Säieteoria

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Katsoin TV:stä tiededokumentin: Ratkaisevä säie.
Mitä nämä säikeet ovat? Mikä on niiden suhde kvanttifysiikkaan? Miten ne muuttavat perinteistä käsitystä fysiikan laeista, vai muuttavatko mitenkään?

Sivut

Kommentit (28)

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005

Ei se varsinaisesti uusi aihe ole. On sitä kehitetty jo kymmeniä vuosia. Olikohan se jostain 60-luvulta lähtöisin. Siihen liittyvä matematiikka on vain sen verran eksoottista, että harvat fyysikotkaan ovat siihen pahemmin perehtyneet, jollei se ole oma tutkimusaihe. Minulla ei ole siitä edes tietoa alkeiden tasolla.

Perusidea on suunnilleen se, että tuntemamme perushiukkaset ovat rengasmaisten tai suorien säikeiden eri värähtelymuotoja. Renkaaseen mahtuu seisovia aaltoja vain tietyillä taajuuksilla, kuten kitaran kielessä on perustaajuus ja sen monikertoja. Kaikki hiukkaset siis olisivat muuten samoja säikeitä, mutta eri värähtelymuodot tekevät hiukkasille ne sille ominaiset ominaisuudet. vuorovaikutuksessa nämä säikeet voivat kuroutua yhteen, kun muodostuu toisia hiukkasia, tai sitten ne vain vaikuttavat hetken, ja kuroutuvat erilleen. Esimerkiksi kaikki meidän maailman tavallinen aine koostuu up ja down kvarkeista ja elektroneista. Nämä ovat eräitä säikeiden värähtelymuotoja. Säieteoriat ennustavat myös joukon lisähiukkasia johtuen siitä, että siinä on mukana supersymmetriana tunnettu ominaisuus. (siitä johtuen säieteoriaa nimitetään usein supersäieteoriaksi) Tämä supersymmetria voidaan ottaa myös mukaan nykyiseen kvanttimekaniikkaan, mutta ei ole pakollinen, kuten säieteorioissa.

Alunperin säikeitä kuvattiin yksiulotteisina säikeinä, joilla on vain pituus. Kun näitä tarkasteltiin useammassa ulottuvuudessa, kuin meidän tuntemassa kolmessa tila ja yhdessä aikaulottuvuudessa, niin eri perusvoimien kuvaukset voitiin yhdistää. En nyt äkkiä muista, mistä voimista se alunperin lähti liikkeelle. Kuitenkin pian huomattiin että säieteorioita on väistämättä useampaa tyyppiä, jotka erosivat toisistaan hieman. niitä on tutkittu pitkään ja yritetty etsiä keinoja, jolla ratkaistaan, mikä näistä voisi olla se oikea. Ratkaisu olikin vähän yllättävä: Kun tarkastellaan näitä eri tyypin teorioita (muistaakseni 5kpl) vielä yhdessä lisäulottuvuudessa, niin nämä teoriat ovat saman teorian erilaisia kuvauksia. Tämä yhdistelmä tunnetaan nimellä M-teoria, ja siinä on 11 ulottuvuutta. Eroa näihin edellisiin on myös siinä, että säikeet voivat olla yksiulotteisen säikeen sijaan kasiulotteinen nauha, kolmiulotteinen rinkilä, jne. Näitä kutsutaan braaneiksi.

Syy, miksi säiteoriaa tutkitaan sen spekulatiivisuudesta ja hankalasta kokeellisesta testauksesta, ja erityisen hankalasta matematiikasta huolimatta, on se että se olisi yhtenäinen kuvaus kaikista luonnon perusvoimista myös painovoima mukaan lukien. Nykyinen käytössä oleva kvanttimekaniikka ei tunne painovoimaa, vaan sitä kuvaa suhteellisuusteoria. Näiden yhdistäminen joissakin erikoistapausissa, kuten mustissa aukoissa ja alkumaailmankaikkeudessa ei onnistu. Siksi säieteoriat voivat olla yksi mahdollisuus tutkia, miten aine käyttäytyy näissä erikoisissa oloissa. On jopa olemassa säieteorian pohjalta malleja siihen, miten maailmankaikkeus on saanut alkunsa. (melkolailla spekulaatioiden puolelle siinä mennään)

PS. luin aiheesta vain yhden populaarikirjan, ja siitäkin on jo useita vuosia. Kirjan on kirjoittanun säieteorian yksi tunnetuimmista tutkijoista. (tunnettu varsinkin hyvänä popularisoijana) Brian Greene / Kätketyt ulottuvuudet (alkuperäisnimi The elegant universe tai jotain sinnepäin)

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija

Kiitos vastauksestasi bosoni

Yritän lainata mainitsemasi kirjan kirjastosta. Jaksatko vastata vielä erääseen toiseen mieltäni askarruttavaan kysymykseen?
Jos kerran painovoima saa valon ja avaruuden kaareutumaan, niin silloinhan avaruus ei voi olla tyhjiö. Tyhjiössä ei voisi kellua, eikä olisi mitään kaareutettavaa. Tähtien välisessä avaruudessa sanotaan olevan vain yksi hiukkanen (yksi protoni) kuutiosenttimetriä kohti. Tämä aineko riittää kelluttamaan aurinkoa ja saamaaan avaruuden kaareutumaan?

Vierailija

Voisin sen verran lisätä säikeisiin, että säieteorioita on itse asiassa ääretön määrä ja nämä kaikki voidaan johtaa supersäikeistä.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
kaksoispilari
Kiitos vastauksestasi bosoni

Jos kerran painovoima saa valon ja avaruuden kaareutumaan, niin silloinhan avaruus ei voi olla tyhjiö. Tyhjiössä ei voisi kellua, eikä olisi mitään kaareutettavaa. Tähtien välisessä avaruudessa sanotaan olevan vain yksi hiukkanen (yksi protoni) kuutiosenttimetriä kohti. Tämä aineko riittää kelluttamaan aurinkoa ja saamaaan avaruuden kaareutumaan?




Suhteellisuusteoriassa avaruus todella kaareutuu massan vaikutuksesta. Ja vieläpä eräänlaista kaareutumista aiheuttaa suhteellinen liike. Siellä avaruudessa isojen kappaleiden(tähdet/planeetat) välillä ei tarvitsisi olla ainetta, jotta avaruus kaareutuu. (Aika-)avaruushan on suhteellisuusteoriassa etäisyyksiä ja aikaa. Nämä suureet vain näyttävät olevan riippuvaisia massasta/energiasta ja suhteellisesta liikkeestä, eli etäisyydet ja aika vääristyy. Silloin sanotaan, että itse avaruus kaareutuu.

tuomari
Voisin sen verran lisätä säikeisiin, että säieteorioita on itse asiassa ääretön määrä ja nämä kaikki voidaan johtaa supersäikeistä.

Joo, on periaatteessa. Kuitenkin ne varsinaiset tätä maailmaa kuvaavat teoriat on saatu rajattua eri keinoin niihin viiteen. (muistaakseni niitä oli 5, ainakin sinne päin)

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
kaksoispilari
Katsoin TV:stä tiededokumentin: Ratkaisevä säie.

Jonka isäntä sattui olemaan Brian Greene. Eli sama kaveri, joka on kirjoittanut kirjat Kätketyt ulottuudet ja Kosmoksen rakenne.

Mitä nämä säikeet ovat?

bosoni jo vastailikin kysymyksiisi (mitä), mutta yritän käsitellä asiaa hieman toisesta näkökulmasta (mihin tähdätään). Säieteoreetikot toivovat, että ne ovat selitys sille, mistä aine koostuu. Teorian mukaan kaikki (jakamattomat) alkeishiukkaset, kuten kvarkit, elektroni ja fotoni, ovat säikeen erilaisia värähdysmuotoja.

Mikä on niiden suhde kvanttifysiikkaan?

Säieteoreetikot toivovat voivansa yhdistää kvanttimekaniikan ja Einsteinin suhteellisuusteorian yhdeksi - mahdollisesti jopa kaikki fysiikan ilmiöt selittäväksi - teoriaksi.

Miten ne muuttavat perinteistä käsitystä fysiikan laeista, vai muuttavatko mitenkään?

Onnistuessaan ehkä - ja kyllä, jos säieteoria tai paremminkin M-teoria sattuisi olemaan fysiikan perimmäinen teoria eli ns. Kaiken teoria.

Tällä hetkellä on vielä liian aikaista sanoa, onnistuuko säieteoria tavoitteissaan. Tai onko siitä edes fysiikan teoriaksi.

Sen sijaan suhteellisen varmaa pitäisi olla se, että Ratkaiseva säie -dokumentin kaksi loppuosaa tulevat peräkkäisinä maanantaina.

Tep
Seuraa 
Viestejä827
Liittynyt16.3.2005

Säieteorioita on tosiaan 5 erilaista, mutta niistä näyttää seuraavan hyvin monia - käytännössä äärettömästi - erilaisia universumeita, eli olemme yksi yksikkö multiversumi-sopassa.
Erilaisia universumeita tulee runsaasti, koska siirtyminen laskennallisesta 10 ulottuvuudesta havaittuun neljään, voidaan suorittaa hyvin monella eri tavalla, mistä sitten seuraa eroja mm. perustason energioissa ja muussa fysiikassa.

Ongelma on syntynyt siinä, ettei näytä olevan teoreettista keinoa erottaa meidän universumiamme muista eli joudumme toteamaan mittauksin: Tällainen on oma universumimme. On ajauduttu takaisin antrooppiseen eli ihmiskeskeiseen selitykseen: Avaruutemme on tällainen, koska emme voi olla olemassa toisenlaisissa. Tämä ei ole enää tiedettä vaan pelkkä toteamus ilman selitysvoimaa.
Kreationistit ovat selittäneet tämän tukevan ID-"teoriaa". Tämä ei suinkaan paranna säieteorioiden imagoa.
USAssa tämä tieteen ja uskonnon yhteys on edennyt pitemmällekin. Esim. Stanfordissa toimii ns Templeton Foundation,

http://www.templeton.org/

joka suuren rahan turvin pyrkii edistämään uskonnon ja tieteen välisiä yhteyksiä esim. järjestämällä konferensseja ja jakamalla apurahoja.
Mukana on monia tunnettuja tutkijoita.

Vierailija

Kiitos Arla!

Minä missasin viime maanantain dokumentin. Täytyy katsoa seuraavat jaksot, jos on tilaisuus olla TV:n ääressä.

Vierailija

Ehkä hieman aiheesta poiketen, entisenä fyysikkona, toisin esiin ajatuksen joka itseäni on vaivannut jo pitkään. Esimerkiksi säieteorioilla pyritään saamaan aikaan mallia joka kykenisi yhtenäisesti selittämään kvanttifysiikan ja gravitaation.

En koskaan jaksanut oikeasti uskoa kvanttifysiikkaan - minusta se on lähinnä onnekas matemaattinen rakennelma, joka nyt sattuu ennustamaan tiettyjä havaitsemiamme asioita oikein. Täten, etsiessämme toimivaa "kaiken" teoriaa teemme mielestäni virheen hakiessamme mallia joka nojaa siihen olettamukseen että lopputuloksen pitäisi tukea nykyistä käsitystämme kvantiifysiikasta. Aikoinaan Einstein esimerkiksi lähti liikkeelle selkeistä perusolettamuksista, jonka tuloksena syntyi ajatus suhteellisuusteorioista, ja edelleen niiden matemaattinen mallintaminen.

Täten, nytkin pitäisi lakaista pöytä puhtaaksi ja aloittaa aivan alusta - jos lähdemme liikkeelle oikeista perusolettamuksista, voimme myös päätyä matemaattisesti malliin joka todella toimii, niin suuren skaalan gravitaation kuvailussa kuin hiukkasmaailman ilmiöissä. Jos sen teorian lopputuloksena syntyy kvanttifysikaalinen kuva todennäköisyyksineen, niin hienoa, mutta kvanttiperiaatteiden oikeanapitäminen lähtökohtaisesti ei mielestäni voi johtaa "oikeaan" lopputulokseen.

Säieteorioissa tilanne on hieman samanlainen - näyttäisi että niistä saattaa tulla havaintojamme tai matemaattisia teorioitamme vastaavia tuloksia, mutta perusolettamukset siitä miksi sellainen malli olisi oikea ovat hukassa.

Mistä pitäisi sitten lähteä liikkeelle, sitä en tiennyt 10 vuotta sitten, enkä tiedä edelleenkään.

Vierailija
curvature
Ehkä hieman aiheesta poiketen, entisenä fyysikkona, toisin esiin ajatuksen joka itseäni on vaivannut jo pitkään. Esimerkiksi säieteorioilla pyritään saamaan aikaan mallia joka kykenisi yhtenäisesti selittämään kvanttifysiikan ja gravitaation.

En koskaan jaksanut oikeasti uskoa kvanttifysiikkaan - minusta se on lähinnä onnekas matemaattinen rakennelma, joka nyt sattuu ennustamaan tiettyjä havaitsemiamme asioita oikein. Täten, etsiessämme toimivaa "kaiken" teoriaa teemme mielestäni virheen hakiessamme mallia joka nojaa siihen olettamukseen että lopputuloksen pitäisi tukea nykyistä käsitystämme kvantiifysiikasta. Aikoinaan Einstein esimerkiksi lähti liikkeelle selkeistä perusolettamuksista, jonka tuloksena syntyi ajatus suhteellisuusteorioista, ja edelleen niiden matemaattinen mallintaminen.

Täten, nytkin pitäisi lakaista pöytä puhtaaksi ja aloittaa aivan alusta - jos lähdemme liikkeelle oikeista perusolettamuksista, voimme myös päätyä matemaattisesti malliin joka todella toimii, niin suuren skaalan gravitaation kuvailussa kuin hiukkasmaailman ilmiöissä. Jos sen teorian lopputuloksena syntyy kvanttifysikaalinen kuva todennäköisyyksineen, niin hienoa, mutta kvanttiperiaatteiden oikeanapitäminen lähtökohtaisesti ei mielestäni voi johtaa "oikeaan" lopputulokseen.

Säieteorioissa tilanne on hieman samanlainen - näyttäisi että niistä saattaa tulla havaintojamme tai matemaattisia teorioitamme vastaavia tuloksia, mutta perusolettamukset siitä miksi sellainen malli olisi oikea ovat hukassa.

John Bell kuvasi asian hyvin jotenkin näin:
"Me jotka painiskelemme näiden ongelmien parissa olemme kuin kärpäset ikkunassa, jotka räpistelevät ruudussa päästäkseen ulos. Joku ulkopuolinen kauempana ikkunasta ja sen häikäisystä, saattaa huomata valonpilkahduksen oven suunnalta, lentää sinne ja päästä ulos".

Kvanttiperiaatteiden, tai siis todennäköisyysoletuksen oikeana opinkappaleena pitävien on vaikea löytää muuta, vaikka sellaisen päällä seisoisivat.
Voi olla aika vaikea löytää esimerkiksi takaisin determinismin pariin, vaikka sellainen taustalle edelleen olisi löydettävänä, jos jo äidinmaidosta on opin kvanttimekaniikan & todellisuuden todennäköisyysluonteesta ominut.

Vierailija
Esther

John Bell kuvasi asian hyvin jotenkin näin:
"Me jotka painiskelemme näiden ongelmien parissa olemme kuin kärpäset ikkunassa, jotka räpistelevät ruudussa päästäkseen ulos. Joku ulkopuolinen kauempana ikkunasta ja sen häikäisystä, saattaa huomata valonpilkahduksen oven suunnalta, lentää sinne ja päästä ulos".

Kvanttiperiaatteiden, tai siis todennäköisyysoletuksen oikeana opinkappaleena pitävien on vaikea löytää muuta, vaikka sellaisen päällä seisoisivat.
Voi olla aika vaikea löytää esimerkiksi takaisin determinismin pariin, vaikka sellainen taustalle edelleen olisi löydettävänä, jos jo äidinmaidosta on opin kvanttimekaniikan & todellisuuden todennäköisyysluonteesta ominut.

lyhyesti, juuri tätä halusin sanoa. en väitä että kvanttiteoria olisi väärä (joskin uskon absoluuttiseen deterministiseen periaatteeseen), mutta vuosikymmeniä näiden ongelmien parissa tahkottuamme "pääsemättä ulos" haluaisin nähdä sen jonkun joka uskaltaisi katsoa asioita vähän kauempaa, jonkun joka uskaltaisi olla uskomatta ja odottamatta sitä minkä vahvasti oletamme pitävän paikkaansa...

Vierailija

"curvature" kirjoitti:
Ehkä hieman aiheesta poiketen, entisenä fyysikkona, toisin esiin ajatuksen joka itseäni on vaivannut jo pitkään. Esimerkiksi säieteorioilla pyritään saamaan aikaan mallia joka kykenisi yhtenäisesti selittämään kvanttifysiikan ja gravitaation.

En koskaan jaksanut oikeasti uskoa kvanttifysiikkaan - minusta se on lähinnä onnekas matemaattinen rakennelma, joka nyt sattuu ennustamaan tiettyjä havaitsemiamme asioita oikein. Täten, etsiessämme toimivaa "kaiken" teoriaa teemme mielestäni virheen hakiessamme mallia joka nojaa siihen olettamukseen että lopputuloksen pitäisi tukea nykyistä käsitystämme kvantiifysiikasta. Aikoinaan Einstein esimerkiksi lähti liikkeelle selkeistä perusolettamuksista, jonka tuloksena syntyi ajatus suhteellisuusteorioista, ja edelleen niiden matemaattinen mallintaminen.

Täten, nytkin pitäisi lakaista pöytä puhtaaksi ja aloittaa aivan alusta - jos lähdemme liikkeelle oikeista perusolettamuksista, voimme myös päätyä matemaattisesti malliin joka todella toimii, niin suuren skaalan gravitaation kuvailussa kuin hiukkasmaailman ilmiöissä. Jos sen teorian lopputuloksena syntyy kvanttifysikaalinen kuva todennäköisyyksineen, niin hienoa, mutta kvanttiperiaatteiden oikeanapitäminen lähtökohtaisesti ei mielestäni voi johtaa "oikeaan" lopputulokseen.

Säieteorioissa tilanne on hieman samanlainen - näyttäisi että niistä saattaa tulla havaintojamme tai matemaattisia teorioitamme vastaavia tuloksia, mutta perusolettamukset siitä miksi sellainen malli olisi oikea ovat hukassa.

Mistä pitäisi sitten lähteä liikkeelle, sitä en tiennyt 10 vuotta sitten, enkä tiedä edelleenkään.

Niimpä. Tietoisuuden hermonpäitä kutkuttavan lähellä on näissä kuvissa olevat kuvaukset. Tarkoitan Arlan lähettämiä kuvia. Pää on monilla kuitenkin tukevasti "kaavojen pensaassa" vielä. Mutta näyttää siltä, että kaikenteoria tai yhtenäisteoria keksitään näidenkin miesten toimesta vielä tällä vuosikymmenellä. ilme on aiheellinen kun katsoo miten vaikeaa on käsittää.....

Vierailija
kar1
Niimpä. Tietoisuuden hermonpäitä kutkuttavan lähellä on näissä kuvissa olevat kuvaukset. Tarkoitan Arlan lähettämiä kuvia. Pää on monilla kuitenkin tukevasti "kaavojen pensaassa" vielä. Mutta näyttää siltä, että kaikenteoria tai yhtenäisteoria keksitään näidenkin miesten toimesta vielä tällä vuosikymmenellä. ilme on aiheellinen kun katsoo miten vaikeaa on käsittää.....

Missä kuvissa, kerro lisää? Mitä sinä tiedät. liikaako?

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat