temperatūra yra per žema, kad būtų galima aptikti jų spinduliuotę - skylių masė yra per didelė. Todėl stebėjimas dar nepatvirtino šio poveikio.
Tačiau toks požiūris lemia „informacijos paradoksą“. Pasirodo, kad pagal reliatyvumo teoriją prarandama informacija apie medžiagą, patenkančią į juodąją skylę, o kvantinė mechanika teigia, kad informacija ilgainiui gali ištrūkti į išorę.
Hawkingas pažymėjo, kad chaotiškas Hawkingo radiacijos pobūdis reiškia, kad energija sprogo, bet informacijos nėra. Tačiau 2004 m. Jis persigalvojo - ir tai yra tik vienas iš šiuolaikinio mokslo punktų, persvarsčius visus jo požiūrį į juodąsias skyles.
Faktas yra tas, kad dabar teoretikai bando "išbandyti" juodąsias skylutes (ir visus su jais susijusius teorinius neatitikimus) stygų teorija. Styginių teorija dabar yra geriausias bandymas sujungti bendrąjį reliatyvumą ir kvantinę mechaniką, nes pačios stygos vykdo gravitacinę jėgą, o jų vibracija yra atsitiktinė, kaip prognozuoja kvantinė mechanika.
1996 m. Andrew Stromingeris ir Kamranas Wafa iš Harvardo universiteto nusprendė išspręsti informacijos paradokso problemą apibrėždami, kaip iš vidaus gali būti pastatyta juodoji skylė.
Paaiškėjo, kad stygų teorija leidžia iš pačių stygų ir kitų teorijos aprašytų objektų pastatyti ypač tankius ir nedidelio masto statinius, iš kurių kai kurie turi daugiau nei tris matmenis. Ir šios struktūros elgėsi kaip juodosios skylės: jų gravitacinis traukimas neišleidžia šviesos.
Daugybė būdų, kaip sutvarkyti stygas juodųjų skylių viduje, yra didžiulės. Ir, kas ypač įdomu, ši vertė visiškai sutampa su juodosios skylės entropijos, kurią Hawkingas ir jo kolega Bekenšteinas apskaičiavo dar aštuntajame dešimtmetyje, verte.
Tačiau ne visi nustatyti galimų stygų derinių skaičių. 2004 m. Ohajo valstijos universiteto komanda Samiras Matura užsibrėžė išsiaiškinti galimą stygų išdėstymą juodosios skylės viduje. Paaiškėjo, kad stygos beveik visada yra sujungtos taip, kad sudarytų vieną didelę ir labai lanksčią stygą, tačiau daug didesnę už taškinį išskirtinumą.
„Matura“grupė apskaičiavo kelių „styginių“juodųjų skylių fizinius matmenis (kuriuos grupės nariai mieliau vadina pūliniais kamuoliukais - „pūkų kamuoliais“arba styginėmis žvaigždėmis - „stygų žvaigždėmis“). Jie nustebo sužinoję, kad šių stygų formacijų dydis sutapo su „įvykio horizonto“dydžiu tradicinėje teorijoje.
Šiuo atžvilgiu Mathuras pasiūlė vadinamąjį. „Įvykio horizontas“iš tikrųjų yra „putų stygų masė“, o ne griežtai nubrėžta riba.
Ir kad juodoji skylė faktiškai nesunaikina informacijos dėl to, kad, pavyzdžiui, kad juodose skylėse nėra išskirtinumo. Stygų masė pasiskirsto visame tūryje iki įvykio horizonto, o informaciją galima kaupti styginiais ir įspausti į išeinančią Hawkingo radiaciją (todėl peržengti įvykio slenkstį).
Tačiau tiek Wafa, tiek Mathuras pripažįsta, kad šis vaizdas yra labai preliminarus. Maturas dar turi išbandyti, kaip jo modelis dera prie didelių juodųjų skylių, arba suprasti, kaip juodos skylės išsivysto.
Dar vieną variantą pasiūlė Gary Horowitz iš Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje ir Juanas Maldasena iš Prinstono išplėstinių studijų instituto. Anot šių tyrinėtojų, išskirtinumas juodosios skylės centre vis dar egzistuoja, tačiau informacija į jį tiesiog neįsiskverbia: materija patenka į išskirtinumą, o informacija - per kvantinę teleportaciją - yra įspausta Hawkingo radiacija. Daugelis fizikų ginčija šį požiūrį, atmesdami galimybę akimirksniu perduoti informaciją.
Nepaprastos juodosios skylės:
Įvairovė (Euklido erdvė yra paprasčiausias įvairovės pavyzdys. Sudėtingesnis pavyzdys yra Žemės paviršius. Galima sudaryti bet kurio žemės paviršiaus ploto žemėlapį, pavyzdžiui, pusrutulio žemėlapį, tačiau neįmanoma sudaryti atskiro (be pertraukų) viso jo paviršiaus žemėlapio), per kurį styga galėtų judėti. vadinamas D-brane arba Dp-brane (kai naudojamas antrasis žymėjimas, „p“yra sveikas skaičius, apibūdinantis kolektoriaus erdvinių matmenų skaičių). Pavyzdys yra dvi stygos, kurių vienas arba abu galai yra pritvirtinti prie 2-matmens D-brane arba D2-brane:
D-sėlenų erdvinių matmenų skaičius gali būti nuo –1 iki mūsų erdvėlaikio erdvinių matmenų skaičiaus. Pats žodis „brane“kilęs iš žodžio „membrana“, kuris yra dvimatis paviršius.
Kodėl aš apie tai rašiau čia, bet čia:
Branes leido apibūdinti keletą specialių juodųjų skylių stygų teorijoje (šį atradimą padarė Andrew Stromingeris ir Kumrun Wafa 1996 m.).
Ryšys tarp sėlenų ir juodųjų skylių yra netiesioginis, tačiau įtikinamas. Štai kaip tai veikia: jūs pradedate išjungdami gravitacinę jėgą (tai padarote nustatę stygos sujungimo konstantą (skaičius, kuris rodo stygos suskaidymo į dvi stygas tikimybę - vieną iš dviejų pagrindinių konstantų stygų teorijoje. Pirmoji yra stygos „įtampa“) lygi nuliui.). Gali atrodyti keista apibūdinti juodąsias skylutes, kurios yra ne kas kita kaip sunkumas, tačiau pažiūrėkime, kas nutiks toliau. Išjungę gravitaciją, galime pažvelgti į geometrijas, kuriose daugelis sėlenų yra apvyniotos papildomais matmenimis. Dabar mes naudojame tai, kad sėlenos neša elektrinius ir magnetinius krūvius. Pasirodo, kad yra tam tikras apribojimas, kiek gali užkrauti kranas, ši riba yra susijusi su krano mase. Maksimalios įkrovos konfigūracijos yra labai specifinės ir vadinamos ekstremaliomis. Jie apima vieną iš situacijų, kai yra papildomų simetrijų, leidžiančių atlikti tikslesnius skaičiavimus. Visų pirma, tokioms situacijoms būdinga keletas skirtingų supersimetrijų, siejančių fermionus ir bozonus.
Taip pat yra maksimalus elektrinis ar magnetinis krūvis, kurį juodoji skylė gali turėti ir vis dar stabilus. Jie vadinami ekstremaliomis juodosiomis skylėmis ir daugelį metų buvo tiriami bendrojo reliatyvumo specialistų.
Nepaisant to, kad gravitacinė jėga buvo išjungta, ekstremalioji smegenų sistema turi kai kurias savybes su ekstremaliomis juodosiomis skylėmis. Visų pirma, abiejų sistemų termodinaminės savybės yra tapačios. Taigi, tiriant kraštinių sėlenų, apvyniotų papildomais matmenimis, termodinamiką, galima atkurti kraštutinių juodųjų skylių termodinamines savybes.
Viena iš juodųjų skylių fizikos problemų buvo Jacobo Bekensteino ir Stepheno Hawkingo atradimo paaiškinimas, kad juodosios skylės turi entropiją ir temperatūrą. Nauja stygų teorijos idėja yra (kraštutinių juodųjų skylių atveju), kad jūs galite žengti pirmyn tyrinėdami panašias kraštutinių sėlenų, apvyniotų papildomais matmenimis, sistemas. Tiesą sakant, daugelis šių dviejų sistemų savybių yra visiškai vienodos. Šis beveik antgamtinis sutapimas atsiranda todėl, kad abiem atvejais yra kelios skirtingos supersimetriškos transformacijos, jungiančios fermionus ir bozonus. Pasirodo, jie leidžia mums sukonstruoti įtikinamą matematinę analogiją, dėl kurios dviejų sistemų termodinamika * yra tapati.
***
* Juodosios skylės termodinamika (savybės):
- Gravitacijos jėga yra vienoda visame įvykio horizonto paviršiuje
- Juodosios skylės įvykio horizonto plotas laikui bėgant negali mažėti jokiame klasikiniame procese.
- Atliekant bet kokius pusiausvyros procesus, kuriuose dalyvauja juodosios skylės (pavyzdžiui, susidūrus), paviršiaus plotas padidėja.