통일장 이론 정보
통일장 이론본문
통일장 이론은 자연계의 4가지 힘인?
중력, 전자기력, 약한 상호작용, 강한 상호작용을 통합하려는
시도의 대표적인 접근 방식이다.
중력장과 전기장, 자기장 그리고
핵력장이 같은 근원을 지닌다는 자연 철학이다.
지금까지 알려진 힘의 종류는 4가지로
중력, 전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력이 있다.
과학자들은 이 힘들을 통일장이론을 통해
입자들 사이에 작용하는 힘의 형태와
상호관계를 하나의 통일된 개념으로 기술하고자 했다.
대통일장이론에 의해 전자기력, 약력, 강력은 통일되었으나
아인슈타인이 시도하였던 중력과의 통일은 아직 이루어지지 않았다. 즉,
중력을 양자화하는 일에 성공하면 통일장이론을 거의 이루는 것이 된다.
그러나 중력은 거대 규모의 물리학에서 나타나는 물리학이고,
양자론은 미시세계에 적합한 이론이기 때문에
이 두 힘을 합치는 것은 쉬운 일은 아니다.
////////////////////////
물리학자들은 이를 해결하기 위하여 ‘끈(string)’이론과
‘막(membrane)’이론을 도입하고 있다.
기본입자들을 끈의 진동이나 막으로 바라보는 시각이다.
이는 고차원에서 중력과 양자론을 결합하려는 시도로
‘만물의 이론(TOE; Theory of Everything)'라고도 불린다.
초기의 초끈이론은 광자와 중력자 등을 끈의 진동으로 설명하기 위하여
자연계를 무려 26차원으로 기술하였다. 그러나 1995년 이후
프린스턴 고등연구원의 위튼(Edward Witten) 박사가
기존의 다섯 가지 이론이 근본적인 차이가 없음을 밝히고
이들을 통합시킬 수 있는 단일한 이론체계인 ‘M이론’을 제시하면서
새로운 도약의 계기를 맞고 있다.
이 초끈이론의 발전에는 우리나라의 물리학자들도
활발한 연구를 하면서 큰 기여를 하였다.
그러나 자연과 우주의 근원이 물질과 힘이 아닌,
끈과 막에 의해 설명될 수 있다고 믿는 초끈이론도
수학적으로 완벽할지 몰라도 실험을 통한
실제적인 끈의 존재를 입증할 수 없다면 수학적 이론에 머물거나
과학이라기 보다는 철학적 차원으로 볼 수 밖에 없다는 문제를 갖는다.
......................
2차 접근.
수학적으로 완벽하다?
그런데 철학적이다?
초끈이론은 완벽한 이론이다. < 뭔지 봐야겠음.
26차원. 왜 이렇게 많지?
설명이 온전하고자 집어다 붙일 수도 있잖아?
간단명료해야 한다.
중력은 양자화? 양자를 중력화 하는 것이 쉽지 않나? ㅡㅡ
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최종수정 : 2017.08.12. 19:59:41
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댓글 3개
주제가 우주규모라 선뜻 발 들이기가 어렵네요^^
ㅡㅡ.. 주제를 줄어야 하나요?
자원재활용은 연막탄이고.. < 급취소요.
지구 이야기를 담고 싶었습니다. ㅠ
그런데.. 힘들어요. 도와주세요. ㅠㅠ
자원재활용은 연막탄이고.. < 급취소요.
지구 이야기를 담고 싶었습니다. ㅠ
그런데.. 힘들어요. 도와주세요. ㅠㅠ
통일장 이론에 도전하는 이론들
루프 양자 중력
https://namu.wiki/w/루프%20양자%20중력%20이론
루프 양자 중력(Loop Quantum Gravity)은 양자 중력의
고전적인 방법인 '정준 양자 중력'에서 파생된 이론으로써,
중력의 양자적 속성을 설명하려는 이론 중 하나이다.
일반 상대성 이론과 양자역학을 통합하려고 시도할 경우
확률이 무한대로 발산하게 된다. 학자들은 이를 해결하기 위해
초끈이론을 비롯한 '소립자는 입자가 아니라
(두 가지의) 끈이다.'라는 접근과
루프 양자 중력을 비롯한 '시공간은 불연속적이다.'라는 접근을
내놓았다. 루프 양자 중력 이론에서는 초끈이론과 다른
접근 방식을 취하고 있는데, 플랑크 규모(10-33)를
시공간의 최소 단위로 설정하고, 점과 선의 기하를 통하여
'시공간'을 기술하고 있다. 이 이론은 스핀 네트워크라고 하며,
격자와 격자점을 형상한다.
초끈이론은 검증이 사실상 불가능할 정도로 작은 규모를 다루기 때문에
명성 못지않게 까는 사람이 많은 편이다.
사실상 현재의 5개의 끈이론을 융합하여 새로운 형태의 초끈이론인
M-이론을 제안한 위튼 조차도 "M이론에 있는 M의 약자가
Murky (전망이 나쁜)의 약자라고요? 예, 사실입니다.
그 이야기도 미리 해둘 걸 그랬네요."라고 농담을 했으며,
브라이언 그린 또한 저서인 '멀티 유니버스'에서
"전망이 좋지 않은 초끈이론."이라고 인정했다.
루프 양자 중력의 처지도 암울하지만,
다행인지 불행인지 아는 사람이 거의 없어서 비판받지 않는다.
......는 농담이고, 초끈이론과 같은 '파격적인' 이론이 아니라 그렇다.
초끈이론은 범위가 매우 넓어서 '표준모형'까지 아우르며,
심지어는 중력까지 포용할 만큼 포괄적이다.
그러나 루프 양자 중력은 오로지 '중력'을 위한 이론이며,
입자의 상호작용에는 관여하지 않는다.
따라서 '대통일장 이론'에 적격인 이론으로 보기 힘들다.
/////////////////////////////////////////////
초끈 이론은 뭐지?
https://ko.wikipedia.org/wiki/끈_이론
끈 이론(영어: string theory)은 1차원의 개체인 끈과
이에 관련된 막(幕, brane)을 다루는 물리학 이론이다.
양자장론에서는 (0차원의) 점입자를 다루는데,
이에 따라 여러 무한대가 생겨 기본 이론으로 적절하지 않다.
물리학의 이전 이론이 기본 입자를 점입자로 나타내었지만,
끈 이론에서는 기본 입자를 1차원의 끈으로 나타내었기 때문에
입자 이론이 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있다.
물론 끈을 아주 멀리에서 보면 다시 점입자와 다르지 않게 보이기
때문에 거시적인 부분에서는 기존의 역학을 그대로 사용할 수
있다는 이점이 있다. 무엇보다도 끈을 양자화하면
스핀이 2인 입자가 있어야 하며 이를 중력자로 해석할 수 있다.
그러나 2018년 현재 끈 이론을 비롯한 물리학의 어떤 이론도
양자 중력 이론을 완성해 내지 못하고 있다.
끈을 기술하는 변수가 보손인 끈 이론을 보손 끈 이론이라고 하고,
초대칭(페르미온)쌍을 도입한 초대칭 끈 이론을
초끈 이론(superstring theory)이라고 한다.
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끈 이론 (생각보다 종류가 많네요)
http://webzine.kps.or.kr/contents/data/webzine/webzine/14933712051.pdf
페르미 스케일까지는 물질의 궁극단위는 점. 아닌
굵기가 없는 끈이라는 것이 끈이론
///////////////////////////////////////////////
보손 끈 이론
https://ko.wikipedia.org/wiki/보손_끈_이론
끈이란 시공을 통해 움직이는 1차원의 개체다.
고리 모양인 (원과 동형인) 닫힌 끈(영어: closed string)과
끊어진 (선분과 동형인) 열린 끈(영어: open string)이 있다.
따라서 끈은 (0+1차원의 세계선을 지니는 점입자와 달리)
1+1차원의 세계면으로 나타내어진다.
1+1차원의 세계면은 두 좌표로 나타낼 수 있다.
세계면 좌표는 단위를 쓰지 않는다 (무차원).
///////////////////////////////////////////////
초끈 이론
https://namu.wiki/w/초끈%20이론
Superstring Theory.
세상의 모든 것은 0차원의 입자가 아니라
1차원의 끈으로 이루어져 있다는 것을 골자로 하는 물리학 이론.
더 정확히는 시간을 포함한 0+1 차원의 입자가 아니라
1+1차원의 끈으로 이루어져 있다.
이 끈들이 소립자고, 끈의 진동 패턴이나 장력 등에 따라
소립자의 패턴(정확히는 질량, 전하, 색전하, 스핀 등의 양자수)이
정해진다고 한다. 참고로 이름이 '초'끈인 것은
매우 훌륭한 끈이라는 뜻이 아니라 초대칭을 이루는 끈이기 때문이다.
이 초끈이론에서의 초끈의 크기는 10-33cm이며
쿼크보다 1억 배 이상 작다.
하지만 초끈이 가장 작은 소립자인 것은 아니다. 정확히 말하자면,
초끈이론에서의 끈은 모든 입자들의 근본적인 모습이며,
끈의 진동패턴(해당 끈으로 이루어진 입자의 양자적 특성을 결정한다)과
진동수(해당끈으로 이루어진 입자의 질량을 결정한다.
끈의 진동수가 크면 클수록 질량도 커짐.)에 따라
서로 다른 입자로 보인다고 해석한다.
(음악으로 비유하자면, 끈의 진동패턴은 음의 맵시이고,
끈의 진동수는 음의 높이로 볼수 있다.
음의 진동수가 크면 클 수록 단위시간당 전해지는 에너지가
높은것으로 이해하면 된다) 즉,
초끈이론에서 소립자의 근본적인 모습이자,
고대 그리스의 데모크리토스가 주장했던
원자로 볼 수 있는것이 바로 끈이다.
1960년대 이탈리아의 가브리엘레 베네치아노라는 입자물리학자가
입자간의 강력결합세기를 서술하는 방정식을 찾다가,
해당 식이 오일러-베타 함수와 정확히 일치한다는것을 확인한다.
이 식을 난부 요이치로, 홀거 닐센, 레너드 서스킨드 등
여러 학자들이 검토하다보니, 해당 식은 강력으로 상호작용하면서
서로 가까이 접근한 두 개의 끈이 잠시동안 진동하다가
다시 멀어지는 모양을 서술한다는 사실을 발견한 것이었다.
여기에서 끈이론이 등장하게 되었다.
https://namu.wiki/w/초끈%20이론
여기 링크 속에 있는 내용을 1/10 정도 집어왔습니다.
https://namu.wiki/w/표준%20모형?from=표준모형
일반상대성이론의 방정식과 양자역학의 방정식을 결합시키면
무한대의 확률이 등장한다! 확률의 값은 0≤x≤1 사이에 있어야 하므로
이는 표준모형의 참으로 치명적인 약점이 아닐 수 없다.
초대칭은? 보손과 페르미온 기본 입자를 연관짓는 대칭이다.
초대칭에 따르면, 모든 입자는 스핀이 ½만큼 다르다는 것 말고는
동일한 성질을 지닌 하나 이상의 입자를 가진다. (위키백과)
현재 끈 이론의 방정식 수는 0개이다
(레너드 서스킨드)
아무것도 계산, 예측하지 못하고, 어떤 실험적 증거도 없다
최근 LHC 가동 결과, 초끈이론과 초중력 이론 등을 포함해
초대칭 이론의 입지가 위태로워지면서
기반째로 싸그리 무너질 위기에 처했다.
이러한 특징 때문인지 극단적인 경우에는
대접받는 유사과학 취급을 하기도 한다. 단, 이 경우는 엄밀히 말하자면
"대접받는 병적과학" 이라고 하는 편이 더 어울린다.
러셀의 찻주전자 와 비슷한 상황에 놓여있다는 말이다.
수학적으로는 아무리 아름다워도 현재 이론상으로는 관측을
할 수 없으니 반증도 불가능 하다. 물론 반증이고 나발이고
있는 것을 증명해야 하는건 초끈이론학자다.
///////////////////////////////////////////////
M이론
https://ko.wikipedia.org/wiki/M이론
이론물리학에서, M이론(-理論, 영어: M-theory)은
11차원의 시공간에서 존재하는 물리 이론이다.
아직 M이론을 일반적으로 어떻게 비섭동적으로 정의할 수 있는지는
알려져 있지 않지만, 다양한 극한을 취하면
이미 알려져 있는 이론들과 다음과 같이 연관돼 있다.
M이론의 낮은 에너지 눈금의 고전적 이론은 11차원 초중력이다.
M이론을 축소화하면 여러 끈 이론을 얻을 수 있다.
11차원 민코프스키 공간에서의 M이론은
행렬 이론으로 비섭동적으로 정의할 수 있다.
// 공식은 링크 안에 있습니다.
에서의 M이론은 AdS/CFT 대응성을 통해 비섭동적으로 정의할 수 있다.
또한, M이론에 존재하는 M-막(영어: M-brane)이라는 개체들과
그 다양한 성질들이 알려져 있다.
루프 양자 중력
https://namu.wiki/w/루프%20양자%20중력%20이론
루프 양자 중력(Loop Quantum Gravity)은 양자 중력의
고전적인 방법인 '정준 양자 중력'에서 파생된 이론으로써,
중력의 양자적 속성을 설명하려는 이론 중 하나이다.
일반 상대성 이론과 양자역학을 통합하려고 시도할 경우
확률이 무한대로 발산하게 된다. 학자들은 이를 해결하기 위해
초끈이론을 비롯한 '소립자는 입자가 아니라
(두 가지의) 끈이다.'라는 접근과
루프 양자 중력을 비롯한 '시공간은 불연속적이다.'라는 접근을
내놓았다. 루프 양자 중력 이론에서는 초끈이론과 다른
접근 방식을 취하고 있는데, 플랑크 규모(10-33)를
시공간의 최소 단위로 설정하고, 점과 선의 기하를 통하여
'시공간'을 기술하고 있다. 이 이론은 스핀 네트워크라고 하며,
격자와 격자점을 형상한다.
초끈이론은 검증이 사실상 불가능할 정도로 작은 규모를 다루기 때문에
명성 못지않게 까는 사람이 많은 편이다.
사실상 현재의 5개의 끈이론을 융합하여 새로운 형태의 초끈이론인
M-이론을 제안한 위튼 조차도 "M이론에 있는 M의 약자가
Murky (전망이 나쁜)의 약자라고요? 예, 사실입니다.
그 이야기도 미리 해둘 걸 그랬네요."라고 농담을 했으며,
브라이언 그린 또한 저서인 '멀티 유니버스'에서
"전망이 좋지 않은 초끈이론."이라고 인정했다.
루프 양자 중력의 처지도 암울하지만,
다행인지 불행인지 아는 사람이 거의 없어서 비판받지 않는다.
......는 농담이고, 초끈이론과 같은 '파격적인' 이론이 아니라 그렇다.
초끈이론은 범위가 매우 넓어서 '표준모형'까지 아우르며,
심지어는 중력까지 포용할 만큼 포괄적이다.
그러나 루프 양자 중력은 오로지 '중력'을 위한 이론이며,
입자의 상호작용에는 관여하지 않는다.
따라서 '대통일장 이론'에 적격인 이론으로 보기 힘들다.
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초끈 이론은 뭐지?
https://ko.wikipedia.org/wiki/끈_이론
끈 이론(영어: string theory)은 1차원의 개체인 끈과
이에 관련된 막(幕, brane)을 다루는 물리학 이론이다.
양자장론에서는 (0차원의) 점입자를 다루는데,
이에 따라 여러 무한대가 생겨 기본 이론으로 적절하지 않다.
물리학의 이전 이론이 기본 입자를 점입자로 나타내었지만,
끈 이론에서는 기본 입자를 1차원의 끈으로 나타내었기 때문에
입자 이론이 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있다.
물론 끈을 아주 멀리에서 보면 다시 점입자와 다르지 않게 보이기
때문에 거시적인 부분에서는 기존의 역학을 그대로 사용할 수
있다는 이점이 있다. 무엇보다도 끈을 양자화하면
스핀이 2인 입자가 있어야 하며 이를 중력자로 해석할 수 있다.
그러나 2018년 현재 끈 이론을 비롯한 물리학의 어떤 이론도
양자 중력 이론을 완성해 내지 못하고 있다.
끈을 기술하는 변수가 보손인 끈 이론을 보손 끈 이론이라고 하고,
초대칭(페르미온)쌍을 도입한 초대칭 끈 이론을
초끈 이론(superstring theory)이라고 한다.
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끈 이론 (생각보다 종류가 많네요)
http://webzine.kps.or.kr/contents/data/webzine/webzine/14933712051.pdf
페르미 스케일까지는 물질의 궁극단위는 점. 아닌
굵기가 없는 끈이라는 것이 끈이론
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보손 끈 이론
https://ko.wikipedia.org/wiki/보손_끈_이론
끈이란 시공을 통해 움직이는 1차원의 개체다.
고리 모양인 (원과 동형인) 닫힌 끈(영어: closed string)과
끊어진 (선분과 동형인) 열린 끈(영어: open string)이 있다.
따라서 끈은 (0+1차원의 세계선을 지니는 점입자와 달리)
1+1차원의 세계면으로 나타내어진다.
1+1차원의 세계면은 두 좌표로 나타낼 수 있다.
세계면 좌표는 단위를 쓰지 않는다 (무차원).
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초끈 이론
https://namu.wiki/w/초끈%20이론
Superstring Theory.
세상의 모든 것은 0차원의 입자가 아니라
1차원의 끈으로 이루어져 있다는 것을 골자로 하는 물리학 이론.
더 정확히는 시간을 포함한 0+1 차원의 입자가 아니라
1+1차원의 끈으로 이루어져 있다.
이 끈들이 소립자고, 끈의 진동 패턴이나 장력 등에 따라
소립자의 패턴(정확히는 질량, 전하, 색전하, 스핀 등의 양자수)이
정해진다고 한다. 참고로 이름이 '초'끈인 것은
매우 훌륭한 끈이라는 뜻이 아니라 초대칭을 이루는 끈이기 때문이다.
이 초끈이론에서의 초끈의 크기는 10-33cm이며
쿼크보다 1억 배 이상 작다.
하지만 초끈이 가장 작은 소립자인 것은 아니다. 정확히 말하자면,
초끈이론에서의 끈은 모든 입자들의 근본적인 모습이며,
끈의 진동패턴(해당 끈으로 이루어진 입자의 양자적 특성을 결정한다)과
진동수(해당끈으로 이루어진 입자의 질량을 결정한다.
끈의 진동수가 크면 클수록 질량도 커짐.)에 따라
서로 다른 입자로 보인다고 해석한다.
(음악으로 비유하자면, 끈의 진동패턴은 음의 맵시이고,
끈의 진동수는 음의 높이로 볼수 있다.
음의 진동수가 크면 클 수록 단위시간당 전해지는 에너지가
높은것으로 이해하면 된다) 즉,
초끈이론에서 소립자의 근본적인 모습이자,
고대 그리스의 데모크리토스가 주장했던
원자로 볼 수 있는것이 바로 끈이다.
1960년대 이탈리아의 가브리엘레 베네치아노라는 입자물리학자가
입자간의 강력결합세기를 서술하는 방정식을 찾다가,
해당 식이 오일러-베타 함수와 정확히 일치한다는것을 확인한다.
이 식을 난부 요이치로, 홀거 닐센, 레너드 서스킨드 등
여러 학자들이 검토하다보니, 해당 식은 강력으로 상호작용하면서
서로 가까이 접근한 두 개의 끈이 잠시동안 진동하다가
다시 멀어지는 모양을 서술한다는 사실을 발견한 것이었다.
여기에서 끈이론이 등장하게 되었다.
https://namu.wiki/w/초끈%20이론
여기 링크 속에 있는 내용을 1/10 정도 집어왔습니다.
https://namu.wiki/w/표준%20모형?from=표준모형
일반상대성이론의 방정식과 양자역학의 방정식을 결합시키면
무한대의 확률이 등장한다! 확률의 값은 0≤x≤1 사이에 있어야 하므로
이는 표준모형의 참으로 치명적인 약점이 아닐 수 없다.
초대칭은? 보손과 페르미온 기본 입자를 연관짓는 대칭이다.
초대칭에 따르면, 모든 입자는 스핀이 ½만큼 다르다는 것 말고는
동일한 성질을 지닌 하나 이상의 입자를 가진다. (위키백과)
현재 끈 이론의 방정식 수는 0개이다
(레너드 서스킨드)
아무것도 계산, 예측하지 못하고, 어떤 실험적 증거도 없다
최근 LHC 가동 결과, 초끈이론과 초중력 이론 등을 포함해
초대칭 이론의 입지가 위태로워지면서
기반째로 싸그리 무너질 위기에 처했다.
이러한 특징 때문인지 극단적인 경우에는
대접받는 유사과학 취급을 하기도 한다. 단, 이 경우는 엄밀히 말하자면
"대접받는 병적과학" 이라고 하는 편이 더 어울린다.
러셀의 찻주전자 와 비슷한 상황에 놓여있다는 말이다.
수학적으로는 아무리 아름다워도 현재 이론상으로는 관측을
할 수 없으니 반증도 불가능 하다. 물론 반증이고 나발이고
있는 것을 증명해야 하는건 초끈이론학자다.
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M이론
https://ko.wikipedia.org/wiki/M이론
이론물리학에서, M이론(-理論, 영어: M-theory)은
11차원의 시공간에서 존재하는 물리 이론이다.
아직 M이론을 일반적으로 어떻게 비섭동적으로 정의할 수 있는지는
알려져 있지 않지만, 다양한 극한을 취하면
이미 알려져 있는 이론들과 다음과 같이 연관돼 있다.
M이론의 낮은 에너지 눈금의 고전적 이론은 11차원 초중력이다.
M이론을 축소화하면 여러 끈 이론을 얻을 수 있다.
11차원 민코프스키 공간에서의 M이론은
행렬 이론으로 비섭동적으로 정의할 수 있다.
// 공식은 링크 안에 있습니다.
에서의 M이론은 AdS/CFT 대응성을 통해 비섭동적으로 정의할 수 있다.
또한, M이론에 존재하는 M-막(영어: M-brane)이라는 개체들과
그 다양한 성질들이 알려져 있다.
