초끈 이론: 두 판 사이의 차이
내용 삭제됨 내용 추가됨
Sayongjada (토론 | 기여) 정리 |
Sayongjada (토론 | 기여) 잔글편집 요약 없음 |
||
2번째 줄:
{{끈 이론}}
[[이론물리학]]에서, '''초끈이론'''(超-理論)({{llang|en|superstring theory}})은 자연계의 모든 [[입자]]와 [[기본 상호작용]]을 미소한 크기의 [[초대칭성|초대칭적]] [[끈 (물리학)|끈]]의 진동으로 설명하려는 시도이다.
초끈 이론은 기본적으로 [[상대성이론]]과 [[양자론]]의 충돌을 설명하기 위해 만들어진 이론이다. 이 충돌은 바로 [[플랑크 길이]]라는 아주 작은 영역 안에서 일어나는 일로서 [[양자 요동|양자적 요동]]이라는 현상에서 발생한다. [[양자역학|양자론]]은 이 양자적 요동을 예견했지만 중력장이 이 양자 요동의 영향을 받기 때문에 상대성이론의 체계에 맞지 않는다. 이 점을 무시하고 두 이론의 식을 통합하면 확률이 무한%라는 결과가 나왔기에 두 이론을 알맞게 통합하기 위해 만들어진 이론이 바로 이 초끈이론이다.
11번째 줄:
또, 초끈이론은 숨겨진 [[차원]]이 있다고 설명한다. 이것은 간단한 예로 설명할 수 있다. 1차원 선을 말아서 원을 만든 다음 그 원을 수직 방향으로 이동시켜 원통 모양의 2차원 물체를 만든다고 치자. 그러면 그 물체의 두께가 매우 얇다고 하면 멀리서 봤을 때에 그 물체는 2차원 물체가 아닌 1차원 물체인 끈으로 보일 것이다. 이처럼 차원을 매우 작게 만들어 숨길 수 있는데[[칼루차–클레인 이론|(칼루자-클라인이론]]) 이 사실을 이용하면 [[플랑크 길이]] 안에 차원을 둥글게 말아 숨길 수 있다. [[끈 이론|끈이론]]에 따르면 이 세상은 9차원 공간을 가지고 있으므로 플랑크 길이 안에는 6차원의 [[칼라비-야우 다양체]]가 둥글게 말려 존재하는 것이다.
다시 첫 문단으로 돌아가서 초끈 이론이 어떻게 플랑크 길이 안에서의 양자적 요동을 잠재우는지 알아보자. 먼저 본문의 위에 나왔던 원통 모양의 2차원 우주를 상상해 보자. 이 우주에는 두 가지 형태의 끈이 존재할 수 있다. 바로 원통형 우주에 '감긴' 끈과 우주를 자유롭게 돌아다니는 일반 끈이다. 감긴 끈은 '감김에너지'를 갖는데 이 것은 끈의 길이가 길어질수록 커지는 에너지이다. 한편, 일반 끈은 운동에너지를 갖는다. 끈의 진동이든 끈 자체가 이동하는 운동이든 말이다. 그러면 우주의 크기가 줄어들 수록 감김에너지는 줄어들고 운동에너지는 늘어난다. ([[불확정성 원리]]에 의해 입자의 위치와 운동 상태를 동시에 알 수 없으므로 입자가 존재할 수 있는 위치가 점점 작아질 수록 운동량을 더욱더 알 수 없게 되어 점점 움직임이 난폭해진다.)또, 우주가 크기가 커질수록 운동에너지는 줄어들지만 감김에너지는 증가한다. 그 때문에 우주의 총 에너지량(감김에너지+운동에너지)은 항상 일정하고 이 기준점이 되는 곳이 바로 플랑크 길이이다. 그러면 플랑크 길이보다 작은 우주는 (예: 플랑크 길이의 1/10) 플랑크 길이보다 큰 우주(예: 플랑크 길이의 10)와 성질이 정확히 일치하는 것이다.<!-- 플랑크 길이의 n배인 우주는 그 역수인 1/n배인 우주와 완전히 같은 성질을 가진다. --> 이 내용은 2차원의 호스형 우주에만 해당하는 것이 아니라 모든 차원에 적용되는 법칙이다.
이 때문에 플랑크 길이 이하의 영역에서 일어나는 양자적 요동은 관측될 수 없음이 설명되었고, 관측되지 않는 현상은 고려할 필요가 없는 현상이므로 초끈 이론은 [[만물의 이론]](TOE)의 후보에 당당히 오르게 되었다.
== 초대칭성의 적용
== 문제점
만일 어떤 수수께끼가 있는데 그 '근본적인 설명방법'이 다섯 가지나 있다면 당신은 그 설명들을 모두 신뢰하겠는가? 초끈 이론이 바로 그러한 상황이다. 이 초끈이론들은 모두 [[보손 끈 이론|보존]](boson)과 [[페르미 입자|페르미온]](fermion)의 진동 패턴을 이어준다는 것은 동일하지만 그 방법이 모두 다른 이론들이다. 그 이론들은 바로 [['I형이론]] (the Type I theory)', '[[IIA형 이론]] (the Type IIA theory)', [['IIB형]] 이론 (the Type IIB theory)', '[[이형O(32)]]이론 (the Heterotic type O(32) theory)', 그리고'[[이형 E8 x E8 이론|이형 E<sub>8</sub> x E<sub>8</sub> 이론]] (the Heterotic type E<sub>8</sub> x E<sub>8 theory)' 이다.</sub> 이 이론들은 중심 내용은 같지만 세부적인 내용이 모두 다르다. 예를 들어, I형이론에서는 닫힌 끈 뿐만 아니라 열린 끈도 다루지만 다른 이론에서는 다루지 않으며, [[II형에]]서는 왼쪽 진행파와 오른쪽 진행파가 각각 하나의 10차원 초대칭을 가진다. 또,[[이형 E8 x E8 이론|이형 E<sub>8</sub> x E<sub>8</sub> 이론]]과 [[이형O(32)이론]] 는 잡종 이론이라고 해서 두 이론을 혼합해 만들었다. 그러나, 이 이론들은 끈이 결합하는 횟수를 결정하는 끈결합상수에 값이 달라짐에 의해 서로 이중성이 나타날 수 있음이 보여졌는데 이 이론들을 통합해 줄 수 있을 만한 후보가 바로 m-이론이다. m-이론은 끈이론의 약결합과 강결합의 이중성을 이용해 모든 끈이론을 하나로 묶은 이론이다.
|