Параллельные миры. Об устройстве мироздания, высших измерениях и будущем космоса - Митио Каку

Теория возмущений

Метод, с помощью которого физики решают задачи квантовой теории путем суммирования бесконечного количества малых параметров. Почти вся работа в теории струн осуществляется с помощью струнной теории возмущений, но некоторые наиболее интересные проблемы лежат за пределами теории возмущений, такие как нарушение суперсимметрии. Таким образом, для теории струн нам нужны невозмущенные методы решения, которых в настоящее время в каком-либо систематизированном виде не существует.

Теория гетеротических струн

Наиболее объективная с точки зрения физики теория струн. Ее группа симметрии Е (8) × Е (8) достаточно велика, чтобы включать симметрию стандартной модели. Через М-теорию можно доказать, что теория гетеротических струн тесно связана с другими четырьмя вариантами теории струн.

Теория Калуцы – Клейна

Теория Эйнштейна, сформулированная для пяти измерений. Если же свести ее к четырем измерениям, то она представляет собой теорию Эйнштейна в сочетании с электромагнитной теорией света Максвелла. Таким образом, это была первая нетривиальная модель, позволяющая объединить гравитацию и электромагнетизм. Сегодня теория Калуцы – Клейна применена в теории струн.

Теория множественности миров

Квантовая теория, которая гласит, что все возможные квантовые вселенные могут существовать одновременно. Это решает проблему кота Шрёдингера: в каждый квантовый момент Вселенная разделена, и, следовательно, кот живет в одной Вселенной, но умер в другой. В последнее время все больше физиков высказываются в поддержку теории множественности миров.

Теория относительности

Теории Эйнштейна: специальная и общая. Первая рассматривает свет и плоское четырехмерное пространство-время. Вторая описывает гравитацию и искривленное пространство. Сочетание теории относительности с квантовой теорией представляет собой совокупность всех физических знаний.

Теория стационарной Вселенной

Теория, согласно которой Вселенная не имеет начала, но постоянно создает новую материю по мере того, как расширяется, сохраняя ту же плотность. Эта теория была позже поставлена под сомнение по разным причинам: в частности, когда было обнаружено микроволновое фоновое излучение и когда выяснилось, что квазары и галактики находятся на разных эволюционных стадиях.

Теория струн

Теория, основанная на гипотезе о крохотных струнах, вибрирующих таким образом, что каждый режим колебания соответствует субатомной частице. Это единственная теория, которая может объединить гравитацию с квантовой теорией, что делает ее основным кандидатом на то, чтобы стать теорией всего. На основе математических построений разработана для 10 измерений. Ее последняя версия называется М-теорией, и она описывает 11 измерений.

Термодинамика

Учение о теплоте. Есть три закона термодинамики: о сохранении общего количества материи и энергии, о постоянном возрастании общей энтропии и о том, что нельзя достичь абсолютного нуля.

Тонкая настройка

Настройка определенного параметра с невообразимой точностью. Физикам не нравится концепция тонкой настройки, они считают ее искусственной и надуманной и пытаются продвигать физические принципы, исключающие необходимость точной настройки. Например, плоскую Вселенную можно объяснить инфляцией, а не тонкими настройками, а проблема иерархии в теории великого объединения может быть решена также без концепции тонкой настройки с помощью суперсимметрии.

Туннелирование

Процесс, при котором частицы могут проникать через барьеры в условиях, противоречащих законам механики Ньютона. Туннелирование предсказано в квантовой теории. Оно является причиной радиоактивного альфа-распада, и сама Вселенная могла быть создана посредством туннелирования.

Уравнение Максвелла

Фундаментальные уравнения для света, впервые записанные Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860-х годах. Эти уравнения показывают, что электрические и магнитные поля могут превращаться друг в друга. Максвелл продемонстрировал, что они превращаются друг в друга в волнообразном движении, создавая электромагнитное поле, которое распространяется со скоростью света. На основе этого Максвелл сделал смелый вывод об электромагнитной природе света.

Ускоритель частиц

Разговорный термин для обозначения ускорителя заряженных частиц – устройства, используемого для создания пучков частиц субатомной энергии на скорости, близкой к скорости света. Крупнейший ускоритель частиц – Большой адронный коллайдер в Швейцарии близ Женевы.

Фермион

Субатомная частица с полуцелым значением спина: например, протон, электрон, нейтрон и кварк. Фермионы могут взаимодействовать с бозонами через суперсимметрию.

Фотон

Элементарная частица, квант света. Впервые был предложен Эйнштейном для объяснения фотоэффекта, т. е. того факта, что под действием света металл испускает электроны.

Хаотическое расширение

Вариант теории инфляции, предложенный Андреем Линде, согласно которому расширение происходит спонтанно. Это означает, что вселенные могут непрерывно и хаотично порождать другие вселенные, создавая Мультивселенную. Хаотическое расширение – это один из способов решить проблему прекращения инфляции, поскольку теперь у нас есть случайная генерация расширяющихся вселенных всех типов.

Цивилизации типа I, II и III

Классификация Николая Кардашёва, где цивилизации в космическом пространстве оцениваются по количеству энергии, которое они могут использовать для своих нужд. Три категории шкалы Кардашёва соответствуют цивилизациям, которые могут использовать все ресурсы своей планеты (I), звезды (II) и галактики (III). До сих пор доказательств существования какой-либо из них обнаружено не было. Наша собственная цивилизация, вероятно, соответствует типу 0,7.

Червоточины, или пространственно-временные туннели

Проходы между двумя вселенными. Математики называют эти места многосвязными пространствами, т. е. пространствами, в которых петля не может быть стянута в точку. Пока неясно, может ли кто-то пройти через червоточину и не погибнуть при этом.

Черная дыра

Объект, космическая скорость которого равна скорости света. Поскольку скорость света является предельной во Вселенной, это означает, что ничто из того, что пересекло горизонт событий, не может покинуть черную дыру. Черные дыры могут быть разных размеров. Галактические, скрывающиеся в центрах галактик и квазаров, могут весить от миллионов до миллиардов солнечных масс. Звездные черные дыры – то, что остается от погасших звезд – от 10 до 20 раз больше массы нашего солнца.

Экзотическое вещество