알기 쉬운 초끈 이론

岳飛 작성일 17.05.19 13:30:41
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1920년대엔 가장 작은 물질이 양성자, 중성자, 전자라고 생각했음



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1970년대에 '쿼크'라는 더 작은 물질이 발견됨

근데 지금에는 쿼크만 해도 6종류나 됨 

 

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

중성미자인 세 종류의 뉴트리노까지 12종류의 입자들이 발견됨..

 

 

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이 입자들을 만드는 더 작은게 있다는 이론이 나옴

그건 점이 아니라 끈이라는 이야기 이 세상이 끈으로 이루어져있다


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물리학자들에게 그 끈이 어떻게 생겼는지 그려보라고 함

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??!?!?!?



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본인도 민망한지 웃는 과학자분

 

 

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이렇게 닫힌 끈 (O형태), 열린 끈 (- 형태) 하나씩을 그림

 

 

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

 

 

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이분이 끈이론을 만드신분



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강력에 관한 방정식을 찾다가 끈이론을 만듬

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



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강력에 관한 방정식이 이유는 알 수 없게 실험 결과와 잘 맞음

 

 

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그 방정식을 본 레너드 서스킨드.. 레너드는 거기서 끈을 발견함

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하지만 이 끈 이론에서 강력과 상관없는 입자가 발견됨

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원래는 끈 이론을 전개하려면 강력 안에 입자가 발견되면 안됨



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이로인해 끈 이론이 시들해질 무렵 단 한사람만이 이 끈을 붙잡음

 

 

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중력을 매개하는 입자가 무슨소리일까?

 

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힘에는 4가지의 종류 (중력, 전자기력, 강력, 약력) 가 있음.

근데 이 힘들은 미세한 입자들에 의해 전달됨


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빨간쪽이 중성자 안에있는 쿼크, 주황색이 양성자 안에있는 쿼크라고 해보자

그럼 이 두 쿼크 사이에 힘을 전달해주는 입자가 있다는 소리임

강력을 전달해주는 물질은 글루온.



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전자기력을 매개하는 힘은 광자

 

 

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양력은 위크 게이지 보존 (weak gauge bosons)




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이 세 종류 (강력 글루온, 전자기력 광자, 양력 위크 게이지 보존) 는 완전히 규명됨하지만 중력을 매개하는 입자는 아직 규명되지 않음 외로운 중력..

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

 

하지만 실험에서 발견되지 않아서 중력자를 이론에 반영시키지 않으려함...

 

 

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그래서 중력자 얘기를 하는것임..

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

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

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그렇다면 이 끈의 길이는 얼마나 될까?



고리형끈의 길이는 위와 같다고함..

원자를 태양계처럼 키워도 끈은 나무 한그루정도임 = 이 자막을 백억광년정도 떨어진 곳에서 읽는 크기


안보인다는 뜻입니다..


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

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원래는 점으로 자연을 설명하는게 제일 간단하고 쉬웠음

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

 

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

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

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기타를 칠 때를 생각해보자

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



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마찬가지로 끈 이론의 줄도 진동하는데 진동 패턴이 달라지면서 입자가 됨

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모든 물질과 힘은 이 끈이 진동하면서 만들어짐.. => 초끈이론

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찰흙으로 여러가지 모습을 만들듯이 기본으로 끈이 있는데 이 끈이 어떻게 진동하느냐에 따라 완전히 다른 입자로 보인다는게 끈이론임 힞;민 끈 이론이 5개나 됨... 우주를 설명하는 법칙은 간단해야하는데 다섯개나 된다니요..
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끈이 어디있는지 찾기 위해

유명한 물리학자를 만나서 끈이론의 위기를 알아보기로함



물리학자면서 필즈상도 수상하신 초끈이론의 1인자
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Q. 끈은 어디에있나요?


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끈을 찾으려면 먼저 차원을 이해해야함


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3차원


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여기에 시간을 더하면

3차원+시간 = 4차원

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


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멀리서보면 그냥 선으로 보이는 호스




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여기에 더 가까이가면 이렇게 입체적으로 보임.. 개미는 호스 둘레를 넘어감. 

아주 작은 개미는 선이 아닌 둘레를 넘어감 -> 이게 바로 새로운 차원


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여분의 차원은 모든 점에 존재함

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


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


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숨어있는 차원까지 총 차원의 개수는 10개

게다가 10차원의 끈이론을 5개나 됨.. 세상을 설명하는 이론이 어떻게 다섯개나 됨...

더 간단한 방법이있을걸? 이라고 물리학자들도 ~당연히~ 생각함

 

 

 


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

 


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



 


참 쉽죠? 

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