Apa sifat alam semesta? Untuk menjawab pertanyaan ini, manusia telah menemukan banyak model untuk menggambarkan dunia. Kami terus memvalidasi model ini dan belajar membuangnya. Tapi seperti yang kita ketahui lebih banyak, modelnya menjadi lebih kompleks dan aneh. Beberapa bahkan begitu sulit untuk menggambarkannya dengan tepat. Seperti teori string. Teori yang terkenal, kontroversial dan sering disalahpahami.
Mengapa kami membuat model ini dan apakah itu benar? Masih hanya sebuah ide yang tidak layak diperhatikan. Untuk mengetahui sifat alam, kami mengamati berbagai zat dari dekat dan kagum dengan misteri yang tersembunyi, pemandangan indah dunia kecil, kebun binatang dengan makhluk aneh, dan struktur protein yang kompleks.
Ilustrasi: Perbesaran materi menampilkan tahapan yang berbeda, berakhir pada tahapan string: Substansi Struktur molekul (atom) Atom (proton, neutron, elektron) Elektron Quark String
Mereka semua terbuat dari molekul, dan molekul terbuat dari atom yang lebih kecil. Kami dulu berpikir bahwa mereka adalah unit dasar dunia sampai kami bertabrakan dengan kuat, dan dengan demikian menemukan sesuatu yang tidak dapat dipotong sama sekali: partikel dasar. Tapi sekarang, kita punya masalah: mereka terlalu kecil untuk kita lihat. Coba pikirkan, bagaimana observasi dilakukan? Untuk melakukan observasi, kita membutuhkan cahaya, yaitu gelombang elektromagnetik. Pita gelombang tersebut menghantam permukaan benda dan dipantulkan ke mata Anda. Gelombang cahaya membawa informasi dari benda tersebut, sehingga otak Anda dapat menyusun gambar tersebut. Lakukan pengamatan dalam kasus interaksi.
Ilustrasi: Higgs boson yang dihasilkan oleh koil muon kompak di Large Hadron Collider. Ini dibentuk oleh tumbukan proton dan elektron yang meluruh menjadi jet hadron.
Melihat dan memahami adalah proses yang aktif, bukan pasif. Untuk sebagian besar objek, ini bukan masalah, tetapi partikel elementer sangat kecil, sangat kecil sehingga gelombang elektromagnetik yang kita kenal tidak dapat disentuh sama sekali, dan cahaya tampak hanya akan menembusnya. Kita dapat menyelesaikan masalah tersebut dengan mengurangi panjang gelombang gelombang elektromagnetik, tetapi semakin kecil panjang gelombangnya, semakin besar energinya. Jadi, ketika saya mendobrak pintu dan menggunakan lampu berenergi tinggi untuk menerangi sebuah partikel, cahaya itu akan mengubah posisi partikel. Untuk mengamatinya, kami mengubah sifatnya. Kesimpulannya adalah kita tidak dapat mengukur partikel elementer secara akurat. Fenomena ini dinamai: Prinsip Ketidakpastian Heisenberg. Ini adalah dasar dari semua fisika kuantum. Jadi, seperti apa bentuk partikelnya? Apa esensinya? Kami tidak tahu.
Ilustrasi: Mikroskop sinar gamma hipotetis Heisenberg yang mengukur posisi elektron (titik biru). Deteksi sinar gamma dengan panjang gelombang (ditunjukkan dengan warna hijau), setelah dihamburkan oleh elektron, memasuki lensa mikroskop dengan sudut bukaan sebesar, dan diameternya adalah. Sinar gamma yang tersebar ditunjukkan dengan warna merah.
Jika kita mengamatinya sebanyak mungkin, kita bisa melihat sekelompok objek fuzzy, tapi ini bukan partikel itu sendiri, kita hanya bisa mengetahui dimana dia berada. Dalam hal ini, bagaimana kita melakukan penelitian ilmiah tentangnya? Sama seperti pendahulunya, kami mengusulkan model matematika baru: model partikel titik. Kami berasumsi bahwa sebuah partikel hanyalah sebuah titik di ruang angkasa, setiap elektron hanyalah sebuah titik di ruang angkasa dengan jumlah muatan dan massa spesifik tertentu, dan semua elektron tidak dapat dibedakan, sehingga fisikawan dapat mendefinisikannya dan menghitung interaksi di antara mereka. Peran teori ini disebut "teori medan kuantum", dan kemunculannya telah memecahkan banyak masalah. Model standar dalam fisika partikel didasarkan pada hal ini, dan nilai presisi eksperimen fisika partikel juga cukup tinggi. Sifat kuantum dari beberapa elektron telah diukur, dan nilai tepatnya dapat mencapai 0,0000000000002% (2 × 10 ^ -13%) . Oleh karena itu, meskipun sebuah partikel sebenarnya bukan sebuah titik, asumsi seperti itu memungkinkan kita untuk mendeskripsikan alam semesta dengan cukup akurat.Pemikiran seperti ini tidak hanya membuat sains maju, tetapi juga memberi kita banyak pencapaian teknologi yang kita gunakan setiap hari.
Ilustrasi: Di sebelah kiri adalah baffle tetap dan perangkat eksperimen celah untuk masalah celah Einstein. Di sebelah kanan, Bohr merancang perangkat eksperimental yang lebih baik. Dia mengganti penyekat tetap dengan penyekat yang bisa bergerak naik turun.
Tapi ada masalah besar-gravitasi. Dalam mekanika kuantum, semua gaya dihasilkan oleh partikel tertentu. Tetapi menurut teori relativitas umum Einstein, gravitasi tidak seperti gaya lain di alam semesta, jika alam semesta adalah drama, partikel adalah aktor, dan gravitasi adalah panggung. Sederhananya, gravitasi adalah sejenis geometri, geometri ruang dan waktu, kita harus mendefinisikan jarak absolut, tetapi dalam dunia fisika kuantum, kita tidak dapat mengukur dengan jelas. Model gravitasi dan model fisika kuantum tidak kompatibel satu sama lain. Ketika fisikawan mencoba menambahkan partikel baru untuk mendeskripsikan gravitasi, sistem matematika mereka gagal, Ini adalah masalah yang sangat penting.
Jika kita dapat menggabungkan gravitasi dengan model standar kuantum, kita bisa mendapatkan semua teori tentang segalanya, sehingga para jenius mulai berpikir tentang model-model baru. Mereka bertanya: Apa yang lebih rumit dari sebuah titik? Garis? Sebuah benang? Begitulah teori string lahir Alasan mengapa teori string begitu halus adalah karena ia menggunakan mode getaran string yang berbeda untuk menggambarkan banyak partikel elementer yang berbeda. Sama seperti senar biola yang berbeda bergetar dan dapat menghasilkan suara yang berbeda, mode getaran yang berbeda dari senar tersebut menghasilkan partikel yang berbeda. Yang terpenting, gravitasi juga disertakan.Teori string dapat menyatukan semua gaya dasar di alam semesta, yang menyebabkan lonjakan besar. Teori string dengan cepat menjadi teori yang dapat menjelaskan segalanya. Sayangnya, teori string memiliki banyak keterbatasan. Di alam semesta kita yang terdiri dari ruang tiga dimensi dan waktu satu dimensi, teori string tidak dapat menjaga konsistensi matematis. Setidaknya teori string Dunia sepuluh dimensi diperlukan untuk beroperasi, sehingga teori string memang dapat beroperasi di alam semesta dalam teori, dan fisikawan ingin menemukan model matematika yang menghilangkan enam dimensi yang tersisa untuk menjelajahi alam semesta tempat kita hidup. Namun hingga saat ini belum ada yang bisa melakukannya.
Dan prediksi teori string belum semuanya dikonfirmasi oleh eksperimen. Oleh karena itu, teori string tidak benar-benar mengungkapkan penampakan alam semesta yang sebenarnya. Jadi seseorang menunjukkan bahwa teori string mungkin tidak praktis sama sekali. Sains terdiri dari serangkaian eksperimen dan prediksi. Jika kita tidak dapat membuktikannya, mengapa repot-repot dengan teori string? Ini terkait erat dengan bagaimana kita menggunakannya. Fisika didasarkan pada matematika. 2 + 2 = 4. Ini adalah kebenaran. Tidak peduli apa yang Anda pikirkan, penurunan matematika dalam teori string adalah mungkin. Inilah mengapa teori string masih praktis. Bayangkan Anda sedang membangun kapal pesiar besar, tetapi Anda hanya memiliki cetak biru untuk perahu dayung. Meskipun bahan, mesin, dan ukuran sangat berbeda, prinsipnya sama, yaitu benda mengambang. Jadi, dengan mempelajari cetak biru perahu dayung, Anda akhirnya bisa belajar cara membuat kapal pesiar.
Dengan teori string, kami dapat mencoba menjelaskan beberapa masalah gravitasi kuantum yang telah melanda fisikawan selama beberapa dekade, seperti cara kerja lubang hitam atau paradoks informasinya. Teori string bisa menjadi mercusuar untuk membimbing kita. Dengan ide ini, teori string menjadi alat yang berharga bagi fisikawan teoretis, dan dapat membantu mereka menjelajahi level baru dunia kuantum, serta beberapa teori matematika yang indah. Oleh karena itu, meskipun teori string mungkin tidak menjelaskan semuanya, itu bisa menjadi teori praktis seperti model partikel titik. Kami belum mengetahui asal mula dunia nyata, tapi kami akan terus mempelajari lebih banyak teori untuk menjelajahinya. Mungkin suatu saat nanti, kita bisa benar-benar memahami misterinya.
informasi terkait
Teori string, juga dikenal sebagai teori string, adalah cabang dari pengembangan fisika teoretis, yang menggabungkan mekanika kuantum dan relativitas umum sebagai teori segalanya. Teori string menggunakan bagian "energi string" sebagai unit paling dasar untuk menjelaskan bahwa semua partikel mikroskopis di alam semesta, seperti elektron, quark, dan neutrino, terdiri dari "garis energi" dimensi ini; dengan kata lain, teori string mendukung "String" berhubungan dengan berbagai partikel dasar di alam dengan mode getaran yang berbeda.
Teori partikel yang dikembangkan pada periode sebelumnya percaya bahwa semua materi tersusun dari partikel titik berdimensi nol. Ia juga merupakan model fisika yang diterima secara luas. Ia juga berhasil menjelaskan dan meramalkan banyak fenomena dan masalah fisik. Namun, teori ini Model partikel yang menjadi dasarnya telah mengalami beberapa masalah yang tidak dapat dijelaskan. Sebagai perbandingan, dasar dari teori string adalah model gelombang, sehingga dapat menghindari permasalahan yang dihadapi oleh teori sebelumnya. Teori yang lebih dalam dari teori string tidak hanya mendeskripsikan objek seperti string, tetapi juga mencakup objek seperti titik, film tipis, ruang berdimensi lebih tinggi, dan bahkan alam semesta paralel. Teori string belum mampu membuat prediksi akurat yang dapat diverifikasi dengan eksperimen.
Referensi
1. Wikipedia
2. Istilah astronomi
3. Bintang Kari
Jika ada pelanggaran konten terkait, silakan hubungi penulis dalam waktu 30 hari untuk menghapus
Harap dapatkan otorisasi untuk mencetak ulang, dan perhatikan untuk menjaga integritas dan menunjukkan sumbernya
- Ketika ledakan nuklir terjadi, apakah partikel yang dapat mencapai kecepatan cahaya akan dihasilkan?
- Untuk pertama kalinya para astronom menyaksikan bahwa sebuah galaksi di galaksi yang jauh meniup angin yang sangat besar
- 197 proposal berkontribusi pada pengembangan CPPCC Nanshan Shenzhen, dengan tingkat pengajuan kasus 91,4%
- Kunjungan kembali ke gambar kacau di platform galeri: bendera nasional dan lambang nasional adalah kata-kata yang diblokir pencarian, dan standar biaya otorisasi industri tidak disatukan