Jedným z hlavných kandidátov na teóriu všetkého je teória strún alebo jej všeobecnejšia verzia, M-teória. Je to však jedna predikcia, ktorú sotva dokážeme overiť - skryté, zhutnené rozmery.
Teória strún sa snaží nielen kombinovať kvantovú mechaniku so všeobecnou relativitou, ale aj vysvetliť spektrum častíc a síl pozorovaných v prírode. V poslednej formulácii teórie - maticovej teórie - existuje 11 dimenzií. Jej zástancovia čelia jednému z najväčších problémov strunových teórií - vysvetľujú, ako sú extra dimenzie „zhutnené“, čo znemožňuje pozorovanie v našom štvorrozmernom svete. Zhutňovanie objasňuje aj najzaujímavejšie vlastnosti teórie.
Teória strún uvádza, že svet sa skladá z neuveriteľne malých vibračných strún v desaťdimenzionálnom časopriestore. V roku 1995, počas druhej revolúcie superstrunu, Edward Witten navrhol teóriu M, ktorá kombinovala všetkých päť rôznych typov teórie strún. Toto je 11-dimenzionálna teória, ktorá obsahuje supergravitáciu. Vedci neexistujú jedinú odpoveď, čo znamená „M“v názve, ale mnohí teoretici sa zhodujú v tom, že tento list znamená „membrány“, pretože teória obsahuje vibrujúce povrchy niekoľkých rôznych dimenzií. M-teória nemá presné rovnice pohybu, ale v roku 1996 Tom Banks z Rutgers University a jej kolegovia navrhli jej popis ako „maticovú teóriu“, ktorej hlavnými premennými sú matice.
Zjednotenie tejto 11-dimenzionálnej teórie na štyri zmeny nebolo v žiadnom prípade ľahké. Doslova zhutniť znamená „zvinúť“extra dimenzie teórie na veľmi malé dimenzie. Napríklad, ak chcete zložiť dva rozmery, zoberte šišku - alebo torus (je to dvojrozmerný povrch) - a stlačte ju do kruhu alebo slučky s malým prierezom a potom ju vytlačte do bodu. Bez dostatočne citlivej sondy, ktorá by mohla registrovať „stlačené“merania, vyzerá táto slučka jednorozmerne, zatiaľ čo bod je nulový. V teórii M sa predpokladá, že hovoríme o rozmeroch rádovo 10 až 33 centimetrov, ktoré zase nemožno v žiadnom prípade zaregistrovať pomocou moderného vybavenia. Ukazuje sa, že po zhutnení siedmich rozmerov vyzerá svet okolo nás štvordimenzionálny.
Edward Witten / Quanta Magazine / Jean Sweep.
Aký je však rozmer ako taký? Intuitívne sa môže zdať, že každá dimenzia je nezávislým smerom, v ktorom sa my (alebo akýkoľvek objekt) môžu pohybovať. Ukazuje sa teda, že žijeme v troch priestorových dimenziách - „vpred / vzad“, „vľavo-vpravo“a „hore-dole“- a raz - „v minulosti“. Spravidla ide o štyri dimenzie. Naše vnímanie dimenzií je však pevne spojené s mierkami.
Predstavte si, že sledujete loď plávajúcu z diaľky do prístavu. Spočiatku to vyzerá ako nulový bod na obzore. Po chvíli si uvedomíte, že má stožiar smerujúci k oblohe: teraz to vyzerá ako jednorozmerná čiara. Potom si všimnete jeho plachty - a objekt vyzerá už dvojrozmerne. Keď sa loď priblíži k doku, nakoniec si všimnete, že má dlhú palubu - tretí rozmer.
V tom nie je nič zvláštne, ani skutočnosť, že šiška, zmenšená na neuveriteľnú veľkosť, sa javí ako bod bez rozmerov. Ide o to, že nie sme schopní určiť merania na veľké vzdialenosti. To logicky vedie k tomu, čo bolo opísané vyššie: môžu existovať aj iné dimenzie, ale sú také malé, že ich nevnímame.
Propagačné video:
Vráťme sa k zhutneniu meraní. Predstavte si, že ste veverička žijúca na nekonečne dlhom kmeni stromu. Tak či onak, kmeň stromu je valec. Môžete sa pohybovať dvoma nezávislými smermi - „pozdĺž“a „okolo“. Keď sa nudíte, presuniete sa na strom s tenším kmeňom, ktorého obvod je omnoho menší. Teraz je váš „okolo“rozmer oveľa menší ako predtým. Na úplné obídenie hlavne musíte iba dva kroky. Skočíte na ešte tenší strom. Teraz v jednom kroku zabalíte hlaveň stokrát! Dimenzia „okolo“je pre vás príliš malá. Čím sú kmene stromov menšie, tým väčšie sú rozmery vášho sveta na jeden.
Čím menší je strom, na ktorý veverička skočí, tým menší je rozmer „okolo“, v ktorom sa môže pohybovať a ktorý môže vnímať / WhyStringTheory.com
To je presne to, čo sa deje v strunovej teórii so šiestimi (sedem pre teóriu M) extra dimenzií. Zakaždým, keď pohnete rukou po vesmíre, otočíte skryté dimenzie neuveriteľne veľakrát.
Ako je uvedené vyššie, rozmery zhutnených meraní sú rádovo 10 až 33 centimetrov, čo je porovnateľné s Planckovou dĺžkou (1,6 x 10 až 33 centimetrov). Je potrebné poznamenať, že je nepravdepodobné, že v blízkej budúcnosti budeme mať možnosť ich priamo experimentálne zaregistrovať. Vedci napriek tomu dúfajú v niektoré testy, ktorých výsledky však do veľkej miery závisia od úspešnej kombinácie okolností.
Tvar a veľkosť reťazcov je mimoriadne dôležitá pre simuláciu ich vibrácií a interakcií. Musíte pochopiť, ako sa krútia okolo šiestich stočených rozmerov. Presná štruktúra povrchu vytvoreného zhutňovaním mení fyziku poháňanú reťazcami.
Existuje niekoľko spôsobov, ako sa ďalšie rozmery môžu zložiť do tak malého priestoru. Zatiaľ však nie je známe, ktorá z týchto metód nakoniec vedie k tradičnej fyzike.
V minulosti sa urobilo veľa pokusov zhutniť teóriu matíc pomocou šesťdimenzionálneho toroidu, ale nič z toho neprišlo. Nikto si nemyslel, že údajne ťažší problém so zhutňovaním s potrubím Calabi-Yau by poskytol uskutočniteľné riešenia teórie práce. Zhutňovanie dimenzií s potrubím Calabi-Yau sa vyhýba niektorým komplikáciám teórie matíc.
Súčasný výskum v teórii strún je viac o potrubiach Calabi-Yau. Je to určite sľubná skupina zhutnení, stále však neexistuje jasná odpoveď a počet objavených zberných potrubí sa už zvýšil na 10 (na silu 500), ako jeden z teoretikov strun, ktorý nedávno uviedol Brian Green v podcaste Sean Carrollovej.
Šesťdimenzionálne potrubia Calabi - Yau / Vimeo / Graphene.
Teoretici strun sú stále ďaleko od jasného a jednoznačného pochopenia toho, či M-teória skutočne popisuje svet v najmenších mierkach. Ako však poznamenal Edward Witten: „Je úžasné, ako môžete zostaviť teóriu, ktorá zahŕňa gravitáciu, ale ktorá bola pôvodne založená iba na teórii rozchodu.“
Teória strún je zložitý matematický aparát. Ako Clifford Johnson a Brian Greene zdôraznili v našich rozhovoroch s časopismi, je ťažké povedať, že táto teória skutočne popisuje realitu. Ale aj keď sa ukáže, že to nemá nič spoločné s realitou, bude to určite dôležitý krok smerom k niečomu väčšiemu - smerom k teórii, ktorá popisuje vesmír presnejšie a elegantnejšie ako čokoľvek, čo sme predtým vedeli.
Vladimir Guillen