2017.05.19 00:00

알기 쉬운 초끈 이론

조회 수 1578 0 댓글 10


1920년대엔 가장 작은 물질이 양성자, 중성자, 전자라고 생각했음




1970년대에 '쿼크'라는 더 작은 물질이 발견됨




근데 지금에는 쿼크만 해도 6종류나 됨 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ




근데 또 전자와 비슷하면서 질량이 훨씬 큰 입자인 뮤온, 타우도 발견함




중성미자인 세 종류의 뉴트리노까지 12종류의 입자들이 발견됨..




하지만 이게 끝이 아니지롱..

이 입자들을 만드는 더 작은게 있다는 이론이 나옴 ㅋㅋㅋㅋ




그건 점이 아니라 끈이라는 이야긔

~이 세상이 끈으로 이루어져있다~




물리학자들에게 그 끈이 어떻게 생겼는지 그려보라고 함




..?

























ㅋㅋㅋ본인도 민망한지 웃는 과학자분




이렇게 닫힌 끈 (O형태), 열린 끈 (- 형태) 하나씩을 그림




바이올린이 네 개의 줄이지만 아름다운 음악을 만들어내듯이 끈도 진동해서 우주를 만들어낸다는게 끈이론 ㅎㅎ




그럼 누가 이런 생각을 했을까?




내가 했지




강력에 관한 방정식을 찾다가 끈이론을 만듦

(강력:자연계의 네 가지 기본 힘인 중력, 전자기력, 강력, 약력 중 하나이다.)










강력에 관한 방정식이

이유는 알 수 없게 실험 결과와 잘 맞음




그 방정식을 본 레너드 서스킨드.. 레너드는 거기서 끈을 발견함







~하지만~

이 끈 이론에서 강력과 상관없는 입자가 발견됨




원래는 끈 이론을 전개하려면 강력 안에 입자가 발견되면 안됨




~이로인해 끈 이론이 시들해질 무렵~

단 한사람만이 이 끈을 붙잡음




바로 나.. 존 슈워츠..







중력을 매개하는 입자가 무슨소리일까?




힘에는 4가지의 종류 (중력, 전자기력, 강력, 약력) 가 있음.

근데 이 힘들은 미세한 입자들에 의해 전달됨




빨간쪽이 중성자 안에있는 쿼크, 주황색이 양성자 안에있는 쿼크라고 해보자




그럼 이 두 쿼크 사이에 힘을 전달해주는 입자가 있다는 소리임




강력을 전달해주는 물질은 글루온.




전자기력을 매개하는 힘은 광자




양력은위크 게이지 보존(weak gauge bosons)




이 세 종류 (강력 글루온, 전자기력 광자, 양력 위크 게이지 보존) 는 완전히 규명됨




하지만 중력을 매개하는 입자는 아직 규명되지 않음 ㅠㅠ 외로운 중력..

근데 이미 과학자들이 중력도 입자 형태로 전달된다고 가정하고 '중력자' 라는 이름도 붙여뒀엉..

~설레발~

하지만 실험에서 발견되지 않아서 중력자를 이론에 반영시키지 않으려함...




그래서 중력자 얘기를 하는것임..




강력을 설명하는 입자에서 걸림돌이 됐던 중력자, 이 때 끈 이론을 적용시켜보자 하고 적용시킴 ㅋ ㅑ




그러자 끈 이론은 만물 이론으로 변했습니다 (실제로 나레이터가 한 말)




그렇다면 이 끈의 길이는 얼마나 될까?




고리형끈의 길이는 위와 같다고함..

원자를 태양계처럼 키워도 끈은 나무 한그루정도임 = 이 자막을 백억광년정도 떨어진 곳에서 읽는 크기 ㅋㅋㅋㅋ 안보인다는 뜻입니다..




이 세상을 자르고 잘라서 나오는 가장 작은 물질이 점이 아니라 끈이라는 것! 그 끈은 길이를 갖는다! 길이는 공간을 차지함ㅎㅎ! 그게 바로 끈이론! ㅋ ㅑ




원래는 점으로 자연을 설명하는게 제일 간단하고 쉬웠음




점이라면 무한히 자를 수 있어서 양자가 요동치는 이 공간 (위 사진)에 적용을 시켜야하지만




끈은 길이가 있어서 이보다는 크고 조용한 이 공간(위 사진)에 적용됨




여기서는 아까 문제였던 중력도 해결할 수 있음 -> 양자 역학과 상대성 이론을 통일할 수 있음




기타를 칠 때를 생각해보자

기타 줄은 전체 길이가 반 파장의 정수배가 된다는 조건을 유지하면서 다양한 형태로 진동함




마찬가지로 끈 이론의 줄도 진동하는데 진동 패턴이 달라지면서 입자가 됨




모든 물질과 힘은 이 끈이 진동하면서 만들어짐.. => 초끈이론




찰흙으로 여러가지 모습을 만들듯이 기본으로 끈이 있는데 이 끈이 어떻게 진동하느냐에 따라 완전히 다른 입자로 보인다는게 끈이론임




~하지만~

끈 이론이 5개나 됨... 우주를 설명하는 법칙은 간단해야하는데 다섯개나 된다니요..




끈이 어디있는지 찾기 위해

유명한 물리학자를 만나서 끈이론의 위기를 알아보기로함




초끈이론의 1인자! 당신을 만나러왔다!

물리학자면서 필즈상도 수상함.. 부러워




Q. 끈은 어디에있나요?




끈을 찾으려면 먼저 차원을 이해해야함




3차원




여기에 시간을 더하면

3차원+시간 = 4차원

그런데 끈 이론에서는 여분의 차원이 6개 있다고 함 이 차원들은 어디에있을까?




멀리서보면 그냥 선으로 보이는 호스




여기에 더 가까이가면 이렇게 입체적으로 보임.. 개미는 호스 둘레를 넘어감. 아주 작은 개미는 선이 아닌 둘레를 넘어감 -> 이게 바로 새로운 차원




여분의 차원은 모든 점에 존재함

너무 작아서 관측도 안되는 초 미세영역.. 여기에도 숨어있는 차원이 있을 수 있음




ㅇㅣ 작은 영역에 다른 생명들이 살고있을지도.. 여분의 차원은 우리 눈에는 보이지 않음




숨어있는 차원까지 총 차원의 개수는 10개

게다가 10차원의 끈이론을 5개나 됨.. 세상을 설명하는 이론이 어떻게 다섯개나 됨...더 간단한 방법이있을걸? 이라고 물리학자들도 ~당연히~ 생각함




하지만 이 물리학자가 10차원 + 1차원해서 11차원으로 보는.. 그런.. 이론을 생각해냄 똑똑





 




11차원의 눈으로 10차원을 내려다보니 다섯개의 끈 이론들은 한 이론의 다섯개의 단면이었던것! ㄹㅇ똑똑

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