História a vlastnosti M-teórie

M-Theory je názov pre zjednotenú verziu teória strún, navrhnutý v roku 1995 fyzikom Edwardom Wittenom. V čase návrhu existovalo 5 variantov teórie strún, ale Witten predložil myšlienku, že každá bola prejavom jedinej základnej teórie.

Witten a ďalší identifikovali niekoľko foriem duality medzi teóriami, ktoré spolu s určitými predpoklady o povahe vesmíru by im mohli umožniť, aby boli všetci jediná teória: M-teórie. Jednou z hlavných súčastí M-teórie je to, že si vyžadovalo pridanie ďalšej dimenzie na vrchol už mnoho ďalších dimenzií teórie strún, aby mohli existovať vzťahy medzi teóriami vypracovany.

V osemdesiatych a začiatkom deväťdesiatych rokov sa teória strún stala problémom kvôli množstvu bohatstva. Aplikáciou supersymetrie na teóriu strún, na kombinovanú teóriu superstrunu, fyzici (vrátane samotného Wittena) mali preskúmali možné štruktúry týchto teórií a výsledná práca preukázala 5 rôznych verzií superstringu teórie. Výskum ďalej ukázal, že medzi rôznymi verziami teórie strún môžete použiť určité formy matematických transformácií, ktoré sa nazývajú S-dualita a T-dualita. Fyzici boli v rozpakoch

Na fyzickej konferencii o teórii strún, ktorá sa konala na Univerzite v južnej Kalifornii na jar roku 1995, navrhol Edward Witten svoje presvedčenie, že tieto duality treba brať vážne. Čo keď, on navrhol, fyzikálny význam týchto teórií je, že rôzne prístupy k teórii strún boli rôzne spôsoby matematického vyjadrenia tej istej základnej teórie. Hoci nemal podrobnosti o tejto základnej teórii zmapované, navrhol pre ňu názov M-Teória.

Súčasťou samotnej myšlienky strunovej teórie je to, že štyri dimenzie (3 priestorové dimenzie a jeden časový rozmer) nášho pozorovaného vesmíru môžu byť vysvetliť myslením vesmíru ako 10 rozmerov, ale potom „zhutniť“ 6 z týchto rozmerov do sub-mikroskopickej mierky, ktorá nikdy nie je dodržiavané. Sám Witten bol skutočne jedným z ľudí, ktorí vyvinuli túto metódu začiatkom osemdesiatych rokov! Teraz navrhol urobiť to isté tým, že predpokladá ďalšie dimenzie, ktoré by umožnili transformáciu medzi rôznymi variantmi desaťdimenzionálnej teórie strún.

Nadšenie výskumu, ktoré vyplynulo z tohto stretnutia, a pokus o odvodenie vlastností M-Theory, slávnostne otvoril éru, ktorú niektorí nazývali „revolúcia druhej teórie strún“ alebo „druhá superstrunová revolúcia“.

Aj keď fyzici stále neobjavili tajomstvá teórie M-Teórie, identifikovali niekoľko vlastností, ktoré by táto teória mala, ak by sa Wittenove dohady ukázali ako pravdivé:

• 11 rozmerov časopriestoru (tieto ďalšie rozmery by sa nemali zamieňať s myšlienkou vo fyzike a multiverza paralelných vesmírov)
• obsahuje reťazce a branes (pôvodne nazývané membrány)
• spôsoby použitia zhutnenia na vysvetlenie toho, ako sa extra rozmery zmenšujú na štyri pozorované dimenzie časopriestoru
• duality a identifikácie v teórii, ktoré jej umožňujú redukovať na špeciálne prípady známych strunových teórií a nakoniec na fyziku, ktorú pozorujeme v našom vesmíre

Nie je jasné, čo znamená M v teórii M, aj keď je pravdepodobné, že pôvodne znamenalo „Membránu“, pretože sa práve zistilo, že je kľúčovým prvkom teórie strún. Sám sám bol záhadný na túto tému a uviedol, že význam M možno zvoliť podľa chuti. Možnosti zahŕňajú membránu, majstra, mágiu, záhadu a tak ďalej. Skupina fyzikov viedla z veľkej časti Leonard Susskind, vyvinuli Matrix Theory, o ktorej sa domnievajú, že by ju nakoniec mohli zvoliť, ak by sa niekedy ukázalo, že je to pravda.

M-Teória, rovnako ako varianty teórie strún, má problém, že v súčasnosti neprináša žiadne skutočné predpovede, ktoré by sa dali testovať v snahe potvrdiť alebo vyvrátiť teóriu. Mnoho teoretických fyzikov pokračuje vo výskume v tejto oblasti, ale keď máte viac ako dve desaťročia výskumu bez dobrých výsledkov, nadšenie nepochybne trochu zmizne. Neexistuje však žiadny dôkaz, ktorý by tvrdil, že Wittenova domnienka M-teórie je tiež nepravdivá. Môže to byť prípad, keď neschopnosť vyvrátiť túto teóriu, napríklad tým, že sa preukáže, že je vnútorne protirečivá alebo nejakým spôsobom nekonzistentná, je najlepšou vecou, ​​v ktorú môžu fyzici v súčasnosti dúfať.