String Theory: Auf dem Weg durch die Raumzeit

erfordern würde ein vollständiges Verständnis dafür, wie die Struktur der Raumzeit verhält sich in der Theorie zu verstehen, wie eine Zeitreise in die String-Theorie funktioniert. Bisher hat die String-Theorie nicht genau gedacht, dass aus.

In der allgemeinen Relativitätstheorie, die Bewegung von Objekten durch die Raumzeit wird durch eine Weltlinie beschrieben. In der Stringtheorie, sprechen Wissenschaftler über Strings (und branes) zu schaffen gesamte worldsheets wie sie durch die Raumzeit bewegen.

Weltlinien wurden ursprünglich von Hermann Minkowski gebaut, als er seine Minkowski-Diagramme erstellt. Ähnliche Diagramme Rückkehr in Form von Feynman-Diagramme, die die Weltlinien der Teilchen zeigen, wie sie miteinander durch den Austausch von Eichbosonen interagieren.


In der Stringtheorie, anstelle der geraden Weltlinien von Punktteilchen, es ist die Bewegung der Saiten durch die Raumzeit, die Wissenschaftler interessiert, wie auf der rechten Seite dieser Figur gezeigt.

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Beachten Sie, dass in der ursprünglichen Feynman-Diagramm, auf der linken Seite dieser Figur gezeigt, gibt es scharfe Punkte, an denen die Weltlinien schneiden (die den Punkt, an dem die Teilchen in Wechselwirkung treten). Im worldsheet tauschte die virtuelle Saite zwischen den beiden ursprünglichen Strings eine glatte Kurve erstellt, die keine scharfen Punkte.

Dies entspricht der Tatsache, dass die Stringtheorie keine Unendlichkeiten in der Beschreibung dieser Wechselwirkung enthält, wie zum reinen Quantenfeldtheorie gegenüber. (Die Unendlichkeiten in der Quantenfeldtheorie Entfernen erfordert Renormierung.)

Ein Problem mit den beiden Quantenfeldtheorie und Stringtheorie ist, dass sie in einer Art und Weise aufgebaut sind, die innerhalb des Raum-Zeit-Koordinatensystem platziert wird. Die Allgemeine Relativitätstheorie, auf der anderen Seite, zeigt ein Universum, in dem der Raum-Zeit dynamisch ist.

String-Theoretiker hoffen, die String-Theorie diesen Konflikt zwischen dem Hintergrund abhängigen Quantenfeldtheorie zu lösen und den Hintergrund unabhängige allgemeine Relativitätstheorie, so dass schließlich dynamische Raum-Zeit wird aus der Stringtheorie abgeleitet werden. Ein Kritikpunkt ist, dass die String-Theorie ist, derzeit noch Hintergrund abhängig.

Die konkurrierende Theorie, Schleifen-Quantengravitation, beinhaltet Raum in die Theorie, ist aber immer noch auf einem Hintergrund montiert Zeitkoordinaten.

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