Viens no galvenajiem kandidātiem teorijai par visu ir stīgu teorija vai tās vispārīgākā versija, M-teorija. Bet tas liek domāt, ka diez vai mēs kādreiz varēsim verificēt - slēptās, saīsinātās dimensijas.
Stīgu teorija mēģina ne tikai apvienot kvantu mehāniku ar vispārējo relativitāti, bet arī izskaidrot dabā novēroto daļiņu un spēku spektru. Jaunākajā teorijas formulējumā - matricu teorijā - ir 11 dimensijas. Tās atbalstītāji saskaras ar vienu no lielākajām stīgu teoriju problēmām - precīzi izskaidro, kā papildu dimensijas tiek "sablīvētas", padarot tās neiespējamas mūsu četrdimensionālajā pasaulē. Kompakcija noskaidro arī teorijas interesantākās īpašības.
Stīgu teorija apgalvo, ka pasauli veido neticami mazas vibrējošas virknes desmitdimensiju telpā-laikā. 1995. gadā otrās virslīgas revolūcijas laikā Edvards Vitens ierosināja M-teoriju, kas apvienoja visus piecus dažādos stīgu teorijas veidus. Šī ir 11 dimensiju teorija, kas ietver supergravitāti. Zinātnieku vidū nav vienotas atbildes par to, ko nosaukumā nozīmē "M", taču daudzi teorētiķi ir vienisprātis, ka šis burts nozīmē "membrānas", jo teorija satur vairāku dažādu dimensiju vibrējošas virsmas. M teorijai trūkst precīzu kustības vienādojumu, bet 1996. gadā Toms Bankss no Rutgersa universitātes un viņa kolēģi ierosināja to aprakstīt kā "matricas teoriju", kuras pamat mainīgie ir matricas.
Šīs 11 dimensiju teorijas salīdzināšana ar četrām izmaiņām nekādā ziņā nebija viegla. Burtiski sablīvēt nozīmē teorijas papildu dimensiju “apkopošanu” līdz ļoti mazām dimensijām. Piemēram, lai salocītu divas dimensijas, ņemiet virtuli vai toru (tā ir divdimensiju virsma) un saspiediet to uz apli vai cilpu ar nelielu šķērsgriezumu un pēc tam saspiediet šo cilpu līdz punktam. Bez pietiekami jutīgas zondes, kas varētu reģistrēt "izspiestus" mērījumus, šī cilpa izskatās viendimensionāla, bet punkts ir nulles dimensijas. M teorijā tiek pieņemts, ka mēs runājam par izmēriem 10-33 centimetrus, kurus, savukārt, nekādā gadījumā nevar reģistrēt ar modernām iekārtām. Izrādās, ka pēc septiņu dimensiju sablīvēšanas pasaule ap mums izskatās četrdimensionāla.
Edvards Vitens / Žurnāls Quanta / Jean Sweep.
Bet kāda ir dimensija pati par sevi? Intuitīvi var šķist, ka katra dimensija ir neatkarīgs virziens, kurā mēs (vai jebkurš objekts) varam virzīties. Tātad izrādās, ka mēs dzīvojam trīs telpiskās dimensijās - "uz priekšu-atpakaļ", "pa kreisi-pa labi" un "augšup uz leju" - un vienu reizi - "pagātne-nākotne". Kopumā tās ir četras dimensijas. Bet mūsu uztvere par dimensijām ir cieši saistīta ar svariem.
Iedomājieties, ka jūs vērojat kuģi, kas kuģo no attāluma līdz ostai. Sākumā tas izskatās kā nulles punkts pie horizonta. Pēc kāda laika jūs saprotat, ka tam ir masts, kas norāda uz debesīm: tagad tas izskatās kā viendimensionāla līnija. Tad jūs pamanāt tās buras - un objekts jau izskatās divdimensionāls. Kad kuģis pietuvojas dokam, jūs beidzot pamanāt, ka tam ir garš klājs - trešā dimensija.
Tajā nav nekā dīvaina, kā arī tas, ka virtulis, kas samazināts līdz neticami lielam izmēram, šķiet nulles dimensijas punkts. Lieta ir tāda, ka mēs nespējam noteikt mērījumus no liela attāluma. Tas loģiski noved pie iepriekš aprakstītā: var būt arī citas dimensijas, taču tās ir tik mazas, ka mēs tās neuztveram.
Reklāmas video:
Atgriezīsimies pie mērījumu sablīvēšanas. Iedomājieties, ka jūs esat vāvere, kas dzīvo uz bezgalīgi gara koka stumbra. Vienā vai otrā veidā koka stumbrs ir cilindrs. Jūs varat pārvietoties divos neatkarīgos virzienos - "gar" un "apkārt". Kad jums ir garlaicīgi, jūs pāriet uz koku ar plānāku stumbru, kura apkārtmērs ir daudz mazāks. Tagad jūsu “apkārt” dimensija ir daudz mazāka nekā iepriekš. Lai pilnībā apietu mucu, jums jāveic tikai divas darbības. Jūs lēkt uz vēl plānāku koku. Tagad vienā solī jūs simts reizes aptinat mucu! “Apkārt” dimensija ir kļuvusi par mazu, lai jūs to pamanītu. Jo plānāki koku stumbri kļūst, jo vairāk jūsu pasaules dimensijas tiek samazinātas līdz vienai.
Jo mazāks ir koks, uz kura uzlec vāvere, jo mazāka ir dimensija “ap”, kurā tā var pārvietoties un kuru tā var uztvert / WhyStringTheory.com
Tas ir tieši tas, kas notiek stīgu teorijā ar sešām (septiņām M teorijai) papildu dimensijām. Katru reizi, pārvietojot roku caur kosmosu, jūs neticami vairākas reizes apgriežaties apslēptajās dimensijās.
Kā minēts iepriekš, sablīvēto mērījumu izmēri ir 10-33 centimetri, kas ir salīdzināms ar Planck garumu (1,6x10-33 centimetri). Jāatzīmē, ka maz ticams, ka tuvākajā nākotnē mums būs iespēja tos tieši reģistrēt eksperimentāli. Neskatoties uz to, zinātnieki cer uz dažiem testiem, kuru rezultāti tomēr lielā mērā ir atkarīgi no veiksmīgas apstākļu kombinācijas.
Stīgu forma un izmērs ir ārkārtīgi svarīgi, lai modelētu to vibrācijas un mijiedarbību. Jums jāsaprot, kā tie savīti ap sešām krokainajām dimensijām. Precīza virsmas struktūra, ko veido sablīvēšana, maina stīgu virzīto fiziku.
Ir vairāki veidi, kā papildu izmērus var salocīt tik mazā telpā. Tomēr vēl nav zināms, kura no šīm metodēm galu galā noved pie tradicionālās fizikas.
Iepriekš ir mēģināts sablīvēt matricas teoriju, izmantojot sešdimensiju toroīdu, bet nekas no tā nav nācis. Neviens nedomāja, ka šķietami grūtākā kompakcijas problēma ar Calabi-Yau kolektoriem sniegs praktiskus risinājumus strādājošai teorijai. Izmēru salīdzināšana ar Calabi-Yau kolektoriem ļauj izvairīties no dažiem matricas teorijas sarežģījumiem.
Pašreizējie stīgu teorijas pētījumi vairāk attiecas uz Calabi-Yau kolektoriem. Šī noteikti ir daudzsološa salīdzinājumu grupa, taču joprojām nav skaidras atbildes, un atklāto kolektoru skaits jau ir pieaudzis līdz 10 (līdz 500 jaudu), kā nesen viens no stīgu teorētiķiem Braiens Grīns uzsvēra Šona Kerola podkāstā.
Sešdimensiju Calabi kolektori - Jū / Vimeo / Grafēns.
Stīgu teorētiķi joprojām ir tālu no skaidras un nepārprotamas izpratnes par to, vai M teorija patiesībā apraksta pasauli vismazākajos mērogos. Tomēr, kā atzīmēja Edvards Vitens: "Tas ir pārsteidzoši, kā jūs varat izveidot teoriju, kas ietver gravitāciju, bet kura sākotnēji bija balstīta tikai uz gabarītu teoriju."
Stīgu teorija ir sarežģīts matemātiskais aparāts. Kā mūsu žurnālu intervijās norādīja Klifords Džonsons un Braiens Grēns, ir grūti pateikt, ka šī teorija patiesībā raksturo realitāti. Bet pat tad, ja izrādās, ka tam nav nekā kopīga ar realitāti, tad tas noteikti būs svarīgs solis ceļā uz kaut ko lielāku - virzienā uz teoriju, kas precīzāk un eleganti apraksta Visumu nekā jebkas, ko mēs zinājām iepriekš.
Vladimirs Guilēns