zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Tài Liệu Phổ Thông

» Trung học phổ thông

LÝ THUYẾT DÂY

Chia sẻ: Pham Linh Dan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Báo xấu

120
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lý thuyết dây là một thuyết hấp dẫn lượng tử, được xây dựng với mục đích thống nhất tất cả các hạt cơ bản cùng các năng lực cơ bản tự nhiên, ngay cả lực hấp dẫn.Các nhà vật lý lý thuyết hiện đại đặt rất nhiều hy vọng vào lý thuyết này vì nó có thể giải quyết những câu hỏi như tình đối xứng của tự nhiên, hiệu ứng lượng tử của tự nhiên...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LÝ THUYẾT DÂY

LÝ THUY T DÂY
Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m35957 1 Lý thuy t dây∗ Lê Văn Tám This work is produced by Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam and licensed under the Creative Commons Attribution License † Tóm t t n i dung Lý thuy t dây là m t thuy t h p d n lư ng t , đư c xây d ng v i m c đích th ng nh t t t c các h t cơ b n cùng các l c cơ b n c a t nhiên, ngay c l c h p d n. Các nhà v t lý lý thuy t hi n đ i đ t r t nhi u hy v ng vào lý thuy t này vì nó có th gi i quy t đư c nh ng câu h i như tính đ i x ng c a t nhiên, hi u ng lư ng t t i các l đen (black hole), cũng như t i các đi m kỳ d , s t n t i và phá v siêu đ i x ng... Nó đ ng th i cũng m ra nh ng tia sáng m i cho cơ h c lư ng t , không gian và th i gian. Trong lý thuy t dây, t t c các l c và các h t đư c miêu t theo m t l i hình h c phong nhã, như ư c mơ c a Einstein v vi c thi t l p v n v t t khung hình h c c a không-th i gian. Lý thuy t dây d a trên các tiên đ đư c thi t l p thang Planck nơi mà các hi u ng lư ng t c a h p d n bi u l m t cách m nh m , nơi mà các h t đư c cho là nh ng v t m t chi u. Khác v i quan đi m c a lý thuy t h t, thuy t dây b ch ng b i các tương tác, siêu đ i x ng và các nhóm gauges. Trên th c t , t t c các h t đã bi t đư c đ u bi u hi n tính dao đ ng c a dây, và các tương tác c a chúng đ u có th bi u di n b ng vi c c t và n i các khung hình h c c a các dây . Gi ng như gi n đ Feynman trong lý thuy t trư ng lư ng t , là vi c t ng quát hóa các m t Riemann khác nhau. Hình 1: Tương tác trong th gi i vi mô: trong mô hình chu n, các h t như là ch t đi m trong không gian hai chi u hay các v t th hai chi u đư c gom l i trong lý thuy t dây ∗ Version 1.2: Feb 10, 2011 7:58 pm GMT+7 † http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ http://voer.vn/content/m35957/1.2/
Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m35957 2 Hi n t i các nghiên c u đang t p trung vào l p màng D (D-branes). M t màng D là m t đa t p c a không-th i gian v i các tính ch t đó các dây có th là đi m đ u và là đi m cu i. Khác v i thuy t siêu h p d n, (thuy t h p d n thu n túy), thuy t dây là m t thuy t h p d n lư ng t có n n t ng toán h c v ng ch c, và các nhà lý thuy t hy v ng có th đo đư c giá tr c a h ng s vũ tr d a trên các tiên đ c a nó. M t khác, s lư ng các tr ng thái chân không, m t khái ni m đư c đưa ra trong lý thuy t này, dư ng như khá l n, và các nhà lý thuy t cho r ng không có m t tr ng thái nào thích h p v i 3 chi u không gian l n mà chúng ta đang s ng, s phá v c a siêu đ i x ng, hay s t n t i c a m t h ng s vũ tr nh . Hi n t i, có nhi u lý do đ tin tư ng r ng tr ng thái chân không th c trong thuy t dây t n t i dư i d ng c p (coupled), nhưng k t qu không như mong đ i mà các nhà lý thuy t tìm ra, có th xu t phát t lý do k thu t ch không ph i t ý tư ng. Lý thuy t dây t n t i d a trên các tiên đ , như vi c s chi u nó có ph i l n hơn 4 chi u c a không-th i gian mà chúng ta bi t đ n. Quá trình nghiên c u tính đ i ng u trong các đ i x ng đã t o ra 5 thuy t siêu dây khác nhau, m i thuy t đ u có 10 chi u không gian, đó là các d ng I, d ng IIA và d ng IIB, cùng v i d ng ngh ch đ o c a các nhóm gauge E(8) x E(8) và SO(32), t n t i dư i siêu dây 11 chi u, hay còn g i là thuy t M. m i d ng trên, k t qu v i s chi u không đư c compact t i đa, các không-th i gian ph ng, cùng là m t tr ng thái chân không b n v ng, nơi mà tính siêu đ i x ng c a chúng đư c b o toàn. Đ thuy t này g n gũi hơn v i t nhiên, các chi u không gian bù c n ph i đư c compact hóa trên m t đa t p, nơi mà tensor Ricci b lo i b . N u như SUSY - supersymmetry đư c b o toàn, thì năng lư ng chân không s là 0. Th c t t n t i m t đa t p c a tr ng thái này, ngư i ta g i đó là moduli space. Thuy t dây có th không miêu t đư c th gi i t nhiên, vì mu n miêu t đư c th gi i c a chúng ta, thì các siêu đ i x ng trong thuy t dây ph i b phá v vì nh ng k t qu trong th c nghi m đã ch ra đư c s không hoàn h o c a t m gương v n v t CP. Tuy nhiên, thuy t dây có th gi i quy t đư c bài toán h ng s vũ tr t n t i b y lâu nay, như nh ng ý tư ng đư c đ t ra trong thuy t h p d n lư ng t vòng hay vi c t h p các graviton. Các nhà v t lý tin tư ng r ng c n ph i có m t s hi u bi t sâu s c hơn v v t lý cơ b n đ có th mô t đư c nh ng tính ch t c a tr ng thái chân không trong khi thuy t dây ch có th mô t đư c nh ng tr ng thái siêu đ i x ng. 1 L ch s lý thuy t dây Năm 1968, Gabriele Veneziano, m t nhà v t lý tr ngư i Ý, đã trăn tr r t nhi u đ tìm nh ng l i gi i thích phù h p v i các tính ch t khác nhau c a l c h t nhân m nh. Khi y, ông đang làm vi c t i trung tâm h t ˆ nhân c a châu Au, CERN, đ t t i Geneva, Th y Sĩ. Trong nhi u năm ròng rã, ông đã nghiên c u v n đ này, và r i m t hôm trong đ u ông ch t lóe lên m t phát hi n l lùng. Ông vô cùng ng c nhiên khi nh n th y r ng công th c c a nhà toán h c ngư i Th y Sĩ Leonard Euler xây d ng trư c đó hơn hai trăm năm v i m c đích toán h c thu n túy v i tên g i là Hàm Beta Euler, song l i mô t đư c nhi u tính ch t c a các h t tham gia trong tương tác m nh. Phát hi n c a Veneziano đã thâu tóm m t cách r t hi u qu b ng toán h c nhi u đ c trưng c a tương tác m nh, nh m s d ng hàm Beta và các d ng t ng quát hóa c a nó đ mô t m t chu i nh ng d li u thu đư c t th c nghi m. Tuy nhiên, phát hi n khi đó c a Veneziano v n chưa đ y đ , nó gi ng như m t công th c mà m t sinh viên h c thu c lòng nhưng l i không hi u h t đư c ý nghĩa sâu xa c a nó. Hàm Beta Euler sau đó đư c s d ng r t hi u qu , nhưng không m t ai khi y hi u đư c t i sao nó l i như v y. http://voer.vn/content/m35957/1.2/
Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m35957 3 Hình 2: Yoichiro Nambu Hình 3: Holger Bech Nielsen Mãi t i năm 1970, nh ng công trình c a Yoichiro Nambu Đ i h c Chicago, Holger Nielsen thu c Vi n Niels Bohr và Leonard Susskin Đ i h c Stanford m i ch ra đư c ý nghĩa v t lý n sau công th c Euler. Hai nhà v t lý này đã ch ng minh đư c r ng, n u m t h t sơ c p đư c mô hình hóa như các dây nh bé m t chi u dao đ ng, thì tương tác m nh c a chúng có th đư c mô t chính xác b i hàm Beta Euler. Theo l p lu n c a h , n u các dây này đ nh thì chúng v n đư c xem là các h t đi m và do v y phù h p v i nh ng quan sát th c nghi m. M c dù lý thuy t m i đư c khai sinh gi n d v m t tr c giác, và kh i đ u v i nhi u hào h ng, nhưng s mô t tương tác m nh c a lý thuy t dây ban đ u đã b th t b i. Nh ng năm đ u c a th p niên 1970, các thí nghi m năng lư ng cao v i đ thăm dò h nguyên t đã ch ng t r ng mô hình dây đưa ra nhi u tiên đoán mâu thu n v i th c nghi m. Trong khi đó s c đ ng l c h c lư ng t d a trên các h t đi m đã đư c phát tri n và nh ng thành công vang d i c a nó trong vi c mô t tương tác m nh đã làm m đi lý thuy t dây. http://voer.vn/content/m35957/1.2/
Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m35957 4 Trình t nghiên c u c u t o v t ch t c a vũ tr : 1. Các v t th vĩ mô (chính xác hơn, các v t th thông thư ng hàng ngày quan sát đư c b ng m t thư ng) 2. C u trúc phân t 3. C u trúc nguyên t v i h t nhân (proton và nơtron) v i đi n t 4. Các h t cơ b n 5. Các quark 6. Các dây Nhi u nhà v t lý nghĩ r ng thuy t dây đã b ném vào s t rác c a khoa h c, nhưng m t s ít các nhà v t lý v n kiên trì bám theo nó. Trong s đó có Schwarz, ngư i c m th y r ng "c u trúc toán h c c a lý thuy t dây r t đ p và có nhi u tính ch t r t tuy t di u, nên nó ph i hư ng t i m t cái gì đó h t s c cơ b n". M t trong s các thi u sót c a lý thuy t dây mà các nhà v t lý tìm th y là s c bao quát c a lý thuy t này l n hơn nh ng gì mà h nghĩ. Do lý thuy t dây ch a đ ng nh ng m u hình dao đ ng c a dây, và có nh ng tính ch t quan h ch t ch v i các gluon nên nó đã đư c tuyên b quá s m như là lý thuy t c a tương tác m nh. Nhưng không ch có v y, lý thuy t dây còn ch a đ ng c nh ng h t truy n tương tác khác, nh ng h t n m ngoài m c tiêu quan sát c a các th c nghi m trong tương tác m nh. Năm 1974, Schwarz và Joel Scherk trư ng Cao đ ng sư ph m Paris đã th c hi n m t bư c nh y táo b o, b ng vi c c i bi n nh ng như c đi m b ngoài c a thuy t dây thành các ưu đi m mang tính đ c trưng. H đã nghiên c u đ c đi m c a nh ng m t dao đ ng và nh n th y r ng nh ng tính ch t này phù h p tuy t đ i v i h t truy n tương tác gi đ nh c a trư ng h p d n, có tên là graviton. M c dù h t truy n tương tác này chưa t ng đư c quan sát, nhưng các nhà lý thuy t tiên đoán m t cách v ng chãi v m t s đ c tính cơ b n mà graviton c n ph i có. Và h rút ra k t lu n: lý thuy t dây nguyên sinh th t b i là do các nhà v t lý h n ch ph m vi nh hư ng c a nó. Lý thuy t dây không ch d ng l i như là m t thuy t c a tương tác http://voer.vn/content/m35957/1.2/
Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m35957 5 m nh, mà nó còn là m t thuy t h p d n lư ng t . Trong khi đó, c ng đ ng các nhà v t lý kiên quy t không ch p nh n ý ki n c a hai ông. Schwarz đã bày t "công trình c a chúng tôi hoàn toàn không đư c đ m x a đ n". Con đư ng th ng nh t h p d n v i cơ h c lư ng t đ i di n v i nh ng th t b i ng n ngang. Lý thuy t dây ban đ u th t b i trong n l c miêu t tương tác m nh, và th t b i này làm nhi u ngư i hoài nghi hơn khi nó còn có ý đ nh đ t t i m c tiêu cao hơn là th ng nh t thuy t tương đ i r ng c a Einstein và cơ h c lư ng t vào làm m t. Đ u nh ng năm 1980, các k t qu th c nghi m m t l n n a ch ra s xung đ t gi a lý thuy t dây và cơ h c lư ng t , mà nguyên do chính là do l c h p d n v n ch ng l i s h p nh t vào trong mô hình lý thuy t lư ng t mô t vũ tr . M i chuy n không có gì kh quan hơn cho đ n năm 1984, trong m t bài báo có tính ch t h i t n l c c a 12 năm nghiên c u căng th ng, mà ph n l n không có ai ngó ngàng, Michael Green và John Schwarz đã xác đ nh đ ng th i gi i quy t nh ng xung đ t nh hư ng x u đ n lý thuy t dây. Hơn v y, h còn ch ng minh đư c r ng lý thuy t dây mà h xây d ng có đ t m vóc đ bao quát t t c các l c cơ b n c a t nhiên và v t ch t. Khi tin đ n v k t qu thành công này đ n tai c ng đ ng v t lý trên th gi i, hàng trăm nhà v t lý h t đã b công vi c nghiên c u đang làm c a h đ lao vào m t cu c t n công v i quy mô l n hơn, và h nghĩ r ng đây s là tr n chi n cu i cùng trong cu c chinh ph c nh ng bí m t c a vũ tr . T năm 1984 đ n năm 1986 đư c bi t đ n như "cu c cách m ng lý thuy t dây l n th nh t". Trong 3 năm, hơn m t ngàn bài báo nghiên c u v thuy t dây đã đư c vi t b i các nhà v t lý trên kh p th gi i. Nh ng công trình này đã gi i quy t m t cách d t đi m nhi u ph n còn t n t i trong mô hình chu n, mà n u không có s ra đ i c a thuy t dây thì ph i hàng ch c năm ngư i ta m i làm đư c như v y. Theo l i c a Micheal Green, ch c n làm quen v i lý thuy t dây, thì m i ngư i s th y r ng h u như t t c các thành t u vĩ đ i nh t c a v t lý trong m t th k qua đ u đư c xu t hi n, cùng v i v đ p thanh nhã đ n t nhiên. Lý thuy t dây đã gi i thích m t cách đ y đ và th a đáng hơn so v i mô hình chu n. Nh ng ti n b này đã thuy t ph c đư c nhi u nhà v t lý tin tư ng r ng lý thuy t dây đã đi đúng hư ng, v i m c tiêu là tr thành m t lý thuy t th ng nh t sau cùng. Tuy nhiên, lý thuy t dây l i v p ph i m t tr ng i to l n. Trong quá trình nghiên c u v t lý lý thuy t, ngư i ta thư ng g p nh ng phương trình r t khó hi u và khó phân tích. Thư ng các nhà v t lý không ch u bó tay, h tìm cách gi i quy t chúng b ng phương pháp tính x p x . Nhưng tình hình trong lý thuy t dây còn cam go hơn r t nhi u. Ngay c vi c xác đ nh chính b n thân các phương trình đã r t khó kh n, mà công vi c này ch d n đ n nh ng phương trình g n đúng. Do v y, các nhà lý thuy t dây đành ph i tìm nh ng nghi m g n đúng cho phương trình g n đúng đó. Sau m t vài năm ti n như vũ bão trong cu c cách m nh lý thuy t dây l n th nh t, các nhà v t lý nh n th y r ng n u h n ch trong nh ng phép g n đúng đó thì không đ đ tr l i cho r t nhi u v n đ căn b n, r t c n thi t cho các bư c phát tri n m i. Do không có nh ng đ xu t c th đ vư t qua các phương pháp g n đúng, nhi u nhà v t lý c m th y th t v ng và đành quay v nh ng hư ng nghiên c u trư c kia c a h . Đ i v i nh ng ngư i còn l i thì cu i nh ng năm 1980 và đ u nh ng năm 1990 là m t th i kỳ khó khăn. Nh ng th i kỳ khô h n kéo dài v n có nh ng phát minh quan tr ng và đ u đ n, nhưng m i ngư i nghiên c u đ u bi t r ng đã đ n lúc c n ph i tìm ra nh ng phương pháp m i, có kh năng vư t ra ngoài nh ng phép g n đúng. http://voer.vn/content/m35957/1.2/
Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam module: m35957 6 Hình 4: Edward Witten Năm 1995, trong bài gi ng làm n c lòng ngư i t i H i ngh Siêu dây đư c t ch c t i Đ i h c Nam California, m t bài gi ng khi n cho c t a ít i g m nh ng chuyên gia hàng đ u th gi i v lý thuy t dây ph i kinh ng c, Edward Witten đã châm ngòi cho cu c cách m ng siêu dây l n th hai. T ngày đó, các nhà lý thuy t dây đã làm vi c h t s c mình đ tìm ki m nh ng phương pháp m i h a h n, vư t qua đư c nh ng tr ng i trư c đây. Nh ng khó khăn còn phía trư c s th thách nghiêm kh c s c m nh k thu t c a các nhà v t lý dây trên kh p th gi i, nhưng ánh sáng cu i đư ng h m, m c dù còn m xa, nhưng r i cu i cùng cũng s nhìn th y đư c. 2 Các khái ni m cơ b n * Dây là khái ni m v t lý cơ b n ch v t th m t chi u mà các ki u dao đ ng khác nhau c a nó hình thành các h t cơ b n v i các tính ch t khác nhau. M i h t không ph i như nh ng ph n t không th phân chia đư c, không có c u trúc n i t i mà đư c hình dung như m t vòng dây m t chi u đóng kín. http://voer.vn/content/m35957/1.2/

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.