Basisstructuur van de kosmos/De snaartheorie: verschil tussen versies
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Geen bewerkingssamenvatting |
Geen bewerkingssamenvatting |
||
Regel 1:
De snaartheorie is een sinds de jaren '70 van de 20e eeuw in staat van ontwikkeling zijnde theorie die ervan uitgaat dat alle materie op het meest fundamentele niveau bestaat uit trillende "snaren", die zo klein zijn (om precies te zijn, ongeveer ter grootte van de [[w:Plancklengte|Plancklengte]]) dat het rechtstreeks waarnemen ervan gelijk staat aan het lezen van een boek of van de tekst op een beeldscherm op een afstand van 100 lichtjaar. Het is dus uiterst onwaarschijnlijk dat deze snaren ooit rechtstreeks zullen worden waargenomen en in dit opzicht is de theorie dan ook volledig speculatief. Het is anderzijds ook zo dat er tot nu toe niets is ontdekt dat in tegenspraak met deze theorie is en dat ze verder uiterst geschikt blijkt om voor diverse onopgeloste problemen een oplossing te vinden.
Regel 13 ⟶ 12:
==Beschrijving==
In de meer conventionele opvatting worden deeltjes als [[w:elektron|elektronen]], [[w:quark|quarks]] en hiervan afgeleide deeltjes zoals up- en down-quarks, [[w:muon|muonen]] en [[w:tau (lepton)|taudeeltjes]] als de meest fundamentele bestanddelen van de kosmos en tevens als "punten" besschouwd. Volgens de snaartheorie bestaat er echter maar één fundamenteel bestanddeel, namelijk de snaar. De grote verscheidenheid aan elementaire deeltjes die de kwantummechanische wereld kenmerkt is dan niets anders dan het scala aan trillingspatronen die deze snaar kan uitvoeren. Dit is in zekere zin te vergelijken met wat er bij een echt [[w:strijkinstrument|strijkinstrument]] gebeurt, waar dezelfde snaar allerlei verschillende toonhoogten kan produceren. Een bepaald trillingspatroon komt in het geval van de snaartheorie steeds overeen met een bepaald type deeltje met specifieke eigenschappen zoals massa, elektrische lading, spin enz., terwijl de snaar steeds hetzelfde is. Precies hetzelfde zou dan gelden voor de boodschapperdeeltjes, bijv. het [[w:gluon|gluon]], het [[w:foton|foton]] en het graviton. Aangezien in 1974 is aangetoond dat er een specifiek trillingspatroon is dat precies dit laatste deeltje beschrijft is hiermee dus ook de zwaartekracht opgenomen in de snaartheorie
Een groot voordeel van de snaartheorie is dat het de onverenigbaarheid tussen de woeste kwantumfluctuaties op ultramicroscopische schaal en de algemene relativiteitstheorie die de ruimtetijd als iets vlaks en egaals ziet oplost door de meest elementaire deeltjes niet voor te stellen als punten, maar als snaren. Als een graviton werkelijk niets anders is dan een snaar die volgens een bepaald patroon trilt, wordt de grootte van de wild fluctuerende gravitatievelden hierdoor automatisch ingeperkt tot de Planck-lengte. Het onzekerheidsprincipe geldt dan ook niet langer voor afstanden kleiner dan de Planck-lengte, simpelweg omdat er over zo'n afstand helemaal niet te spreken valt. Het begrip "ruimte" verliest zo alle betekenis op afstanden kleiner dan de Planck-lengte, terwijl ook het begrip "tijd" niet langer van toepassing is op tijdsintervallen korter dan de Planck-tijd. De Planck-tijd is in dit geval de tijd die licht nodig heeft om de lengte van een snaar te overbruggen. Wiskundige berekeningen hebben tevens aangetoond dat de strijdigheid tussen het idee van kwantumfluctuaties en de algemene relativiteitstheorie op deze manier wordt opgeheven.
Regel 23 ⟶ 22:
==Probleem 2: het bestaan van extra dimensies==
Een tweede - en op het eerste gezicht zelfs nog groter - probleem voor de geloofwaardigheid van de snaartheorie is het feit dat de wiskundige berekeningen waar
Het idee van het bestaan van extra ruimtelijke dimensies is echter bij nader inzien niet zo absurd als het lijkt, en evenmin is het echt iets nieuws. In 1919 stuurde de Duitse wiskundige [[w:Theodor Kaluza|Theodor Kaluza]] een artikel naar Einstein waarin hij voorstelde om een nieuwe ruimtelijke dimensie te introduceren naast de drie reeds bekende met als doel de twee toen bekende hoofdkrachten in het heelal, de zwaartekracht en het elektromagnetisme, tot één geheel te kunnen verenigen. Einstein was hier zeer enthousiast over en Kaluza's model werd enkele jaren later verbeterd door de Zweed [[w:Oskar Klein|Oskar Klein]]. Het uiteindelijke resultaat van deze twee natuurkundigen is bekend geworden als de [[w:Kaluza-Klein-theorie|Kaluza-Klein-theorie]]. De vierde ruimtedimensie zou volgens Kaluza en Klein ongeveer zo groot moeten zijn als de Planck-lengte (hetgeen tot op heden met de meest geavanceerde apparatuur bij lange na niet zichtbaar kan worden gemaakt).
Voor dit model was in de eerste decennia daarna weinig belangstelling, maar dit veranderde toen de snaartheorie haar intrede deed. Tevens werd toen besloten om het aantal ruimtelijke dimensies verder uit te breiden naar 6, en dit nieuwe model is bekend geworden als de [[w:Calabi-Yau-variëteit|Calabi-Yau-variëteit]] (genoemd naar de twee wiskundigen Eugenio Calabi en Shing-Tung, die het al veel eerder en geheel los van de snaartheorie hadden ontwikkeld).
Het Calabi-Yau-model kent tienduizenden mogelijke varianten en het is nog geheel onduidelijk welke "kandidaat" de werkelijke structuur van het heelal weergeeft, uiteraard vooropgesteld dat het hele idee van de extra dimensies en daarmee de snaartheorie juist is. Enkele modellen (met drie gaten) komen echter wel in het bijzonder in aanmerking, omdat ze een reeks trillingpatronen opleveren die de typische structuren eigenschappen van de drie hoofdfamilies van elementaire deeltjes grotendeels verklaren.
{{sub}}
| |||