끈이론이 도대체 뭐야?

끈이론이 도대체 뭐야?

끈 이론은 양 자장 이론에서 문자열 및 관련 막의 1차원 객체를 다루는 물리학 이론으로, 점입자(0차원)를 다루고 있다. 이에 대응하여 많은 무한대가 발생하고 기본 이론에서 적절하지 않다. 끈 이론은 대신 크기의 물체를 다루면서 이러한 무한대를 피한다. 끈 이론은 자연스럽게 게이지 이론과 일반 상대성을 포함한다. 이러한 특성 때문에 끈 이론은 양자 핵학, 우주론 등과 같은 모든 이론의 주요 후보이다. 물리학의 이전 이론은 기본 입자를 점 입자로 나타냈지만 끈 이론에서는 기본 입자가 1차원 끈으로 표현되어 입자 이론이 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있다. 물론 아주 먼 거리에서 현을 보면 다시 점입자와 다르지 않은 것 같아서 거시적인 부분에서는 기존 역학을 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 무엇보다도 끈을 양자화하려면 두 개의 스핀 입자가 필요하며, 이는 중력으로 해석될 수 있다. 그러나 2019년 현재 끈 이론을 포함한 일부 물리학 이론은 양자 중력 이론에 의해 완성되지 않았다. 끈을 설명하는 변수는 보존 이론을 보존 끈 이론으로 지칭하고 초끈 이론이라고 부른다. 1960년대 후반, 강한 입자의 산란은 특별한 특성이 있는 것으로 밝혀졌다. 이것은 산란 진폭이 만엘 스탐 변수에 대해 대칭적인 외관을 갖는다. 이 현상을 설명하기 위해 1968년 가브리엘 베네치아노는 이중 공명 모델이라는 모델을 도입했다. Claud loverace는 이 이론이 우리가 관찰하는 4차원 외부의 추가적인 차원 없이 일관성이 없다는 것을 증명했다. 1969년, 난부 요이치로와 홀게르 닐슨, 레너드 서스킨드는 이중 공명 모델이 실제로 진동 끈을 독립적으로 보여준다는 것을 증명했다. 이후 이중 공명 모델은 끈 이론이라는 이름으로 불렸고, 그 이후로 코드 이론은 처음으로 등장했다. 1970년 Pierre Lamont는 super symmetry를 발견하여 페르미온이 이론에 추가될 수 있음을 보여 주었다. 1974년 노나야 다미아 키와 존 헨리 슈워츠와 조엘 셰르크는 끈 이론에는 중력이 불가피하게 포함되어 있다는 것을 보여주었고, 따라서 양자 중력을 포함한 모든 사물의 이론이 포함되어 있었다. 이 무렵, 강한 입자가 끈 이론 대신 양자 색역학에서 더 효과적으로 치료 될 수 있다는 사실이 발견되었다. 1980년대에는 혼합형 문자열 이론과 칼라비-야우 다양체의 중요성이 발견되었다. 1990년대에 조셉 포르틴스키는 끈 이론이 끈 이외의 것은 D-막이라는 대상을 포함하고 있다고 밝혔다. 1995년 에드워드 위트는 당시 알려진 5개의 현 이론이 실제로 11차원 M 이론에서 다른 감소였다는 사실을 발표했다. 1997년 후 안 말 다세 나는 DAS/We 발견 CTF 통신을 발표했다. 따라서 현 이론은 모든 강입자 물리학과 집계 물리학에 적용되었다. 끈 이론은 푸앵카레 대칭, 미분 동형 대칭, 초대칭 등 다양한 대칭을 포함하고 있다. 따라서 임의의 용어는 이론에 추가될 수 없으며 상수를 포함하지 않는다. 이론적으로 결합 상수로서 작용하는 숫자는 스칼라 장의 진공 기댓값(모듈러스)으로 결정된다. 상수 없이 문자열 이론 등에 주어진 경계 조건에 따라 총 5개의(슈퍼) 끈 이론이 있다. 그러나 1990년대에 이 이론 중 몇 가지는 사실 한 이론(M 이론)의 일부 극단임이 증명되었다. 다섯 가지 초끈 이론은 서로 이중성(T 이중성, S 이중성)과 관련이 있으며, 사실 하나의 이론의 다른 단계로 간주하여야 한다. 어떤 시공 차원에 존재하는 일반적인 이론과는 달리, 끈 이론은 일관성을 위한 특정 시공 차원에만 존재한다. 즉, M 이론은 11차원에만 존재한다. (보존 끈 이론은 26차원으로 존재하며, 초끈 이론은 10차원으로 존재하며, 게다가 F 이론은 12차원으로 존재한다; 여분의 공간은 현상학적으로 다양한 흥미로운 특성이 있으며, 이러한 모델들은 끈 이론 이전에도 문화를 형성하는 데 사용된다. 실제로 관찰된 4차원 이외의 다른 추가 치수에 대한 두 가지 큰 설명이 있다. 하나는 추가 치수가 매우 작은 크기로 축소되며 관찰되지 않는다. 이 경우 추가 치수는 칼라비-야우 다양체를 형성하고, 다른 하나는 우리 우주가 11차원의 구성 내에서 4차원 부분공간(뇌)에 있다는 이론이다. 자연계는 저에너지에서 게이지 이론(표준 모델)으로 표현되기 때문에 끈 이론은 저에너지에서 게이지 대칭을 자연적으로 재현해야 한다. 끈 이론에서는 게이지 대칭을 여러 가지 방법으로 만들 수 있다. 혼합형 스트링 이론은 자연스럽게 스핀(32) 또는  E8×E8 게이지 대칭을 포함한다. 그 중 E8은 자연적으로 통일된 그룹을 형성한다. Karuchakline 감소는 게이지 대칭을 유발합니다. 예를 들어, 대칭은 원환체 TN에서 U(1)n이고 대칭은 구 Sn에서 so(n+1)이며 대칭은 복잡한 투영 공간 CPn에서 SU(n+1)이다. F 이론에서 우리는 G2 홀로그램에 대한 M 이론의 감소에서 E6, E7, E8과 같은 게이지 그룹을 얻을 수 있다. 협소한 공간, 예외적인 게이지 그룹을 얻을 수 있다.