M-teorian historia ja ominaisuudet

M-teoria on nimi yhtenäiselle versiolle säieteoria, jonka fyysikko Edward Witten ehdotti vuonna 1995. Ehdotuksen tekohetkellä oli viittä variaatiota jousiteoriasta, mutta Witten esitti ajatuksen, että jokainen oli osoitus yhdestä taustalla olevasta teoriasta.

Witten ja muut identifioivat useita dualiteetin muotoja teorioiden välillä, jotka yhdessä tiettyjen kanssa oletukset maailmankaikkeuden luonteesta voisivat antaa niiden kaikkien olla yksi ainoa teoria: M-teoria. Yksi M-teorian tärkeimmistä komponenteista on, että se vaatii vielä uuden ulottuvuuden lisäämisen jo lukuisia joustoteorian ylimääräisiä ulottuvuuksia, jotta teorioiden väliset suhteet voisivat olla kuntoili.

1980- ja 1990-luvun alkupuolella jousiteoria oli saavuttanut ongelman runsauden rikkauden vuoksi. Soveltamalla supersymmetriaa jousiteoriaan, yhdistettyyn ylikuormitusteoriaan, fyysikoilla (mukaan lukien itse Witten) oli tutkittiin näiden teorioiden mahdollisia rakenteita, ja tuloksena saatu työ oli osoittanut 5 erillistä versiota yläjännityksestä teoria. Tutkimus osoitti edelleen, että voit käyttää tiettyjä matemaattisten muutosten muotoja, nimeltään S-dualiteetti ja T-dualiteetti, joustoteorian eri versioiden välillä. Fyysikot olivat tappiollisia

Etelä-Kalifornian yliopistossa keväällä 1995 järjestetyssä fysiikkakonferenssissa, joka käsitteli jousiteoriaa, Edward Witten ehdotti olettamustaan, että näitä kaksinaisuuksia tulisi ottaa vakavasti. Entä, jos hän ehdotti, näiden teorioiden fyysisellä merkityksellä on, että erilaiset lähestymistavat jousiteoriaan olivat erilaisia ​​tapoja ilmaista matemaattisesti sama taustalla oleva teoria. Vaikka hänellä ei ollut sen taustalla olevan teorian yksityiskohtia kartoitettu, hän ehdotti sille nimeä, M-teoria.

Osa johtoteorian ytimessä olevasta ajatuksesta on, että havaitun universumin neljä ulottuvuutta (3 avaruusulottuvuutta ja yksi aikaulottuvuus) voivat olla selitetään ajattelemalla, että maailmankaikkeudella on 10 ulottuvuutta, mutta sitten "tiivistämällä" 6 näistä ulottuvuuksista submikroskooppiseen mittakaavaan, jota ei koskaan havaittu. Itse asiassa Witten itse oli yksi niistä ihmisistä, jotka olivat kehittäneet tämän menetelmän jo 1980-luvun alkupuolella! Nyt hän ehdotti saman asian tekemistä olettamalla lisädimensioita, jotka mahdollistaisivat muunnokset eri 10-ulotteisen merkkijonoteorian varianttien välillä.

Kokouksesta syntynyt tutkimuksen innostus ja yritys saada M-teorian ominaisuudet, avasi aikakauden, jota jotkut ovat kutsuneet "toiseksi kierteoteorian vallankumoukseksi" tai "toiseksi ylävirtavallankumoukseksi".

Vaikka fyysikot eivät ole vielä paljastaneet M-teorian salaisuuksia, he ovat tunnistaneet useita ominaisuuksia, joita teorialla olisi, jos Wittenin oletus osoittautuisi totta:

• 11 avaruusajan ulottuvuutta (näitä ylimääräisiä ulottuvuuksia ei pidä sekoittaa ajatukseen fysiikan a multiverse rinnakkaisia ​​universumeja)
• sisältää merkkijonoja ja branes (alun perin kutsuttu kalvoiksi)
• menetelmät tiivistämisen käyttämiseksi selittämään, kuinka ylimääräiset mitat pienenevät neljään havaitsemiemamme avaruusmittaan
• dualiteetit ja identifioinnit teorian sisällä, jotka antavat sille mahdollisuuden vähentyä tunnettujen joustoteorioiden erityistapauksiin ja lopulta fysiikkaan, jota havaitsemme maailmankaikkeudessa

On epäselvää, minkä M-teorian M: n on tarkoitus edustaa, vaikka on todennäköistä, että se alun perin merkitsi "kalvoa", koska niiden oli juuri löydetty olevan jousiteorian avaintekijä. Witten on itse pitänyt aiheesta arvoituksellista ja todennut, että M: n merkitys voidaan valita maulle. Mahdollisuuksia ovat kalvo, päällikkö, taikuus, mysteeri ja niin edelleen. Fyysikkojen ryhmä, jota johtaa suurelta osin Leonard Susskind, ovat kehittäneet matriisiteorian, joka heidän mielestään voisi lopulta valita M: n, jos sen koskaan näytetään olevan totta.

M-teoriassa, kuten joustoteorian muunnelmissa, on se ongelma, että se ei tällä hetkellä tee mitään todellisia ennusteita, joita voidaan testata yrittämällä vahvistaa tai kumota teoria. Monet teoreettiset fyysikot jatkavat tutkia tätä aluetta, mutta kun sinulla on yli kahden vuosikymmenen tutkimusta ilman vahvoja tuloksia, innostus epäilemättä vähenee hiukan. Ei ole kuitenkaan todisteita siitä, että vahvat väittävät myös, että Wittenin M-teorian oletus on väärä. Tämä voi olla tapaus, jossa epäonnistuminen teorian kiistämisessä, esimerkiksi osoittamalla sen olevan sisäisesti ristiriitainen tai jollain tavalla epäjohdonmukainen, on parasta, mitä fyysikot voivat tällä hetkellä toivoa.