Η θεωρία των συμβολοσειρών είναι μια προσπάθεια να ενώσουμε τους δύο πυλώνες της φυσικής του 20ου αιώνα - την κβαντομηχανική και τη θεωρία της σχετικότητας του Albert Einstein - με ένα γενικό πλαίσιο που μπορεί να εξηγήσει όλη τη φυσική πραγματικότητα. Προσπαθεί να το πράξει θέτοντας ότι τα σωματίδια είναι στην πραγματικότητα μονοδιάστατα, όμοια με χορδές οντότητες των οποίων οι δονήσεις καθορίζουν τις ιδιότητες των σωματιδίων, όπως η μάζα και το φορτίο τους.
Αυτή η αντιληπτή ιδέα αναπτύχθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1960 και στη δεκαετία του '70, όταν χρησιμοποιήθηκαν χορδές για τη μοντελοποίηση δεδομένων που προέρχονταν από υποατομικούς συγκρουσιαστές στην Ευρώπη, σύμφωνα με μια ιστοσελίδα σχετικά με τη θεωρία χορδών που δημιουργήθηκε από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και τη Βρετανική Βασιλική Εταιρεία. Οι χορδές έδωσαν έναν κομψό μαθηματικό τρόπο για να περιγράψουν την ισχυρή δύναμη, μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος, που συγκρατεί τους ατομικούς πυρήνες.
Το θέμα παρέμεινε περιθωριακό για πολλά χρόνια μέχρι την «επανάσταση της θεωρίας των χορδών» το 1984, όταν οι θεωρητικοί Michael Green και John Schwarz παρήγαγαν εξισώσεις που έδειξαν πως οι χορδές απέφευγαν ορισμένες ασυνέπειες που μαστίζουν μοντέλα που περιγράφουν τα σωματίδια ως αντικείμενα σαν σημεία, σύμφωνα με το Πανεπιστήμιο Cambridge.
Αλλά αυτή η πρώτη ανθοφορία έφυγε από τους ερευνητές με πέντε διαφορετικές θεωρίες που εξηγούν πώς οι μονοδιάστατες χορδές έχουν ταλαντευτεί σε μια πραγματική 10-διάσταση. Μια δεύτερη επανάσταση ήρθε το 1995, όταν οι φυσικοί έδειξαν ότι αυτές οι διαφορετικές ιδέες ήταν όλες σχετικές και μπορούσαν να συνδυαστούν με μια άλλη θεωρία που ονομάζεται supergravity, η οποία εργάστηκε σε 11 διαστάσεις. Αυτή η προσέγγιση προκάλεσε την τρέχουσα ενσάρκωση της θεωρίας των χορδών.
Ξετυλίγοντας τα μυστήρια
Η θεωρία των συμβολοσειρών είναι μία από τις προτεινόμενες μεθόδους για την παραγωγή μιας θεωρίας των πάντων, ενός μοντέλου που περιγράφει όλα τα γνωστά σωματίδια και δυνάμεις και αυτό θα αντικατέστησε το Τυπικό Μοντέλο της Φυσικής, που μπορεί να εξηγήσει τα πάντα εκτός από τη βαρύτητα. Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν στη θεωρία των χορδών λόγω της μαθηματικής ομορφιάς τους. Οι εξισώσεις της θεωρίας των χορδών περιγράφονται ως κομψές και οι περιγραφές του φυσικού κόσμου θεωρούνται εξαιρετικά ικανοποιητικές.
Η θεωρία εξηγεί τη βαρύτητα μέσω μιας συγκεκριμένης δονητικής χορδής των οποίων οι ιδιότητες αντιστοιχούν σε εκείνες του υποθετικού βαρύτη, ένα κβαντικό μηχανικό σωματίδιο που θα φέρει τη βαρυτική δύναμη. Ότι η θεωρία απαιτεί με ακρίβεια 11 διαστάσεις για να δουλέψει - και όχι οι τρεις χώροι και ο χρόνος που κανονικά βιώνουμε - δεν αποθάρρυνε τους φυσικούς που την υποστηρίζουν. Έχουν περιγράψει απλώς πώς οι επιπλέον διαστάσεις είναι όλες καλυμμένες σε ένα εξαιρετικά μικρό χώρο, της τάξης των 10 ^ 33 εκατοστών, το οποίο είναι αρκετά μικρό που δεν μπορούμε κανονικά να το ανιχνεύσουμε, σύμφωνα με τη NASA.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη θεωρία χορδών για να προσπαθήσουν να απαντήσουν σε θεμελιώδεις ερωτήσεις σχετικά με το σύμπαν, όπως αυτό που συμβαίνει μέσα σε μια μαύρη τρύπα, ή να προσομοιώσουν κοσμικές διαδικασίες όπως το Big Bang. Μερικοί επιστήμονες επιχείρησαν να χρησιμοποιήσουν τη θεωρία χορδών για να βρουν μια λαβή στη σκοτεινή ενέργεια, η μυστηριώδης δύναμη επιταχύνει την επέκταση του χώρου και του χρόνου.
Μια ατέρμονη επιδίωξη
Αλλά η θεωρία χορδών έχει εξελιχθεί πρόσφατα σε μεγαλύτερο έλεγχο. Οι περισσότερες από τις προβλέψεις του είναι αβέβαιες με την τρέχουσα τεχνολογία και πολλοί ερευνητές αναρωτήθηκαν αν πηγαίνουν κάτω από μια ατέρμονη τρύπα κουνελιού. Το 2011, οι φυσικοί συγκεντρώθηκαν στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας για την 11η ετήσια μνημονιακή συζήτηση του Isaac Asimov, για να συζητήσουν εάν ήταν λογικό να στραφούν στη θεωρία χορδών ως βιώσιμη περιγραφή της πραγματικότητας.
"Σκοπεύετε ένα φάντασμα, ή είναι η συλλογή σας απλά υπερβολικά χαζός για να το καταλάβετε;" έπεισε τον Neil deGrasse Tyson, διευθυντή του πλανητάριου του Hayden του μουσείου, ο οποίος επεσήμανε ότι η πρόοδος στη θεωρία των χορδών ήταν ανομοιογενής τα προηγούμενα χρόνια.
Οι πιο πρόσφατες προκλήσεις για τη θεωρία χορδών προέρχονται από το ίδιο το πλαίσιο, το οποίο προβλέπει την ύπαρξη ενός δυνητικά τεράστιου αριθμού μοναδικών συμπάντων, μέχρι και 10 ^ 500 (αυτός είναι ο αριθμός 1 που ακολουθείται από 500 μηδενικά). Αυτό το τοπίο πολυμορφίας φάνηκε να παρέχει αρκετές δυνατότητες που, αν οι ερευνητές τους εξερευνήσουν, θα συναντήσουν ένα που αντιστοιχούσε στη δική μας εκδοχή της πραγματικότητας. Αλλά το 2018, μια επιρροή χαρτί υποδηλώνει ότι κανένα από αυτά τα μυριάδα υποθετικών συμπανών δεν έμοιαζε με τον κόσμο μας. Ειδικότερα, ο καθένας δεν είχε περιγραφή της σκοτεινής ενέργειας όπως την καταλαβαίνουμε σήμερα.
"Οι θεωρητικοί των συμβολοσειρών προτείνουν μια φαινομενικά ατελείωτη ποσότητα μαθηματικών κατασκευών που δεν έχουν καμία σχέση με την παρατήρηση", δήλωσε προηγουμένως η Live Science, Sabine Hossenfelder, φυσικός στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών της Φρανκφούρτης στη Γερμανία, που έχει επικρίνει τη θεωρία χορδών.
Άλλοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η θεωρία χορδών θα αποτελέσει μια μέρα αποτελέσματα. Γράφοντας στο περιοδικό Physics Today, ο φυσικός Gordon Kane του Πανεπιστημίου του Μίτσιγκαν πρότεινε ότι με τις αναβαθμίσεις που διεξάγονται επί του παρόντος, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων θα μπορούσε να δώσει στοιχεία για τη θεωρία χορδών στο εγγύς μέλλον. Αλλά η τελική μοίρα της θεωρίας είναι μέχρι τώρα άγνωστη.
