Kõigi teooria üheks peamiseks kandidaadiks on keelteooria või selle üldisem versioon M-teooria. Kuid see lubab ennustada, et vaevalt suudame kunagi kontrollida - peidetud, tihendatud mõõtmeid.
Keelteooria püüab mitte ainult ühendada kvantmehaanikat üldrelatiivsusega, vaid ka selgitada looduses täheldatavate osakeste ja jõudude spektrit. Teooria viimases sõnastuses - maatriksiteooria - on 11 mõõdet. Selle pooldajad on puutunud kokku keelteooriate ühe suurima probleemiga - selgitades, kuidas lisamõõtmed on "tihendatud", muutes need meie neljamõõtmelises maailmas võimatuks. Tihendamine selgitab ka teooria huvitavamaid omadusi.
Keelteooria väidab, et maailm koosneb uskumatult väikestest vibreerivatest stringidest kümmemõõtmelises ruumiajas. 1995. aastal, teise superstringi revolutsiooni ajal, pakkus Edward Witten välja M-teooria, mis ühendas kõik viis erinevat keelte teooria tüüpi. See on 11-mõõtmeline teooria, mis hõlmab üligravitatsiooni. Teadlaste seas pole ühest vastust küsimusele, mida nimes tähis "M" tähendab, kuid paljud teoreetikud nõustuvad, et see täht tähendab "membraane", kuna teooria sisaldab mitme erineva mõõtmega vibreerivat pinda. M-teoorial puuduvad täpsed liikumisvõrrandid, kuid 1996. aastal pakkusid Tom Banks Rutgersi ülikoolist ja tema kolleegid välja selle kirjelduse kui "maatriksiteooriat", mille põhimuutujateks on maatriksid.
Selle 11-mõõtmelise teooria kokkusobitamine nelja muudatusega polnud sugugi lihtne. Tihendamine tähendab sõna-sõnalt teooria lisamõõtmete "kokkupakkimist" väga väikesteks mõõtmeteks. Näiteks kahe mõõtme kokkuvoldimiseks võtke sõõrik - või toorus (see on kahemõõtmeline pind) - ja pigistage see väikese ristlõikega ringiks või silmuseks ja seejärel pigistage see silmus punkti. Ilma piisavalt tundliku andurita, mis suudaks registreerida "pigistatud" mõõtmisi, näeb see silmus ühemõõtmeline, samas kui punkt on nullmõõtmeline. M-teooria puhul eeldatakse, et me räägime suurusjärgust 10-33 sentimeetrit, mida omakorda ei saa mingil juhul registreerida moodsate seadmetega. Selgub, et pärast seitsme mõõtme tihendamist näeb maailm meie ümber välja neljamõõtmeline.
Edward Witten / ajakiri Quanta / Jean Sweep.
Kuid mis on mõõde iseenesest? Intuitiivselt võib tunduda, et iga mõõde on iseseisev suund, milles me (või mõni objekt) saame liikuda. Nii selgub, et elame kolmes ruumilises mõõtmes - "edasi-tagasi", "vasak-parem" ja "üles-alla" - ja ühel korral - "minevik-tulevik". Üldiselt on need neli mõõdet. Kuid meie ettekujutus mõõtmetest on tihedalt seotud skaaladega.
Kujutage ette, et vaatate laeva, mis sõidab eemalt sadamasse. Alguses näeb see silmapiiril välja nagu nullpunkt. Mõne aja pärast saate aru, et sellel on mast taeva poole suunatud: nüüd näeb see välja nagu ühemõõtmeline joon. Siis märkate selle purjesid - ja objekt näeb juba välja kahemõõtmeline. Kui laev dokile lähemale jõuab, märkate lõpuks, et sellel on pikk tekk - kolmas mõõde.
Selles pole midagi kummalist, aga ka selles, et uskumatu suurusega vähendatud sõõrik näib olevat nullmõõtmeline punkt. Asi on selles, et me ei ole võimelised mõõtmisi tegema pikkade vahemaade tagant. Loogiliselt viib see ülalkirjeldatu juurde: mõõtmeid võib olla ka teisi, kuid need on nii väikesed, et me ei taju neid.
Reklaamvideo:
Läheme tagasi mõõtmiste tihendamise juurde. Kujutage ette, et olete orav, kes elab lõpmata pika puutüve peal. Ühel või teisel viisil on puutüvel silinder. Võite liikuda kahes iseseisvas suunas - "mööda" ja "ümber". Kui teil on igav, liigute õhema tüvega puu külge, mille ümbermõõt on palju väiksem. Nüüd on teie 'ümber' mõõde varasemast palju väiksem. Tünnist täielikuks ümbersõitmiseks on vaja ainult kahte sammu. Hüppate veel õhema puu juurde. Nüüd mässite ühe sammuga tünni sada korda! Ümbermõõt on muutunud liiga väikeseks, et seda märgata. Mida õhemaks puutüved muutuvad, seda enam vähenevad teie maailma mõõtmed üheks.
Mida väiksem on puu, kuhu orav hüppab, seda väiksem on "ümbermõõt", milles ta saab liikuda ja mida ta suudab tajuda / WhyStringTheory.com
Täpselt nii juhtub stringiteoorias kuue (M-teooria jaoks seitse) lisamõõtmega. Iga kord, kui liigutate oma kätt läbi ruumi, pöörate varjatud mõõtmeid ümber uskumatult mitu korda.
Nagu eespool mainitud, on tihendatud mõõtmete mõõtmed suurusjärgus 10-33 sentimeetrit, mis on võrreldav Plancki pikkusega (1,6x10-33 sentimeetrit). Tuleb märkida, et on ebatõenäoline, et lähitulevikus on meil võimalus neid otse eksperimentaalselt registreerida. Sellegipoolest loodavad teadlased mõnele testile, mille tulemused sõltuvad siiski suuresti asjaolude õnnestumisest.
Keelte kuju ja suurus on nende vibratsiooni ja koostoimimise simuleerimiseks äärmiselt oluline. Peate mõistma, kuidas need keerduvad ümber kuue keerdunud mõõtme. Tihendamise teel moodustatud pinna täpne struktuur muudab keelpillide juhitava füüsika.
Lisamõõtmed saab nii väikesesse ruumi kokku voltida mitmel viisil. Siiski pole veel teada, milline neist meetoditest viib lõpuks traditsioonilise füüsikani.
Maatriksiteooriat on kuuenda mõõtmega toroidi abil tihendatud palju varem, kuid sellest ei tulnud midagi. Keegi ei osanud arvata, et väidetavalt keerulisem Calabi-Yau kollektoritega tihendamise probleem pakub toimivat teooriat. Mõõtmete kokkusobitamine Calabi-Yau kollektoritega väldib maatriksiteooria mõningaid komplikatsioone.
Praegune keelpilliteooria uurimine on rohkem seotud Calabi-Yau kollektoritega. See on kindlasti paljulubav tihendamiste rühm, kuid selget vastust ei ole endiselt ja avastatud kollektorite arv on juba kasvanud 10-ni (500-le võimsusele), nagu hiljuti Sean Carrolli esitatud saates juhtis tähelepanu üks keelteoreetikutest Brian Green.
Kuumimõõtmelised Calabi kollektorid - Yau / Vimeo / Grafeen.
Keelteoreetikud on endiselt kaugel selgest ja ühemõttelisest arusaamast, kas M-teooria kirjeldab maailma tegelikult kõige väiksema skaala järgi. Ent nagu Edward Witten märkis: "On hämmastav, kuidas saate üles ehitada teooria, mis sisaldab gravitatsiooni, kuid mis algselt põhines ainult gabariidi teoorial."
Keelteooria on keeruline matemaatiline aparaat. Nagu Clifford Johnson ja Brian Greene meie ajakirja intervjuudes märkisid, on raske öelda, et see teooria tegelikult kirjeldab tegelikkust. Kuid isegi kui selgub, et sellel pole reaalsusega mingit pistmist, on see kindlasti oluline samm millegi suurema poole - teooria poole, mis kirjeldab Universumit täpsemini ja elegantsemalt kui miski, mida me varem teadsime.
Vladimir Guillen
