Όπως ένα κομμάτι αφρού στην κορυφή ενός ωκεάνιου κύματος, το παρατηρούμενο σύμπαν μας δεν μπορεί να είναι τίποτα περισσότερο από ένα λαιμό που κάθεται μέσα στην άκρη μιας φούσκας που συνεχώς επεκτείνεται σε υψηλότερη διάσταση.
Ενώ αυτή η ιδέα που μοιάζει με το μυαλό μπορεί να ακούγεται σαν κάτι από το όνειρο πυρετού ενός φυσικού, είναι στην πραγματικότητα μια νέα προσπάθεια να συμφιλιωθούν τα μαθηματικά της θεωρίας των χορδών με την πραγματικότητα της σκοτεινής ενέργειας, μια μυστηριώδη κοσμογονική δύναμη που αντιδρά στην αντιπολίτευση στη βαρύτητα.
Η θεωρία των συμβολοσειρών είναι μια προσπάθεια να ενώσουμε τους δύο πυλώνες της φυσικής του 20ου αιώνα - την κβαντική μηχανική και τη βαρύτητα - θέτοντας ότι όλα τα σωματίδια είναι μονοδιάστατες χορδές των οποίων οι δονήσεις καθορίζουν ιδιότητες όπως μάζα και φορτίο. Η θεωρία έχει περιγραφεί ως μαθηματικά όμορφη και εδώ και πολύ καιρό υπήρξε ένας από τους κορυφαίους υποψήφιους για το τι οι επιστήμονες αποκαλούν Θεωρία του Παγκοσμίου Πολέμου, που σημαίνει ένα πλαίσιο για να εξηγήσει όλη τη φυσική, που διαδόθηκε σε βιβλία όπως το The Elegant Universe του Brian Greene (Norton, 1999).
Όμως οι θεωρητικοί των συμβολοσειρών χάθηκαν πρόσφατα σε έναν πόλεμο των δικών τους εικασιών. Πολλές εκδοχές της θεωρίας χορδών απαιτούν ότι η πραγματικότητα αποτελείται από 10 ή περισσότερες διαστάσεις - οι τρεις χώροι και ο χρόνος που συνήθως βιώνουμε, καθώς και πολλοί άλλοι που είναι τυλιγμένοι σε ένα εξαιρετικά στενό σημείο. Ακριβώς πώς διαμορφώνονται αυτές οι επιπλέον διαστάσεις καθορίζει τα χαρακτηριστικά του σύμπαντος που αντιλαμβανόμαστε.
Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι η θεωρία χορδών επέτρεπε να υπάρχουν μέχρι και 10 ^ 500 (που είναι ο αριθμός 1 που ακολουθείται από 500 μηδενικά) μοναδικά σύμπαντα, δημιουργώντας ένα τοπίο πολυμορφίας στο οποίο το συγκεκριμένο μας σύμπαν ήταν μόνο ένα μικρό υποτμήμα, Η επιστήμη έχει ήδη αναφερθεί. Αλλά οι εξισώσεις της θεωρίας των χορδών επίσης παρήγαγαν ως επί το πλείστον υποθετικά σύμπαντα με έλλειψη σκοτεινής ενέργειας, τα οποία οι αστρονόμοι ανακάλυψαν στη δεκαετία του 1990 και η οποία επί του παρόντος επιταχύνει την επέκταση του Κόσμου.
Νωρίτερα φέτος, οι ερευνητές αντιμετώπισαν ένα χτύπημα στη θεωρία χορδών υποδηλώνοντας ότι κανένα από τα σχεδόν αμέτρητα σύμπαντα που περιγράφει στην πραγματικότητα δεν περιέχει σκοτεινή ενέργεια όπως την ξέρουμε. "Είναι ολοφάνερο ότι τα μοντέλα που προτείνονται μέχρι τώρα στη θεωρία των χορδών για να περιγράψουν τη σκοτεινή ενέργεια υποφέρουν από μαθηματικά προβλήματα", Ulf Danielsson, συν-συγγραφέας ενός νέου εγγράφου που δημοσιεύθηκε στις 27 Δεκεμβρίου στο περιοδικό Physical Review Letters και ενός θεωρητικού φυσικού στην Ουψάλα Πανεπιστήμιο της Σουηδίας, είπε στη Live Science.
Το βασικό πρόβλημα, δήλωσε ο Ντάνιελσον, είναι ότι οι εξισώσεις που διέπουν τη θεωρία των χορδών λένε ότι κάθε σύμπαν με την εκδοχή της σκοτεινής ενέργειας σε αυτό θα πρέπει γρήγορα να αποσυντεθεί και να εξαφανιστεί. "Η ιδέα μας είναι να μετατρέψουμε αυτό το πρόβλημα σε αρετή", είπε.
Μαζί με τους συναδέλφους του, δημιούργησε ένα μοντέλο στο οποίο η διαδικασία που προκαλεί τη φθορά αυτών των σφαιρών που διαπερνούν τη σκοτεινή ενέργεια προκαλεί τον πληθωρισμό των φυσαλίδων από πολλές διαστάσεις. Ζούμε μέσα στα όρια μιας από αυτές τις διογκούμενες φυσαλίδες και η «σκοτεινή ενέργεια είναι ... προκαλείται με λεπτό τρόπο μέσω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των τοίχων των φυσαλίδων πάνω στις οποίες ζούμε και των ανώτερων διαστάσεων», γράφει ο Danielsson σε μια θέση blog που περιγράφει τη νέα θεωρία .
Η Μεγάλη Έκρηξη, όταν γεννήθηκε ο Κόσμος μας, γίνεται η στιγμή που η φούσκα άρχισε να αναπτύσσεται, σύμφωνα με τον Danielsson. Τα σωματίδια στο σύμπαν μας είναι απλά τα τελικά σημεία των χορδών που εκτείνονται σε επιπλέον διαστάσεις. Ο Danielsson και οι συνεργάτες του ενδιαφέρονται να ελέγξουν εάν το μοντέλο τους είναι συμβατό με άλλες γνωστές πτυχές της φυσικής. Και η υπόθεση θα μπορούσε να βοηθήσει τους φυσικούς να κάνουν προβλέψεις σχετικά με το πρώιμο σύμπαν και τις μαύρες τρύπες, δήλωσε ο Danielsson.
Αλλά άλλοι ερευνητές δεν το αγοράζουν.
"Αυτή είναι μια μαθηματική μυθιστοριογραφία που έχει μηδενικά πειραματικά στοιχεία που μιλούν γι 'αυτό", δήλωσε ο Sabine Hossenfelder, φυσικός στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών της Φρανκφούρτης στη Γερμανία, στο Live Science.
Ο Hossenfelder έχει επικριθεί για ένα μεγάλο μέρος των τελευταίων pontificating στη θεμελιώδη φυσική, και δημοσίευσε ένα βιβλίο πέρυσι που ονομάζεται Lost in Math: Πώς η ομορφιά οδηγεί τη φυσική Astray (Basic Books, 2018). "Οι θεωρητικοί των συμβολοσειρών προτείνουν μια φαινομενικά ατελείωτη ποσότητα μαθηματικών κατασκευών που δεν έχουν καμία σχέση με την παρατήρηση", ανέφερε.
Αλλά ο Danielsson δεν πιστεύει ότι η θεωρία των χορδών θα είναι για πάντα αδιανόητη και ότι οι τρέχουσες συζητήσεις που την περιβάλλουν παρέχουν ήδη ορισμένους ελέγχους στη θεωρία. "Αν αποδειχθεί ότι η θεωρία των χορδών δεν μπορεί να αποδώσει σκοτεινή ενέργεια του είδους που παρατηρούμε, τότε η θεωρία των χορδών όχι μόνο δοκιμάζεται, αλλά αποδεικνύεται λανθασμένη", δήλωσε.
