Некоторые идеи теоретической физики

Содержание

Слайд 2

Теоретическая физика

Задача теоретической физики: понять фундаментальные законы устройства мира.

Цель доклада:
немного рассказать о

Теоретическая физика Задача теоретической физики: понять фундаментальные законы устройства мира. Цель доклада:
методах и идеях, использующихся в различных областях теоретической физики.

Слайд 3

Ключевое понятие: «обобщение»

Изучать можно не сам объект, а только общие свойства ряда

Ключевое понятие: «обобщение» Изучать можно не сам объект, а только общие свойства
объектов. Главное – выбрать правильный ряд.

Объект

Интересные
свойства

Случайные
свойства

Слайд 4

Пример: сфера

Как стать лучшим в мире специалистом по сферам?

?

Пример: сфера Как стать лучшим в мире специалистом по сферам? ?

Слайд 5

Специалист-экспериментатор

Изготовление идеально сферических тел из разных материалов
Изучение сил сопротивления при движении сферы

Специалист-экспериментатор Изготовление идеально сферических тел из разных материалов Изучение сил сопротивления при
в вязких жидкостях
Изучение воздействия на сферу фемтосекундных лазерных импульсов

Слайд 6

Специалист-теоретик

Как обобщать сферу?

S2 ? S3, S4, …

изучаем уравнение Σ xi2 = 1

Специалист-теоретик Как обобщать сферу? S2 ? S3, S4, … изучаем уравнение Σ

S2 ? все кривые
пространства

изучаем кривизну

S2 ? «сферы с ручками»

изучаем топологию

Слайд 7

Вывод

Чтобы понять, как устроен наш мир, нужно изучать другие миры, похожие на

Вывод Чтобы понять, как устроен наш мир, нужно изучать другие миры, похожие
наш.

А теперь перейдем к физике…

Слайд 8

План маршрута

Векторное
произведение

Электромагнетизм

Струны

Суперструны,
перспективы и т. д.

План маршрута Векторное произведение Электромагнетизм Струны Суперструны, перспективы и т. д.

Слайд 9

Векторное произведение

Что это такое на самом деле?

Магнитное поле:

Вращение:

Сколько параметров в d-мерии?

d =

Векторное произведение Что это такое на самом деле? Магнитное поле: Вращение: Сколько
0

1

2

3

4

5

n = 0

0

1

3

6

10

Слайд 10

Удивление

Магнитное поле – не вектор!
Правильный взгляд:

Вопрос: что такое правильные уравнения Максвелла?

Удивление Магнитное поле – не вектор! Правильный взгляд: Вопрос: что такое правильные уравнения Максвелла?

Слайд 11

Уравнения Максвелла - 1

Проблема спрятана здесь:

Нужно понять, что такое div, rot, grad…

Уравнения Максвелла - 1 Проблема спрятана здесь: Нужно понять, что такое div, rot, grad…

Слайд 12

Div, rot, grad – 1

Свойства:
div rot = 0
rot grad = 0
Разные формулы

Div, rot, grad – 1 Свойства: div rot = 0 rot grad
вроде

Какие из этих свойств – случайные?
Какие, наоборот, имеют глубокую природу?

Слайд 13

Div, rot, grad – 2

«Правильный» взгляд:

Div, rot, grad – 2 «Правильный» взгляд:

Слайд 14

Свойства оператора d

d – «оператор де Рама»

«Теорема семи авторов» :
d2

Свойства оператора d d – «оператор де Рама» «Теорема семи авторов» :
= 0

(Ньютона, Лейбница, Гаусса, Остроградского, Грина, Стокса, Пуанкаре)

«Гомологическая алгебра»

Слайд 15

Гомологические теории

Теория струн

Теории типа A и B

Теории типа CS

Теории
Берковица

d2 = 0

Гомологические теории Теория струн Теории типа A и B Теории типа CS
– одно из самых интересных уравнений!

Слайд 16

Оператор «*»

У нас возникал оператор из Ωk в Ωn-k .
Это – «звездочка

Оператор «*» У нас возникал оператор из Ωk в Ωn-k . Это
Ходжа».

Ω k Ω k + 1
Ω k Ω n - k
Ω k Ω k - 1

*

* d *

d* = * d *

Введем еще
оператор:
(это действительно
оператор, сопряженный к d)

Слайд 17

Уравнения Максвелла – 2

Fμν -- матрица электромагнитного поля

F = Fμν dx μ

Уравнения Максвелла – 2 Fμν -- матрица электромагнитного поля F = Fμν
dx ν

Уравнения Максвелла:

легко обобщается

Теория k-тензорного поля в d-мерии

Слайд 18

В пустом пространстве уравнения М.:
Замена переводит уравнения в себя! В (3+1)-мерии это

В пустом пространстве уравнения М.: Замена переводит уравнения в себя! В (3+1)-мерии
есть .

Дуальность

Вопрос: бывают ли магнитные заряды?

Если бывают, то можно объяснить дискретность электрического заряда!

Дуальности в разных теориях – актуальная тема.

Пример: «Д. в калибровочных теориях как теориях струн, первые результаты», 16 фев. 2006

Слайд 19

Струны – 1. WS и TS.

Обобщим понятие траектории.

t

q

q(t)

WS TS

WS = “World sheet”

Струны – 1. WS и TS. Обобщим понятие траектории. t q q(t)
TS = “Target space”

траектория

отображение из одного пространства в другое

Слайд 20

Струны – 2. Обобщаем WS.

Пусть время двумерно: WS = 2 или 

Струны – 2. Обобщаем WS. Пусть время двумерно: WS = 2 или
× S1

q

q ( t , τ )

t, τ

3-тензорные поля взаимодействуют со струнами.

минимальная площадь
? «Струна Полякова»

Слайд 21

Какие бывают TS?

Простейший вариант – «система со связями»
(например, обычный маятник – это

Какие бывают TS? Простейший вариант – «система со связями» (например, обычный маятник
TS = S1)

Более интересный случай: «эффективные
теории». Простая теория на сложном про-
странстве выглядит, как много сложных
на простом. Пример: «Калуца-Клейн».

гравитация на M x S1
гравитация + электромагнетизм на M

Слайд 22

Супер-… ?

Это были просто струны («бозонные»).
А что такое «суперструны»?..

Оказывается, есть целая «супернаука»:

Супер-… ? Это были просто струны («бозонные»). А что такое «суперструны»?.. Оказывается,
про суперпространства, супергруппы и т. д.

Наука о суперструнах – сложная. Мы обсудим лишь ее часть – приставку «супер».

Слайд 23

Суперпространство – 1

Еще одно обобщение пространства:
Добавим антикоммутирующие переменные θ μ .

θ

Суперпространство – 1 Еще одно обобщение пространства: Добавим антикоммутирующие переменные θ μ
μ θ ν = – θ ν θ μ – глупо? Нет (вспомним dxi)!

«Алгебраическая геометрия»

«Нечетные» координаты “θ” ? фермионы
«Четные» координаты “x” ? бозоны

Слайд 24

Суперпространство – 2

«Нечетное преобразование Фурье»:

Дифференцирование:
Интегрирование:

Это – звездочка Ходжа!

Суперпространство – 2 «Нечетное преобразование Фурье»: Дифференцирование: Интегрирование: Это – звездочка Ходжа!

Слайд 25

Континуальный интеграл: ∫x

Еще одно обобщение интеграла – интеграл по всем траекториям из

Континуальный интеграл: ∫x Еще одно обобщение интеграла – интеграл по всем траекториям
x в y.

Достоинств – полно.
(наглядность вычислений, компактная запись, аналогии со статистической физикой и т. д.)

Недостаток – один. Математически,
такого интеграла не существует.

Слайд 26

«Перспективы» – 1: BV

BV-формализм – возможно, позволит построить «хорошую» теорию гравитации. Главный

«Перспективы» – 1: BV BV-формализм – возможно, позволит построить «хорошую» теорию гравитации.
герой – оператор ΔBV.
Нечетное Фурье-преобразование (*) переводит ΔBV в знакомый нам оператор де Рама d!

Два примера возможных путей развития.

Слайд 27

«Перспективы» – 2: решетки

Мы говорили о том, как можно обобщать пространство. Есть

«Перспективы» – 2: решетки Мы говорили о том, как можно обобщать пространство.
совсем радикальный путь:

«теория на решетке»

Имя файла: Некоторые-идеи-теоретической-физики.pptx
Количество просмотров: 128
Количество скачиваний: 0