Deel 1
Het enige probleem is om deze theorie als fysiek te accepteren, ze is te wiskundig. Waarom?
Omdat het zijn uiterlijk te danken heeft aan één simpele functie: de bètafunctie van Euler is eigenlijk niet zo complex als het op het eerste gezicht lijkt. Deze functie wordt bestudeerd in de loop van wiskundige analyse.
Dus waarom was deze functie precies het begin van zo'n grote en verwarrende theorie?
Euler's bètafunctie (grafiek van de bètafunctie met echte argumenten).
In 1968 probeerde een jonge Italiaanse theoretisch natuurkundige Gabriele Veneziano te beschrijven hoe deeltjes van een atoomkern op elkaar inwerken: protonen en neutronen. De wetenschapper had een briljante gok. Hij realiseerde zich dat alle talrijke eigenschappen van deeltjes in een atoom kunnen worden beschreven met één wiskundige formule (de bètafunctie van Euler). Het werd tweehonderd jaar geleden uitgevonden door de Zwitserse wiskundige Leonard Euler en beschreef integralen in wiskundige analyse.
Veneziano gebruikte het in zijn berekeningen, maar begreep niet waarom ze op dit gebied van de natuurkunde werkte. De fysieke betekenis van de formule werd in 1970 ontdekt door Amerikaanse wetenschappers Yoichiro Nambu, Leonard Susskind, evenals hun Deense collega Holger Nielsen. Ze suggereerden dat elementaire deeltjes kleine vibrerende eendimensionale snaren zijn, microscopisch kleine energiestrengen. Als deze snaren zo klein zijn, redeneerden de onderzoekers, dan zien ze er nog steeds uit als puntdeeltjes en hebben ze dus geen invloed op de resultaten van de experimenten. Dit is hoe de snaartheorie tot stand kwam.
Filosofen hebben lang gediscussieerd over de vraag of het universum een bepaalde oorsprong heeft of dat het altijd al heeft bestaan. Algemene relativiteitstheorie impliceert de eindigheid van het "leven" van het heelal - het uitdijende heelal zou ontstaan moeten zijn als gevolg van de oerknal.
Promotie video:
Aan het begin van de oerknal werkte de relativiteitstheorie echter niet, aangezien alle processen die op dat moment plaatsvonden van kwantum-aard waren. In de snaartheorie, die beweert de kwantumtheorie van de zwaartekracht te zijn, wordt een nieuwe fundamentele fysische constante geïntroduceerd - het minimale kwantum van lengte (d.w.z. de kortste lengte in essentie). Als gevolg hiervan wordt het oude scenario van het universum geboren in de oerknal onhoudbaar.
Ruimte op kwantumniveau.
Snaren zijn de kleinste objecten in het heelal, de grootte van de snaren is vergelijkbaar met de Planck-lengte (10 ^ –33 cm). Volgens de snaartheorie is dit de minimale lengte die een object in het universum kan hebben.
De oerknal vond nog steeds plaats, maar de dichtheid van materie was op dat moment niet oneindig, en het universum heeft er mogelijk al voor bestaan. De symmetrie van de snaartheorie suggereert dat tijd geen begin of einde heeft. Het universum kan bijna leeg zijn ontstaan en gevormd zijn tegen de tijd van de oerknal, of door verschillende cycli van dood en wedergeboorte gaan. In ieder geval had het tijdperk vóór de oerknal een enorme impact op de moderne ruimte.
In ons uitbreidende universum verspreiden sterrenstelsels zich als een verstrooiende menigte. Ze bewegen zich van elkaar af met een snelheid die evenredig is met de afstand tussen hen: sterrenstelsels die 500 miljoen lichtjaar van elkaar verwijderd zijn, verstrooien twee keer zo snel als sterrenstelsels, gescheiden door 250 miljoen lichtjaar. Alle sterrenstelsels die we waarnemen zouden dus gelijktijdig vanaf dezelfde plaats moeten zijn begonnen ten tijde van de oerknal. Dit geldt zelfs als de kosmische expansie perioden van versnelling en vertraging doormaakt. In ruimte- en tijddiagrammen reizen sterrenstelsels langs kronkelende paden van en naar het waarneembare deel van de ruimte (gele wig). Het is echter nog niet precies bekend wat er gebeurde op het moment dat sterrenstelsels (of hun voorgangers) uit elkaar begonnen te vliegen.
Geschiedenis van het heelal.
In het standaard Big Bang-model (links afgebeeld), gebaseerd op de algemene relativiteitstheorie, was de afstand tussen twee melkwegstelsels op een bepaald punt in ons verleden nul. Tot die tijd is tijd zinloos.
En in modellen die rekening houden met kwantumeffecten (in de figuur rechts), waren op het moment van lancering twee sterrenstelsels gescheiden door een bepaalde minimale afstand. Dergelijke scenario's sluiten de mogelijkheid van het bestaan van het heelal vóór de oerknal niet uit.
Deel 2
En nu zal ik proberen je te vertellen waarom er zoveel van deze theorieën zijn: snaartheorie, supersnaren, M-theorie.
Meer details over elk van de theorieën:
Snaartheorie:
Zoals u en ik al weten, is snaartheorie een puur wiskundige theorie, die zegt dat alles in onze wereld (en ook niet in de onze) een gevolg is van de "trillingen" van microscopisch kleine objecten in de orde van de Planck-lengte.
Misschien bestaat alle materie uit snaren.
De eigenschappen van de snaar lijken op een vioolsnaar. Elke snaar kan een enorm (eigenlijk oneindig) aantal verschillende trillingen maken, ook wel resonerende trillingen genoemd. Dit zijn trillingen waarbij de afstand tussen de maxima en minima hetzelfde is, en precies een geheel aantal maxima en minima passen tussen de vaste uiteinden van de snaar. Het menselijk oor neemt bijvoorbeeld resonerende trillingen waar als verschillende muzieknoten. Snaren hebben vergelijkbare eigenschappen in de snaartheorie. Ze kunnen resonerende oscillaties uitvoeren, waarbij precies een geheel aantal gelijkmatig verdeelde maxima en minima langs de lengte van de snaren passen. Op dezelfde manier dat verschillende modi (een reeks soorten harmonische trillingen typisch voor een oscillerend systeem) van resonante trillingen van vioolsnaren aanleiding geven tot verschillende muzieknoten,verschillende trillingsmodi van de fundamentele snaren geven aanleiding tot verschillende massa's en koppelingsconstanten.
Volgens de speciale relativiteitstheorie zijn energie en massa (E is gelijk aan em tse vierkant:) twee kanten van dezelfde medaille: hoe meer energie, hoe meer massa en vice versa. En volgens de snaartheorie wordt de massa van een elementair deeltje bepaald door de trillingsenergie van de binnenste snaar van dit deeltje. De binnenste snaren van zwaardere deeltjes trillen intenser, terwijl de snaren van lichtdeeltjes minder intens trillen.
Het belangrijkste is dat de kenmerken van een van de snaarmodi exact hetzelfde zijn als de kenmerken van de graviton, waardoor de zwaartekracht een integraal onderdeel is van de snaartheorie.
Ik wil voorlopig niet in details treden over de "geometrie" van snaren, ik zal alleen zeggen dat massaloze deeltjes, die fotonen kunnen zijn, afkomstig zijn van trillingen van open of gesloten snaren. Gravitonen komen alleen van de trillingen van gesloten snaren of lussen. De strings werken met elkaar samen om lussen te vormen. Uit deze lussen ontstaan grotere deeltjes (quarks, elektronen). De massa van deze deeltjes is afhankelijk van de energie die vrijkomt door de lus wanneer deze trilt.
In de snaartheorie kunnen er maar twee fundamentele constanten zijn (in andere theorieën zijn er veel meer constanten, zelfs de meest fundamentele. Het standaardmodel vereist bijvoorbeeld 26 constanten). Een daarvan, snaarspanning genaamd, beschrijft hoeveel energie er per lengte-eenheid van de snaar zit. De andere, de string-koppelingsconstante genoemd, is een getal dat de waarschijnlijkheid aangeeft dat een snaar in twee snaren breekt, respectievelijk krachten veroorzaakt; aangezien het een kans is, is het slechts een getal, geen dimensionale eenheden.
Supersnaartheorie:
Alles wat er uit deze uitdrukking te weten en te begrijpen is, is dat deze theorie een algemene snaartheorie is. In deze theorie wordt alles beschouwd vanuit het oogpunt van supersymmetrie - … MAAR!
Laten we, voordat we verder gaan met het bespreken van supersymmetrie, het concept van spin onthouden. Spin is het intrinsieke impulsmoment dat inherent is aan elk deeltje. Het wordt gemeten in eenheden van de constante van Planck en kan geheel of half geheel zijn. Spin is een exclusief kwantummechanische eigenschap en kan vanuit klassiek oogpunt niet worden weergegeven. Een naïeve poging om elementaire deeltjes te interpreteren als kleine "bolletjes", en spin - als hun rotatie, is in tegenspraak met de speciale relativiteitstheorie, aangezien punten op het oppervlak van de bolletjes dan sneller moeten bewegen dan het licht. Elektronen hebben spin 1/2, fotonen hebben spin 1.
Supersymmetrie is de symmetrie tussen deeltjes met een geheel getal en een half geheel getal spin.
Kort gezegd bestaat het uit het construeren van theorieën waarvan de vergelijkingen niet zouden veranderen wanneer velden met een integer-spin worden getransformeerd in velden met een half-integer-spin en vice versa. Sindsdien zijn er duizenden artikelen geschreven, zijn alle modellen van de kwantumveldentheorie aan supersymmetrie onderworpen en is een nieuw wiskundig apparaat ontwikkeld waarmee supersymmetrische theorieën kunnen worden gebouwd.
Deeltjes die in de natuur bekend zijn, worden op basis van hun spin onderverdeeld in bosonen (hele spin) en fermionen (half-integer spin). De eerste deeltjes zijn dragers van interacties, bijvoorbeeld een foton, dat elektromagnetische interacties draagt, een gluon, dat sterke nucleaire krachten draagt, en een graviton, dat gravitatiekrachten draagt. De tweede bestaat uit de materie waarvan we zijn gemaakt, zoals een elektron of een quark.
Fermionen (deeltjes die voldoen aan de Fermi-Dirac-statistieken) en bosonen (deeltjes die voldoen aan de Bose-Einstein-statistieken) kunnen naast elkaar bestaan in hetzelfde fysieke systeem. Zo'n systeem zal een speciaal soort symmetrie hebben - de zogenaamde supersymmetrie, die bosonen in kaart brengt met fermionen en vice versa. Dit vereist natuurlijk een gelijk aantal bosonen en fermionen, maar de voorwaarden voor het bestaan van supersymmetrie zijn hier niet toe beperkt. Supersymmetrische systemen leven in superspace. Superspace wordt verkregen uit de gewone ruimtetijd wanneer fermionische coördinaten eraan worden toegevoegd. In een superspace-formulering zien supersymmetrie-transformaties eruit als rotaties en translaties in de gewone ruimte. En de deeltjes en velden die erin leven, worden vertegenwoordigd door een reeks deeltjes of velden in de gewone ruimte, en zo'n reeks,waarin de kwantitatieve verhouding van bosonen en fermionen strikt is vastgelegd, evenals enkele van hun kenmerken (voornamelijk spins). Deeltjesvelden die in zo'n set zijn opgenomen, worden superpartners genoemd.
De conventionele snaartheorie beschreef dus alleen deeltjes die bosonen waren, dus werd het bosonische snaartheorie genoemd. Maar ze beschreef fermionen niet. Zo werden quarks en elektronen bijvoorbeeld niet meegenomen in de bosonische snaartheorie.
Maar door supersymmetrie toe te voegen aan de bosonische snaartheorie, hebben we een nieuwe theorie gekregen die zowel de krachten als de materie beschrijft waaruit het universum bestaat. Het heet supersnaartheorie.
Er zijn drie verschillende supersnaartheorieën die logisch zijn, d.w.z. zonder wiskundige inconsistenties. In twee hiervan is het fundamentele object de gesloten string, terwijl in de derde de open string de bouwsteen is. Door de beste aspecten van de bosonische snaartheorie en supersnaartheorie te combineren, hebben we bovendien consistente snaartheorieën - heterotische snaartheorieën.
Een superstring is dus een supersymmetrische string, dat wil zeggen, het is nog steeds een string, maar hij leeft niet in onze gebruikelijke ruimte, maar in superspace.
M-THEORIE:
In het midden van de jaren tachtig kwamen theoretici tot de conclusie dat supersymmetrie, die centraal staat in de snaartheorie, er niet op één maar op vijf verschillende manieren in kan worden opgenomen, wat leidt tot vijf verschillende theorieën: type I, type IIA en IIB, en twee heterotische theorieën. snaartheorieën. Om redenen van gezond verstand (2 versies van dezelfde fysische wet kunnen niet tegelijkertijd werken), werd aangenomen dat slechts één van hen de rol van een "theorie van alles" kon claimen, bovendien degene die bij lage energieën en verdicht (d.w.z. maten van Planck-lengtes.
Het blijkt dat we gewoon ons 4-dimensionale Universum observeren zonder deze 6 dimensies, die we simpelweg niet zien) zes extra dimensies zouden consistent zijn met echte waarnemingen. Er bleven vragen over welke theorie beter was en wat te doen met de andere vier theorieën.
De essentie:
Als in dit geval de grootte van de compacte afmeting in de orde van grootte van de snaren blijkt te zijn (10 tot -33 graden van een centimeter), dan kunnen we vanwege de kleinheid van deze afmeting eenvoudigweg niet direct zien. Uiteindelijk zullen we onze (3 + 1) -dimensionale ruimte krijgen, waarin een minuscule 6-dimensionale ruimte overeenkomt met elk punt van ons 4-dimensionale Universum.
Onderzoek heeft aangetoond dat deze naïeve opvatting niet klopt. In het midden van de jaren negentig vonden Edward Witten en andere theoretisch natuurkundigen sterk bewijs dat alle vijf supersnaartheorieën nauw met elkaar verwant zijn, omdat het verschillende beperkende gevallen zijn van een enkele 11-dimensionale fundamentele theorie. Deze theorie heet M-Theory.
Toen Witten de naam M-theorie noemde, specificeerde hij niet waar M voor stond, vermoedelijk omdat hij niet het recht voelde een theorie te noemen die hij niet volledig kon beschrijven. Veronderstellingen over waar M voor zou kunnen staan, zijn een spel geworden onder theoretisch fysici. Sommigen zeggen dat M "Mystiek", "Magisch" of "Moeder" betekent. Meer serieuze aannames zijn "Matrix" en "Membraan". Iemand heeft opgemerkt dat M een omgekeerde W kan zijn - de eerste letter van de naam Witten (Witten). Anderen suggereren dat M in de M-theorie Missing of zelfs Troebel zou moeten betekenen.
Door de ontwikkeling van 11-dimensionale M-theorie konden natuurkundigen verder kijken dan de tijd voordat de oerknal plaatsvond.
Branen in 10-11 dimensionale ruimte botsen en creëren een oerknal op het * oppervlak * van de branen …
Er is een theorie gemaakt volgens welke ons universum het gevolg is van de botsing van objecten in een ander universum, wat op zijn beurt ontelbaar kan zijn. Zo leidde de onthulling van één vraag tot nog meer vragen.
M-Theory werd door wetenschappers beschouwd als de theorie van alles. Dat wil zeggen, deze theorie is geschikt om alles uit te leggen: hoe het universum werd geboren, wat was vóór de geboorte van ons universum, beantwoordt de vraag van het bestaan van tijd vóór de geboorte van het universum (de tijd bestond zelfs vóór de geboorte van het universum), onthult de toekomst van het universum.
Deel 3
Snaar gaten:
De nu algemeen aanvaarde theorie van zwarte gaten, veertig jaar geleden naar voren gebracht door natuurkundige John Wheeler, zegt dat nadat een ster is 'uitgebrand', zijn overblijfselen met zo'n kracht worden samengedrukt dat de aantrekkingskracht groter is dan de kracht van afstoting, en als resultaat blijft er een singulariteit over: een punt in de ruimte waar materie zich bevindt. in een toestand van "oneindige dichtheid". De singulariteit wordt omgeven door de zogenaamde "gebeurtenishorizon", een hypothetische grens die de materie en energie erin niet kan overwinnen. Ze worden "getrokken" in het zwarte gat en blijven voor altijd binnen.
Vertegenwoordiging van een zwart gat.
Het is dit "voor altijd" dat vragen oproept.
In 1975 stelde de grootste theoreticus van het zwarte gat, Stephen Hawking van de Universiteit van Cambridge, vast (zij het alleen theoretisch) dat zwarte gaten langzaam maar onvermijdelijk verdampen. In overeenstemming met de wetten van de kwantummechanica, koken paren van "virtuele" deeltjes en antideeltjes voortdurend in de lege ruimte. Hawking toonde aan dat de gravitatie-energie van zwarte gaten kan worden overgedragen op "virtuele" deeltjes aan de waarnemingshorizon. In dit geval worden de "virtuele" deeltjes echt en gaan ze voorbij de horizon samen met positieve energie in de vorm van Hawking-straling. Zo verdampt het zwarte gat na verloop van tijd.
Hawking stralingstemperatuur (straling nabij de horizon van het zwarte gat met een thermisch spectrum):
Stralingstemperatuur zwart gat
waar is de constante van Planck, c is de lichtsnelheid in vacuüm, k is de constante van Boltzmann, G is de zwaartekrachtsconstante en ten slotte is M de massa van het zwarte gat. Het is bijvoorbeeld gemakkelijk te berekenen dat een zwart gat met een massa van 2 * 10 ^ 30 kg (de massa van de zon) een stralingstemperatuur heeft die gelijk is aan 6,135 * 10 ^ (- 8) Kelvin. Dit is een zeer lage temperatuur, zelfs in vergelijking met de achtergrondstraling van het heelal met een temperatuur van 2,7 Kelvin.
Maar de temperaturen van de zwarte gaten die astronomen kennen, zijn te laag om er straling van te detecteren - de massa van de gaten is te groot. Daarom is het effect nog niet bevestigd door waarnemingen.
Deze visie leidt echter tot een "informatieparadox". Het blijkt dat volgens de relativiteitstheorie informatie over materie die in een zwart gat valt, verloren gaat, terwijl de kwantummechanica beweert dat informatie uiteindelijk naar buiten kan ontsnappen.
Hawking merkte op dat de chaotische aard van Hawking's straling betekent dat energie uitbarst, maar informatie niet. In 2004 veranderde hij echter van gedachten - en dit is slechts een van de punten van de moderne wetenschap die al haar opvattingen over zwarte gaten herziet.
Het feit is dat nu theoretici proberen zwarte gaten (en alle theoretische discrepanties die daarmee verband houden) snaartheorie te 'proberen'. Snaartheorie is nu de beste poging om de algemene relativiteitstheorie en de kwantummechanica te combineren, aangezien de snaren zelf een zwaartekracht dragen en hun vibratie willekeurig is, zoals voorspeld door de kwantummechanica.
In 1996 besloten Andrew Strominger en Kamran Wafa van de Harvard University het informatieparadoxprobleem te benaderen door te definiëren hoe een zwart gat van binnenuit kon worden gebouwd.
Het bleek dat de snaartheorie de constructie mogelijk maakt van extreem dichte en kleinschalige structuren van de snaren zelf en andere objecten die door de theorie worden beschreven, waarvan sommige meer dan drie dimensies hebben. En deze structuren gedroegen zich net als zwarte gaten: hun zwaartekracht laat geen licht ontsnappen.
Het aantal manieren om snaren in zwarte gaten te ordenen is overweldigend. En wat vooral interessant is, deze waarde valt volledig samen met de waarde van de zwart gat entropie, die Hawking en zijn collega Bekenstein in de jaren zeventig berekenden.
Het bepalen van het aantal mogelijke stringcombinaties is echter niet alles. In 2004 wilde het team van de Ohio State University, Samir Matura, de mogelijke opstelling van snaren in een zwart gat verduidelijken. Het bleek dat de snaren bijna altijd zo zijn verbonden dat ze een enkele - grote en zeer flexibele - snaar vormen, maar veel groter dan de puntsingulariteit.
De Matura-groep berekende de fysieke afmetingen van verschillende "string" zwarte gaten (die de groepsleden liever fuzzballs noemen - "fluff balls" of vezelige sterren - "string stars"). Ze waren verrast om te ontdekken dat de grootte van deze snaarformaties samenviel met de grootte van de ‘gebeurtenishorizon’ in de traditionele theorie.
In dit verband stelde Mathur voor dat de zogenaamde. De ‘gebeurtenishorizon’ is eigenlijk een ‘schuimende massa van snaren’, geen strak afgebakende grens.
En dat een zwart gat eigenlijk geen informatie vernietigt, bijvoorbeeld omdat er simpelweg geen singulariteit is in zwarte gaten. De massa van de strings is verdeeld over het hele volume tot aan de gebeurtenishorizon, en informatie kan worden opgeslagen in strings en worden afgedrukt op de uitgaande Hawking-straling (en dus voorbij de drempel van gebeurtenissen).
Zowel Wafa als Mathur geven echter toe dat dit beeld zeer voorlopig is. Matura moet nog testen hoe zijn model in grote zwarte gaten past, of begrijpen hoe zwarte gaten evolueren.
Een andere optie werd voorgesteld door Gary Horowitz van de University of California in Santa Barbara en Juan Maldasena van het Princeton Institute for Advanced Study. Volgens deze onderzoekers bestaat de singulariteit in het centrum van het zwarte gat nog steeds, maar informatie komt er simpelweg niet in: materie gaat de singulariteit binnen en informatie - door middel van kwantumteleportatie - wordt afgedrukt op Hawking-straling. Veel natuurkundigen betwisten dit standpunt en verwerpen de mogelijkheid van onmiddellijke overdracht van informatie.
Extreme zwarte gaten:
Diversiteit (Euclidische ruimte is het eenvoudigste voorbeeld van diversiteit. Een complexer voorbeeld is het oppervlak van de aarde. Het is mogelijk om een kaart te maken van elk deel van het aardoppervlak, bijvoorbeeld een kaart van het halfrond, maar het is onmogelijk om een enkele kaart (zonder onderbrekingen) van het hele oppervlak te tekenen) waarlangs een touwtje kan bewegen wordt een D-braan of Dp-braan genoemd (bij gebruik van de tweede notatie is 'p' een geheel getal dat het aantal ruimtelijke dimensies van het verdeelstuk kenmerkt). Een voorbeeld zijn twee snaren waarvan een of beide uiteinden zijn bevestigd aan een 2-dimensionale D-braan of D2-braan:
D-branen kunnen een aantal ruimtelijke dimensies hebben van -1 tot het aantal ruimtelijke dimensies van onze ruimtetijd. Het woord 'braan' zelf komt van het woord 'membraan', dat een tweedimensionaal oppervlak is.
Waarom ik er hier over schreef, maar hier:
Branes maakte het mogelijk om enkele speciale zwarte gaten in de snaartheorie te beschrijven (deze ontdekking werd gedaan door Andrew Strominger en Kumrun Wafa in 1996, hierboven).
De relatie tussen branen en zwarte gaten is indirect maar overtuigend. Zo werkt het: je begint met het uitschakelen van de zwaartekracht (je doet dit door de snaarkoppelingsconstante in te stellen (het getal dat de kans weergeeft dat een snaar in twee snaren breekt is een van de twee fundamentele constanten in de snaartheorie. De eerste is de 'spanning' van de snaar) op nul). Het lijkt misschien vreemd om zwarte gaten te beschrijven, die niets meer zijn dan zwaartekracht, maar laten we eens kijken wat er daarna gebeurt. Als de zwaartekracht is uitgeschakeld, kunnen we kijken naar geometrieën waarin veel stenen rond extra dimensies zijn gewikkeld. We gebruiken nu het feit dat branen elektrische en magnetische ladingen dragen. Het blijkt dat er een limiet is aan hoeveel lading een braan kan hebben, deze limiet is gerelateerd aan de massa van de braan. Maximale ladingsconfiguraties zijn erg specifiek en worden extreem genoemd. Ze omvatten een van de situaties waarin er extra symmetrieën zijn die nauwkeurigere berekeningen mogelijk maken. In het bijzonder worden dergelijke situaties gekenmerkt door de aanwezigheid van verschillende supersymmetrieën die fermionen en bosonen met elkaar verbinden.
Er is ook de maximale hoeveelheid elektrische of magnetische lading die een zwart gat kan hebben en toch stabiel kan zijn. Ze worden extreme zwarte gaten genoemd en worden al jaren bestudeerd door specialisten in de algemene relativiteitstheorie.
Ondanks het feit dat de zwaartekracht is uitgeschakeld, deelt het extreme braansysteem enkele eigenschappen met extreme zwarte gaten. Met name de thermodynamische eigenschappen van de twee systemen zijn identiek. Dus door het bestuderen van de thermodynamica van extreme branen gewikkeld rond extra dimensies, kan men de thermodynamische eigenschappen van extreme zwarte gaten reproduceren.
Een van de problemen in de fysica van zwarte gaten was de verklaring van de ontdekking door Jacob Bekenstein en Stephen Hawking dat zwarte gaten entropie en temperatuur hebben. Het nieuwe idee uit de snaartheorie is (in het geval van extreme zwarte gaten) dat je vooruitgang kunt boeken bij het verkennen van vergelijkbare systemen van extreme branen die om extra dimensies zijn gewikkeld. In feite zijn veel van de eigenschappen van de twee systemen exact hetzelfde. Dit bijna bovennatuurlijke toeval ontstaat doordat er in beide gevallen verschillende supersymmetrische transformaties zijn die fermionen en bosonen met elkaar verbinden. Het blijkt dat ze ons in staat stellen om een overtuigende wiskundige analogie te construeren die de thermodynamica * van twee systemen identiek maakt.
***
* Thermodynamica van een zwart gat (eigenschappen):
- De zwaartekracht is over het gehele oppervlak van de waarnemingshorizon gelijk
- Het gebied van de waarnemingshorizon van een zwart gat kan bij geen enkel klassiek proces met de tijd afnemen.
- Bij elk niet-evenwichtsproces waarbij zwarte gaten betrokken zijn (bijvoorbeeld wanneer ze botsen), neemt het oppervlak toe.
