Studiind cuprinzător universul nostru, oamenii de știință determină o serie de modele, fapte, care mai târziu devin legi, ipoteze dovedite. Pe baza acestora, alte studii continuă să contribuie la un studiu cuprinzător al lumii în cifre.

Teoria corzilor universului este o modalitate de reprezentare a spațiului universului, constând din anumite fire, care se numesc șiruri și brane. Pentru a spune simplu (pentru manechine), baza lumii nu sunt particulele (după cum știm), ci elementele de energie vibrantă numite șiruri și brane. Dimensiunea șirului este foarte, foarte mică - aproximativ 10 -33 cm.

Pentru ce este și este util? Teoria a servit drept imbold pentru descrierea conceptului de „gravitație”.

Teoria corzilor este matematică, adică natura fizică este descrisă prin ecuații. Sunt multe dintre ele, dar nu există una singură și adevărată. Dimensiunile ascunse experimental ale universului nu au fost încă determinate.

Teoria se bazează pe 5 concepte:

1. Lumea este formată din fire care sunt în stare de vibrație și membrane energetice.
2. În teorie, baza este teoria gravitației și fizică cuantică.
3. Teoria unifică toate forțele majore ale universului.
4. Particulele bozonice și fermionii au noul fel legături - supersimetrie.
5. Teoria descrie dimensiuni ale universului care nu sunt observabile de ochiul uman.

O comparație cu o chitară vă va ajuta să înțelegeți mai bine teoria corzilor.

Pentru prima dată, lumea a auzit despre această teorie în anii șaptezeci ai secolului XX. Numele oamenilor de știință în dezvoltarea acestei ipoteze:

• Witten;
• Veneziano;
• Verde;
• Brut;
• Kaku;
• Maldacena;
• Polyakov;
• Susskind;
• Schwartz.

Firele de energie au fost considerate unidimensionale - șiruri. Aceasta înseamnă că șirul are 1 dimensiune - lungime (fără înălțime). Există 2 tipuri:

• deschis, în care capetele nu se ating;
• buclă închisă.

S-a constatat că pot interacționa și există astfel de opțiuni 5. Aceasta se bazează pe capacitatea de a conecta, deconecta capete. Absența șirurilor de inel este imposibilă, datorită posibilității de a combina șiruri deschise.

Drept urmare, oamenii de știință cred că teoria este capabilă să descrie nu asocierea particulelor, ci comportamentul, forța gravitației. Branele sau foile sunt considerate elemente de care sunt atașate șiruri.

Fizica teoretică este obscură pentru mulți, dar în același timp este de o importanță capitală în studiul lumii din jurul nostru. Sarcina oricărui fizician teoretician este să construiască un model matematic, o teorie capabilă să explice anumite procese din natură.

Nevoie

După cum se știe, legi fizice macrocosmosul, adică lumea în care existăm, diferă semnificativ de legile naturii din microcosmos, în care trăiesc atomii, moleculele și particulele elementare. Un exemplu ar fi un principiu greu de înțeles numit dualismul undelor carpusculare, conform căruia micro-obiectele (electroni, protoni și altele) pot fi atât particule, cât și unde.

La fel ca noi, fizicienii teoreticieni vor să descrie lumea într-un mod concis și ușor de înțeles, care este principala chemare a teoriei corzilor. Poate ajuta la explicarea unora procese fizice, atât la nivelul macrocosmosului, cât și la nivelul microcosmosului, ceea ce îl face universal, unind și alte teorii neînrudite anterior (relativitatea generală și mecanica cuantică).

esență

Conform teoriei corzilor, întreaga lume este construită nu din particule, așa cum se crede astăzi, ci din obiecte infinit de subțiri, lungi de 10-35 m, care au capacitatea de a oscila, ceea ce ne permite să facem o analogie cu șirurile. Cu ajutorul unui mecanism matematic complex, aceste vibrații pot fi asociate cu energia și, prin urmare, cu masa, cu alte cuvinte, orice particulă apare ca urmare a unuia sau altui tip de vibrație a unui șir cuantic.

Probleme și caracteristici

Ca orice teorie neconfirmată, teoria corzilor are o serie de probleme care indică faptul că trebuie îmbunătățită. Aceste probleme includ, de exemplu, astfel de - ca rezultat al calculelor, matematic tip nou particule care nu pot exista în natură - tahioni, al căror pătrat este mai mic decât zero, iar viteza de mișcare depășește viteza luminii.

O altă problemă importantă, sau mai degrabă caracteristică, este existența teoriei corzilor doar în spațiul cu 10 dimensiuni. De ce percepem alte dimensiuni? „Oamenii de știință au ajuns la concluzia că, la scară foarte mică, aceste spații se prăbușesc și se închid de la sine, drept urmare nu le putem determina.

Dezvoltare

Există două tipuri de particule: fermioni - particule de materie și bosoni - purtători de interacțiune. De exemplu, un foton este un boson care poartă interacțiune electromagnetică, un graviton este gravitațional sau același boson Higgs care propagă interacțiunea cu câmpul Higgs. Deci, dacă teoria corzilor a luat în considerare doar bosonii, atunci teoria superstringurilor a luat în considerare și fermionii, care au făcut posibilă scăparea de tahioni.

Versiunea finală a principiului superstringurilor dezvoltată de Edward Witten se numește „m-theory”, conform căreia trebuie introdusă o a 11-a dimensiune pentru a unifica toate versiunile diferite ale teoriei superstringurilor.

Pe asta, poate, putem termina. Lucrările privind rezolvarea problemelor și îmbunătățirea modelului matematic existent sunt efectuate cu sârguință de către fizicienii teoreticieni tari diferite pace. Poate că în curând vom reuși în sfârșit să înțelegem structura lumii din jurul nostru, dar privind înapoi la volumul și complexitatea celor de mai sus, este evident că descrierea rezultată a lumii nu va fi de înțeles fără o anumită bază de cunoștințe în domeniul fizicii si matematicii.

La școală, am învățat că materia constă din atomi, iar atomii sunt formați din nuclee în jurul cărora se învârt electronii. Cam în același mod, planetele se învârt în jurul soarelui, așa că ne este ușor să ne imaginăm. Apoi atomul a fost împărțit în particule elementare și a devenit mai dificil de imaginat structura universului. La scara particulelor, se aplică alte legi și nu este întotdeauna posibil să găsim o analogie din viață. Fizica a devenit abstractă și confuză.

Dar următorul pas în fizica teoretică a adus înapoi un sentiment de realitate. Teoria corzilor a descris lumea în termeni care pot fi imaginați din nou și, prin urmare, mai ușor de înțeles și de reținut.

Subiectul este încă dificil, așa că să mergem în ordine. Mai întâi, vom analiza care este teoria, apoi vom încerca să înțelegem de ce a fost inventată. Iar la desert – un pic de istorie, teoria corzilor are o istorie scurtă, dar cu două revoluții.

Universul este format din fire vibrante de energie

Înainte de teoria corzilor, particulele elementare erau considerate puncte, forme adimensionale cu anumite proprietăți. Teoria corzilor le descrie ca fiind filamente de energie, care au încă o singură dimensiune - lungime. Aceste fire unidimensionale sunt numite corzi cuantice.

Fizica teoretica

Fizica teoretica
descrie lumea prin matematică, spre deosebire de fizica experimentală. Primul fizician teoretic a fost Isaac Newton (1642-1727)

Nucleul unui atom cu electroni, particule elementare și corzi cuantice prin ochii unui artist. Fragment din filmul documentar „Univers elegant”

Corzile cuantice sunt foarte mici, de aproximativ 10 -33 cm lungime. Aceasta este de o sută de milioane de miliarde de ori mai mică decât protonii care se ciocnesc la Large Hadron Collider. Pentru astfel de experimente cu șiruri, ar trebui să construim un accelerator de dimensiunea unei galaxii. Nu am găsit încă o modalitate de a detecta șirurile, dar datorită matematicii, putem ghici unele dintre proprietățile lor.

Corzile cuantice sunt deschise și închise. Capetele deschise sunt libere, capetele închise apropiate unele de altele, formând bucle. Corzile se „deschid” și „închid” în mod constant, conectându-se cu alte șiruri și despărțindu-se în altele mai mici.

Corzile cuantice sunt întinse. Tensiunea în spațiu apare din cauza diferenței de energie: pentru corzile închise între capete închise, pentru corzi deschise - între capetele șirurilor și gol. Fizicienii numesc acest vid margini dimensionale bidimensionale, sau brane, din cuvântul membrană.

centimetri este cea mai mică dimensiune posibilă a unui obiect din univers. Se numește lungimea Planck.

Suntem făcuți din șiruri cuantice

Corzile cuantice vibrează. Acestea sunt vibrații similare cu vibrațiile corzilor de balalaika, cu unde uniforme și un număr întreg de minime și maxime. Când este vibrată, o coardă cuantică nu scoate niciun sunet, pe o scară particule elementare nu există nimic care să transmită vibrațiile sonore. Ea însăși devine o particulă: vibrează cu o frecvență - un cuarc, cu alta - un gluon, cu o a treia - un foton. Prin urmare, un șir cuantic este un singur element de construcție, o „cărămidă” a universului.

Este obișnuit să descriem universul ca spațiu și stele, dar este și planeta noastră, iar noi suntem cu tine, și text pe ecran și fructe de pădure în pădure.

Schema vibrațiilor corzilor. La orice frecvență, toate undele sunt aceleași, numărul lor este întreg: unu, doi și trei

Regiunea Moscova, 2016. Sunt o mulțime de căpșuni - doar țânțarii sunt mai mulți. De asemenea, sunt făcute din șiruri.

Spațiul este acolo undeva. Înapoi în spațiu

Deci, în inima universului se află șiruri cuantice, fire unidimensionale de energie care vibrează, își schimbă dimensiunea și forma și schimbă energie cu alte șiruri. Dar asta nu este tot.

Corzile cuantice se mișcă în spațiu. Și spațiul la scară de șiruri este cea mai curioasă parte a teoriei.

Corzile cuantice se mișcă în 11 dimensiuni

Theodor Kaluza
(1885-1954)

Totul a început cu Albert Einstein. Descoperirile sale au arătat că timpul este relativ și l-a unit cu spațiul într-un singur continuum spațiu-timp. Lucrarea lui Einstein a explicat gravitația, mișcarea planetelor și originea găurilor negre. În plus, i-au inspirat pe contemporani la noi descoperiri.

Einstein a publicat ecuațiile teoriei generale a relativității în 1915-16, iar deja în 1919, matematicianul polonez Theodor Kaluza a încercat să aplice calculele sale la teoria câmpului electromagnetic. Dar a apărut întrebarea: dacă gravitația lui Einstein îndoaie cele patru dimensiuni ale spațiu-timpului, ce se îndoaie forța electromagnetică? Credința în Einstein era puternică, iar Kaluza nu avea nicio îndoială că ecuațiile sale vor descrie electromagnetismul. În schimb, el a sugerat că forțele electromagnetice distorsionează o a cincea dimensiune suplimentară. Lui Einstein i-a plăcut ideea, dar teoria nu a trecut testul experimentelor și a fost uitată până în anii 1960.

Albert Einstein (1879-1955)

Theodor Kaluza
(1885-1954)

Theodor Kaluza
(1885-1954)

Albert Einstein
(1879-1955)

Primele ecuații ale teoriei corzilor au dat rezultate ciudate. În ele au apărut tahioni - particule cu o masă negativă care s-au mișcat mai repede decât viteza luminii. Aici a venit de folos ideea lui Kaluza despre multidimensionalitatea universului. Adevărat, cinci dimensiuni nu erau suficiente, la fel cum șase, șapte sau zece nu erau suficiente. Matematica primei teorii a corzilor avea sens doar dacă universul nostru avea 26 de dimensiuni! Teoriile ulterioare au fost suficiente pentru zece, iar în cea modernă sunt unsprezece dintre ele - zece spațiale și temporale.

Dar dacă da, de ce nu vedem cele șapte dimensiuni suplimentare? Răspunsul este simplu - sunt prea mici. De la distanță, un obiect tridimensional va apărea plat: o conductă de apă va apărea ca o panglică, iar un balon va apărea ca un cerc. Chiar dacă am putea vedea obiecte în alte dimensiuni, nu am lua în considerare multidimensionalitatea lor. Oamenii de știință numesc acest efect compactare.

Dimensiunile suplimentare sunt împăturite în forme imperceptibil de mici de spațiu-timp - ele sunt numite spații Calabi-Yau. De la distanta pare plat.

Putem reprezenta șapte dimensiuni suplimentare doar sub formă de modele matematice. Acestea sunt fantezii care sunt construite pe proprietățile spațiului și timpului cunoscute nouă. Când adăugați o a treia dimensiune, lumea devine tridimensională și putem ocoli obstacolul. Poate că, conform aceluiași principiu, este corect să adăugați cele șapte dimensiuni rămase - și apoi puteți parcurge spațiu-timp de-a lungul lor și puteți ajunge în orice punct al oricărui univers în orice moment.

măsurători în univers conform primei versiuni a teoriei corzilor – bosonică. Acum considerat irelevant

O linie are o singură dimensiune, lungimea ei.

Un balon este voluminos, are o a treia dimensiune - înălțimea. Dar pentru un om bidimensional, arată ca o linie

Așa cum un om bidimensional nu poate reprezenta multidimensionalitatea, tot așa nu putem reprezenta toate dimensiunile universului.

Conform acestui model, șirurile cuantice călătoresc mereu și peste tot, ceea ce înseamnă că aceleași șiruri codifică proprietățile tuturor universurilor posibile de la naștere până la sfârșitul timpului. Din păcate, balonul nostru este plat. Lumea noastră este doar o proiecție în patru dimensiuni a universului unsprezece dimensiuni pe scările vizibile ale spațiu-timpului și nu putem urmări șirurile.

Într-o zi vom vedea Big Bang-ul

Într-o zi vom calcula frecvența de vibrație a corzilor și organizarea dimensiunilor suplimentare în universul nostru. Apoi vom afla absolut totul despre el și vom putea vedea Big Bang-ul sau zburăm către Alpha Centauri. Dar până acum acest lucru este imposibil - nu există indicii pe care să te bazezi în calcule și poți găsi numerele de care ai nevoie doar prin forță brută. Matematicienii au calculat că ar trebui rezolvate 10.500 de opțiuni. Teoria este blocată.

Cu toate acestea, teoria corzilor este încă capabilă să explice natura universului. Pentru a face acest lucru, trebuie să lege toate celelalte teorii, să devină teoria tuturor.

Teoria corzilor va deveni teoria a tot. Poate

În a doua jumătate a secolului al XX-lea, fizicienii au confirmat o serie de teorii fundamentale despre natura universului. Mi s-a părut puțin mai mult - și vom înțelege totul. Cu toate acestea, principala problemă nu a fost încă rezolvată: teoriile funcționează bine separat, dar nu oferă o imagine generală.

Există două teorii principale: teoria relativității și teoria cuantică a câmpurilor.

opțiuni de organizare a 11 dimensiuni în spațiile Calabi-Yau - suficiente pentru toate universurile posibile. Pentru comparație, numărul de atomi din partea observabilă a universului este de aproximativ 1080

opțiuni de organizare a spațiilor Calabi-Yau - suficiente pentru toate universurile posibile. Pentru comparație, numărul de atomi din universul observabil este de aproximativ 1080

Teoria relativitatii
a descris interacțiunea gravitațională dintre planete și stele și a explicat fenomenul găurilor negre. Aceasta este fizica unei lumi vizuale și logice.

Model al interacțiunii gravitaționale a Pământului și a Lunii în spațiu-timp einsteinian

teoria câmpului cuantic
a determinat tipurile de particule elementare și a descris 3 tipuri de interacțiune între ele: puternice, slabe și electromagnetice. Aceasta este fizica haosului.

Lumea cuantică prin ochii unui artist. Video de pe site-ul MiShorts

Se numește teoria cuantică a câmpului cu adăugarea de masă pentru neutrini model standard. Aceasta este teoria de bază a structurii universului la nivel cuantic. Cele mai multe dintre predicțiile teoriei sunt confirmate în experimente.

Modelul standard împarte toate particulele în fermioni și bozoni. Fermionii formează materie - acest grup include toate particulele observabile, cum ar fi cuarcul și electronul. Bosonii sunt forțe care sunt responsabile pentru interacțiunea fermionilor, cum ar fi fotonul și gluonul. Două duzini de particule sunt deja cunoscute, iar oamenii de știință continuă să descopere altele noi.

Este logic să presupunem că interacțiunea gravitațională este transmisă și de bosonul său. Nu a fost încă găsit, totuși, au descris proprietățile și au venit cu un nume - graviton.

Dar unificarea teoriilor eșuează. Conform modelului standard, particulele elementare sunt puncte adimensionale care interacționează la distanțe zero. Dacă această regulă este aplicată gravitonului, ecuațiile dau rezultate infinite, ceea ce le face lipsite de sens. Aceasta este doar una dintre contradicții, dar ilustrează bine cât de departe este o fizică de alta.

Prin urmare, oamenii de știință caută o teorie alternativă care să poată combina toate teoriile într-una singură. O astfel de teorie se numește teoria câmpului unificat sau teoria totul.

Fermionii
formează toate tipurile de materie, cu excepția întunericului

bozoni
transfer de energie între fermioni

Teoria corzilor poate uni lumea științifică

Teoria corzilor în acest rol pare mai atractivă decât altele, deoarece rezolvă imediat contradicția principală. Corzile cuantice vibrează, astfel încât distanța dintre ele este mai mare decât zero, iar calculele imposibile pentru graviton sunt evitate. Și gravitonul în sine se potrivește bine în conceptul de șiruri.

Dar teoria corzilor nu este dovedită prin experimente, realizările ei rămân pe hârtie. Cu atât mai surprinzător este faptul că de 40 de ani nu a fost abandonat – potențialul său este atât de mare. Pentru a înțelege de ce este așa, să privim înapoi și să vedem cum a evoluat.

Teoria corzilor a cunoscut două revoluții

Gabriele Veneziano
(născut în 1942)

La început, teoria corzilor nu a fost deloc considerată o competiție pentru unificarea fizicii. A fost descoperit întâmplător. În 1968, tânărul fizician teoretician Gabriele Veneziano a studiat interacțiunile puternice din interior. nucleul atomic. Dintr-o dată, el a descoperit că ele erau bine descrise de funcția beta a lui Euler, un set de ecuații care fuseseră compilate cu 200 de ani mai devreme de matematicianul elvețian Leonhard Euler. Acest lucru era ciudat: în acele vremuri, atomul era considerat indivizibil, iar lucrarea lui Euler s-a rezolvat doar probleme de matematică. Nimeni nu a înțeles de ce au funcționat ecuațiile, dar au fost folosite în mod activ.

sens fizic Funcțiile beta ale lui Euler au fost descoperite doi ani mai târziu. Trei fizicieni, Yochiro Nambu, Holger Nielsen și Leonard Susskind, au sugerat că particulele elementare ar putea să nu fie puncte, ci șiruri vibrante unidimensionale. Interacțiunea puternică pentru astfel de obiecte a fost descrisă în mod ideal de ecuațiile lui Euler. Prima versiune a teoriei corzilor a fost numită bosonică, deoarece descria natura corzilor bosonilor responsabili de interacțiunile materiei și nu a atins fermionii care contează.

Teoria era grosolană. În ea au apărut tahioni, iar principalele predicții au contrazis rezultatele experimentelor. Și deși multidimensionalitatea lui Kaluza a reușit să scape de tahioni, teoria corzilor nu a prins rădăcini.

• Gabriele Veneziano
• Yoichiro Nambu
• Holger Nielsen
• Leonard Susskind
• John Schwartz
• Michael Green
• Edward Witten

• Gabriele Veneziano
• Yoichiro Nambu
• Holger Nielsen
• Leonard Susskind
• John Schwartz
• Michael Green
• Edward Witten

Dar adevărații susținători ai teoriei au rămas. În 1971, Pierre Ramon a adăugat fermioni la teoria corzilor, reducând numărul de dimensiuni de la 26 la zece. A început teoria supersimetriei.

S-a spus că fiecare fermion are propriul său boson, ceea ce înseamnă că materia și energia sunt simetrice. Nu contează că universul observabil nu este simetric, a spus Ramon, există condiții în care simetria este încă observată. Și dacă, conform teoriei corzilor, fermionii și bosonii sunt codificați de aceleași obiecte, atunci în aceste condiții, materia se poate transforma în energie și invers. Această proprietate a corzilor a fost numită supersimetrie, iar teoria corzilor în sine a fost numită teoria superstringurilor.

În 1974, John Schwartz și Joel Sherk au descoperit că unele dintre proprietățile corzilor se potriveau remarcabil de bine cu cele ale presupusului purtător de gravitație, gravitonul. Din acel moment, teoria a început să pretindă serios că se generalizează.

dimensiunile spațiu-timp au fost în prima teorie a superstringurilor

„Structura matematică a teoriei corzilor este atât de frumoasă și are atât de multe proprietăți uimitoare încât trebuie să indice cu siguranță ceva mai profund.”

Prima revoluție a superstringurilor s-a întâmplat în 1984. John Schwartz și Michael Green au prezentat model matematic, care a arătat că multe contradicții între teoria corzilor și modelul standard pot fi eliminate. Noile ecuații au legat teoria și de toate tipurile de materie și energie. Lumea științifică era într-o febră - fizicienii și-au abandonat cercetările și au trecut la studiul corzilor.

Din 1984 până în 1986, au fost scrise peste o mie de lucrări despre teoria corzilor. Ei au arătat că multe dintre prevederile Modelului Standard și ale teoriei gravitației, care au fost colectate bit cu bit de ani de zile, decurg în mod natural din fizica corzilor. Cercetările au convins oamenii de știință că o teorie unificatoare este chiar după colț.

„În momentul în care ești introdus în teoria corzilor și realizezi că aproape toate progresele majore ale fizicii din ultimul secol urmează – și urmează cu atâta eleganță – dintr-un punct de plecare atât de simplu, îți demonstrează în mod clar puterea incredibilă a acestei teorii.”

Dar teoria corzilor nu se grăbea să-și dezvăluie secretele. În locul problemelor rezolvate au apărut altele noi. Oamenii de știință au descoperit că nu există una, ci cinci teorii ale superstringurilor. În ele, strunele aveau tipuri diferite supersimetrie și nu exista nicio modalitate de a ști care teorie era corectă.

Metode matematice aveau limita lor. Fizicienii sunt obișnuiți cu ecuații complexe care nu dau rezultate exacte, dar pentru teoria corzilor era imposibil să se scrie chiar și ecuații exacte. Și rezultatele aproximative ale ecuațiilor aproximative nu au dat răspunsuri. A devenit clar că era nevoie de o nouă matematică pentru a studia teoria, dar nimeni nu știa care dintre ele. Arda oamenilor de știință s-a domolit.

A doua revoluție a superstringurilor a tunat în 1995. Stagnarea a fost încheiată de raportul lui Edward Witten la o conferință despre teoria corzilor din California de Sud. Witten a arătat că toate cele cinci teorii sunt cazuri speciale ale unei teorii a superstringurilor, mai generală, în care nu zece dimensiuni, ci unsprezece. Witten a numit teoria unificatoare teoria M, sau Mama tuturor teoriilor, din cuvânt englezesc mamă.

Dar altceva era mai important. Teoria M a lui Witten a descris atât de bine efectul gravitației în teoria superstringurilor încât a fost numită teoria supersimetrică a gravitației sau teoria supergravitației. Acest lucru i-a inspirat pe oamenii de știință și reviste științifice din nou plin de publicații despre fizica corzilor.

măsurătorile spațiu-timp în teoria modernă superstringuri

„Teoria corzilor este o piesă a fizicii secolului 21 care a intrat accidental în secolul 20. Poate dura zeci de ani, sau chiar secole, până când este pe deplin dezvoltat și înțeles.

Ecourile acestei revoluții se mai aud și astăzi. Dar, în ciuda eforturilor oamenilor de știință, există mai multe întrebări în teoria corzilor decât răspunsuri. Știința modernă încearcă să construiască modele ale universului multidimensional și studiază dimensiunile ca membrane ale spațiului. Se numesc brane - vă amintiți golul, pe care sunt întinse șiruri deschise? Se presupune că șirurile în sine se pot dovedi a fi bidimensionale sau tridimensionale. Ei chiar vorbesc despre o nouă teorie fundamentală cu 12 dimensiuni - teoria F, Părintele tuturor teoriilor, de la cuvântul Tată. Istoria teoriei corzilor este departe de a fi încheiată.

Teoria corzilor nu a fost încă dovedită, dar nici nu a fost infirmată.

problema principala teorii – în lipsa unor dovezi directe. Da, din asta decurg și alte teorii, oamenii de știință adaugă 2 și 2 și rezultă 4. Dar asta nu înseamnă că cei patru constau din doi. Experimentele de la Large Hadron Collider nu au descoperit încă supersimetria, care ar confirma baza structurală unificată a universului și ar juca în mâinile susținătorilor fizicii corzilor. Dar nu există nici respingeri. De aceea, matematica elegantă a teoriei corzilor continuă să entuziasmeze mințile oamenilor de știință, promițând să dezvăluie toate misterele universului.

Vorbind de teoria corzilor, nu se poate să nu-l menționăm pe Brian Greene, profesor la Universitatea Columbia și un neobosit popularizator al teoriei. Green ține prelegeri și apare la televizor. În 2000, cartea sa The Elegant Universe. Superstrings, Hidden Dimensions, and the Search for the Ultimate Theory” a devenit finalist pentru Premiul Pulitzer. În 2011, s-a jucat în episodul 83 din The Big Bang Theory. În 2013 a vizitat Moscova Institutul Politehnic si a dat un interviu lui Lenta-ru

Dacă nu doriți să deveniți un expert în teoria corzilor, dar doriți să înțelegeți în ce lume trăiți, amintiți-vă de cheat sheet:

1. Universul este alcătuit din fire de energie - corzi cuantice - care vibrează ca și corzile instrumentelor muzicale. Frecvența diferită a vibrațiilor transformă corzile în particule diferite.
2. Capetele șirurilor pot fi libere, sau pot fi închise între ele, formând bucle. Corzile se închid, se deschid și fac schimb de energie în mod constant cu alte corzi.
3. Corzile cuantice există într-un univers cu 11 dimensiuni. Cele 7 dimensiuni suplimentare sunt pliate în forme imperceptibil de mici de spațiu-timp, așa că nu le putem vedea. Aceasta se numește compactare dimensională.
4. Dacă am ști exact cum sunt pliate dimensiunile universului nostru, atunci poate că am putea călători în timp către alte stele. Dar, deși acest lucru nu este posibil - trebuie rezolvate prea multe opțiuni. Ar fi suficiente pentru toate universurile posibile.
5. Teoria corzilor poate uni toate teoriile fizice și ne poate dezvălui secretele universului - există toate premisele pentru aceasta. Dar încă nu există dovezi.
6. Alte descoperiri decurg logic din teoria corzilor stiinta moderna. Din păcate, asta nu dovedește nimic.
7. Teoria corzilor a supraviețuit două revoluții superstring și mulți ani de neglijare. Unii oameni de știință o consideră science fiction, alții cred că noile tehnologii vor ajuta la dovedirea acestui lucru.
8. Cel mai important, dacă intenționați să le spuneți prietenilor despre teoria corzilor, asigurați-vă că nu există nici un fizician printre ei - veți economisi timp și nervi. Și vei arăta ca Brian Green de la Institutul Politehnic:

• Traducere

Teoria corzilor se bazează pe ideea că, în loc de particule elementare cu dimensiune zero, Universul este format din șiruri unidimensionale.

Teoria corzilor este una dintre cele mai ingenioase, controversate și nedovedite idei din fizică. Se bazează pe o tendință fizică care trăiește de multe secole - că la un nivel fundamental, totul diverse forţe, particulele, interacțiunile și manifestările realității sunt legate între ele ca părți diferite ale aceleiași platforme. În loc de patru independente interacțiuni fundamentale- puternice, electromagnetice, slabe și gravitaționale - există o teorie unificată care le acoperă pe toate.

În multe privințe, teoria corzilor este cel mai bun candidat pentru teoria cuantica gravitația, care unește interacțiunile pe cele mai înalte niveluri energii. Și deși nu există dovezi experimentale pentru acest lucru, există motive teoretice convingătoare pentru a crede că acesta este cazul. În 2015, cel mai mare teoretician al corzilor, Edward Witten, a scris o lucrare despre ceea ce fiecare fizician ar trebui să știe despre teoria corzilor. Și asta înseamnă - chiar dacă nu ești fizician.



Diferența dintre interacțiunile standard din teoria câmpului cuantic (stânga) pentru particulele punctuale și interacțiunile din teoria corzilor (dreapta) pentru șirurile închise.

Este uimitor cât de multe în comun se găsesc uneori în legile naturii, cu privire la fenomene aparent fără legătură. Structurile matematice ale unor astfel de fenomene sunt adesea foarte asemănătoare și uneori chiar identice. Atractia a doua corpuri masive conform legilor lui Newton este aproape identica cu atractia / respingerea particulelor incarcate electric. Oscilațiile unui pendul sunt complet analoge cu mișcarea unei mase pe un arc sau o planetă în jurul unei stele. Undele gravitaționale, undele de apă, undele luminoase toate au proprietăți remarcabil de similare, în ciuda faptului că provin din surse fizice fundamental diferite. Și în același sens, deși mulți nu își dau seama, teoria cuantică a unei particule și abordarea teoriei cuantice a gravitației sunt, de asemenea, similare între ele.

Diagrama Feynman care reprezintă împrăștierea a doi electroni - aceasta necesită însumarea tuturor istoriilor posibile de interacțiune ale particulelor

Teoria cuantică a câmpului funcționează astfel: luăm o particulă și realizăm o „sumare matematică a tuturor istoriilor sale”. Nu puteți doar să calculați unde a fost particula și unde este acum și cum a ajuns acolo - pentru că există o incertitudine cuantică inerentă și fundamentală în natură. În schimb, însumăm toate modalitățile posibile în care ar fi putut ajunge la starea actuală („istoria trecută”), cu ponderile de probabilitate corespunzătoare, apoi calculăm starea cuantică a unei particule.

Pentru a lucra cu gravitația și nu cu particulele cuantice, trebuie să schimbați câteva lucruri. Deoarece teoria generală a relativității a lui Einstein nu se referă la particule, ci la curbura spațiu-timpului, nu vom face o medie a tuturor istoriilor posibile ale unei particule. În schimb, facem o medie a tuturor geometriilor spațiu-timp posibile.

Gravitația conform regulilor lui Einstein și orice altceva (forțe puternice, slabe și electromagnetice) conform regulilor fizicii cuantice sunt două seturi diferite de legi care guvernează totul în univers.

Lucrul în trei dimensiuni spațiale este foarte dificil și atunci când ne confruntăm cu o problemă fizică complexă, adesea încercăm să rezolvăm mai întâi versiunea mai simplă a acesteia. Dacă cobori o dimensiune, totul devine mai ușor. Singurele suprafețe unidimensionale posibile sunt un șir deschis, cu două capete separate, neconectate unul cu celălalt, sau un șir închis, ale cărui capete sunt conectate și formează o buclă. În plus, curbura spațiului – foarte complexă în trei dimensiuni – devine o chestiune banală. Deci, dacă vrem să adăugăm materie, folosim un set de câmpuri scalare (la fel cum facem pentru anumite tipuri de particule) și o constantă cosmologică (care funcționează exact ca termenul de masă din ecuație): o mare analogie.

Gradele suplimentare de libertate pe care le obține o particulă în mai multe dimensiuni nu joacă un rol deosebit; atâta timp cât putem determina vectorul impuls, aceasta rămâne măsura principală. Prin urmare, într-o dimensiune, gravitația cuantică arată la fel ca o particulă cuantică liberă în orice număr arbitrar de dimensiuni.

Grafic cu vârfuri în care converg trei muchii - o componentă cheie a construirii unei integrale a căii legate de gravitația cuantică unidimensională

Următorul pas este includerea interacțiunilor și trecerea de la o particulă liberă fără amplitudini de împrăștiere sau secțiuni transversale eficiente la una care poate avea un rol fizic asociat cu universul. Grafice precum cel de mai sus ne permit să descriem conceptul fizic de acțiune în gravitația cuantică. Dacă notăm toate combinațiile posibile ale unor astfel de grafice și însumăm peste ele - aplicând aceleași legi ca de obicei, de exemplu legea conservării impulsului - putem finaliza analogia. Gravitația cuantică într-o dimensiune este foarte asemănătoare cu interacțiunea unei particule în orice număr de dimensiuni.

Probabilitatea de a găsi o particulă cuantică într-un anumit loc nu este niciodată de 100%; probabilitatea este distribuită în spațiu și timp.

Următorul pas este trecerea de la o dimensiune spațială la 3+1 dimensiuni: unde universul are trei dimensiuni spațiale și una de timp. Dar acest „upgrade” teoretic la gravitație poate fi foarte dificil. O altă abordare poate fi găsită dacă decidem să lucrăm în direcția opusă.

În loc să numărăm comportamentul unei singure particule (o entitate zero-dimensională) în orice număr de dimensiuni, poate am putea număra comportamentul unui șir, deschis sau închis (o entitate unidimensională). Și pe baza acestui lucru, căutați deja analogii cu mai multe teorie completă gravitația cuantică într-un număr mai realist de dimensiuni.

Diagramele Feynman (sus) se bazează pe particule punctiforme și pe interacțiunile lor. Transformându-le în analogi ai teoriei corzilor (mai jos), obținem suprafețe care pot avea o curbură netrivială.

În loc de puncte și interacțiuni, începem imediat să lucrăm cu suprafețe, membrane și așa mai departe. După ce am primit o suprafață multidimensională reală, o putem curba în moduri non-triviale. Începem să observăm un comportament foarte interesant la ea; una care poate sta la baza curburii spațiu-timpului observată în Univers în cadrul relativității generale.

Dar, în timp ce gravitația cuantică unidimensională ne oferă o teorie cuantică a câmpului pentru particule în spațiu-timp posibil curbat, ea nu descrie prin ea însăși gravitația. Ce lipsește din acest puzzle? Nu există nicio corespondență între operatori, sau funcții, care să reprezinte interacțiuni și proprietăți mecanice cuantice, precum și stări, adică modul în care particulele și proprietățile lor se schimbă în timp. Această corespondență „declarație” a fost un ingredient necesar, dar lipsă.

Dar dacă trecem de la particule punctiforme la entități șir, apare această corespondență.

Deformarea metricii spațiu-timp poate fi reprezentată printr-o fluctuație ("p"), iar dacă este aplicată analogiei șirului, va descrie fluctuația spațiu-timpului și va corespunde stării cuantice a șirului.

La trecerea de la particule la șiruri, apare o corespondență reală a operatorilor-stări. O fluctuație în metrica spațiu-timp (adică un operator) reprezintă automat o stare în descrierea mecanică cuantică a proprietăților unui șir. Prin urmare, teoria cuantică a gravitației în spațiu-timp poate fi creată pe baza teoriei corzilor.

Dar asta nu este tot ce vom obține: vom obține și gravitația cuantică combinată cu alte particule și interacțiuni în spațiu-timp, cu cele corespunzătoare altor operatori de corzi din teoria câmpului. Există, de asemenea, un operator care descrie fluctuațiile geometriei spațiu-timp și altul pentru stările cuantice ale șirului. Cel mai interesant lucru despre teoria corzilor este că ne poate oferi o teorie cuantică funcțională a gravitației.

Brian Green dând o prezentare despre teoria corzilor

Toate acestea nu înseamnă că problema este rezolvată și că teoria corzilor este calea către gravitația cuantică. Marea speranță a teoriei corzilor este că aceste analogii vor fi capabile să se țină la toate scările și că va exista o corespondență neechivocă unu-la-unu cu imaginea cu corzi a lumii și a universului pe care le observăm în jurul nostru.

Până acum, imaginea lumii cu șiruri și superșiruri este consecventă doar în câteva seturi de dimensiuni, iar cea mai promițătoare dintre ele nu ne oferă gravitația cu patru dimensiuni a lui Einstein care descrie Universul nostru. În schimb, descoperim teoria gravitațională Brans-Dicke cu 10 dimensiuni. Pentru a restabili gravitația care există în Universul nostru, este necesar să „scăpăm” de șase dimensiuni și să direcționăm constanta de cuplare ω la infinit.

Dacă ați auzit termenul „compactare” în teoria corzilor, este doar un cuvânt care înseamnă că trebuie să dezvăluim aceste mistere. Până acum, mulți oameni presupun existența unei soluții complete și convingătoare potrivite pentru compactare. Dar întrebarea cum să obținem gravitația lui Einstein și dimensiunile 3+1 dintr-o teorie cu 10 dimensiuni rămâne deschisă.

Proiecția 2D a varietatii Calabi-Yau, una dintre metodele populare pentru compactarea dimensiunilor suplimentare inutile ale teoriei corzilor

Teoria corzilor oferă o cale către gravitația cuantică pe care puține alternative o pot egala. Dacă tragem concluzii rezonabile despre modul în care funcționează matematica, putem deriva atât GR cât și Modelul Standard. Până în prezent, este singura idee care ne oferă acest lucru - de aceea este urmărită atât de disperat. Indiferent dacă susțineți succesul sau eșecul pentru teoria corzilor, sau cum vă simțiți cu privire la lipsa predicțiilor testabile, aceasta rămâne fără îndoială una dintre cele mai active domenii de cercetare în fizica teoretică. De fapt, teoria corzilor iese în evidență ca idee principală printre visele fizicienilor cu privire la o teorie definitivă.

Etichete: Adăugați etichete

Diverse versiuni ale teoriei corzilor sunt acum considerate drept principalii concurenți pentru titlul unei teorii universale cuprinzătoare care explică natura a tot ceea ce există. Și acesta este un fel de Sfântul Graal al fizicienilor teoreticieni implicați în teoria particulelor elementare și cosmologie. Teoria universală (alias teoria a tot) conține doar câteva ecuații care combină totalitatea cunoștințelor umane despre natura interacțiunilor și proprietățile elementelor fundamentale ale materiei din care este construit Universul.

Astăzi, teoria corzilor a fost combinată cu conceptul de supersimetrie, rezultând nașterea teoriei superstringurilor, iar astăzi acesta este maximul care s-a atins în ceea ce privește unificarea teoriei tuturor celor patru interacțiuni principale (forțe care acționează în natură). Teoria supersimetriei în sine este deja construită pe baza a priori concept modern, conform căreia orice interacțiune la distanță (de câmp) se datorează schimbului de particule-purtători ai interacțiunii de tipul corespunzător dintre particulele care interacționează (vezi Modelul Standard). Pentru claritate, particulele care interacționează pot fi considerate „cărămizi” universului, iar particulele purtătoare - ciment.

Teoria corzilor este o ramură a fizicii matematice care studiază dinamica particulelor nu punctuale, ca majoritatea ramurilor fizicii, ci a obiectelor extinse unidimensionale, de exemplu. siruri de caractere.
În cadrul Modelului Standard, quarcii acționează ca blocuri de construcție, iar bosonii gauge, pe care acești quarci îi schimbă între ei, acționează ca purtători de interacțiune. Teoria supersimetriei merge și mai departe și afirmă că quarcurile și leptonii înșiși nu sunt fundamentale: toți constau din structuri (cărămizi) de materie chiar mai grele și nedescoperite experimental, ținute împreună de un „ciment” și mai puternic de particule superenergetice - purtători de interacţiuni decât quarci.în hadroni şi bozoni.

Desigur, în conditii de laborator Niciuna dintre predicțiile teoriei supersimetriei nu a fost verificată până acum, cu toate acestea, componentele ascunse ipotetice ale lumii materiale au deja nume - de exemplu, electronul (partenerul supersimetric al electronului), squarkul etc. Existența aceste particule, totuși, sunt prezise fără ambiguitate de teorii de acest fel.

Imaginea universului oferită de aceste teorii este însă destul de ușor de vizualizat. La scări de ordinul 10E–35 m, adică cu 20 de ordine de mărime mai mici decât diametrul aceluiași proton, care include trei quarci legați, structura materiei diferă de ceea ce suntem obișnuiți chiar și la nivelul elementare. particule. La distanțe atât de mici (și la energii de interacțiune atât de mari încât este de neconceput) materia se transformă într-o serie de unde stătătoare de câmp, similare cu cele care sunt excitate în corzile instrumentelor muzicale. La fel ca o coardă de chitară, pe lângă tonul fundamental, într-o astfel de coardă pot fi excitate multe harmonice sau armonice. Fiecare armonică are propria sa stare de energie. Conform principiului relativității (vezi Teoria relativității), energia și masa sunt echivalente, ceea ce înseamnă că cu cât frecvența vibrației undei armonice a unei coarde este mai mare, cu atât energia acesteia este mai mare și cu atât masa particulei observate este mai mare.

Totuși, dacă o undă staționară dintr-o coardă de chitară este vizualizată destul de simplu, undele staționare propuse de teoria superstringurilor sunt greu de vizualizat - adevărul este că supercordurile vibrează într-un spațiu care are 11 dimensiuni. Suntem obișnuiți cu un spațiu cu patru dimensiuni, care conține trei dimensiuni spațiale și una temporală (stânga-dreapta, sus-jos, înainte-înapoi, trecut-viitor). În spațiul superstringurilor, lucrurile sunt mult mai complicate (vezi insertul). Fizicienii teoreticieni rezolvă problema alunecoasă a dimensiunilor spațiale „extra” susținând că acestea sunt „ascunse” (sau, limbaj științific exprimate, „compactivitate”) și, prin urmare, nu sunt observate la energiile obișnuite.

Mai recent, teoria corzilor a primit dezvoltare ulterioară sub forma teoriei membranelor multidimensionale - de fapt, acestea sunt aceleași șiruri, dar plate. Așa cum unul dintre autorii săi a glumit cu dezinvoltură, membranele diferă de șiruri în același mod în care tăițeii diferă de vermicelli.

Asta, poate, este tot ceea ce se poate spune pe scurt despre una dintre teorii, nu fără motiv care pretind astăzi că este teoria universală a Marii Unificări a tuturor interacțiunilor de forță. Din păcate, această teorie nu este lipsită de păcat. În primul rând, nu s-a redus încă la o formă matematică riguroasă din cauza insuficienței aparate matematice pentru a-l aduce într-o corespondență internă strictă. Au trecut 20 de ani de când această teorie a apărut și nimeni nu a reușit să armonizeze în mod constant unele dintre aspectele și versiunile sale cu altele. Și mai neplăcut este faptul că niciunul dintre teoreticienii care propun teoria corzilor (și, mai ales, a supercordurilor) nu a propus încă un singur experiment pe baza căruia aceste teorii să poată fi testate în laborator. Din păcate, mă tem că până nu vor face acest lucru, toată munca lor va rămâne un joc bizar de fantezie și un exercițiu de înțelegere a cunoștințelor ezoterice în afara curentului principal al științelor naturale.

Studierea proprietăților găurilor negre

În 1996, teoreticienii corzilor Andrew Strominger și Cumrun Vafa, bazându-se pe rezultatele anterioare ale lui Susskind și Sen, au publicat The Microscopic Nature of Bekenstein and Hawking's Entropy. În această lucrare, Strominger și Wafa au fost capabili să folosească teoria corzilor pentru a găsi componentele microscopice ale unei anumite clase de găuri negre, precum și pentru a calcula cu exactitate contribuțiile acestor componente la entropie. Lucrarea sa bazat pe aplicarea unei noi metode, parțial dincolo de sfera teoriei perturbațiilor, care a fost folosită în anii 1980 și începutul anilor 1990. Rezultatul lucrării a coincis exact cu predicțiile lui Bekenstein și Hawking, făcute cu peste douăzeci de ani în urmă.

Strominger și Vafa au contracarat procesele reale de formare a găurilor negre cu o abordare constructivă. Ei au schimbat viziunea asupra formării găurilor negre, arătând că acestea pot fi construite prin asamblarea minuțioasă într-un singur mecanism a setului exact de brane descoperit în timpul celei de-a doua revoluții a superstringurilor.

Având în mână toate comenzile unui design microscopic gaură neagră, Strominger și Wafa au reușit să calculeze numărul de permutări ale componentelor microscopice ale unei găuri negre care lasă neschimbate caracteristici observabile comune, cum ar fi masa și sarcina. După aceea, au comparat numărul rezultat cu aria orizontului de evenimente al găurii negre - entropia prezisă de Bekenstein și Hawking - și au găsit acordul perfect. Cel puțin pentru clasa găurilor negre extreme, Strominger și Vafa au reușit să găsească o aplicație a teoriei corzilor la analiza componentelor microscopice și la calculul exact al entropiei corespunzătoare. Problema cu care se confruntase fizicienii timp de un sfert de secol a fost rezolvată.

Pentru mulți teoreticieni, această descoperire a fost un argument important și convingător în sprijinul teoriei corzilor. Dezvoltarea teoriei corzilor este încă prea brută pentru o comparație directă și precisă cu rezultatele experimentale, de exemplu, cu rezultatele măsurătorilor maselor unui quarc sau unui electron. Teoria corzilor oferă însă prima justificare fundamentală cu mult timp în urmă. proprietate publică găuri negre, imposibilitatea de a explica care a împiedicat mulți ani cercetările fizicienilor care lucrează cu teorii tradiționale. Chiar și Sheldon Glashow Laureat Nobelîn fizică și un oponent ferm al teoriei corzilor în anii 1980, a recunoscut într-un interviu din 1997 că „atunci când teoreticienii corzilor vorbesc despre găurile negre, ei vorbesc aproape despre fenomene observabile, iar acest lucru este impresionant”.

Cosmologia șirurilor

Există trei puncte principale în care teoria corzilor modifică modelul cosmologic standard. În primul rând, în spiritul cercetării moderne, care clarifică tot mai mult situația, din teoria corzilor rezultă că universul ar trebui să aibă o dimensiune minimă admisă. Această concluzie schimbă ideea structurii Universului imediat în momentul Big Bang-ului, pentru care modelul standard dă dimensiunea zero a Universului. În al doilea rând, conceptul de dualitate T, adică dualitatea razelor mici și mari (în legătură strânsă cu existenţa unei dimensiuni minime) în teoria corzilor este importantă şi în cosmologie. În al treilea rând, numărul de dimensiuni spațiu-timp în teoria corzilor este mai mare de patru, așa că cosmologia trebuie să descrie evoluția tuturor acestor dimensiuni.

Modelul lui Brandenberg și Wafa

La sfârșitul anilor 1980 Robert Brandenberger și Kumrun Wafa au făcut primul pași importanți pentru a înțelege ce schimbări în consecințele modelului cosmologic standard vor duce la utilizarea teoriei corzilor. Au ajuns la două concluzii importante. În primul rând, pe măsură ce ne întoarcem la timpul Big Bang, temperatura continuă să crească până când dimensiunea universului în toate direcțiile este egală cu lungimea lui Planck. În acest moment, temperatura va atinge un maxim și va începe să scadă. La nivel intuitiv, nu este greu de înțeles motivul acestui fenomen. Presupuneți pentru simplitate (urmând Brandenberger și Wafa) că toate dimensiunile spațiale ale universului sunt ciclice. Pe măsură ce ne întoarcem în timp, raza fiecărui cerc se micșorează și temperatura universului crește. Din teoria corzilor știm că reducerea razelor mai întâi la și apoi sub lungimea Planck este echivalent fizic cu scăderea razelor la lungimea Planck, urmată de creșterea lor ulterioară. Deoarece temperatura scade în timpul expansiunii Universului, încercările nereușite de a comprima Universul la dimensiuni mai mici decât lungimea Planck vor duce la încetarea creșterii temperaturii și la scăderea acesteia în continuare.

Drept urmare, Brandenberger și Vafa au ajuns la următoarea imagine cosmologică: în primul rând, toate dimensiunile spațiale din teoria corzilor sunt strâns înfăşurate până la o dimensiune minimă de ordinul lungimii Planck. Temperatura și energia sunt ridicate, dar nu infinite: paradoxuri punct de start dimensiunea zero în teoria corzilor sunt rezolvate. În momentul inițial al existenței Universului, toate dimensiunile spațiale ale teoriei corzilor sunt complet egale și complet simetrice: toate sunt înfășurate într-o bucată multidimensională de dimensiuni Planck. În plus, conform lui Brandenberger și Wafa, Universul trece prin prima etapă de reducere a simetriei, când la momentul Planck sunt selectate trei dimensiuni spațiale pentru expansiunea ulterioară, în timp ce restul își păstrează dimensiunea Planck inițială. Aceste trei dimensiuni sunt apoi identificate cu dimensiunile din scenariul cosmologiei inflaționiste și evoluează în forma observată acum.

Modelul Veneziano și Gasperini

De la lucrările lui Brandenberger și Wafa, fizicienii au făcut progrese continue spre înțelegerea cosmologiei corzilor. Printre cei care conduc aceste studii se numără Gabriele Veneziano și colegul său Maurizio Gasperini de la Universitatea din Torino. Acești oameni de știință au prezentat versiunea lor de cosmologie a corzilor, care în mai multe locuri este în contact cu scenariul descris mai sus, dar în alte locuri este fundamental diferită de acesta. La fel ca Brandenberger și Wafa, ei s-au bazat pe existența unei lungimi minime în teoria corzilor pentru a elimina temperatura infinită și densitatea de energie care apar în modelele standard și inflaționiste. Cu toate acestea, în loc să concluzioneze că, datorită acestei proprietăți, Universul se naște dintr-un bulgăre de mărimea lui Planck, Gasperini și Veneziano au sugerat că a existat un univers preistoric care a apărut cu mult înainte de momentul numit punctul zero și a dat naștere acestui cosmic ". embrion” de dimensiuni Planck.

Starea inițială a Universului într-un astfel de scenariu și în modelul Big Bang este foarte diferită. Potrivit lui Gasperini și Veneziano, Universul nu era o minge de dimensiuni fierbinți și strâns răsucite, ci era rece și avea o întindere infinită. Apoi, după cum reiese din ecuațiile teoriei corzilor, instabilitatea a invadat Universul și toate punctele sale au început, ca în epoca inflației, potrivit lui Guth, să se împrăștie rapid în lateral.

Gasperini și Veneziano au arătat că, din această cauză, spațiul a devenit din ce în ce mai curbat și ca urmare a avut loc o creștere bruscă a temperaturii și a densității de energie. A trecut puțin timp, iar zona tridimensională de dimensiuni milimetrice din interiorul acestor întinderi nesfârșite a fost transformată într-un loc fierbinte și dens, identic cu pata care se formează în timpul expansiunii inflaționiste, potrivit lui Gut. Apoi totul a mers conform scenariului standard al cosmologiei Big Bang, iar locul în expansiune a devenit Universul observabil.

Deoarece era pre-Big Bang și-a cunoscut propria expansiune inflaționistă, soluția lui Guth la paradoxul orizontului este integrată automat în acest scenariu cosmologic. În cuvintele lui Veneziano (într-un interviu din 1998), „teoria corzilor ne prezintă o variantă a cosmologiei inflaționiste pe un platou de argint”.

Studiul cosmologiei corzilor devine rapid o zonă de cercetare activă și productivă. De exemplu, scenariul evoluției dinainte de Big Bang a fost subiectul unor dezbateri aprinse de mai multe ori, iar locul său în formularea cosmologică viitoare este departe de a fi evident. Cu toate acestea, nu există nicio îndoială că această formulare cosmologică se va baza ferm pe înțelegerea de către fizicieni a rezultatelor descoperite în timpul celei de-a doua revoluții a superstringurilor. De exemplu, consecințele cosmologice ale existenței membranelor multidimensionale nu sunt încă clare. Cu alte cuvinte, cum se va schimba ideea primelor momente ale existenței Universului ca urmare a analizei teoriei M finalizate? Această problemă este cercetată intens.