СТРУН ТЕО́РИЯ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
СТРУН ТЕО́РИЯ, обобщение квантовой теории поля (КТП), связанное с ослаблением требований локальности и перенормируемости, открывшее возможность применения методов КТП практически во всех областях математики, теоретич. и математич. физики.
Гл. достижением С. т. является отказ от пертурбативного (основанного на теории возмущений) взгляда на модели КТП, что позволяет интерпретировать разные физич. теории как разл. фазы единой «теории всего», а конкретные модели относить к разл. классам универсальности, связанным системой «дуальностей». В физике источником такого подхода стал переход от вопроса, «как» устроены законы природы, к вопросу, «почему» они устроены именно так. Это, с одной стороны, усилило интерес к изучению возможных, но не реализованных типов устройства мироздания, а с другой – сблизило постановку задачи исследования в физике и математике. Естеств. следствием такого подхода стало представление о нашей Вселенной как об одной из многих возможных, что нашло выражение в гипотезе Мультиленной (Multiverse) и в антропном принципе. На более простом уровне С. т. побудила к поиску аналогий между моделями квантовой теории, используемыми в разл. областях физики, но принадлежащими одному классу универсальности. Это со временем может привести к широкому применению аналоговых экспериментов и уже вызвало бурное развитие компьютерных методов физики в качестве дополнения к обычным прямым экспериментам.
В узком смысле термин «С. т.» применяется для конкретного обобщения стандартной КТП, в которой точечные частицы заменены одномерными (струны) или многомерными (браны) протяжёнными объектами, взаимодействие между которыми происходит в отд. точках. Это позволяет избежать нарушения причинности принципа. Даже простейшие модели такого рода включают в себя все фундам. законы природы, объединяя электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия с гравитацией и решая проблему неперенормируемости квантовой теории гравитации (см. Квантовая теория тяготения).
Калибровочные теории с линейным или квадратичным по кривизне действием, описывающие известный нам мир, оказываются естественным классом универсальности, «выживающим» при низких энергиях. Тем самым С. т. решает одну из древнейших проблем естествознания: почему фундам. законы начиная со 2-го закона Ньютона и уравнений Максвелла зависят от ускорения. Причина в том, что они описывают лишь низкоэнергетич. приближение к действительно фундам. теории. В структуре стандартной модели элементарных частиц имеются указания на её происхождение из более фундам. теории при высоких энергиях. С. т. предоставляет развитую технику для формулировки и изучения подобных гипотез.
Простейшие модели С. т. плохо описываются пертурбативными методами, а непертурбативные пока недостаточно развиты. Выход из положения состоит в использовании моделей с суперсимметрией. Пять простейших моделей суперструн оказались связаны простыми дуальностями друг с другом и с простейшей моделью мембран, т. е. являются по существу одной простейшей теорией суперструн. Гл. препятствием для использования этой теории в качестве обобщения стандартной модели элементарных частиц является то, что она 10- или 11-мерна, а число 4-мерных фаз, полученных компактификацией лишних пространственных измерений, велико. Динамич. принципов, позволяющих выбрать из этих фаз одну, отвечающую нашему миру, пока не найдено, поэтому модель часто соединяют с Мультиленной и апеллируют к антропному принципу.
Потребности развития методов С. т. вызвали прогресс в традиц. разделах математики: от алгебраич. геометрии до теории чисел, от теории узлов до теории групп, и породили новые парадигмы – от квантовой геометрии до голографич. принципа. С. т. позволила чётко поставить задачу и обеспечила понимание чёрных дыр, ведущее к созданию квантовой теории информации.