Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

7 frågor/svar hittade

Materiens innersta-Atomer-Kärnor, Universum-Solen-Planeterna [17334]

Fråga:
Vad är supersträngar?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag har tre frågor:

1. Vad är supersträngar?

2. Hur skulle universum se ut, och vad skulle vara annorlunda om vi hade <2 eller 4< rumsdimensioner?

3. Vad menas med att tyngdkraften är additiv? Innebär det att den är tio gånger så stor i en kropp med tio atomer än vad den är i en ensam atom, och 10^9 gånger starkare i en kropp med 10^9 atomer osv.?
/Axel O, Södermalmsskolan, Stockholm

Svar:
Axel! Detta är mycket svåra men aktuella frågor. Eftersom Stephen Hawking och Leonard Mlodinow just kommit ut med en bok, The Grand Design (länk 1), kan det vara på sin plats att sammanfatta var strängteorin står i dag. Nedanstående är till en del baserat på en artikel i Sunday Times vetenskapsbilaga Eureka från september 2010.

Strängteorin innebär att man beskriver elementarpartiklar som små endimensionella strängar. Dessa strängar vibrerar med olika frekvenser för att bilda olika partiklar. Det visade sig att det finns minst fem olika sträng-teorier med 10 rum/tid-dimensioner. Så småningom kom man fram till att alla var ekvivalenta med en teori med 11 dimensioner: M-teorin.

M-teorin

Enligt vissa teoretiker är M-teorin den ultimata TOE (Theory of Everything). Hawking ser M-teorin som ett underliggande karta som håller ihop olika teorier som beskriver alla naturlagar.

Det tycks som om ingen vet vad M-et i namnet kommer ifrån. Förutom Maybe (kanske) har jag sett Master (huvud-), Miracle (mirakulös) och Mystery (mysterium). Det tycks som om M-teorin är allt detta !

I M-teorin har man alltså 11 rum/tid-dimensioner. Anledningen till att vi bara ser tre rumsdimensioner är att de övriga är kollapsade (eller kanske mer exakt, de har inte expanderat som de tre vi ser).

I M-teorin är man inte begränsad till endimensionella strängar, utan man kan ha vibrerande objekt (supersträngar) i 2 dimensioner (membran), 3 dimensioner (blobbar) och upp till 9 dimensioner.

Två fundamentala problem i dagens fysik är den spöklika obestämdheten hos kvantmekaniken (en atom kan befinna sig i flera tillstånd samtidigt) och det faktum att naturlagarna tycks vara finjusterade så att universum kunde utvecklas till ett universum som ger plats för liv - även om det bara finns på ett ställe, se diskussionen nedan.

M-teorin tillåter kanske 10500 olika universa med varierande naturlagar. Teorin tillåter, med hjälp av gravitationen, att universa skapas ur ingenting.

Universums utveckling och Guds existens

Mycket av diskussionen om Hawkings bok har handlat om behovet av en högre makt. Om man studerar universums utveckling från Big Bang till vad vi observerar i dag, visar det sig att många av naturlagarna verkar avstämda för att producera en värld där liv är möjligt. Några exempel (bland många) på denna finjustering av naturlagarna är

  1. Om den starka kärnkraften bara varit lite starkare så hade 2He varit stabilt och stjärnor hade inte kunnat bildas.
  2. Om det inte funnits ett tillstånd i 12C som precis passar till energin hos 3 a-partiklar, så hade ämnen tyngre än kol (som behövs för liv) inte kunnat bildas.
  3. Endast ett universum med 3 utvecklade rumsdimensioner tillåter stabila planetbanor och följaktligen liv, åtminstone som vi känner det.

Ovanstående egenskaper kan förklaras på ett av tre sätt

  1. Det finns en högre makt som bestämt att det skall vara så (den klassiska religiösa skapelseteorin).
  2. Det är en ytterst osannolik slump.
  3. Det finns massor av universa med olika egenskaper. Ett av dessa är vårt med de nödvändiga egenskaperna. De övriga "misslyckade" universa finns, men de innehåller inget intelligent liv som kan fundera på varför deras värld ser ut som den gör.

Hawking förespråkar punkt 3: Gud i punkt 1 behövs inte.

Några kommentarer

Eftersom M-teorin ännu inte kan knytas till observationer kan man ha olika åsikter om teorin:

Den är "Kejsarens nya kläder" eller pseudovetenskap av noll och intet värde. Eller Hawkings optimistiska åsikt att det kan vara den ultimata teorin som förklarar allting: "Philosophy is dead and there is no need for the God hypothesis: modern cosmology has all the answers".

Jag tror att de flesta av dagens fysiker anser att det är en lovande början och låter teoretikerna hållas ett tag till så de får en chans att komma upp med några förutsägelser som kan testas med experiment. Bilden nedan från ett föredrag av Lawrence M Krauss (se fråga 18978 ) är en mindre positiv synpunkt.

Jag har en kanske naiv uppfattning att en modell eller teori skall vara behjälplig för att "förstå" ett fysikaliskt fenomen. För mig uppfyller M-teorin inte detta kriterium med sina 10500 universa. Men för all del, redan kvantmekaniken är obegriplig.

Vad gäller din sista fråga, så har jag inte sett uttrycket, men jag tror din tolkning är korrekt: helt enkelt att kraften är proportionell mot massan, F=m*g.



/Peter E

Nyckelord: strängteori [7]; fysikalisk modell [11];

1 http://www.amazon.co.uk/Grand-Design-Stephen-Hawking/dp/0593058291/
2 http://superstringtheory.com/

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16236]

Fråga:
Hur har atomens nya uppbyggnad med kvarkar och strängar påverkat vårt sätt att se på vår omvärld? Tack i förhand!
/sofie b, göksten, eskilstuna

Svar:
Sofie! Inte ett dugg skulle jag säga! Strängteorin har ännu inga konsekvenser i observationer så den lever lite sitt eget liv.

Inte heller kvarkteorin (standardmodellen), som däremot är mycket väl etablerad, har några praktiska konsekvenser för kärnfysik och atomfysik. Man räknar fortfarande på atomkärnan som en samling neutroner/protoner. Först när man går till högre energier och studerar hadroner (protoner, neutroner, mesoner mm) kommer kvarkar och gluoner in i bilden.

Länk 1 är en kul sång, Bohemian Gravity (originalet Bohemian Rapsody av Queen), som bland annat handlar om strängteori.
/Peter E

Nyckelord: strängteori [7]; standardmodellen [23];

1 http://www.youtube.com/watch?v=2rjbtsX7twc&feature=youtu.be

*

Kraft-Rörelse [12831]

Fråga:
Varför går inte kvantmekanik att kombinera med Allmän relativitets teori? Är det endast uppfattningen om antalet dimensioner?
/Christoffer F, Norra Real, Stockholm

Svar:
Christoffer! Det är inget som säger att det inte går - man har bara inte lyckats ännu. Strängteorin, som verkar mycket lovande för att förena relativitetsteori och kvantmekanik, har ännu inte levererat någon kontrollerbar förutsägelse. De senaste två måndagarna har det sänts mycket trevliga program på TV om strängteorin. Sista avsnittet kommer den 8/3 2004. Jag tror inte problemet är antalet dimensioner, men jag kan alltför lite om detta (jag har inte läst boken, men jag har sett filmen ). Se vidare The Official String Theory Web Site .
/Peter E

Se även fråga 9975 och fråga 9467

Nyckelord: strängteori [7];

1 http://www.vof.se/folkvett/20071strangt-om-strangar

*

Universum-Solen-Planeterna [12358]

Fråga:
Hur kommer det sig att man kan använda sig av både allmänna relativitetsteorin och kvantmekaniken när man forskar om tex. svartahål? Hur går det ihop när de inte verkar vilja förena sig med varandra till en enda teori? Är det pga av att strängteorin(de båda teoriernas blandning) funkar kanske?
/Arvid B, Magnusstenbocksskolan, Helsingborg

Svar:
Arvid! Det finns som du säger ingen allmänt accepterad teori som förenar allmänna relativitetsteorin och kvantmekaniken. Men det behöver inte betyda att man inte kan tillämpa båda på samma objekt.

Svarta hål är paradexemplet för den allmänna relativitetsteorin. Vad gäller kvantmekaniken så antar jag att du tänker på Hawkins idé att partiklar kan "tunnla" genom händelsehorisonten och ta sig ut ur ett svart hål - en typisk kvantmekanisk effekt.

Se även den trevliga sajten Stephen Hawkings's Universe under Strange Stuff Explained, Black holes. Eller gör en Avancerad sökning på svart hål i denna databas.
/Peter E

Nyckelord: strängteori [7];

*

Partiklar [9467]

Fråga:
Hur kan man prata om upp till 10-11 dimensioner (som jag såg du skrev när dom "vibrerande strängarna" togs upp)? Hur kan man ö.h.t prata om flera dimensioner än dom vi känner till? Det måste ju blir rena rama gissningarna och om man nu "gissar" på 10-11 så skulle man väl lika gärna gissa på 5-6 eller 50-60?

Hälsningar Lena
/Lena S, Lännersta, Stockholm

Svar:
Det är faktiskt ingen gissning, strängteorin kan bara formuleras i 11 rums-tids dimensioner. Det visade den amerikanske strängteoretikern Edward Witten (Princeton University) år 1995. Hur är det då med de 10-dimensionella supersträngteorierna? Numera betraktar man dem som aproximativa delar av en bakomliggande mera fundamental 11-dimensionell teori. Den går under beteckningen M-teori. Den är till stora delar okänd, men det forskas intensivt på detta område. Det intressanta är att denna forskning är helt teoretisk.

7 av de 10 rumsdimensionerna märks inte. De är så hårt ihoprullade, att vi inte med några instrument kan påvisa dem. Deras betydelse skulle vara att de kanske kan förklara elementarpartiklarnas egenskaper. Det är vad man hoppas på.

Ett mera tekniskt svar: (för den som kan lite kvantmekanik) Länge undersökte man de 5 supersträngteorierna med störningsräkningar. Det går bra om strängkopplingskonstanten är mindre än 1. Om denna konstant är större än 1 duger inte störningsräkningar, och man har en mycket besvärligare situation. Man anade vid mitten av 90-talet att det faktiskt var så. Vad Witten visade var, att denna situation kräver en extra rumsdimension.
/KS

Se även fråga 8357

Nyckelord: strängteori [7];

*

Universum-Solen-Planeterna [8357]

Fråga:
Vad är Strängteorier- M-teorin?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Vad är Strängteorier- M-teorin?
/Johanna T, Fyrisskolan, Uppsala

Svar:
Nu berör du saker som verkligen handlar om spetsforkning i teoretisk fysik. Strängteorier kom till för kvantisera gravitationen. Kvantmekanik och allmän relativitetsteori går nämligen inte ihop. Strängteorier arbetar i 10 dimensioner, 9 rumsdimensioner och en tidsdimension. När man 1995 studerade stark koppling i vissa strängteorier vek det ut sig ytterligare en rumsdimension, och den endimensionella strängen blev ett 2-dimensionellt membran i det 11-dimensionella tidsrummet. De 5 etablerade strängteorierna visade sig ha ett visst samband genom det 11-dimensionella tidsrummet. Vad som döljer sig där kallas M-teori. Man kan betrakta de 6 strängteorierna som olika 10-dimensionella projektioner av den 11-dimensionella M-teorin. Det arbetas intensivt på att klara ut vad M-teorin egentligen är. Det mesta är okänt, men många hoppas att här döljer sig svaret på många av universums gåtor. Det finns de som tror det blir möjligt att formulera en teori helt utan fria parametrar. Det skulle vara ett oerhört framsteg. Den så kallade "standardmodellen" har 19 fria parametrar, som alltså måste bestämmas experimentellt

Av de många rumsdimensionerna återstår av någon anledning bara 3. De övriga är inkrökta med sådan liten radie, att de inte märks.

Vill du fördjupa dig i detta kan vi rekommendera: Brian Greene: Ett utsökt universum. Det är en populärvetenskaplig bok, men den är skriven av en expert, och översatt till svenska av en expert (Hans-Uno Bengtsson).

Här är en trevlig websajt som bland annat behandlar strängteori: The Official String Theory Web Site .
/KS/lpe

Nyckelord: standardmodellen [23]; strängteori [7];

*

Blandat [82]

Fråga:
En fråga om dimensioner. Jag vet vad den tredje dimensionen är men vad är den fjärde? Vår fysiklärare sa också att fysiker håller på och räknar med 11 dimensioner. Kan det stämma och vad är den elfte dimensionen?
/

Svar:
Om vi vill ange läget på en yta, säg jordytan, så behöver vi ange två tal, till exempel longitud och latitud. Ytan är tvådimensionell, därför behövs det två tal för att ange läget. Betrakta nu ett flygplan. För att ange dess läge så måste vi använda tre tal: longitud, latitud och höjd över havet. Luftrummet är alltså tredimensionellt. Låt oss gå vidare och betrakta händelser som är lokaliserade i tid och rum. Vi kan som exempel ta händelsen att en motor i flygplanet stannar. För att ange var och när detta sker så anger vi fyra tal: longitud, latitud, höjd och tidpunkt. Alltså är tiden den fjärde dimensionen. I "vanlig" geometri kan vi ju vrida oss: Då blir begrepp som vänster och höger beroende av observatören. På motsvarande sätt kan tid och rum delvis blandas i relativitetsteorin.

Nu till den elfte dimensionen!
Låt oss först göra ett tankeexperiment: Anta att vi levde i en tvådimensionell värld. Då visste vi inget om den tredje rumsdimensionen. Vågutbredningen i denna värld skulle bli annorlunda än i en tredimensionell värld. En dag upptäcker en fysiker att det blir lättare och vackrare om han/hon "låtsas" att världen är tredimensionell när man räknar på vågor. Teorin och beräkningarna görs alltså i ett abstrakt rum som har högre dimension än det "riktiga". För att göra förutsägelser i det "vanliga" rummet måste man på något sätt projicera från det större rummet till den verkliga världens två dimensioner.

På samma sätt är det med alla dimensioner som är större än fyra. Det var bland annat den svenske fysikern Oscar Klein som först betraktade fem-dimensionella rum i fysikaliska sammanhang. För närvarande är det i den så kallade strängteorin som man laborerar med rum av hög dimension. Den elfte dimensionen är alltså ett räknetekniskt hjälpmedel.

Se vidare String_theory .

Nyckelord: strängteori [7];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.