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M이론 입문

Introduction to M-theory
이 기사는 그 주제에 대한 비기술적인 소개입니다.백과사전의 주요 기사에 대해서는 M이론과 스트링 이론을 참조하십시오.
끈 이론
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기본 객체
섭동 이론
자극적이지 않은 결과
현상학
수학
관련 개념
이론가

비기술적인 용어로, M이론은 우주의 기본 물질에 대한 아이디어를 제시합니다.2022년 현재, 과학은 M 이론이 현실 세계의 기술이라는 개념을 뒷받침하는 실험적인 증거를 내놓지 못하고 있다.비록 M 이론의 완전한 수학 공식은 알려지지 않았지만, 일반적인 접근법은 중력을 전자기학과 같은 다른 힘과 통합하는 보편적인 "만물의 이론"의 주요 후보자이다.M이론은 수학적으로 일관된 방식으로 양자역학을 일반 상대성 이론의 중력과 통합하는 것을 목표로 한다.이에 비해, 루프 양자 중력 같은 다른 이론들은 물리학자들과 연구자들/연구자들에 의해 덜 우아하다고 여겨진다. 왜냐하면 그들은 중력이 전자기력과 [1][2][3]같은 힘과 완전히 다르다고 가정하기 때문이다.

배경

20세기 초, 오랫동안 물질의 가장 작은 구성 요소로 여겨졌던 원자는 아원자 입자로 알려진 양성자, 중성자, 전자라고 불리는 훨씬 더 작은 구성 요소로 구성되어 있다는 것이 증명되었다.다른 아원자 입자들은 1960년대에 발견되기 시작했다.1970년대에, 양성자와 중성자 그 자체가 쿼크라고 불리는 작은 입자로 이루어져 있다는 것이 발견되었다.표준 모델은 이러한 입자의 상호작용을 설명하는 규칙 집합입니다.

1980년대에 끈 이론이라고 불리는 이론 물리학의 새로운 수학적 모델이 등장했다.그것은 과학에 알려진 모든 다른 아원자 입자들이 어떻게 길이나 너비가 아닌 길이의 치수만을 가진 가상의 1차원 "사슬링" 즉, 극히 작은 구성 요소들에 의해 구성될 수 있는지를 보여주었다.

그러나 끈 이론이 수학적으로 일치하기 위해서는 끈이 10차원의 우주에 있어야 합니다.이것은 우리의 실제 우주가 3차원 공간 차원(높이, 너비, 길이)과 1차원의 4차원을 가지고 있다는 경험과 배치된다.그래서 끈 이론가들은 그들의 이론을 "살리기" 위해 추가적인 6차원이 존재하지만 직접적으로 검출될 수 없다는 설명을 덧붙였습니다; 이것은 칼라비라고 불리는 정교한 수학적 개체에 의해 설명되었습니다.야우다양체이후 10차원 이론에 대한 다양한 해석에 따라 11차원으로 증가하여 다음과 같이 5가지 부분 이론을 도출하였다.초중력 이론은 또한 11차원의 필요성을 확립하는데 중요한 역할을 했다.

이러한 "끈"은 다차원으로 진동하며, 진동 방식에 따라 3차원 공간에서 물질, 빛 또는 중력으로 보일 수 있습니다.그것이 물질로 보이는지 에너지로 보이는지를 결정하는 것은 끈의 진동이며, 물질이나 에너지의 모든 형태는 끈의 진동의 결과이다.

위에서 설명한 것과 같은 끈 이론이 문제에 부딪혔다: 방정식의 다른 버전이 발견되었고, 또 다른 버전이 발견되었고, 그리고 또 다른 것이 발견되었다.결국, 다섯 가지 주요 끈 이론이 개발되었습니다.이론들 사이의 주요 차이점은 주로 문자열이 발달한 차원의 수와 그 특성이었다. (어떤 것은 개방 루프였고, 어떤 것은 폐쇄 루프 등이었다.게다가, 이 모든 이론들은 실행 가능한 것으로 보였다.과학자들은 같은 것을 묘사하기 위해 겉으로 보기에 모순되는 다섯 개의 방정식을 사용하는 것을 불편해했다.

1995년 서던 캘리포니아 대학에서 열린 끈 이론 회의에서, 고등 연구소의 에드워드 위튼은 다섯 가지 다른 버전의 끈 이론이 다른 관점에서 같은 [4]것을 묘사하고 있을 수도 있다고 제안했다.그는 "M-이론"이라고 불리는 통합 이론을 제안했는데, 여기서 "M"은 구체적으로 정의되지 않지만 일반적으로 "membrane"의 약자로 이해된다."매트릭스", "주인", "어머니", "괴물", "신비" 및 "마법"이라는 단어도 주장되었습니다.M 이론이 모든 끈 이론들을 모아놨어요11차원 시공간에서 진동하는 2차원 막의 1차원 슬라이스라고 주장했습니다.고차원 물체의 진동(3차원 진동 블럽이나 구체 또는 더 많은 가능한 차원)은 M [5]이론의 일부이지만, 분기들의 기본 이론은 여전히 진행 중입니다.고차원 물체는 고전 물리학의 점이나 끈 이론의 1차원 끈이나 M 이론의 2차원 막보다 수학적으로 계산하기가 훨씬 어렵습니다.

상황

M이론은 완전하지 않지만 접근법의 수학은 매우 상세하게 탐구되었다.그러나 아직까지는 M이론에 대한 실험적인 지원은 [1]존재하지 않는다.일부 물리학자들은 근본적인 [6]문제 때문에 이 접근법이 우리의 실제 세계를 설명하는 물리적인 이론으로 이어질지 회의적이다.

그럼에도 불구하고, 일부 우주론자들은 M 이론의 수학적 우아함과 상대적인 단순성 때문에 M 이론에 끌리고, 단순성이 우리의 세계를 설명하는 이유일 수도 있다는 희망을 불러일으킨다.

큰 관심을 끈 M이론의 특징 중 하나는 중력을 매개하기 위해 가설화된 스핀 2 입자 중력자의 존재를 자연스럽게 예측한다는 것이다.게다가 M이론은 블랙홀 증발을 닮은 현상을 자연스럽게 예측한다.점근적 안전 중력, E8 이론, 비가환 기하학, 인과 페르미온 시스템과 같은 경쟁적인 통일 이론은 어떠한 수준의 수학적 일관성도 보여주지 않았다.양자 중력에 대한 또 다른 접근법은 비통합 이론인 루프 양자 중력이다; 많은 물리학자들은 루프 양자 중력이 다른 기본 [1][2]힘과 완전히 다르다고 가정하기 때문에 루프 양자 중력이 M 이론보다 덜 우아하다고 생각한다.

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레퍼런스

  1. ^ a b c Wolchover, Natalie (December 2017). "The Best Explanation for Everything in the Universe". The Atlantic. Archived from the original on 15 November 2020. Retrieved 7 February 2018.
  2. ^ a b "Physicists and Philosophers Debate the Boundaries of Science Quanta Magazine". Quanta Magazine. 16 December 2015. Archived from the original on 15 November 2020. Retrieved 7 February 2018.
  3. ^ Devlin, Hannah (5 July 2017). "Tying loose ends? Gravitational waves could solve string theory, study claims". The Guardian. Archived from the original on 15 November 2020. Retrieved 7 February 2018.
  4. ^ "University of Southern California, Los Angeles, Future Perspectives in String Theory, March 13-18, 1995, E. Witten: Some problems of strong and weak coupling". Archived from the original on 2020-11-15. Retrieved 2017-04-08.
  5. ^ "Quantum gravity – Does string/M-theory address higher-dimensional membrane vibration modes?". Archived from the original on 2020-11-15. Retrieved 2017-08-05.
  6. ^ Lee Smolin, 2007년 4월:Joe Polchinski의 The Trouble with Physics 리뷰에 대한 답변.

추가 정보

외부 링크

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이 오디오 파일은 2014년 11월 6일(2014-11-06) 본 문서의 개정판에서 작성되었으며 이후 편집 내용은 반영되지 않습니다.
(오디오 도움말, 기타 음성 기사)
  • 우아한 우주 – 브라이언 그린 by NOVA와 함께하는 3시간짜리 미니시리즈 (오리지널 PBS 방송 날짜:2003년 10월 28일 및 11월 4일).현 이론과 M 이론을 설명하는 다양한 이미지, 텍스트, 동영상, 애니메이션.