Stephen Hawking speravo che la M-teoria per spiegare l'Universo. Cos'è questa teoria?

C'è una leggenda che Albert Einstein ha trascorso le sue ultime ore sulla Terra, вычерчивая qualcosa su un pezzo di carta in un ultimo tentativo di formulare una teoria del tutto. Dopo 60 anni e un altro leggendario studioso nel campo della fisica teorica, Stephen Hawking, lasciare questo mondo con simili pensieri. Sappiamo che Hawking considerato che il cosiddetto M-teoria — la nostra migliore possibilità di creare una teoria completa dell'universo. Ma che cos'è?

Da allora, come nel 1915 è stata formulata la teoria generale della relatività di Einstein, ogni fisico teorico sognato di conciliare la nostra comprensione infinitamente piccolo mondo degli atomi e delle particelle con l'infinitamente grande scala dello spazio. Se quest'ultimo è ben descritto dalle equazioni di Einstein, la prima con una precisione straordinaria è previsto il cosiddetto modello Standard interazioni fondamentali.

La Nostra attuale comprensione consiste nel fatto che l'interazione tra oggetti fisici vengono descritti quattro forze fondamentali. Due di loro — la gravità e l'elettromagnetismo — si manifestano per noi a livello macroscopico, abbiamo con loro ogni giorno. Gli altri due debole e l'interazione forte — si manifestano su scala molto piccola e solo quando abbiamo a che fare con субатомными processi.

Il modello Standard interazioni fondamentali di un'unica struttura per tre di queste forze, ma la gravità non si inserisce in questo quadro. Nonostante la descrizione esatta di fenomeni su larga scala, come ad esempio il comportamento di un pianeta in orbita o la dinamica delle galassie, la teoria generale della relatività smette di funzionare molto brevi distanze. Secondo il modello Standard, tutte le forze опосредуются le particelle. In caso di gravità lavoro esegue il gravitone. Ma quando cerchiamo di calcolare le interazioni di questi gravitoni, appaiono privi di senso dell'infinito nelle equazioni.

Una teoria della gravità deve essere di lavoro in qualsiasi scala e prendere in considerazione la natura quantistica delle particelle fondamentali. Ciò permetterebbe di adattare la gravità in un'unica struttura con altre tre interazioni fondamentali, creando proverbiale la teoria del tutto. Certo, da quando è morto Albert Einstein nel 1955, è stato fatto un notevole progresso in questo campo. Il nostro miglior candidato oggi porta il nome di M-teoria.

la Rivoluzione delle stringhe

Per capire l'idea di base M-teoria, è necessario tornare nel 1970, quando gli scienziati hanno capito che invece di descrivere l'universo, sulla base di una dispersione di particelle, la loro sarebbe meglio descrivere in forma oscillante corde (energia tubi). Un nuovo modo di pensare i costituenti fondamentali della natura ha portato alla soluzione di molti problemi teorici. Prima di tutto, un oscillazione delle corde può essere interpretato come gravitone. E a differenza di standard di teoria della gravitazione, la teoria delle stringhe può descrivere la sua interazione matematicamente e non ricevere strani infiniti. Quindi, la gravità sarà possibile includere nella struttura integrale.

Dopo l'eccitazione di aprire i fisici teorici messo un sacco di sforzo per capire le sue conseguenze. Ma, come spesso accade con la ricerca scientifica, la storia della teoria delle stringhe è piena di alti e bassi. In primo luogo le persone erano perplessi, che ha predetto l'esistenza di una particella che si muove più veloce della luce, il cosiddetto «tachyon». Questa previsione è entrato in contraddizione con tutte le osservazioni sperimentali e ha una grave ombra sulla teoria delle stringhe.

Tuttavia, questo problema è stato risolto all'inizio del 1980, insieme con una introduzione alla teoria delle stringhe cosiddetta “supersimmetria”. Si prevede che ogni particella ha il суперпартнер e insolita coincidenza, la stessa condizione è in realtà risolve il tachione. Questo primo successo è ampiamente conosciuto come “il primo corde rivoluzione”.

Un'Altra caratteristica insolita è che la teoria delle stringhe richiede l'esistenza di dieci spazio-temporali delle misure. Attualmente sappiamo solo quattro: la profondità, l'altezza, la larghezza e il tempo. Anche se questo mi sembra un grave ostacolo, già proposto diverse soluzioni, e ora tutto questo sembra piuttosto insolita caratteristica, piuttosto che un problema.

Ad Esempio, potremmo esistere in un mondo a quattro dimensioni, senza alcun accesso a ulteriori misure. O eccesso di misura potrebbe essere “compatte” e умещены in tali piccole dimensioni, che noi non li avrebbe notato. Tuttavia, diversi компактификации avrebbe portato ad altri valori delle costanti fisiche e di altre leggi della fisica. Una possibile soluzione consiste nel fatto che il nostro Universo è solo uno dei tanti in un infinito “multiplo dell'universo”, gestita da diverse leggi fisiche.

M-teoria

Rimase un altro problema, che non ha dato il riposo teorici delle stringhe di quel tempo. Un'attenta classificazione ha mostrato l'esistenza di cinque diverse consecutivi teorie delle stringhe, e non era chiaro perché la natura deve scegliere una delle cinque.

E qui entra in gioco la M-teoria. Durante la seconda rivoluzione delle stringhe nel 1995 fisica ipotizzato che cinque consecutivi teorie delle stringhe in realtà sono persone diverse unica teoria che esiste in undici spazio-temporali dimensioni e si chiama M-teoria. Esso comprende ogni corde teoria fisici diversi contesti, pur rimanendo di lavoro per tutti. Questo incredibilmente affascinante modello ha portato la maggior parte dei fisici teorici all'idea che la M-teoria diventerà la teoria del tutto — e ha anche matematicamente più coerente,di tutti gli altri offerti teoria.

Sia Come sia, fino a che la M-teoria, non potrebbe produrre predizioni che possono essere verificate sperimentalmente. Суперсимметрия attualmente in fase di test per il Large hadron collider. Se gli scienziati sono stati in grado di trovare i segni dell'esistenza di суперпартнеров, è finalmente rafforzerebbe la M-teoria. Ma la moderna fisica teorica non è ancora in grado di dare previsioni verificabili e sperimentale non può immaginare per questa verifica esperimenti.

La Maggior parte dei grandi fisici e cosmologi ossessionato dal desiderio di trovare questa bella e semplice descrizione del mondo, che potrebbe spiegare tutto. E anche se siamo ancora lontani da questo, senza geniali e creativi come Hawking sarebbe addirittura impossibile.