Stīgu teorija ir mēģinājums apvienot divus 20. gadsimta fizikas pīlārus - kvantu mehāniku un Alberta Einšteina relativitātes teoriju - ar visaptverošu ietvaru, kas var izskaidrot visu fizisko realitāti. Tas mēģina to darīt, norādot, ka daļiņas faktiski ir viendimensionālas, virknei līdzīgas entītijas, kuru vibrācijas nosaka daļiņu īpašības, piemēram, to masu un lādiņu.
Šī pretintuitīvā ideja pirmo reizi tika izstrādāta 20. gadsimta 60. un 70. gados, kad virknes tika izmantotas, lai modelētu datus, kas nāk no subatomiskajiem sadursmēm Eiropā, liecina Oksfordas Universitātes un Lielbritānijas Karaliskās biedrības izveidotā vietne par stīgu teoriju. Stīgas nodrošināja elegantu matemātisku veidu, kā aprakstīt spēcīgo spēku, kas ir viens no četriem Visuma pamata spēkiem, kurš satur kopā atomu kodolus.
Tēma daudzus gadus palika nenozīmīga, līdz "stīgu teorijas revolūcijai" 1984. gadā, kad teorētiķi Maikls Grīns un Džons Švarcs sagatavoja vienādojumus, kas parādīja, kā virknes izvairījās no dažām neatbilstībām, kas skar modeļus, kas daļiņas raksturoja kā punktveida objektus, liecina Universitātes Universitāte. Kembridža.
Bet šī pirmā ziedēšana atstāja pētniekus ar piecām dažādām teorijām, kas izskaidro, kā viendimensiju virknes svārstījās 10 dimensiju realitātē. Otra revolūcija notika 1995. gadā, kad fiziķi parādīja, ka šīs atšķirīgās idejas ir savstarpēji saistītas un ka tās var apvienot ar citu teoriju, ko sauc par supergravitāciju, kura darbojās 11 dimensijās. Šī pieeja radīja pašreizējo stīgu teorijas iemiesojumu.
Noslēpumu atrašana
Stīgu teorija ir viena no ierosinātajām metodēm, lai iegūtu teoriju par visu, modeli, kas apraksta visas zināmās daļiņas un spēkus un kas aizstātu fizikas standarta modeli, kas var izskaidrot visu, izņemot smagumu. Daudzi zinātnieki stīgu teorijai tic tās matemātiskā skaistuma dēļ. Stīgu teorijas vienādojumi tiek raksturoti kā eleganti, un to fizikālās pasaules apraksti tiek uzskatīti par ārkārtīgi apmierinošiem.
Teorija izskaidro gravitāciju, izmantojot īpašu vibrējošu virkni, kuras īpašības atbilst hipotētiskajam gravitonam - kvantu mehāniskai daļiņai, kurai būtu gravitācijas spēks. Tas, ka teorijai savā veidā ir vajadzīgas 11 dimensijas, nevis trīs parasti izmantojamās telpas un laika dimensijas, nav atturējis fiziķus, kuri to atbalsta. Viņi ir vienkārši aprakstījuši, kā visi papildu izmēri ir salocīti ārkārtīgi nelielā telpā ar izmēru 10 ^ -33 centimetri, kas ir pietiekami mazs, ka mēs tos parasti nevaram atklāt, norāda NASA.
Pētnieki ir izmantojuši stīgu teoriju, lai mēģinātu atbildēt uz fundamentāliem jautājumiem par Visumu, piemēram, par to, kas notiek melnā cauruma iekšpusē, vai simulēt kosmiskos procesus, piemēram, Lielais sprādziens. Daži zinātnieki ir pat mēģinājuši izmantot stīgu teoriju, lai iegūtu rokturi ar tumšo enerģiju - noslēpumaino spēku, kas paātrina telpas un laika paplašināšanos.
Nebeidzama vajāšana
Bet stīgu teorija pēdējā laikā tiek pakļauta lielākai pārbaudei. Lielākā daļa no tā prognozēm ir neapstrīdamas ar pašreizējām tehnoloģijām, un daudzi pētnieki ir domājuši, vai viņi dodas pa nebeidzamu trušu caurumu. 2011. gadā fiziķi pulcējās Amerikas Dabas vēstures muzejā uz 11. ikgadējo Īzaka Asimova piemiņas debatēm, lai pārrunātu, vai ir jēga pievērsties stīgu teorijai kā dzīvotspējīgam realitātes aprakstam.
"Vai jūs dzenat pakaļ spoku, vai arī jūsu kolekcija ir pārāk stulba, lai to izdomātu?" ķircināja Neil deGrasse Tyson, muzeja Haidina planetārija direktoru, kurš uzsvēra, ka stīgu teorijas attīstība iepriekšējos gados ir bijusi neviennozīmīga.
Pēdējie izaicinājumi stīgu teorijai ir nākuši no pašas struktūras, kas paredz potenciāli milzīga skaita unikālo Visumu - 10 ^ 500 (tas ir skaitlis 1, kam seko 500 nulles) esamību. Šķiet, ka šī daudzveidīgā ainava sniedz pietiekami daudz iespēju, ka tad, ja pētnieki tos izpētītu, viņi saskartos ar tādu, kas atbilstu mūsu pašu realitātes versijai. Bet 2018. gadā ietekmīgs raksts ieteica, ka neviens no šiem neskaitāmajiem hipotētiskajiem Visumiem neizskatījās pēc mūsu kosmosa; konkrēti, katram trūka tumšās enerģijas apraksta, kā mēs to šobrīd saprotam.
"Stīgu teorētiķi piedāvā šķietami bezgalīgu daudzumu matemātisko konstrukciju, kurām nav zināmas saistības ar novērošanu," iepriekš Sabine Hossenfelder, Frankfurtes progresīvo studiju institūta fiziķe Vācijā, kura kritiski izteicās par stīgu teoriju, iepriekš stāstīja Live Science.
Citi pētnieki apgalvo, ka stīgu teorija kādu dienu parādīs rezultātus. Rakstot žurnālā “Fizika šodien”, fiziķis Gordons Kane no Mičiganas universitātes ieteica, ka ar pašreiz notiekošajiem jauninājumiem lielais hadronu sadursmes rīks tuvākajā laikā varētu sniegt virkņu teorijas pierādījumus. Bet teorijas galīgais liktenis pagaidām nav zināms.
