Uneori este plăcut să reflectăm cu nostalgie la ultimele două decenii ale secolului al XX-lea. Știi, epoca Madonei și Duran Duran, Noroc și Dosarele XMcGwire și Sosa, Macarena și teoria superstringurilor.
Din păcate, cele mai multe dintre acestea sunt acum doar amintiri, deși cred că Madonna este încă prin preajmă. Și de fapt așa este teoria superstringurilor. Doar că nu auzi prea multe despre asta zilele astea. Este încă un domeniu activ de cercetare în fizică, dar progresul este tehnic. Nimic demn de veste.
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare joi.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
Dar asta se poate schimba oricând. Chiar săptămâna trecută, o nouă lucrare a lui Itzhak Bars a sugerat posibilitatea unei realizări majore de superstring cu potențialul de a face din nou corzile respectabile.
Bars este un fizician respectat la Universitatea din California de Sud din Los Angeles. El este cunoscut pentru câteva idei de ieșire, cum ar fi ideea că fizicii ar fi mai bine cu două dimensiuni ale timpului. Acum, el și colegul USC Dmitri Rychkov au propus o legătură între mecanica cuantică și teoria superstringurilor. Dacă ideea lor iese, ar putea impulsiona o teorie a îmbătrânirii în lista subiectelor științifice aflate în tendințe pe Twitter.
Abonați-vă la Știri științifice
Primiți jurnalism științific excelent, de la cea mai de încredere sursă, livrat la ușa dumneavoastră.
Știrile au călătorit mai încet în primele zile ale teoriei superstringurilor. A început doar ca o teorie a „stringurilor”, o încercare de a explica forța puternică care ținea nucleele atomice împreună. În anii 1970, însă, a fuzionat cu conceptul de supersimetrie. Acea fuziune a dat naștere noțiunii că toate particulele fundamentale ale naturii ar putea fi imaginate ca moduri de vibrație diferite ale unui tip primordial de obiect, un șir superminus. În acest caz, „șir” însemna doar că este unidimensional, spre deosebire de particulele „punctuale” cu dimensiune zero din teoria standard.
La mijlocul anilor 1980, noua teorie a superstringurilor a apărut ca cea mai tare descoperire teoretică de la mecanica cuantică, în principal pentru că părea să arate o modalitate prin care mecanica cuantică în sine ar putea fi fuzionată cu relativitatea generală a lui Einstein. Pentru prima dată, fizicienii au avut o teorie unificată care ar putea găzdui atât explicația lui Einstein pentru gravitație, cât și explicația cuantică pentru particule și alte forțe.
Au existat totuși niște zgârieturi în corzi. În primul rând, pentru ca matematica să funcționeze, aveai nevoie de mai multe dimensiuni suplimentare de spațiu. În loc de un univers cu patru dimensiuni – trei spațiu, o singură dată – aveai nevoie de ceva de genul 10 sau 11. Dar acesta era un simplu detaliu.
O altă problemă timpurie a fost că părea să existe mai mult de o teorie a superstringurilor – diferite versiuni matematice ale ideii de bază. Asta părea ciudat. Dacă teoria superstringurilor ar oferi singura teorie finală adevărată care descrie întreaga fizică fundamentală, cum ar putea fi mai mult de una? Dar în 1995, Edward Witten a arătat că diferitele teorii ale corzilor erau doar viziuni diferite ale unei teorii mai profunde – el a numit-o teoria M. Teoria corzilor a oferit doar diferite descrieri diferite ale aceluiași elefant subatomic.
A mai fost și un alt mic probleme. Nimeni nu știa cum să testeze pentru a vedea dacă teoria superstringurilor (sau teoria M) era de fapt corectă. Scrierea unei teorii este una, a afla dacă descrie cu acuratețe natura este altceva.
Cu toate acestea, vă rog să nu lăsați pe nimeni să vă spună că, prin urmare, superstringurile nu sunt științifice. Sigur, este greu de imaginat să le detectezi vreodată direct cu vreo tehnologie pentru care politicienii ar fi dispuși să plătească. Superstring-urile sunt prea mici pentru a fi testate cu orice zdrobitor de atom pe care ți-ai putea imagina construirea pe Pământ. Dar, așa cum existența atomilor ar putea fi dedusă din efecte indirecte (mișcarea browniană, de exemplu), există modalități prin care superstringurile ar putea lăsa semne în natură pe care oamenii de știință le-ar putea descifra în cele din urmă.
Deocamdată, totuși, teoriei superstringurilor îi lipsește tipul de demonstrație dramatică care propulsează teoriile radicale în proeminență, cum ar fi faimoasa predicție precisă a lui Einstein despre cât de multă lumină a stelelor ar fi deviată atunci când trece pe lângă soare, măsurată în timpul unei eclipse de soare. Dar poate că un alt fel de realizare ar putea ridica statutul lui superstring. Cum ar fi cel propus în noua lucrare de Bars și Rychkov.
Ei subliniază că atunci când a fost dezvoltată teoria corzilor, toată lumea a presupus că mecanica cuantică era corectă (ceea ce este) și a conceput teoria corzilor pentru a respecta regulile cuantice. Dar să presupunem, doar pentru distracția, că ai încercat să construiești teoria corzilor fără restricții cuantice. Bars și Rychkov descoperă cum să facă asta într-o versiune simplificată a teoriei corzilor, în special o versiune când șirurile sunt „deschise” (nu închise pentru a face o buclă).
În teoria corzilor, interacțiunile comune dintre particulele fundamentale pe care fizicienii le studiază sunt descrise ca unirea sau despicarea șirurilor. Analizând detaliile procesului de divizare și îmbinare, Bars și Rychkov au descoperit că regulile de bază ale mecanicii cuantice apar în mod natural. Cu alte cuvinte, nu trebuie să presupunem mecanica cuantică pentru a găsi teoria corzilor – fizica corzilor este cea care face lumea mecanică cuantică.
Timp de zeci de ani, explicarea de ce natura respectă regulile misterioase ale fizicii cuantice i-a uimit pe fizicienii de pretutindeni. Nimeni nu a putut explica de ce au funcționat acele reguli. Legătura dintre fizica corzilor și matematica cuantică poate conduce acum către un răspuns.
„Această legătură sugerează că există un fenomen fizic mai profund, și anume interacțiunile cu șiruri, care stau la baza regulilor obișnuite ale mecanicii cuantice, oferind astfel o posibilă explicație pentru unde provin ele”, scriu Bars și Rychkov. „Dacă teoria corzilor sau teoria M stă la baza întregii fizice, se pare că ușa a fost deschisă pentru o explicație a originilor mecanicii cuantice din procesele fizice.”
Desigur, până acum analiza este doar pentru un „model de jucărie” al interacțiunilor șirurilor, care implică doar două particule. Și nimeni nu știe cu siguranță dacă teoria M stă la baza întregii fizice. Dar dacă apare o teorie care explică de ce mecanica cuantică are dreptate, este o teorie care merită luată în serios.
„Dacă această viziune este valabilă… atunci conceptul pe care l-am discutat aici pentru interacțiunile șirurilor, fiind sursa mecanicii cuantice, ar spori credibilitatea teoriei corzilor ca teorie fundamentală”, susțin Bars și Rychkov.
Pe lângă toate acestea, conexiunea șir-cuantică sugerează o perspectivă intrigantă asupra naturii realității. Fizica cuantică este renumită pentru că implică existența unor realități multiple, așa cum este articulată în interpretarea „multe lumi” a mecanicii cuantice. Teoria superstringurilor i-a enervat și pe mulți fizicieni prin prognoza existenței unui „peisaj” uriaș de diferite stări de vid, în esență un multivers care cuprinde mai multe universuri cu o gamă largă de proprietăți fizice (multe nu sunt potrivite pentru viață, dar cel puțin unul care este). Dacă interacțiunile șirurilor sunt într-adevăr responsabile pentru regulile fizicii cuantice, poate că există o legătură între multiplele realități cuantice și peisajul superstring. Pentru fanii sfârșitului de secol al XX-lea, pare o idee care merită explorată.
Urmărește-mă pe Twitter: @tom_siegfried