Teoria strun
Teoria strun (TS) –
to teoria przewidująca, że podstawowym budulcem materii nie są cząstki w postaci
punktu lecz struny wielkości 10-31 metra.
Pierwotna teoria strun, zwana
teorią strun bozonowych, powstała w 1970 roku. Jednak nie jest ona teorią
odzwierciedlającą stan naszego fizycznego świata, ponieważ nie zakłada istnienia
fermionów. Z upływem czasu pojawiały się nowe odmiany teorii stun. Obecnie uważa
się, że wszystkie te teorie są odmianami jednej teorii wyższego rzędu
M-teorii.
TS przewiduje, że przestrzeń, w której żyjemy ma co najmniej 10
wymiarów, przy czym trzy wymiary przestrzenne oraz czas są wymiarami otwartymi,
natomiast pozostałe wymiary są skompaktyfikowane do rozmiarów niedostępnych
naszemu codziennemu doświadczeniu, dlatego ich nie obserwujemy.
Przed latami
90-tymi XX wieku teoretycy zakładali,
że istnieje pięć odrębnych teorii superstrun: otwarta typu I, zamknięta typu I,
zamknięta typu IIA, zamknięta typu IIB i dwa zapachy heterotycznej teorii strun
(SO(32) i E8xE8)[6]. Rozumowano, że tylko jedna z tych pięciu kandydatek będzie
właściwą teorią wszystkiego, i że to będzie ta, której limit niskiej energii, w
dziesięciu wymiarach przestrzennych skompaktyfikowanych w dół do czterech będzie
odpowiadał obserwowanym wielkościom fizycznym. Obecnie już wiadomo, że ten obraz
był niepoprawny oraz, że pięć teorii superstrun jest połączone wzajemnie w taki
sposób jak gdyby każda z nich była specjalnym przypadkiem jakiejś bardziej
fundamentalnej (podstawowej) teorii (M-teorii). Te teorie są związane przez
transformacje, które nazywane są dualnościami. Jeżeli dwie teorie są związane
przez transformację dualną, to oznacza, że pierwsza teoria może być
transformowana w pewien sposób, że skończy wyglądając zupełnie jak druga teoria.
Mówi się wtedy, że te dwie teorie są dualne względem siebie zakładając określoną
transformację. Ujmując w inny sposób można stwierdzić, że dwie teorie są różnym
matematycznym opisem tego samego zjawiska.
Te dualności łączą wielkości,
które uważano za odrębne. W dużych i małych skalach wielkości, jak i w silnych i
słabych oddziaływaniach, istnieją wielkości takie, które zawsze oznaczały bardzo
odległe granice zachowania systemu fizycznego zarówno w klasycznej teorii pola
jaki i w kwantowej fizyce fizyce cząstek elementarnych. T-dualizm odnosi duże i
małe skale odległości między teoriami strun, S-dualizm odnosi się do silnego i
słabego sprzężenia sił między teoriami strun. U-dualizm łączy T-dualizm i
S-dualizm.