Fyzika

 

Fyzika (zo starogr. φυσικός (fysikos) = "prirodzený" a φύσις (fysis) = "príroda") je prírodnou vedou o transformáciách energie v priestoročase a o vlastnostiach jej foriem a prejavov, akými sú napríklad hmota, jej pohyb, náboj a tiež sila, ktorou hmota medzi sebou pôsobí. Predmetom fyziky je látka, pole a fyzikálne javy.

Vo všeobecnosti je úlohou fyziky analýza kauzálnej štruktúry prírody, smerujúca k pochopeniu ako sa svet a vesmír správa. Pojem 'vesmír' je definovaný ako všetko, čo fyzikálne existuje - celý časopriestor, všetky formy energie previazané s jeho štruktúrou, všetky základné prírodné konštanty a prírodné zákony zakódované do jeho štruktúry.

Fyzika je jednou z najstarších akademických disciplín pôsobiacich v ľudskej kultúre. Práva samostatnej vednej disciplíny získala počas vedeckej revolúcie v 16. storočí. Napriek tomu, v mnohých vedných oblastiach (napr. kvantová chémia alebo matematická fyzika) je ťažké vymedziť hranice fyziky.

Fyzikálne zistenia často ústia do novej technológie a korešpondujú s ďalšími vedami, pričom najevidentnejšie je toto prepojenie s matematikou a filozofiou. Vývoj týchto disciplín fyziku tiež spätne ovplyvňuje.

Fyzici sa zaoberajú štúdiom správania a vlastností hmoty v najširšom zmysle slova - od subatomárnych častíc, z ktorých je všetko zložené (fyzika častíc), až po správanie sa vesmíru, ktoré nazývame kozmológia.

Fyziku z hľadiska historického rozdeľujeme na klasickú a modernú fyziku. Z hľadiska spôsobu štúdia prírodných javov potom na experimentálnu fyziku a teoretickú fyziku.

Napriek mnohým objavom v posledných štyroch storočiach, existuje rada nezodpovedaných otázok vo fyzike a veľa ďalších pohľadov k jej výskumu.

 

Disciplíny fyziky

 

 

 

 

 

 

Isaac Newton

 

 

Sir Isaac Newton, prezident Kráľovskej spoločnosti (* 4. január 1643, Woolsthorpe-by-Colsterworth – † 31. marec 1727, Londýn) bol anglický fyzik, matematik a filozof.

Založil infinitezimálny počet a formuloval prvú teóriu sily a gravitácie. Jeho objavy v matematike, optike a mechanike položili základy pre modernú fyziku.

Je jednou z najväčších postáv v dejinách ľudského poznania a od neho sa vlastne počíta fyzika ako novodobá veda. Newton nadviazal na výsledky svojich predchodcov – Galileiho, Keplera, Descarta a ďalších. Presne sformuloval základné zákony mechanického pohybu, dal im podobu matematických rovníc a vytvoril diferenciálny a integrálny počet, pomocou ktorého vieme tieto rovnice riešiť. Až od čias Newtona sa stalo možným vypočítať pohyby planét, predpovedať presné termíny zatmenia Slnka a Mesiaca, čas návratu periodických planét (hlavne známej Halleyovej kométy), a dokonca vypočítať i polohu a pohyb doteraz neznámych telies. Tak bola v minulom storočí predpovedaná existencia niektorých planétiek a novej planéty Neptúna, ktoré potom hvezdári na oblohe skutočne našli. Newtonov gravitačný zákon umožnil určiť hmotnosť nebeských telies a sily pôsobiace medzi nimi, odvážiť ze meguľu. Newton dokázal, že nie je rozdiel medzi zákonmi pozemských a nebeských pohybov, ako sa domnieval Aristoteles, ale že sila, ktorá spôsobuje pohyb planét okolo Slnka je tá istá, ako sila, ktorá spôsobuje, že padáme zo schodov.

Newton sa ako skutočný vedec pridržiaval len pozorovaných faktov a výsledkov experimentov a nepúšťal sa do nepodložených špekulácií. Vedel, že ešte nemôže vysvetliť príčiny a podstatu gravitácie a vyhlasoval, že hypotézy si nevymýšľa. Bol si pritom vedomý, do akej miery vďačí za svoje výsledky svojim predchodcom a napísal, že ak videl ďalej ako ostatní, bolo to preto, že stál na ramenách obrov. Zároveň si uvedomoval, že čím viac veda poznáva, tým viac sa rozširujú aj obzory nepoznaného a prirovnával sa k malému chlapcovi, ktorý sa len hrá s peknými kamienkami a mušličkami na brehu nekonečného oceánu poznania. V Newtonových súčasníkoch vzbudzovali jeho objavy obdiv a nadšenie. Zdalo sa im, ako keby príroda náhle odhalila svoje tajomstvá a všetko sa stalo jasným. Svedčia o tom verše dobového básnika Alexandra Popea: Poriadok prírody bol dlho tmou noci zastrený. Boh povedal: Buď Newton! A deň zažiari jasný.

 

 

 
 

 

Až nasledujúci vývoj ukázal, ako veľa ešte nepoznáme a o koľko je svet zložitejší, bohatší a zaujímavejší, než mohol tušiť Newton a jeho súčasníci. Napriek oprávnenej sláve, ktorou je Newtonovo meno obostreté, nebol on sám ako človek bez ľudských nedostatkov a jeho život, ktorý prebiehal v nepokojných časoch anglickej histórie, sa neobišiel bez výkyvov. Newton mal obdobie, kedy sa dokázal hlboko sústrediť a plodiť jeden geniálny objav za druhým a pritom, ako to u vedcov býva, sa nestaral o svoje okolie, ani o životosprávu a telesne a duševne sa vyčerpával. Potom sa zase dlhé roky vedeckej práci nevenoval, vyžíval sa v osobných a prestížnych sporoch, zaoberal sa pochybnými činnosťami v oblasti alchýmie, hľadaním kameňa mudrcov, mytologickými letopočtami, a dokonca prežíval aj roky vyslovene duševných kríz a porúch.

 

Životopis

 

Narodil sa na samote Woolsthorpe v Lincolnskom grófstve na severovýchod od Londýna, podľa starého juliánskeho kalendára, ktorý vtedy v Anglicku platil, na Vianoce v roku 1642. Otec mu zomrel ešte pred narodením, matka sa druhýkrát vydala a o malého chlapca sa väčšinou starala stará matka. Newton bol ako chlapec samotár a často chorý a nič nenasvedčovalo tomu, že je mimoriadne nadaný. Bol ale zručný, konštruoval pre svoje potešenie slnečné a vodné hodiny, vodné mlynčeky a rôzne mechanické hračky, brúsil sklenené šošovky a robil chemické pokusy. Do školy chodil najprv v svojej rodnej dedine a potom do neďalekého Granthamu, kde býval v rodine lekárnika Clarka. Tu získal prístup k rozsiahlej knižnici, rýchlo začal ovládať klasické jazyky a zoznámil sa napríklad s Euklidovými základmi geometrie. V Granthame prežil Newton aj svoju mladícku lásku so slečnou Storeyovou, ktorej sľúbil manželstvo. Nakoniec sa však Newton oddal univerzitnej dráhe a zostal po celý život slobodný.

V roku 1661 odišiel študovať na Trinity College v Cambridgei, kde bol jeho učiteľom výborný matematik a fyzik Isaac Barrow. Newtonove štúdiá na univerzite prerušila morová epidémia v rokoch 1665 – 166 7. Newton sa vrátil do rodnej dediny a premýšľal tu nad svojimi budúcimi objavmi. Vtedy mu aj podľa známej legendy vraj na hlavu spadlo povestné jablko, ktoré ho priviedlo na myšlienku o zemskej príťažlivosti. Po návrate do Cambridgea ukončil Newton štúdium a prevzal katedru geometrie po svojom učiteľovi Barrowovi. Počas ďalších rokov sa usilovne venoval vedeckej práci. Jej prvým výsledkom bola konštrukcia zrkadlového ďalekohľadu , ktorý nemá optické nedostatky spôsobené šošovkami. Vo svojej práci o optike z roku 1672 Newton ukázal, že biele svetlo je možné zložiť z farebných spektrálnych lúčov a vysvetlil zákonitosti dúhových farieb. Jeho najvýznamnejšie dielo Principia mathematica philosophiae naturalis (1687), Matematické základy prírodnej filozofie, vyšlo v roku 1687 na naliehanie a za materiálnej pomoci známeho astronóma Edmunda Halleyho. Newton v ňom formuloval svoje tri známe pohybové zákony – zákon zotrvačnosti, zákon sily a zákon akcie a reakcie. Podľa týchto zákonov sila nie je príčinou pohybu, ale zmeny pohybu. Ak nebude na teleso pôsobiť žiadna sila, bude teleso v pokoji, alebo sa bude samo pohybovať rovnomerným, priamočiarym pohybom. Newton tu tiež uvádza gravitačný zákon, podľa ktorého príťažlivá sila medzi dvoma hmotnými bodmi alebo guľovými telesami sa mení nepriamo úmerne štvorcu vzdialenosti medzi ich stredmi. Na Newtonovu počesť bola pomenovaná jednotka sily, newton.

 

 

 
 

Newton žil osamelo, nikam necestoval, mal len málo priateľov a veľkú nechuť k publikovaniu a verejnému vystupovaniu. Jeho prednášky na univerzite neboli príliš zaujímavé, lebo v nich detailne popisoval svoje experimenty a študenti na ne veľmi nechodili. Viedol vleklé spory o pôvodnosti svojich prác s nemeckým matematikom Gottfriedom Leibnizom (1646 – 1716), anglickým fyzikom Robertom Hookom (1635 – 1703), objaviteľom zákona pružných síl a s ďalšími. Napriek svojej ostýchavosti sa Newton angažoval aj vo verejnom živote a bol dvakrát zvolený za člena parlamentu. Jeho život sa zmenil po odchode z Cambridgu v roku 1696 do Londýna, kde mu viedla domácnosť jeho pôvabná a duchaplná neter Bartonová. Páčila sa i Charlesovi Montagueovi, ktorý ako lord Halifax zastával významné politické postavenie a vymohol Newtonovi výnosné miesto správcu kráľovskej mincovne. Newton si plnil svoje úradné povinnosti veľmi svedomito a poslal na popravisko 20 odhalených peňazokazov. Jeho spoločenská prestíž stále rástla, v roku 1703 sa stal prezidentom vedeckej Londýnskej kráľovskej spoločnosti, v roku 1705 bol povýšený do šľachtického stavu. Newton zomrel v Kensingtone, ktorý je dnes súčasťou Londýna a bol pochovaný s najvyššími poctami vo Westminsterskom opátstve.

Známe sú jeho pohybové zákony:

  1. Zákon zotrvačnosti: Každé hmotné teleso v inerciálnej súradnicovej sústave zotrváva v relatívnom pokoji alebo v rovnomernom priamočiarom pohybe, pokiaľ nie je nútené pôsobením sily tento stav zmeniť.
  2. Zákon sily: V inerciálnej vzťažnej sústave je veľkosť sily pôsobiacej na hmotný bod určená hodnotou derivácie hybnosti tohto hmotného bodu podľa času, pričom zmena hybnosti má smer rovnobežný s pôsobiacou silou.
  3. Zákon akcie a reakcie: Sily, ktorými na seba pôsobia každé dve telesá vo vzájomnej interakcii, sú rovnako veľké, opačného smeru a súčasne vznikajú a zanikajú.

Sir Isaac Newton

 

Hrob Newtona vo Westminsterskom opáctve

 

Replika Newtonového ďalekohľadu z roku 1672

 

Nápad Newtona o gravitácii

 

Albert Einstein

 

 

Geniálny fyzik, ktorý ako jeden z mála smrteľníkov využíval tri desatiny svojej mozgovej kapacity, na rozdiel od bežnej jednej desatiny, pôsobil napriek tomu a či práve preto v detstve rodičom starosti, či náhodou nie je trochu mentálne zaostalý.
Jeho otec bol výrobcom elektrických zariadení v U1me, kde sa narodil aj Albert. Po krachu jeho podniku sa rodina presťahovala do Milána. Školák Einstein neprejavoval nijaké mimoriadne nadanie a nedosahoval ani mimoriadne výsledky. Príčinou bolo to, že sa príliš neznášal s rigidnými vyučovacími metódami. Pod vplyvom svojich strýkov Jacoba Einsteina a Caesara Kocha ho však začala fascinovať matematika a veda všeobecne - odbory, ktoré študoval na vlastnú päsť. Zo strednej školy vypadol ako 15-ročný pre zlý prospech napríklad v dejepise a jazykoch, a tak sa pridružil k rodine v Miláne.
V roku 1896 ho prijali na Švajčiarsky federálny inštitút pre technológiu v Zürichu. Ale až potom, čo prešiel niekoľkými vyrovnávacími skúškami z rôznych predmetov. No ani tunajšie akademické zvyklosti mu nevyhovovali. Napriek tomu sa mu podarilo urobiť požadované skúšky, aby dosiahol diplom. Dva roky po absolutóriu v roku 1900 žil z rôznych učiteľských platov. Vzdal sa nemeckého občianstva v prospech švajčiarskeho, aby sa vyhol vojenskej službe.
V roku 1902 sa zamestnal na Švajčiarskom patentovom úrade v Beme, kde zotrval nasledujúcich 7 rokov. To mu ekonomicky umožnilo, aby sa oženil so svojou priateľkou z univerzity Milevou Maric. A v roku 1904 sa stal otcom syna Hansa Alberta.
To však neznamenalo, že by vo voľných chvíľach zaháľal. Práve naopak. A tak v roku 1905 26-ročný Einstein, bez akýchkoľvek akademických kontaktov, celkom nečakane uverejnil v časopise Anály fyziky štyri články. Boli to články, ktoré mali celkom zmeniť smerovanie fyziky 20. storočia. V prvom sa venoval okrajovým tepelným pohybom molekúl v koloidných roztokoch - tzv. Brownovmu pohybu, ktorému sa ako prvý venoval anglický botanik ROKU Brown v roku 1827. V druhom podporil kvantovú teóriu svetla, ktorú vypracoval Max Planck v roku 1900.
Einstein tu dokázal fotónový charakter svetla pomocou fotoelektrického javu objaveného v roku 1902. Za tento príspevok získal neskôr v roku 1921 Nobelovu cenu za fyziku. V treťom a najslávnejšom článku 0 elektrodynamike pohybujúcich sa telies sa zaoberal svojou vlastnou teóriou relativity, ktorej základy napísal už v eseji, keď mal 16 rokov.
No a poslednom prezentoval svetu slávnu rovnicu, ktorú síce mnohí nosia dnes aj na tričkách, ale nezdá sa, že by ju pochopili, totiž rovnicu o vzťahu hmoty a energie E=mc2. Vďaka tomuto prevratnému článku získal A. Einstein konečne akademický titul a v roku 1908 i svoje prvé akademické miesto na Univerzite v Beme. Po ňom nasledovalo niekoľko ďalších v celej Európe. Medziiným aj v Zürichu a v Prahe, kde ho Z8Žili ešte ako šťastného človeka. v roku 1910 sa narodil druhý syn Alberta a Milevy, Eduard. V roku 1914 sa však presťahovali do Berlína. Mi1eva, ktorej sa v Berlíne vôbec nepáčilo, bola práve na prázdninách vo Švajčiarsku, keď vypukla vojna, takže rok sa nemohli vidieť ani navštíviť. Manželia sa za ten čas odcudzili natoľko, až sa napokon v roku 1919 rozviedli. Einstein však medzitým v roku
1916 v Berlíne dokončil svoju všeobecnú teóriu relativity. A mesiac po rozvode sa oženil so svojou sesternicou Elsou.
Definitívne sa nakoniec usadil na Inštitúte pre ďalšie štúdiá v Princetone v roku 1933, kam ako Žid ušiel pred rozmáhajúcim sa nemeckým nacionalizmom.
Svoje posledné roky strávil výskumom a hľadaním jednotnej teórie poľa univerzálnej sily, ktorá by spojila gravitáciu s elektromagnetickými a subatomárnymi silami. Venoval sa teda problému či otázke, na ktorú dodnes nikto nedal konečnú odpoveď. Einstein sa však od mnohých minulých i súčasných fyzikov, matematikov, prírodovedcov a vedcov vôbec odlišoval nielen svojou využiteľnou mozgovou kapacitou, ale aj pokorou pred prírodou, pred vyššou silou a pred vecami, ktoré síce existujú, ale zatiaľ ich nevieme vysvetliť. Sám sa považoval viac za filozofa ako za vedca a patril vlastne medzi takých mysliteľov, ako boli Platón alebo Aristoteles, ktorý sa snažili pochopiť prirodzený svet viac pomocou mentálnych konceptov ako experimentmi. Prečo k tomu pristupovali takto? Zrejme boli natoľko osvietení - napokon teória re1ativity samotná o tom vypovedá, že si uvedomovali aj relativitu pokusov v laboratórnych, teda neprirodzených podmienkach. Súčasný fyzik a spisovateľ G. Zukav nazýva Einsteina pravým mystikom.
Mnohí považujú Einsteina i dnes za otca atómovej bomby, pritom nič tomuto človeku nebolo zrejme vzdialenejšie, než takéto využívanie vedeckých poznatkov i jeho vlastných. A vždy to dával verejne najavo. Nikdy sa nevzdal morálnej zodpovednosti vedca. Jeho politická aktivita sa začala v čase 1. sv. vojny, keď zareagoval na deklaráciu 93 prominentných nemeckých intelektuálov, ktorí obhajovali nemecký militarizmus a porušenie be1gickej neutrality.
Einstein vtedy spolu s G. Friedrichom Nicolaiom napísal a ešte s ďalšími dvoma podpísal Manifest Európe, výzvu na ukončenie vojny.
Bol to čin odvahy, keďže takéto niečo sa vtedy rovnalo zrade. Po vojne sa stal jednou z vedúcich osobností angažujúcich sa za pacifizmus a nenásilné riešenia konfliktov. Aby tieto ciele podporil, stal sa členom Ligy národov, predchodkyne OSN. Do spojitosti s atómovou bombou sa jeho meno dostalo najmä preto, že z obavy pred globálnymi následkami nacistického víťazstva napísať Einstein list prezidentovi Rooseveltovi, kde ho vyzval, aby USA začali jednať skôr ako Nemci. Výsledkom bolo, že Roosevelt iniciovať Projekt Manhattan, a tým aj zrod nukleárnej epochy. To konca života potom Einstein aj verejne hlboko ľutoval tento čin a považoval to za svoj najväčší omyl. Keď sa ho po tejto vojne spýtali, aké zbrane by asi boli použité v pomyselnej 3. svetovej vojne, odpovedal, že to síce nevie, ale bezpečne vie, že v 4. svetovej by sa používali palice a kamene. Po celý zvyšok života sa preto venoval kampaniam za zničenie všetkých nukleárnych zbraní a za vytvorenie Svetovej vlády, ktorá by mala moc zabezpečiť trvalý mier. I keď sa ani jedného nedožil - ale zatiaľ ani my, treba snáď veriť a tiež niečo robiť preto. aby sa vízia tohto vysoko intuitívneho filozofa a vedca predsa len naplnila.
Einstein na margo kontroverzií, nepríjemnosti, nepochopenia, hrozieb a nakoniec aj vyhnanstva, ktoré mu priniesla jeho geniálna teória relativity, podkopávajúca to, čo ľudia mali za istotu, povedal: "Keby som to bol vedel, radšej by som sa stal inštalatérom.".

 

Albert Einstein

 

Einsteinova rovnica teórie relativity

 

 

 

Teória superstrún

 

 

Dole si pozrite 3 veľmi zaujímavé videá o tejto teórii pre jej lepšie pochopenie!!!

Teória strún je jednou z teórií všetkého. Teória strún predpokladá, že základnými stavebnými kameňmi hmoty nie sú bezrozmerné častice, ale jednorozmerné struny, ktoré vibrujú rôznymi spôsobmi, zodpovedajúcimi rôznym druhom častíc. Všetky interakcie sa redukujú na spájanie a rozpájanie strún. Teória strún zjednocuje všeobecnú teóriu relativity a kvantovú mechaniku, ktoré sú inak nezlúčiteľné. Podľa M-teórie má vesmír namiesto štyroch rozmerov jedenásť rozmerov, z toho jeden časový a 10 priestorových. Dodatočné rozmery sú však zvinuté do malej veľkosti, preto unikajú priamemu pozorovaniu.

V súčasnosti existuje päť konzistentných, ale vzájomne sa odlišujúcich teórií strún. Tieto teórie sú však pevne zviazané dualitami, objavenými v druhej strunovej revolúcii v roku 1995. Pomocou týchto dualít zjednocuje tieto teórie tzv. M-teória. Táto teória môže existovať v 11 rozmeroch priestoročasu. Mnoho vlastností M-teórie ešte nie je vysvetlených.

V súčasnosti je teória strún najrozvinutejším pokusom svetových fyzikov vysvetliť pojmy ako sú hmota, priestor a čas. Struny a superstruny sú podľa tejto teórie tým, čo je základom reality týchto troch pojmov. Povedané kvantitatívnou logikou, struna je základnou jednotkou, ktorá umožňuje to, že priestor existuje. Je to vibrujúca forma energie, pričom existujú struny uzavreté a struny otvorené, s oboma koncami ukotvenými v "našom" časopriestore. Práve existencia uzavretých strún je podľa niektorých fyzikov príčinou toho, že gravitácia je tak slabá sila v porovnaní napríklad s elektromagnetickou silou, je totiž slabšia rádovo 10−36 krát. Uzavreté struny, z ktorých sú niektoré (čo je dané ich vibrovaním) nositeľmi gravitácie majú schopnosť uniknúť z nášho rozmeru do iného a tým sa dramaticky znižuje gravitačný efekt v našej realite.

Princíp

V podstate hmota – rôzne atómy, či presnejšie ich stavebné prvky je vlastne to, ako struny vibrujú. Teória hovorí, že struny sú tak malé, že pokiaľ by sme si predstavili atóm ako našu slnečnú sústavu, struna je veľká len asi ako strom. Na mikroúrovni, v tzv. kvantovom svete bolo potrebné vyriešiť hlavne problém neurčitosti (Heisenbergov princíp neurčitosti). Prepojenie týchto dvoch svetov umožnila teória strún, ktorá hovorí, že všetko vo vesmíre je vyplnené extrémne malými vibrujúcimi strunami energie, pričom však struny môžu taktiež nadobúdať extrémne veľké rozmery, kedy sa hovorí už o membránach, či rovno bránach, ktoré môžu byť priamo vesmírom samotným, čiže pri uznaní možnosti paralelných vesmírov je táto úvaha v množnom čísle. Popularizátorom teórie strún je americký astrofyzik Brian Greene.

Greene stručne uvádza, že struna je vlastne tým, čo priamo prepája kvantový svet a makrosvet tým, že kvantovú neurčitosť a chaotičnosť "stlmuje" svojou imanentnou integračnou charakteristikou, pričom vytvára akési tunely ustáleneho stavu a práve tieto tunely sú vlastne podstatou superstrún, membrán či brán, ktoré v konečnom dôsledku tvoria vlastne vesmír ako celok nachádzajúci sa v nejakej vyššej štruktúre. Teória strún vychádza z fyzikálne overených vlastností vesmíru – aspoň na úrovni teoretickej fyziky – ako aj zo schopnosti vysvetliť prepojenie veľmi malého a veľmi veľkého priestoru v tzv. kvantovej teórii vesmíru a gravitáciu, ktorá je inak len obecne vysvetľovaná ako zakrivenie priestoru hmotnými subjektami, pričom bez strún ako základného pletiva vesmíru by bol prenos gravitačnej či akejkoľvek inej energie v podstate nemožný, resp. teoreticky by zostával len popísaný, no nie vysvetlený. Teória strún, či teória všetkého založená na akceptácii existencie strún spája tzv. Štandardný model vyvinutý americkým fyzikom Stevenom Weinbergom a vysvetľujúci fungovanie troch základných samostatných síl – elekromagnetickej, silnej jadrovej sily a slabej jadrovej sily s pôsobením gravitácie, v jadre ktorej je struna ako nositeľ gravitácie, nahrádzajúca dovtedy hypotetickú nehmotnú časticu.

Ďalším významným vedcom v oblasti teórie strún je Edward Witten , americký teoretický fyzik. Witten pri skúmaní tzv. superstrún navrhol jednotiacu teóriu strún, tzv. M-teóriu, kde vysvetľuje problém nezrovnalostí v rôznych nezávislých teóriách všetkého, ktorých bolo pôvodne päť. Rozpracoval teorém pozitívnej energie , ktorý hovorí, že za predpokladu dominantnej energetickej podmienky, masa asymptoticky plochého priestoročasu je ne-negatívna, vrátane problematiky spinorov vo všeobecnej teórii relativity. Venuje sa otázkam supersymetrie a Morseho teórii, ktorá analyzuje topológiu mnohosti štúdiom diferenciálnych funkcií . Supersymetria hovorí, že každá elementárna častica má vždy svoju partnerskú časticu, ktorá sa od svojho partnera líši polovicou spinu (tzv. superpartneri), t. j. pre každý bozón existuje vždy korešpondujúci fermión .

Samotná M-teória v súlade s teóriou strún predpokladá, že existuje až 11 dimenzií priestoru, a hovorí o dynamike nízkej entropie, t. j. o interakcii supergravitácie , s dvoj- a päťdimenzionálnymi membránami.

Podrobný výklad (preklad z anglickej Wikipedia)

Teória strún je teória vo vývoji v oblasti časticovej fyziky, ktorá sa pokúša zjednotiť kvantovú mechaniku a všeobecnú relativitu. Teória strún hovorí, že elektróny a kvarky vnútri atómov nie sú objektami s nulovými dimenziami, ale skôr jednorozmerné oscilujúce linky ("struny"), ktoré majú len dĺžku, ale nie výšku či šírku. Teória tvrdí, že tieto struny môžu vibrovať, čím dávajú pozorovaným časticiam ich vôňu, náboj, hmotnosť a spin. Najranejší strunový model, bozónické struny, zahŕňal len bozóny, hoci tento pohľad sa vyvinul do teórie superstrún, ktorá tvrdí, že spojenie je ("supersymetrické"), t. j. že existuje medzi bozónmi a fermiónmi, dvomi fundamentálnymi rozdielnymi typmi častíc. Teória strún si taktiež vyžaduje existenciu niekoľkých dodatočných, nepozorovateľných dimenzií vesmíru, ktoré sa pridávajú k našim trom priestorovým dimenziám (výška, šírka a dĺžka) a štvrtej dimenzii času. M teória napríklad vyžaduje, aby priestoročas mal jedenásť dimenzií.

Teória má svoj pôvod v duálnom rezonančnom modeli – prvýkrát navrhnutom v r. 1969 Gabrielom Venezianom, ktorý popísal silne interagujúce hadróny ako struny. Odvtedy sa pojem teória strún rozvinul, aby zahrnul akúkoľvek zo skupín príbuzných teórií superstrún. Dá sa povedať, že "struny" už nie sú viac považované za fundamentálne pre teóriu, ktorú je možné formulovať taktiež ako body alebo povrchy. Bolo rozvinutých päť veľkých teórií strún, každá s inou matematickou štruktúrou, pričom každá svojím spôsobom najlepšie popisovala iné fyzikálne okolnosti. Hlavnými rozdielmi medzi jednotlivými teóriami boli principiálne počty dimenzií v ktorých sa struny vyvíjali, ako aj ich charakteristiky (niektoré boli otvorené slučky, iné uzavreté slučky, ap.), ale všetky tieto teórie sa zdali byť správne. V polovici 90-tych rokov, strunový teoretický fyzik Edward Witten z Institute for Advanced Study usúdil, že päť veľkých verzií teórie strún v skutočnosti mohli popisovať jeden a ten istý fenomén z rôznej perspektívy. Wittenova výsledná M-teória, navrhnutá ako zjednotenie všetkých predchádzajúcich superstrunových teórií tvrdí, že struny sú jednodimenzionálne "krajce" dvojdimenzionálnych membrán vibrujúcich v 11-dimenzionálnom priestore.

Ako výsledok mnohých vlastností a princípov zdieľaných týmito prístupmi (ako je holografický princíp), ich vzájomnou logickou konzistenciou a faktom, ktorý niektorí zahrnuli do štandardného modelu časticovej fyziky, mnoho veľkých žijúcich fyzikov (ako sú Edward Witten, Juan Maldacena a Leonard Susskind) je presvedčených, že teória strún je krokom smerom k správnemu fundamentálnemu popisu vesmíru. Teória strún je prvým kandidátom pre teóriu všetkého (TOE), spôsob popisu známych fundamentálnych síl (gravitačnej, elektromagnetizmu, slabej sily, silnej sily), hmoty (kvarkov a leptónov) v matematicky úplnom systéme. Ale prominentní fyzici ako sú Richard Feynman a Sheldon Lee Glashow kritizovali teóriu strún za to, že neposkytla žiadne kvantitatívne experimentálne predpovede. Ako akákoľvek iná teória gravitácie, všeobecne sa predpokladá, že testovanie teórie priamo by si vyžadovalo extrémne drahé technické riešenia. Hoci priame experimentálne testovanie Teórie strún zahŕňa veľké výskumy a vývoj systémov, existuje niekoľko nepriamych experimentov, ktoré môže čiastočne potvrdiť Teóriu strún. Supersymetria (myšlienka rozvinutá začiatkom 70. rokov počas výskumov na Teórii strún) je teoreticky ustanovená prostredníctvom Teórie strún a zdá sa, že sa rozvíja do súčasnej experimentálne pochopenej Fyziky vysokých energií (Časticová fyzika) (Supersymetria by snáď mohla byť objavená v CERNe, kde sú skúmané energie, ktoré by mohli motivovať objavenie sa supersymetrických častíc). Taktiež existencia dodatočných kompaktifikovaných dimenzií (Calabi-Yau priestorovosť) by pravdepodobne mohla byť objavená v CERNe permeáciou gravitónu do vyššieho dimenzionálneho priestoru (Membrána (M-Teória)).

 

 

Struny môžu byť kruhové bez začiatku a konca alebo s dvoma koncami