Струны

Запускаем симуляцию 11-мерного хаоса


Дорогие читатели, мы с вами успешно разобрались с основами квантовых вычислений и даже смогли пощупать некоторые процессы своими руками прямо на реальном железе. Но физика не стоит на месте, и сегодня мы сделаем следующий шаг — уходим в теорию струн.

Тут важен принципиальный дисклеймер. Квантовая механика — это база и железобетонный фундамент. Она проверена тысячами строгих экспериментов вплоть до последнего кубита. Всё, что мы кодили на квантовом компе, реально так и работает.

Теория струн — принципиально другая история. На текущий момент это чистая математическая магия, гипотеза. Многие её положения дико спорные, а саму теорию критикуют за то, что её невозможно затестить на наших текущих коллайдерах. Нам только предстоит выяснить на практике, описывает ли она реальность, или мы просто красиво перемножаем матрицы в многомерных пространствах.

Базовые концепции теории струн «на пальцах»:

   1. Мир состоит не из точек, а из нитей. Забудьте про пиксели-частицы (электроны, кварки). Раньше физика считала их неделимыми точками без размера. Теория струн говорит: внутри каждой частицы скрывается крошечная вибрирующая одномерная нить — струна.
   2. Вселенная как космический трек. Представьте гитарную струну. Зажимаете один лад — получаете ноту «до». Зажимаете другой — звучит нота «ре». В теории струн вся природа частицы зависит исключительно от того, как именно она вибрирует. Один тип вибрации генерирует электрон, другой — фотон света, третий — гравитон (частицу гравитации). Материальный мир — это просто бесконечный космический симфонический оркестр.
   3. Скрытые измерения. Чтобы эти струны могли совершать свои сложные математические колебания, нашей привычной четырехмерной Вселенной (три оси пространства и время) не хватает мощности. Математика оживает только в многомерных пространствах — их нужно 10, 11 или даже 26. Мы их не видим, потому что они «свернуты» в крошечные геометрические фигуры (пространства Калаби-Яу) внутри каждой точки нашего мира.

Как пощупать это самим? Запускаем код в Google Colab

Я написала для вас готовый скрипт, который моделирует эти процессы. Запустить его сможет абсолютно каждый, это проще, чем кажется.

* Где запускать: Мы используем сервис Google Colab. Вам не нужно ничего устанавливать на свой компьютер или телефон. Просто заходите на сайт Colab под своим обычным Google-аккаунтом, создаете новый блокнот, вставляете мой код в ячейку и нажимаете кнопку «Play» (Запуск). Всё посчитается на удаленных серверах.

* Что мы там увидим (Гайд по визуализации):

* В абсолютно черном пространстве появится тонкая светящаяся линия. Это наша струна. Она непрерывно изгибается и вибрирует. Так как в коде заложена суперпозиция (наложение) разных волн, на ней одновременно видны и крупные изгибы, и мелкая пульсирующая рябь.

   * Время от времени от вибрирующей струны будут «отрываться» и улетать в пространство маленькие бирюзовые сферы. Это наглядный процесс генерации частиц! В макромире мы видим это как рождение материи.

   * Над каждой улетающей частицей будет двигаться четкая неоновая подпись: Фотон, Гравитон, Кварк или Электрон. Вы прямо на экране увидите, как из чистой геометрии колебаний рождается конкретная физическая частица.

   * Чтобы картинка не была плоской, виртуальная камера будет плавно облетать струну по кругу. Поскольку мы симулируем многомерный объект на 2D-экране, только за счет такого вращения наш мозг сможет считать объем и глубину этой космической симфонии.

Код ниже, забирайте в свои блокноты:

https:// drive.google.com /file/d/1krc6WmdlzaEY2vwJanHE1MTHC8DekVtX/view?usp=sharing

*Для успешного открытия файла уберите все пробелы в ссылке


Стефания

Моя нейросеть:
https://stephqnn-6f23f.web.app/

Мои официальные ресурсы:
https://t.me/stefanias_world
yandex.ru/rythm/profile/@019d3b535e807367b553f01d479beaef
https://t.me/+xGPeaaQyGIJjZGUy