La théorie des cordes: la science comme la symétrie

Le principe de symétrie est cruciale pour l'étude de la physique et a des implications particulières pour la théorie des cordes en particulier. Symmetry existe quand vous pouvez prendre quelque chose, transformer d'une certaine façon, et rien ne semble changer au sujet de la situation. Lorsqu'une transformation dans le système entraîne une modification de la situation, les scientifiques disent qu'il représente un symétrie brisée.

Cela est évident dans la géométrie. Prenez un cercle et tracez une ligne à travers son centre, comme dans ce chiffre.

Maintenant, imaginez feuilletant le cercle autour de cette ligne. L'image résultante est identique à l'image d'origine lorsque retourné à propos de la ligne. C'est linéaire ou réflexion symétrie. Si vous deviez tourner les chiffres de 180 degrés, vous finiriez avec la même image à nouveau. C'est une symétrie de rotation.

Le trapèze, d'autre part, a asymétrie (ou manque de symétrie), car aucune rotation ou la réflexion de la forme donneront la forme originale.

La forme la plus fondamentale de symétrie en physique est l'idée de symétrie de translation, qui est où vous prenez un objet et de le déplacer d'un endroit à un autre dans l'espace. Si vous vous déplacez d'un endroit à un autre, les lois de la physique doivent être les mêmes dans les deux endroits. Ce principe est de savoir comment les scientifiques utilisent des lois découvertes sur Terre pour étudier l'univers lointain.

En physique, cependant, la symétrie signifie beaucoup plus que simplement prendre un objet et de retournement, la filature, ou glissement à travers l'espace.

Les études les plus détaillées de l'énergie dans l'univers indiquent que, peu importe la direction que vous regardez, l'espace est essentiellement le même dans toutes les directions. L'univers lui-même semble avoir été symétrique dès le début.

Les lois de la physique ne changent pas au fil du temps (au moins selon la plupart des physiciens et certainement pas sur des échelles de temps courtes, comme une vie humaine ou la totalité de l'âge des États-Unis d'Amérique). Si vous effectuez une expérience aujourd'hui et effectuez la même expérience demain, vous aurez essentiellement le même résultat.

Les lois de la physique possèdent une symétrie de base par rapport au temps. Modification du temps de quelque chose ne change pas le comportement du système.

Ces et d'autres symétries sont considérées comme essentielles pour l'étude de la science, et en fait, de nombreux physiciens ont déclaré que la symétrie est le concept le plus important pour la physique à saisir.

La vérité est que, bien que les physiciens parlent souvent de l'élégance de la symétrie dans l'univers, le théoricien de chaîne Leonard Susskind est tout à fait raison quand il souligne que les choses deviennent intéressantes lors de la rupture de symétrie.

En fait, le prix Nobel de physique 2008 a été décerné à trois physiciens - Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi et Toshihide Maskawa - pour travailler dans symétrie brisée il ya des décennies effectuées.

Sans symétrie brisée, tout serait absolument uniforme partout. Le fait même que nous avons une chimie qui nous permet d'exister est la preuve que certains aspects de la symétrie ne tiennent pas dans l'univers.

Beaucoup de physiciens théoriques croient qu'une symétrie existe entre les quatre forces fondamentales (de gravité, l'électromagnétisme, la force nucléaire faible, force nucléaire forte), une symétrie qui a éclaté au début de la formation de l'univers et provoque les différences que nous voyons aujourd'hui. La théorie des cordes est le principal (sinon le seul) moyen de comprendre que la symétrie brisée, si elle le fait (ou faisait) existe bel et bien.

Cette symétrie brisée peut être étroitement liée à la supersymétrie, qui est nécessaire pour la théorie des cordes pour devenir viable. Supersymétrie a été étudiée dans de nombreux domaines de la physique théorique, même si il n'y a aucune preuve expérimentale directe pour elle, car elle assure que la théorie comprend de nombreuses propriétés souhaitables.

Supersymétrie et l'unification des forces sont au cœur de l'histoire de la théorie des cordes. Comme vous le lire plus sur la théorie des cordes, il est à vous de déterminer si le manque de preuves expérimentales condamne dès le début.