Vienas pagrindinių kandidatų į visko teoriją yra styginių teorija arba jos labiau apibendrinta versija, M teorija. Bet tai leidžia manyti, kad vargu ar kada nors galėsime patikrinti - paslėptus, suderintus aspektus.
Styginių teorija bando ne tik sujungti kvantinę mechaniką su bendruoju reliatyvumu, bet ir paaiškinti gamtoje stebimų dalelių ir jėgų spektrą. Naujausiame teorijos formulavime - matricos teorijoje - yra 11 dimensijų. Jos šalininkai susiduria su viena didžiausių styginių teorijų problemų - tiksliai paaiškinti, kaip papildomos dimensijos yra „sutankintos“, todėl jų neįmanoma pastebėti mūsų keturių dimensijų pasaulyje. Suderinimas paaiškina ir įdomiausias teorijos savybes.
- „Salik.biz“
Styginių teorija teigia, kad pasaulį sudaro neįtikėtinai mažos vibruojančios stygos dešimties dimensijų erdvės laike. 1995 m., Per antrąją superverslinę revoliuciją, Edwardas Wittenas pasiūlė M teoriją, sujungusią visas penkias skirtingas stygų teorijos rūšis. Tai yra 11 dimensijų teorija, apimanti supergravitaciją. Tarp mokslininkų nėra vieno atsakymo, ką pavadinime reiškia „M“, tačiau daugelis teoretikų sutinka, kad ši raidė reiškia „membranas“, nes teorijoje yra kelių skirtingų matmenų vibraciniai paviršiai. M teorijai trūksta tikslių judesio lygčių, tačiau 1996 m. Tomas Banksas iš Rutgerso universiteto ir jo kolegos pasiūlė ją apibūdinti kaip „matricos teoriją“, kurios pagrindiniai kintamieji yra matricos.
Suderinti šią 11 matmenų teoriją su keturiais pakeitimais jokiu būdu nebuvo lengva. Susiaurinti pažodžiui reiškia „surinkti“papildomus teorijos matmenis į labai mažus matmenis. Pvz., Kad sutrauktumėte du matmenis, paimkite spurgą - arba torą (tai yra dvimatis paviršius) - ir išspauskite jį į apskritimą ar kilpą su mažu skerspjūviu, tada išspauskite tą kilpą iki taško. Neturint pakankamai jautraus zondo, kuris galėtų užregistruoti „išspaustus“matavimus, ši kilpa atrodo vienmatė, o taškas yra nulinis. M teorijoje daroma prielaida, kad mes kalbame apie 10-33 centimetrų dydžio dydžius, kurių, savo ruožtu, jokiu būdu negalima užregistruoti šiuolaikine įranga. Pasirodo, suglaudinus septynias dimensijas, mus supantis pasaulis atrodo keturių dimensijų.
Edvardas Wittenas / Žurnalas „Quanta“/ Jeanas Sweepas.
Bet kas yra dimensija savaime? Intuityviai atrodo, kad kiekviena dimensija yra nepriklausoma kryptis, kuria mes (arba bet kuris objektas) galime judėti. Taigi paaiškėja, kad mes gyvename trimis erdviniais matmenimis - „pirmyn atgal“, „kairėn dešinė“ir „aukštyn žemyn“ir vieną kartą - „praeitis-ateitis“. Apskritai tai yra keturi matmenys. Bet mūsų suvokimas apie matmenis yra glaudžiai susijęs su svarstyklėmis.
Įsivaizduokite, kad stebite laivą, plaukiantį iš tolo į uostą. Iš pradžių horizonte tai atrodo kaip nulio taškas. Po kurio laiko supranti, kad jos stiebas nukreiptas į dangų: dabar jis atrodo kaip vienmatė linija. Tada pastebėsite jo burės - ir objektas atrodo jau dvimatis. Laivui priartėjus prie doko, jūs pagaliau pastebėsite, kad jis turi ilgą denį - trečiąjį matmenį.
Čia nėra nieko keisto, taip pat ir to, kad spurga, sumažinta iki neįtikėtino dydžio, atrodo, yra nulinis matmuo. Esmė ta, kad mes negalime nustatyti matavimų iš didelių atstumų. Tai logiškai lemia tai, kas buvo aprašyta aukščiau: gali būti ir kitų dimensijų, tačiau jos yra tokios mažos, kad mes jų nesuvokiame.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Grįžkime prie matavimų kompaktiškumo. Įsivaizduokite, kad esate voverė, gyvenanti ant be galo ilgo medžio kamieno. Vienaip ar kitaip medžio kamienas yra cilindras. Galite judėti dviem nepriklausomomis kryptimis - „išilgai“ir „aplink“. Kai atsibodo, pereini prie medžio su plonesniu kamienu, kurio apimtis yra daug mažesnė. Dabar jūsų „aplink“aspektas yra daug mažesnis nei anksčiau. Norint visiškai apeiti statinę, jums reikia tik dviejų žingsnių. Jūs šokinėjate prie dar plonesnio medžio. Dabar vienu žingsniu tu šimtą kartų apvyniosi statinę! „Aplink“dimensija tapo per maža, kad galėtumėte pastebėti. Kuo plonesni medžių kamienai, tuo daugiau jūsų pasaulio matmenų sumažėja iki vieno.
Kuo mažesnis medis, ant kurio užšoko voverė, tuo mažesnis matmuo „aplink“, kuriame jis gali judėti ir kurį jis gali suvokti / WhyStringTheory.com
Būtent taip nutinka stygų teorijoje su šešiais (septyni M teorijai) papildomais matmenimis. Kiekvieną kartą judindami ranką per erdvę, neįtikėtinai daug kartų pasukate paslėptus matmenis.
Kaip minėta aukščiau, kompaktiškų išmatavimų matmenys yra 10-33 centimetrai, o tai yra panašu į Planck ilgį (1,6x10-33 centimetrai). Reikėtų pažymėti, kad mažai tikėtina, kad artimiausiu metu turėsime galimybę tiesiogiai juos registruoti eksperimentiškai. Nepaisant to, mokslininkai tikisi kai kurių bandymų, kurių rezultatai vis dėlto daugiausia priklauso nuo sėkmingo aplinkybių derinio.
Stygų forma ir dydis yra nepaprastai svarbūs imituojant jų virpesius ir sąveiką. Turite suprasti, kaip jie sukasi apie šešis sulenktus matmenis. Tiksli paviršiaus struktūra, suformuota sutankinant, keičia stygų vairuojamą fiziką.
Yra keletas būdų, kuriais papildomi matmenys gali būti sulankstyti į tokią mažą erdvę. Vis dėlto dar nežinoma, kuris iš šių metodų galiausiai lemia tradicinę fiziką.
Anksčiau buvo bandoma sulygiuoti matricos teoriją naudojant šešių dimensijų toroidą, bet nieko iš to nebuvo. Niekas negalvojo, kad tariamai sunkesnė Calabi-Yau kolektorių kompaktiškumo problema pateiks veiksmingus veikiančios teorijos sprendimus. Suderinus matmenis su „Calabi-Yau“kolektoriais, išvengiama kai kurių matricos teorijos komplikacijų.
Dabartiniai stygų teorijos tyrimai yra daugiau apie Calabi-Yau kolektorius. Tai tikrai daug žadanti palyginimų grupė, tačiau vis dar nėra aiškaus atsakymo, o aptiktų kolektorių skaičius jau padidėjo iki 10 (iki 500 galių), kaip neseniai pažymėjo vienas iš styginių teoretikų Brianas Greenas transliacijoje, kurią pateikė Seanas Carrollas.
Šešių dimensijų „Calabi“kolektoriai - Yau / Vimeo / Grafenas.
Styginių teoretikų dar nėra iki aiškaus ir nedviprasmiško supratimo, ar M teorija iš tikrųjų apibūdina pasaulį mažiausiomis skalėmis. Tačiau, kaip pažymėjo Edwardas Vitenas: „Nuostabu, kaip tu gali sukurti teoriją, apimančią gravitaciją, bet kuri iš pradžių buvo grindžiama tik gabaritų teorija“.
Styginių teorija yra sudėtingas matematinis aparatas. Kaip Cliffordas Johnsonas ir Brianas Greene'as pabrėžė mūsų žurnalo interviu, sunku pasakyti, kad ši teorija iš tikrųjų apibūdina tikrovę. Bet net jei paaiškės, kad tai neturi nieko bendra su realybe, tai tikrai bus svarbus žingsnis link kažko didesnio - link teorijos, kuri tiksliau ir elegantiškiau apibūdina Visatą nei bet kas, ką mes anksčiau žinojome.
Vladimiras Guillenas