Введение

Сравните и противопоставьте статью Многие первые принципы квантовой теории поля объясняются или получают дальнейшее понимание в теории струн.

От квантовой теории поля к теории струн

Излучение и поглощение: один из самых основных строительных блоков квантовой теории поля, это понятие, что частицы (такие как электроны) могут излучать и поглощать другие частицы (такие как фотоны). Таким образом, электрон может просто "разделиться" на электрон плюс фотон с определенной вероятностью (которая примерно равна константе сцепления). Это описывается в теории струн как разделение одной струны на две. Этот процесс является неотъемлемой частью теории. Режим на оригинальной струне также "разделяется" между двумя его частями, в результате чего появляются две струны, которые, возможно, имеют разные режимы, представляющие две разные частицы. Константа сцепления: в квантовой теории поля это, примерно, вероятность для одной частицы излучать или поглощать другую частицу, последняя, как правило, является габаритным бозоном (частица, несущая силу). В теории струн постоянная соединения больше не является постоянной, а скорее определяется обилием струн в определенном режиме, дилатоне. Струнные пары в этом режиме соотносятся с кривизной мирового листа других струн, поэтому их обилие в пространстве-времени определяет меру, по которой будет искривлен средний мировой лист струн. Это определяет вероятность разделения или соединения с другими струнами: чем больше свиток мира изогнут, тем выше шанс разделения и воссоединения. Спин: каждая частица в квантовой теории поля имеет определенный спин s, который является внутренним угловым моментом. Классически, частица вращается с фиксированной частотой, но это не может быть понято, если частицы являются точечными. В теории струн, спин понимается как вращение струны; например, фотон с хорошо определенными компонентами спина (т. е. в круговой поляризации) выглядит как крошечная прямая линия, вращающаяся вокруг своего центра. Гаузерная симметрия: в квантовой теории поля математическое описание физических полей включает нефизические состояния. Для того, чтобы исключить эти состояния из описания каждого физического процесса, используется механизм, называемый калибровочной симметрией. Это верно и для теории струн, но в теории струн часто более интуитивно понятно, почему нефизические состояния должны быть устранены. Самый простой пример - фотон: фотон - это векторная частица (у него есть внутренняя "стрела", которая указывает на какое-то направление, его поляризация). Математически, он может указывать в любом направлении в пространстве-времени. Предположим, что фотон движется в направлении z; тогда он может указывать либо в направлении пространственных направлений x, y или z, либо в направлении t (время) (или любое диагональное направление). Однако физически фотоны могут не указывать в направлении z или t (продольная поляризация), а только в плоскости x y (поперечная поляризация). Для устранения нефизических состояний используется калибровочная симметрия. В теории струн фотон описывается крошечной колеблющейся линией, осью которой является направление поляризации (т. е. внутреннее направление фотона является осью струн, из которых состоит фотон). Если мы посмотрим на мировой лист, фотон будет выглядеть как длинная полоса, которая простирается вдоль направления времени с углом в сторону направления z (потому что он движется вдоль направления z по мере того, как проходит время); его короткое измерение, следовательно, находится в плоскости x y. Короткое измерение этой полосы - это точно направление фотона (его поляризация) в определенный момент времени. Таким образом, фотон не может указывать в направлении z или t, и его поляризация должна быть поперечной. Примечание: формально, габаритные симметрии в теории струн являются (по крайней мере, в большинстве случаев) результатом существования глобальной симметрии вместе с глубокой габаритной симметрией теории струн, которая является симметрией мирового листа при локальном изменении координат и масштабов. Ренормализация: в физике частиц поведение частиц в самых маленьких масштабах в значительной степени неизвестно. Чтобы избежать этой сложности, частицы рассматриваются как поля, ведущие себя в соответствии с "эффективной теорией поля" в малых энергетических масштабах, и математический инструмент, известный как ренормализация, используется для описания неизвестных аспектов этой эффективной теории, используя только несколько параметров. Эти параметры могут быть скорректированы таким образом, чтобы расчеты давали адеква...